黃色藍色簡約國際月球日中國航天天宮課堂宇航員月亮宇宙太空星空插畫
月球的起源莫衷一是。對月球的起源，歷史上大致有三大派。而后期則在各種說法的基礎上，結合新的研究結果而新形成了“大碰撞說”。
這是最早解釋月球起源的一種假設。早在1898年，著名生物學家達爾文的兒子喬治·達爾文就在《太陽系中的潮汐和類似效應》一文中指出，月球本來是地球的一部分，后來由于地球轉速太快，把地球上一部分物質拋了出去，這些物質脫離地球后形成了月球，而遺留在地球上的大坑，就是太平洋。
這一假設認為，月球本來只是太陽系中的一顆月球大小的小行星，有一次，因為運行到地球附近，被地球的引力所俘獲，從此再也沒有離開過地球。還有一種接近俘獲說的觀點認為，地球不斷把進入自己軌道的物質吸積到一起，久而久之，吸積的東西越來越多，最終形成了月球。但也有人指出，像月球這樣大的星球，地球恐怕沒有那么大的力量能將它俘獲。
這一假設認為，地球和月球都是太陽系中彌漫的星云物質，幾乎在同一個太陽星云的區域經過旋轉和吸積，同時形成大小不同的天體。在吸積過程中，地球比月球相應要快一點，成為“哥哥”。這一假設也受到了客觀事實的挑戰。通過對“阿波羅”飛船從月球上帶回來的巖石樣本進行化驗分析，地球和月球的平均化學成分差別很大，人們發現月球的巖石也要比地球的巖石古老得多。
這一假設認為，太陽系演化早期，在太陽系空間曾形成大量的“星子”，先形成了一個相當于地球質量0.14倍的天體星子，星子通過互相碰撞、吸積而長合并形成一個原始地球。這兩個天體在各自演化過程中，分別形成了以鐵為主的金屬核和由硅酸鹽構成的幔和殼。由于這兩個天體相距不遠，因此相遇的機會就很大。
月球本身并不發光，只反射太陽光。月球亮度隨日月間角距離和地月間距離的改變而變化，滿月時的亮度比上下弦要大十多倍。
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由于月球上沒有大氣，再加上月面物質的熱容量和導熱率又很低，因而月球表面晝夜的溫差很大。白天，月球表面在陽光垂直照射的地方溫度高達127℃；夜晚，其表面溫度可降低到-183℃。用射電觀測可以測定月面土壤中的溫度，這種測量表明，月面土壤中較深處的溫度很少變化，這正是由于月面物質導熱率低造成的。
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從月震波的傳播了解到月球也有殼、幔、核等分層結構。最外層的月殼平均厚度約為60～64.7公里。月殼下面到1000公里深度是月幔，它占了月球的大部分體積。
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月球的自轉與公轉的周期相等（稱為潮汐鎖定），因此月球始終以同一面朝向著地球。地球海洋潮汐的產生主要是由于月球引力的作用。
月球以圓形軌道繞地球運轉。這個軌道平面在天球上截得的大圓稱“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黃道面，而且空間位置不斷變化。周期27.32日。月球軌道（白道）對地球軌道（黃道）的平均傾角為5°09′。但是已知月球平均每年以3.8cm的速度逐漸與地球離去。
月球在繞地球公轉的同時進行自轉，周期27.32166日，正好是一個恒星月，所以我們看不見月球背面。這種現象我們稱“同步自轉”，或“潮汐鎖定”，幾乎是太陽系衛星世界的普遍規律。一般認為是衛星對行星長期潮汐作用的結果。
月球的軌道平面（白道面）與黃道面（地球的公轉軌道平面）保持著5.145396°的夾角，而月球自轉軸則與黃道面的法線成1.5424°的夾角。因為地球并非完全球形，而是在赤道較為隆起，因此白道面在不斷進動（即與黃道的交點在順時針轉動），每6793.5天（18.5966年）完成一周。期間，白道面相對于地球赤道面（地球赤道面以23.45°傾斜于黃道面）的夾角會由28.60°（即23.45°+5.15°）至18.30°（即23.45°-5.15°）之間變化。
從地球上看月亮，看到的月球表面并不是正好它的一半，這是因為月球像天平那樣擺動。地球上的觀測者會覺得：在月球繞地球運行一周的時間里，月球在南北方向來回擺動，即在維度的方向像天平般的擺動，這被稱為“緯天平動”，擺動的角度范圍約6°57′；月球在東西方向上，即經度方向上來回擺動的現象，被稱為“經天平動”，擺動角度達到7°54′。
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