一、月球的軌道運動
月球以橢園軌道繞地球運轉。這個軌道平面在天球上截得的大園稱“白道”。白道平面不重合於天赤道，也不平行於黃道面，而且空間位置不斷變化。週期173日。
二、月球的自轉
月球在繞地球公轉的同時進行自轉，週期27.32166日，正好是一個恆星月，所以我們看不見月球背面。這種現象我們稱“同步自轉”，幾乎是衛星世界的普遍規律。一般認爲是行星對衛星長期潮汐作用的結果。
天平動是一個很奇妙的現象，它使得我們得以看到59%的月面。主要有以下原因：
1、在橢園軌道的不同部分，自轉速度與公轉角速度不匹配。
2、白道與赤道的交角。
三、月球的物理狀況
月面的地形主要有：
1、環形山。這個名字是伽利略起的。它是月面的顯著特徵，幾乎佈滿了整個月面。最大的環形山是南極附近的貝利環行山，直徑295千米，比海南島還大一點。小的環行山甚至可能是一個幾十釐米的坑洞。直徑不小於1000米的大約有33000個。佔月面表面積的7-10%。有個日本學者1969年提出一個環形山分類法，分爲克拉維型（古老的環形山，一般都面目全非，有的還山中有山），哥白尼型（年輕的環形山，常有“輻射紋”，內壁一般帶有同心園狀的段丘，中央一般有中央峯），阿基米德形（環壁較低，可能從哥白尼型演變而來），碗型和酒窩型（小型環形山，有的直徑不到一米）。
2、月海。肉眼所見月面上的陰暗部分實際上是月面上的廣闊平原。由於歷史上的原因，這個名不副實的名稱保留到了現在。已確定的月海有22個，此外還有些地形稱爲“月海”或“類月海”的。公認的22個絕大多數分佈在月球正面。背面有3個，4個在邊緣地區。在正面的月海面積略大於50%，其中最大的“風暴洋”面積越五百萬平方公里，差不多九個法國的面積總和。大多數月海大致呈圓形，橢圓形，且四周多爲一些山脈封閉住，但也有一些海是連成一片的。除了“海”以外，還有五個地形與之類似的“湖”----夢湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖，但有的湖比海還大，比如夢湖面積7萬平方千米，比汽海等還大得多。月海伸向陸地的部分稱爲“灣”和“沼”，都分佈在正面。灣有五個：露灣、暑灣、中央灣、虹灣、眉月灣；沼有腐沼、疫沼、夢沼三個，其實沼和灣沒什麼區別。月海的地勢一般較低，類似地球上的盆地，月海比月球平均水準面低1-2千米，個別最低的海如雨海的東南部甚至比周圍低6000米。月面的返照率（一種量度反射太陽光本領的物理量）也比較低，因而看起來現得較黑。
3、月陸和山脈。月面上高出月海的地區稱爲月陸，它一般比月海水準面高2-3千米，由於它返照率高，因而看來比較明亮。在月球正面，月陸的面積大致與月海相等但在月球背面，月陸的面積要比月海大得多。從同位素測定知道月陸比月海古老得多，是月球上最古老的地形特徵。在月球上，除了犬牙交差的衆多環形山外，也存在着一些與地球上相似的山脈。月球上的山脈常借用地球上的山脈名，如阿爾卑斯山脈，高加索山脈等等，其中最長的山脈爲亞平寧山脈，綿延1000千米，但高度不過比月海水準面高三，四千米。山脈上也有些峻嶺山峯，過去對它們的高度估計偏高。現在認爲大多數山峯高度與地球山峯高度相仿，最高的山峯（亦在月球南極附近）也不過9000米和8000米。月面上6000米以上的山峯有6個，5000-6000米20個，4000-5000米則有80個，1000米以上的有200個。月球上的山脈有一普遍特徵：兩邊的坡度很不對稱，向海的一邊坡度甚大，有時爲斷崖狀，另一側則相當平緩。除了山脈和山羣外，月面上還有四座長達數百千米的峭壁懸崖。其中三座突出在月海中，這種峭壁也稱“月塹”。
4、月面輻射紋。月面上還有一個主要特徵是一些較“年輕”的環形山常帶有美麗的“輻射紋”，這是一種以環形山爲輻射點的向四面八方延伸的亮帶，它幾乎以筆直的方向穿過山系、月海和環形山。
輻射紋長度和亮度不一，最引人注目的是第谷環形山的`輻射紋，最長的一條長1800千米，滿月時尤爲壯觀。其次，哥白尼和開普勒兩個環形山也有相當美麗的輻射紋。據統計，具有輻射紋的環形山有50個。形成輻射紋的原因至今未有定論。實質上，它與環形山的形成理論密切聯繫。現在許多人都傾向於隕星撞擊說，認爲在沒有大氣和引力很小的月球上，隕星撞擊可能使高溫碎塊飛得很遠。而另外一些科學家認爲不能排除火山的作用，火山爆發時的噴射也有可能形成四處飛散的輻射形狀。
5、月谷。地球上有着許多著名的裂谷，如東非大裂谷。月面上也有這種構造----那些看來彎彎曲曲的黑色大裂縫即是月谷，它們有的綿延幾百到上千千米，寬度從幾千米到幾十千米不等。那些較寬的月谷大多出現在月陸上較平坦的地區，而那些較窄、較小的月谷（有時又稱爲月溪）則到處都有。最著名的月谷是在柏拉圖環形山的東南連結雨海和冷海的阿爾卑斯大月谷，它把月面上的阿爾卑斯山攔腰截斷，很是壯觀。從太空拍得的照片估計，它長達130千米，寬10-12千米。月球是地球唯一的天然衛星。太陽光射到地球要花8分鐘的時間,平均行程足足有15000萬千米;而月球到地球的平均距離卻只有384404千米,約相當於地球半徑的60倍;地球環繞太陽公轉一週的時間是一年,而月球環繞地球公轉一週的時間卻等於地球上的27.3天。地球自西向東繞軸自轉一週的時間是23小時56分,也就是地球的一個晝夜;而月球自轉的週期卻正好等於它公轉一週的週期,所以月球的一天就相當於地球的一個月。月球白天與黑夜的時間約各相當於地球的兩個星期。由於月球公轉和自轉的週期相等,所以永遠只有一面對着地球,另一面揹着地球,從地球只能看到月球表面面積的59%,約相當於南美洲這麼大一塊區域。當登月飛船飛到月球的背面,無線電通信就會被阻隔而中斷,所以飛船登月的地點,都選擇對地的一面。人們用光學望遠鏡、雷達來研究月球,都只能侷限於它的正面,對它的背面則一無所知。自1959年以來,發射了月球探測器,才逐步解開了月球背面的千古奇謎!月球的引力造成地球上海洋的潮汐漲落,同時它對地球某些部分的作用,使地球呈現梨形。地球對月球的引力也使月球正面有明顯的鼓起。
地球的平均直徑爲12742千米,是太陽系中比較小的行星；月球的平均直徑爲3475.8千米,約爲地球的四分之一,是太陽系中比較大的衛星。所以天文學家常常把地球月球系統當作一組美麗的雙行星。月球表面面積爲3800萬平方千米,相當於地球表面面積的十四分之一,比亞洲的面積略爲大一些。月球的體積是220億立方千米,相當於地球體積的49分之一。月球的質量爲地球的1.23%,約爲7350×(10的16次方)噸。月球平均密度爲3.34克/釐米,而地球的平均密度則爲5.52克/釐米,這表明月球內部不像地球那樣有一個比較緊密的核心。
月面的重力差不多隻相當於地面重力的六分之一,一個在地面上重60千克的人,在月面上只重10千克。如果在月面上跳高,人的重心提高的高度約可等於在地面提高的6倍,一個跳高運動員可以跳離月面8米多,已是世界紀錄的3倍多了。如果舉重,人們可舉起6倍於地面的重量,而月面力拔千斤並非難事。在月面上物體下落要比地面上慢得多,好像電影中的慢鏡頭一樣。例如從20米高的地方垂直拋下一塊石子,在地球上2秒鐘就可落地,但是在月球上卻需要5秒鐘。
月球以前是否有過大氣,至今科學家尚無定論。如果月球在幾十億年前確曾有過大氣的話,由於它的重力小,無法吸住保留,也早逸散到宇宙空間去了。月面上既無大氣存在,自然就沒有風、雲、雨、雪、霧、雹、霜、露、暈、虹、霓等氣候變化,也就沒有什麼春夏秋冬的季節。但因月面上沒有大氣和水可以調節溫度,使太陽照射的熱量有93%爲月面所吸收,而地球只吸收57%,因此月球白天在太陽照射下,特別炎熱,中午溫度可達127℃,斜射時隨着陽光斜度的變化逐漸降低到50℃以下;白天陰影處爲-65℃;夜晚由於月面散熱特別快,夜晚時間又特別長,所以非常寒冷,至黎明前爲-183℃,能使溫度計中的水銀凍結,真不愧爲廣寒宮了!太陽除了輻射熱外,還發出放射線,轟擊月球。這種放射線的突然爆發,對登月的航天員也是非常危險的。
由於月球沒有空氣傳送聲波,所以真是萬籟俱寂,連登月的航天員彼此之間講話,也要用無線電通過耳機才能聽到。月球沒有大氣也就沒有反射和散射光,所以在陽光下特別光亮,比地球上的亮度約大100倍,而在太陽光照不到的地方,幾乎是絕對的黑暗無光,其明暗對比十分強烈。因此在月球上白天的天空也呈黑色,不像地球藍天白雲那樣的明媚綺麗。在月面上看地球,像在地面上看月球一樣,從升起到落下的27天中,也有新月形、半月形、滿月形的變化。更奇妙的是,隨着人在月球上位置的不同看到的地球可以在東方,也可以在南方、西方和北方。如果站在月球正面的中心區域,則可看到地球一直懸掛在天頂附近。在月球上看到的地球既大又亮,視直徑大約比在地球上看到的月亮大3倍。地光比月光明亮數十倍,在月球上的夜晚,儘可以閱讀書報。
人們用肉眼可以看到月球有明有暗,暗區很平坦,而發亮的明區則高低不平。暗區稱爲月海,明區稱爲高地,高地約佔月球正面面積的60%。月球上有着起伏的山峯、崎嶇的高地、廣闊的平原、深長的峽谷,還分佈着小川、山脊、石壁和斷層。在隕石億萬年的不斷撞擊下將月球表面的岩石撞擊成灰塵,因此使月面覆蓋着一層塵土。月面上到處有着形如環形山的坑穴,數量在百萬個以上。登高遙望,真是千瘡百孔。直徑最大的環形山是月球南邊緣的克拉維斯環形山,直徑達256千米左右,最小的坑穴直徑只有幾十釐米。環形山的高度有高達5000米以上的。坑穴深淺不一,最深的坑穴達好幾千米。
月球上的山脈和地球上差不多,但峯巒更爲峻峭,大都環繞着“月海”,其數量比環形山少得多。美國“阿波羅15”號飛船降落地點亞平寧山脈爲月球正面最長的山脈,蜿蜒多600千米。“阿波羅17”號飛船降落在金牛山脈地區。這裏羣山環抱,巨石參差,坑窪崎嶇,地質複雜,在表面上是一層深色物質,而且歷史久遠,可找到月球初期的岩石。在附近又可拾取可能是近期火山爆發的塵土,所以容易引起興趣不同的科學家們的注意。過去雖測量過月球1000多座山峯的高度,其中有6座山峯高達6000米以上,月球正面的萊布尼茲山脈的最高峯據信高達9千米,超過地球的最高峯。
地球上的地震,每年達幾百萬次,而月球的月震每年僅三四百次,因此月球被稱爲“寂靜的天體”。而在震動的強度方面,地球每年平均釋放出的地震能量比月球釋放出的月震能量要大50億倍。月震同地震還有一個顯著的區別,月震波在月球內部要經過多次的回波反射,一般震波要持續1小時以上;而地震波回波反射次數很少。例如,美國阿波羅飛船與運載火箭“土星5”號第三級分離後,火箭即循另一條軌道在飛船之前先到月球,以每秒2.5千米的速度撞擊月球,其威力相當於11噸TNT炸藥的爆炸,炸開直徑約40米、深爲20米的巨坑,使月球震動達3小時20分鐘之久,而如果在地球通常只會震動幾秒鐘而已。
