Masa:

0,0123 masy Ziemi, 7,35 x 10²² kg

Średnica:

0,273 ziemskiej; 3476 km

Gęstość:

3,342 g/cm³

Przyciąganie grawitacyjne:

0,1653 ziemskiego

Jedyną planetą, która krąży blisko Słońca razem z dużym Księżycem, jest Ziemia. Księżyc jest od Ziemi 81 razy lżejszy i prawie 4 razy mniejszy, a utrzymują razem tę parę siły grawitacji. Na powierzchni Księżyca przyciąganie grawitacyjne jest aż 6 razy mniejsze niż na powierzchni Ziemi, dlatego zarówno atmosfera, jak woda, które kiedyś tam były, zdołały już dawno uciec w przestrzeń międzyplanetarną.
Księżyc zwraca się ku Ziemi zawsze tą samą stroną. W ruchu nieco się kolebie, więc z Ziemi można zobaczyć prawie trzy piąte jego powierzchni. Nawet w ciągu miesiąca niewielkie kolebania, zwane libracjami, pozwalają zobaczyć trochę więcej niż pól księżycowego globu. Ostatnio stopniowo poznajemy drugą stronę Księżyca. Fotografie zrobione przez sondy kosmiczne pokazują, że niewidoczna z Ziemi strona jest przeważnie górzysta.

Do oglądania Księżyca nie potrzeba żadnych instrumentów. Spróbuj spoglądać na Księżyc przez miesiąc i śledzić zmiany jego fazy. Przez parę dni około nowiu prawdopodobnie w ogóle nie będziesz mógł zobaczyć Księżyca. Potem łatwo zauważysz, że Księżyc zawsze zwraca się ku Ziemi tą samą stroną. Widać na nim księżycowe lądy - jasne równiny, góry, a także obszary ciemniejsze.
Wiele można zobaczyć za pomocą lornetki, Łatwo rozróżnisz płaskie, ciemne obszary zwane morzami (po łacinie marin - tak nazwał je po raz pierwszy Galileusz, któremu wydały się podobne do mórz ziemskich). Morza księżycowe są ogromnymi równinami zastygłej lawy wypływającej kiedy z wnętrza Księżyca. Można też zobaczyć kilka dużych kraterów powstałych miliardy lat temu, gdy duże planetoidy roztrzaskiwały się o Księżyc. Na granicy między ciemną i oświetloną przez Słońce powierzchnią Księżyca czasami udaje się zobaczyć postrzępione zarysy gór. To zatem, co można zobaczyć przez zwykłą lornetkę, Jest bardzo podobne do tego, co zachwyciło Galileusza, gdy zwrócił ku Księżycowi swą lunetę w 1610 roku.
By zobaczyć dokładniej księżycowy krajobraz, należy popatrzyć przez mały teleskop. Wokół największych kraterów widać wybiegające we wszystkich kierunkach jak szprychy jasne linie, tzw. promienie. Czasami ciągną się one przez pół księżycowego obwodu. Niektóre duże kratery mają w środku górkę. Przez teleskop można zobaczyć też setki małych kraterów. Gdy spojrzysz na Księżyc po mniej więcej tygodniu przerwy, zauważysz, że zmieniły się rozmiary cieni gór i kraterów.

Księżyc nie ma atmosfery, dlatego tamtejsze niebo jest zawsze, nawet w dzień, czarne, a nie błękitne. Po prostu nie ma na czym rozpraszać się słoneczne światło. Nie ma tym samym ośrodka przenoszącego fale głosowe - nie rozchodzą się one w próżni, więc na Księżycu panuje kompletna cisza. Nie ma wody - krajobraz nie był rzebiony, jak na Ziemi, przez deszcze, rzeki i lody. W ciągu księżycowego dnia, w pełnym Słońcu, temperatura na powierzchni znacznie przewyższa temperaturę wrzenia wody. Nocą spada do -150°C, Ludzie, którzy byli już na Księżycu, nosili kombinezony specjalnie przystosowane do tamtejszych warunków.

W 1959 roku rosyjski statek kosmiczny po raz pierwszy przekazał na Ziemię zamazany obraz odwrotnej strony Księżyca. Dziesięć lat póniej Amerykanom udało się wylądować na Księżycu.
W latach 1969-1972 sześć amerykańskich załóg ze statków Apollo odwiedziło Księżyc. Wykonali wiele doświadczeń, pozostawili aparaturę do rozmaitych badań oraz przywieźli na Ziemię około 385 kg księżycowych skał i próbek gruntu. Przywieziono też aluminiową folię naświetloną cząstkami wiatru słonecznego.
W latach poprzedzających misje Apollo statki kosmiczne okrążały Księżyc i fotografowały go bardzo szczegółowo w celu wybrania miejsca do lądowania. Następnie statki bezzałogowe osiadały na powierzchni i testowały jej twardoć, bo niektórzy naukowcy obawiali się grubej warstwy pyłu, w której można by się bezpowrotnie zapać. W rzeczywistości lądowniki zapadały się zaledwie na kilka centymetrów, co wskazywało na to, że człowiek będzie mógł po Księżycu spacerować. W końcu w 1968 roku wysłano astronautów na orbitę okołoksiężycową, ale nie próbowano od razu lądować, uznając to za zbyt ryzykowwne.
Podczas pierwszych wypraw, już na Księżycu, astronauci przemieszczali się piechotą, pozostając w najbliższym otoczeniu lądownika. Podczas następnych używano już pojazdu, a astronauci pozostawali na Księżycu przez wiele dni. Aparatura naukowa pozostawiona na Księżycu składała się z wielu instrumentów do badania trzęsień gruntu. Inne przyrządy badały materię wydmuchiwaną ze Słońca i wypływ ciepła z Księżyca.
Badania próbek księżycowych trwały 20 lat i uzyskano z nich wiele informacji o pochodzeniu oraz historii Księżyca. Wszystkie przywiezione skały utworzone są z zastygłej lawy. Ciemne, zebrane w rejonach mórz księżycowych, są podobne do ziemskich bazaltów. Wiele skał było zmiażdżonych przez roztrzaskujące się i wybuchające meteoryty. Następnie znowu się spajały. Żadna nie była nigdy narażona na działanie wody i nie ma w nich żadnych skamieniałoci. Księżyc jest zatem terenem nieurodzajnym, jałowym.

Wiek Księżyca został określony na podstawie radioaktywności skał księżycowych. Co to znaczy? Na przykład uran powoli zmienia się w ołów. W próbce uranu 238 połowa atomów zamieni się w ołów po 4,5 mld lat. Tak więc, mierząc proporcje uranu i ołowiu, można wyliczyć wiek skał. Im więcej jest ołowiu, tym skała jest starsza.
Pierwsze skały na Księżycu zestaliły się około 4,4 mld lat temu. Tworzenie się Księżyca musiało więc zachodzić nieco wcześniej. Wydaje się, że można rozsądnie założyć, iż było to około 4,65 mld lat temu. Zgadza się to z wiekiem meteorytów, a także z oszacowanym wiekiem Słońca. Przed misjami Apollo wszelkie oszacowania wieku Księżyca oparte były wyłącznie na domysłach.

Najstarsze skały na Księżycu znajdują się w górach. Lawy z zastygniętych mórz są młodsze. Gdy Księżyc był bardzo młody, miał zewnętrzne warstwy płynne; skały były roztopione przez ciepło. Gdy stygł - tworzyła się denka (trochę przypominająca elastycznością plastelinę) skorupa skalna, której częcią są dzisiejsze księżycowe wyżyny. Przez następne pół miliarda lat nieustannie uderzały w nią małe planetki i ogromne skały - materia pozostała po okresie tworzenia się Układu Słonecznego. Największe uderzenia pozostawiły lądy w postaci ogromnych, kolistych zagłębień, z których część stała się księżycowymi morzami.
Planety też były bombardowane, ale na Ziemi prawie wszystkie lądy bombardowań zniszczyła zmieniająca się pogoda. Kratery są jednak dobrze widoczne na planetach ziemiopodobnych i na licznych księżycach planet jowiszowych.
Podczas gdy zewnętrzne warstwy Księżyca nieustannie stygły, wnętrze stale było radioaktywnie ogrzewane. W okresie pomiędzy 4,2 a 3,1 mld lat temu lawa wyciekała przez szczeliny w skorupie, zalewając koliste baseny pouderzeniowe. Lawa była oczywiście płynna i rozlała się w płaskie księżycowe morza. Galileusz, nazywając te rejony morzami, w pewnym sensie miał rację, bo są to zestalone oceany kiedy płynnych skał. Strumienie lawy płynęły około miliarda lat, co wiemy z przeglądu wieku skał rozrzuconych po różnych okolicach Księżyca. Dopiero potem zastygły i dziś powierzchnia Księżyca jest "martwa".
Około 2 mld lat temu skończyła się na Księżycu epoka wulkaniczna. Zewnętrzne warstwy skał stały się wystarczająco grube, by powstrzymać strumienie lawy. Od tej pory wszelkie zmiany na powierzchni zachodziły w wyniku zderzeń. Największe kratery, z promieniami, są wynikiem ogromnych zderzeń, powodujących wielkie wybuchy w miejscu upadku. Odpryski zostały odrzucone radialnie (promienicie) na setki kilometrów. Zderzenia z mniejszymi skałami ciągłe druzgotały powierzchnię i wybijały mniejsze kratery.

Na Księżycu astronauci pozostawili w czterech miejscach sejsmometry. Są to instrumenty do badania trzęsień gruntu. Wykrywają drobne drgania powierzchni Księżyca - zupełnie niepodobne do trzęsień Ziemi. Mierząc jednak te drgania z więcej niż jednego miejsca, naukowcy mogą odtwarzać wewnętrzną budowę księżycowego globu. Sposób rozchodzenia się drgań fal wskazuje na to, że skorupa księżycowa ma od 60 do 100 km grubości. Poniżej znajduje się gruba na 1000 km warstwa gęstych, zimnych skał. W środku jest ciepłe, częściowo stopione jądro. Nie zawiera jednak ono zbyt dużo żelaza, tak że Księżyc nie ma pola magnetycznego.

Nim naukowcy obejrzeli księżycowe skały, mieli trzy teorie pochodzenia Księżyca, ale nie było możliwości rozstrzygnięcia, która z nich jest prawdziwa. Niektórzy wierzyli, że młoda Ziemia tak szybko się obracała, iż jej kawałek oderwał się i stał się Księżycem. Inni sugerowali, że został on przechwycony przez Ziemię podczas wędrówki międzyplanetarnej, chociaż prawdopodobieństwo takiego zdarzenia jest bardzo małe. Trzecia wersja mówiła, że Ziemia i Księżyc utworzyły się oddzielnie mniej więcej w tym samym czasie i w tej samej odległoci od Słońca. Różnice bowiem w składzie chemicznym Księżyca i Ziemi wydawały się świadczyć o tym, że ciała te nigdy nie były fizycznie ze sobą powiązane. Mówiło się obrazowo o zwolennikach teorii "matka + syn", "żona + mąż" lub "rodzeństwo".
Tymczasem zwyciężyła czwarta, odmienna hipoteza narodzin Księżyca - hipoteza gigantycznego zderzenia. Podstawowym jej założeniem jest, że w okresie tworzenia się znanych dziś planet dało wielkości Marsa uderzyło pod małym kątem w bardzo jeszcze młodą
Ziemię. Lżejsze materiały ze skorupy ziemskiej zostały rozpryskane i utworzyły piercień gruzu otaczający planetę. Ziemia zachowała jednak całe swoje żelazne jądro, a nawet przechwyciła część księżycowego, bo żelazne jądra tych ciał były i są w stanie ciekłym. Z dużego fragmentu pierścienia mógł powstać Księżyc. Hipoteza ta łatwo tłumaczyś deficyt żelaza w jądrze Księżyca w stosunku do jądra Ziemi.

Astronomowie zauważyli, że zanieczyszczenie ziemskiej atmosfery powoduje coraz większe trudności przy obserwacji nieba. światła miejskie, dymy, spalmy przesłaniają niebo, a nadajniki telewizyjne i radiowe przeszkadzają radioastronomom. Co więcej, z powierzchni Ziemi nie mogą być robione obserwacje w podczerwieni, w ultrafiolecie ani w promieniach rentgenowskich. Następnym ważnym krokiem w badaniu Wszechświata może stać się zatem naukowe miasteczko na ... Księżycu.
Można podać bardzo wiele argumentów przemawiających za tym, że Księżyc jest idealnym miejscem na budowę obserwatoriów. Na przykład do prowadzenia badań ponad atmosferą używa się teleskopów umieszczanych na orbitach okołoziemskich, takich jak teleskop kosmiczny Hubble'a. Teleskopy księżycowe byłyby jednak znacznie lepsze i tańsze - pod warunkiem, że budowano by je na miejscu, a nie przywożono z Ziemi- Odwrotna strona Księżyca dałaby osłonę przed szkodliwym promieniowaniem Ziemi, a wolny obrót Księżyca oznacza, że noc trwałaby tam 14 naszych dni. Pozwoliłoby to astronomom na ciągle prowadzenie obserwacji gwiazd i galaktyk przez znacznie dłuższe odcinki czasu, niż jest to możliwe obecnie.
Na Ziemi jest bardzo trudno rozwijać obserwacyjną astronomię neutrinową i obserwacje fal grawitacyjnych. Neutrina są niesłychanie małymi cząstkami produkowanymi w reakcjach jądrowych zachodzących we wnętrzach Słońca i gwiazd. Trudne do wykrycia są także fale grawitacyjne wysyłane np. przez dwie czarne dziury krążące jedna wokół drugiej albo przez wybuchy w centrach galaktyk. Księżyc zapewnia izolowane środowisko do prowadzenia wszelkiego rodzaju skomplikowanych obserwacji astronomicznych. Z tego powodu astronomowie chcieliby być pierwszymi naukowcami, którzy powrócą na Księżyc.

Jeli ludzie będą chcieli kiedykolwiek podbijać kosmos, Księżyc będzie dla nich podstawową bazą wypadową. Mniejsze niż ziemskie przyciąganie grawitacyjne oznacza, że będzie około 20 razy łatwiej i taniej wysłać duży statek kosmiczny z Księżyca niż z Ziemi. Woda i gaz do oddychania mogą być wytwarzane na Księżycu, bo w księżycowych skalach jest i tlen, i wodór, i azot. Duże złoża aluminium, żelaza i krzemu mogą zapewnić budulec.
Do poszukiwania bogactw naturalnych na Księżycu oraz prowadzenia prac inżynierskich w warunkach księżycowych niezbędna będzie księżycowa baza. Dopiero wtedy można będzie spokojnie przyjrzeć się księżycowym zasobom i sensownie pomyśleć o ich wykorzystaniu.

Misja Clementine umieciła w 1994 roku na okołoksiężycowej orbicie małego satelitę. Jest to pierwszy krok ku nowym badaniom naszego sąsiada po 20-letniej przerwie. Następne etapy takich badań powinny przewidywać zbudowanie automatycznych, zdalnie sterowanych obserwatoriów. Astronomowie mają już wiele doświadczeń w operowaniu teleskopami w przestrzeni kosmicznej. Początkiem badań Księżyca w celu wykorzystania jego zasobów mineralnych będą naukowe misje bezzałogowe.
Obserwatoria księżycowe będą zlokalizowane na niewidocznej stronie globu, więc umieszczać się będzie (na stacjonarnych orbitach wokółksiężycowych) specjalne satelity do przekazywania sygnałów na Ziemię. Teleskopy księżycowe będą pracowały bez ludzkiej obecnoci i w skrajnych temperaturach - muszą być możliwie niezawodne. Jednym z pomysłów opracowywanych w Uniwersytecie w Arizonie jest teleskop stacjonarny prawie bez ruchomych części. Sam powolny obrót i ruch orbitalny Księżyca będą zmieniać z okresem 18,6 roku kierunek patrzenia instrumentu. W tym czasie teleskop zaobserwuje miliony gwiazd i galaktyk.
Na Księżycu mogą być też wybudowane ogromne radioteleskopy. Po raz pierwszy będzie można odbierać z Wszechświata fale radiowe o bardzo dużych długościach. Dane z teleskopów naziemnych i księżycowych pozwolą obserwować obszary o rozmiarach mniej więcej jednego kilometra w jądrach najjaśniejszych odległych galaktyk.