Mặt trăng cách Trái đất chỉ 384.400 km, tức 1,3 giây ánh sáng. Tuy nhiên, Mặt trăng đang càng ngày càng dịch chuyển xa khỏi Trái đất.
Khoảng cách Trái Đât tới Mặt Trăng thật ra thông số này thay đổi tùy thuộc vị trí:
– Tại cận điểm (perigee): 363.300 km
– Tại điểm xa nhất (apogee): 405.500 km
– Trung bình (mean): 384.400 km
Khoảng cách trung bình từ Mặt Trăng đến Trái Đất là 384.403 kilômét. Đường kính Mặt Trăng là 3.476 kilômét.
Từ giữa năm 1969 đến 1972, chương trình Apollo của Hoa Kỳ đã đưa 12 người lên Mặt Trăng, người đầu tiên là Neil Armstrong và Buzz Aldrin trong Apollo 11. Trước đó, Mặt Trăng đã là mục tiêu của nhiều cuộc đổ bộ và thám hiểm vòng quanh của các tàu vũ trụ, bắt đầu với tàu Luna 1 của Xô viết năm 1959.
Mặt Trăng quay quanh Trái Đất trên một quỹ đạo gần như một quỹ đạo tròn. Nó cần khoảng một tháng để quay một vòng quanh quỹ đạo. Mỗi giờ, Mặt Trăng di chuyển so với nền sao một cung có độ lớn xấp xỉ bằng đường kính góc của nó tức là khoảng 0,5°.
Khí quyển
Mặt Trăng có bầu khí quyển cực mỏng. Nguồn chính tạo các phân tử lơ lửng trên bề mặt là sự thải ra chất khí từ đất đá bên trong lòng, như radon. Một nguồn khác là gió mặt trời, bị bắt tạm thời bởi trọng trường của Mặt Trăng. Các khí từ nguồn này không tồn tại lâu trên bề mặt Mặt Trăng mà thoát ra dần dần.
Khi bề mặt Mặt Trăng tiếp xúc với ánh nắng Mặt Trời, nhiệt độ tăng lên đến chừng vài chục độ C, đủ để cung cấp cho các phân tử khí tốc độ trung bình của chuyển động nhiệt lớn hơn tốc độ vũ trụ cấp 2 của Mặt Trăng, vốn nhỏ do trọng trường yếu của thiên thể, và các chất khí thoát khỏi Mặt Trăng vĩnh viễn.
Do gần như không có bầu khí quyển, trên Mặt Trăng không có các hiện tượng khí tượng như gió, bão hay sự xói mòn bề mặt. Các vị trí trên bề mặt của Mặt Trăng hầu như giữ được trạng thái nguyên thủy của nó cho đến khi bị một thiên thạch bắn phá.
Khi nhìn từ cực Bắc xuống, Trái Đất và Mặt Trăng quay quanh khối tâm của hệ, một điểm cách tâm Trái Đất chỉ 4700 km, ngược chiều kim đồng hồ, cùng chiều với chiều quay của Trái Đất quanh Mặt Trời.
Khác với hầu hết các vệ tinh tự nhiên của các hành tinh khác trong hệ Mặt Trời, Mặt Trăng có mặt phẳng quỹ đạo nằm gần với mặt phẳng hoàng đạo chứ không gần mặt phẳng xích đạo của hành tinh (Trái Đất). Mặt phẳng quỹ đạo của Mặt Trăng nghiêng khoảng 5° so với mặt phẳng hoàng đạo. Giao điểm của hai mặt phẳng này trên thiên cầu là 2 điểm nút mặt trăng.
Hiện tượng nhật thực và nguyệt thực chỉ xảy ra khi Trái Đất, Mặt Trăng và Mặt Trời thẳng hàng.
Nhật thực xảy ra khi Mặt Trăng nằm giữa Trái Đất và Mặt Trời. Lúc đó Mặt Trăng trên mặt phẳng hoàng đạo, tại một trong hai điểm nút mặt trăng, đồng thời ở vào pha trăng mới (mồng một âm lịch, hay sóc lịch).
Nguyệt thực xảy ra khi Trái Đất nằm giữa Mặt Trời và Mặt Trăng. Lúc đó Mặt Trăng trên mặt phẳng hoàng đạo, tại một trong hai điểm nút mặt trăng, đồng thời ở vào pha trăng tròn (rằm âm lịch).
Biến đổi theo thời gian
Các tham số quỹ đạo của Mặt Trăng thay đổi chậm theo thời gian, chủ yếu do tác động của lực thủy triều giữa Mặt Trăng và Trái Đất. Lực hấp dẫn của Mặt Trăng bóp méo thủy quyển trên Trái Đất, gây ra thủy triều.
Chu kỳ lên xuống của thủy triều trùng với chu kỳ Mặt Trăng quay quanh Trái Đất, nhưng thủy triều bị trễ pha so với Mặt Trăng. Sự trễ pha này gây ra bởi việc Trái Đất tự quay quanh trục, và bề mặt cứng của nó gây ma sát cho thủy quyển.
Kết quả là, một phần mômen động lượng tự quay của Trái Đất được chuyển dần sang cho mômen động lượng quỹ đạo của Mặt Trăng. Mặt Trăng dần đi xa ra khỏi Trái Đất, tốc độ ra xa hiện nay khoảng 38 mm một năm. Đồng thời Trái Đất cũng quay chậm lại, ngày trên Trái Đất sẽ dài thêm ra 15 µs mỗi năm.
Lực thủy triều trong quá khứ cũng đã làm chậm chuyển động tự quay của Mặt Trăng lại. Đến ngày nay, tốc độ tự quay này đã chậm lại đến một giá trị cân bằng đặc biệt, khiến Mặt Trăng đi vào trạng thái quay đồng bộ, tức là luôn hướng một mặt về Trái Đất: tốc độ góc tự quay đúng bằng tốc độ góc quay trên quỹ đạo.
Thực ra quỹ đạo Mặt Trăng không tròn tuyệt đối (có độ lệch tâm dương) và việc nói Mặt Trăng luôn quay một mặt về phía Trái Đất cũng là gần đúng. Mặt Trăng, như mọi vật chuyển động trên quỹ đạo Kepler, chuyển động nhanh hơn ở cận điểm quỹ đạo và chậm hơn ở viễn điểm quỹ đạo. Điều này giúp ta thấy thêm khoảng 8 kinh độ mặt bên kia của Mặt Trăng.
Ngoài ra, quỹ đạo Mặt Trăng cũng nghiêng so với mặt phẳng xích đạo của Trái Đất, nên ta cũng thấy thêm 7 vĩ độ mặt bên kia. Cuối cùng, Mặt Trăng nằm đủ gần để một người quan sát ở xích đạo suốt một đêm, sau khi di chuyển khoảng cách bằng đường kính Trái Đất nhờ sự tự quay của Trái Đất, nhìn được thêm 1 kinh độ mặt bên kia./.
