“床前明月光，疑是地上霜，举头望明月，低头思故乡。”李白的这首《静夜思》，不知为多少代人所吟诵。很早很早以前，人们晚间把眼睛转向天空，用既好奇又敬畏的心情注视着宇宙空间里我们的近邻——月亮。过去，它常常被看做是个神秘的物体或力量源泉，是一位神，是天气乃至好运气或者坏运气的先兆。
除了科学幻想小说中虚构的那些情节之外，实际上，直到20世纪中叶，人们还不认为月球是个可以进行现场探测的天体。可是，空间时代的到来改变了这一切，凭借迅猛发展的现代技术，人们已经实现自己的美好理想——把人送到月球上去。
今天我们已经知道，月球是我们的近邻，是地球唯一的卫星，它是空中仅次于太阳第二亮的天体，也是至今为止人类研究最多、了解最详细，并且唯一探访过的地球外天体。
随着科技的进步，人类对月球研究的不断加深，一个个有关月球的疑问也逐步被解开，然而，随之又有更多的疑惑出现：月球是怎么来的？对我们有怎样的影响？它跟地球外文明真的有联系么？以往对月球的探索有哪些不为人知的内幕……本书将带领大家走近一个神秘的月球。
地球资源正在以前所未有的速度被消耗，加之环境的不断恶化，人类的生存和未来已经成为一个不得不面对的紧迫问题。那么，月球能否成为我们新的能源基地？人类在未来能否移居月球？人类为此正在做怎样的努力？进入21世纪，人类对月球的探索和研究进入了一个新的高潮，很多国家，如中国、日本、印度及欧洲一些国家纷纷制定并实行了自己的探月计划，美国对重返月球更是雄心勃勃。月球已成为许多国家空间竞赛的下一个目标。月球已不再遥远，而是与我们密切相关，触手可及。
希望这本书能帮助大家认识月球，了解月球与地球、与我们人类的关系，了解人类对月球的探索历史和未来的利用设想。
由于人类对月球的探索不断前进，加之编者的水平和知识有限，书中不妥之处在所难免，敬请读者指正。
月球也称太阴，俗称月亮，是地球唯一的天然卫星。月球是最明显的天然卫星的例子。在太阳系里，除水星和金星外，其他行星都有天然卫星。
美丽的月亮
很早很早以前，人们晚间把眼睛转向天空，用既好奇又敬畏的心情注视着宇宙空间里我们的近邻——月亮。过去，它常常被看做是个神秘的物体或力量源泉，是一位神，是天气乃至好运气或者坏运气的先兆。今天，用我们地球人的眼光看起来，它多半只是个带着诗情画意的美景，是夜空中的一盏明灯。
除了科学幻想小说中虚构的那些情节之外，实际上，直到20世纪中叶，人们还不认为月球是个可以进行现场探测的天体。可是，空间时代的到来改变了这一切，凭借迅猛发展的宇航技术，人们已经实现了自己的美好理想——把人送到月球上去。
皓月当空，月华如水，常令人思绪万千，遐想无限。我国自古流传着“嫦娥奔月”、“吴刚伐桂”等美丽神话。古希腊人把月球看做美丽的狩猎女神阿尔忒弥斯，并且把女神狩猎时从不离身的银弓作为月球的天文符号，记为“月牙形”。
荒凉的月球
月球本身不发光，也没有大气，太阳光照在月球表面，有的地方反光本领大，有的地方反光本领小，所以咱们就看到月面上有明有暗。“月里嫦娥”、“玉兔捣药”和“吴刚伐桂”都是由暗部的形状想象出来的。
当今大型天文望远镜能分辨出月面上约50米（相当于14层高楼）的目标。然而望远镜里的月球和神话中的月宫毕竟大相径庭，那是一个死寂的荒凉世界，并非广寒仙境。
月球的形状是一个浑圆的圆球，平均直径是3476千米，大约是地球直径的1／4。与美国领土相比，它可以从纽约一直跨到西部犹他州的盐湖城。月球的面积是3800万平方千米，差不多是地球面积的1/14，比亚洲的面积略大一些。月球的体积是220亿立方千米，地球的体积几乎比它大49倍。月球的质量大约等于地球质量的1／81，也就是7350亿亿吨。月球的平均密度是每立方厘米3.34克，仅仅相当于地球密度的3/5。月球表面的重力加速度是1.62m/s2，为地球表面的重力加速度的1/6，即月球上的引力只有地球的1/6，也就是说，6千克重的东西到了月球上只有1千克重了，这意味着一个重75千克的人，到了月亮上就只有12.5千克的重量了。用一个简单的数学问题来打比喻，如果你在地球上能跳1米高，到了月球上，你就能跳6米高；在地球上你能举起50千克重的东西，在月球上你就能举起300千克。因此，人在月面上走，身体显得很轻松。踏上了月面的宇航员们在举起或者搬动那些从地球带来的仪器设备等的时候，不会遇到太大的困难。
月球的样子
月球是离我们最近的一个天体，1957年科学家测量得知：月球距地球为384402千米。后来随着社会的进步，科学技术的发展，不久 “激光”技术问世，再加之“阿波罗”号宇宙飞船的登月成功，地球上的宇航员在月面上安装了激光反射器，用激光技术测得更加准确的月地距离，其误差仅仅相差8千米左右，而且月球运行的轨道是椭圆形的，因而月球距地球的距离是随时间的变化而变化的。根据科学测定，在近点时距离地球为363300千米，在远地点时，距离地球为405500千米。月球中心与地球中心的平均距离只有38.44万千米，相当于地球半径的60倍，或相当于9次多环球旅行的行程。
月球的内部结构
月球的年龄大约有46亿年。从月震波的传播，人们了解到月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳厚60～65千米。月壳下面到1000千米深度是月幔，占了月球大部分体积。月幔下面是月核。月核的温度约1000℃，很可能是熔融的，据推测大概是由Fe-Ni-S和榴辉岩物质构成。同地球一样，月球的表面也覆盖着一层薄薄的土层，科学家称为月壤。通过对月壤的取样分析和研究发现：月壤是由角砾、沙、尘土构成。同时月面上的大部分地区还分布有一层厚度不一的月尘和岩屑。
月亮看起来的颜色与它反射的太阳光穿透地球大气的情况有关。冬天时，月亮在天空中的位置比较高，它的光几乎直射地面，看起来它是白色或银色的。夏天时，月亮在离地平线不太高的天空部位穿越而过，它的光芒要穿过比较厚的大气层，才能到达地面，看起来它就是黄色或者橙色的。
月球的颜色
“阿波罗”11号飞船的奥尔德林，是踏上月面的第二位宇航员。根据他近距离的实地观察，他认为月球的颜色是“略呈灰暗的可可豆色”，或者是“带很少一点的灰色”。
月球本身并不发光，只反射太阳光。月球亮度随日、月间角距离和地、月间距离的改变而变化，平均亮度为太阳亮度的1/465000，亮度变化幅度从1/630000至1/375000；满月时亮度平均为 -12.7等（见）。它给大地的照度平均为0.22勒克斯，相当于100瓦电灯在距离21米处的照度。月面不是一个良好的反光体，它的平均反照率只有7％，其余93％均被月球吸收。月海的反照率更低，约为 6％。月面高地和环形山的反照率为17％，看上去山地比月海明亮。月球的亮度随而变化，满月时的亮度比上下弦要大十多倍。
地球每24小时绕轴自转一周，因此，平均说起来，地球上的白天和黑夜各12小时。月球绕地球公转的周期为27.3地球日，在此期间，它也刚好绕轴自转一周。这么说来，1个月球日约相当于14个地球日，1个月球夜的长短也是这样。
月球被照亮的一半
显而易见的是，总是有半个月球老是被太阳照亮着，这跟地球的情况是一样的，所以，半个月球是白天时，另外半个月球是黑夜。
由于月球上没有大气，再加上月面物质的热容量和导热率又很低，因而月球表面昼夜的温差很大。月球上的白天时，月面完全暴露在强烈的太阳光下，表面温度可以达到127℃以上，比地球上水的沸点还高。月球的夜晚，温度可降低到零下183℃。这些数值只表示月球表面的温度。用射电观测可以测定月面土壤中的温度，这种测量表明，月面土壤中较深处的温度很少变化，这正是由于月面物质导热率低造成的。
由于月球上没有大气，热量既不会被吸收，也不会向四周传递开去，因此，即使是在阳光照耀下的一大块岩石，其背着太阳的阴影部分的温度，如同在黑夜里一样。换句话说，如果你在月球上选择那么一个地方，使你的右脚在太阳光的照耀下，而你的左脚在阴影里，那么，你的右脚就会被烤到127℃，而左脚则被冻到-183℃。不必为宇航员们担心，他们穿着的宇航服有28层厚，可以防护外界的极热和极冷对身体的影响。
月球的自转周期与它绕地球的公转周期一致。这样，地球赤道部分的自转速度每小时约1600多千米，而月球赤道部分每小时只转17千米还不到。地球与月球的自转速度尽管相差很大，可是，两者之间却“调整”到恰到好处，使得月球老以同一个半球向着地球。这半个月球被称为“地球面”，或者叫“正面”。我们永远看不见的那半个月球，被称为“背面”。
如果月球绕地球转的轨道是正圆形的，那么，我们看到的月面部分刚好是整个月面的50％，不多也不少。但事实并非如此，月球公转轨道稍为有点椭圆的样子，这使得它在轨道上前进时看起来似乎有点摇摆。
月球的正面
月球的背面
当月球的自转轴有点倾向地球的时候，我们就可以多看到一些它北极以外的区域；当自转轴偏离我们时，南极以外平常看不到的月面部分，就可以多看到一些。同样的道理，我们有时可以多看到一些月球正面的东外侧或西外侧区域。总体来说，不管是在什么情况下，我们曾经或多或少看到过的月球表面大体上是整个月面的60％，也就是比所谓的正面多了约10％。
朝向地球的月面
在地球上之所以能看到月球的半面，是因为月球的自转周期和公转周期严格相等。这到底是巧合还是有着内在的联系呢？
让我们来看看太阳系其他行星的卫星的状况，我们可以发现绝大多数的卫星的自转周期和公转周期严格相等，看来这似乎是存在某种内在联系的。
月球在地球引力的长期的作用下，月球的质心已经不在它的几何中心，而是在靠近地球的一边。“阿波罗”15号飞船的指令舱装有激光测高仪，它测出月球的质量中心朝向地球一边约2千米。
这样的话，月球相对于地球的引力势能就最小，在月球绕地球公转的过程中，月球的质心永远朝向地球的一边，就好像地球的引力把月球锁住了一样。太阳系的其他卫星也存在这样的情况，所以卫星的自转周期和公转周期相等不是什么巧合，而是有着内在的因素。
如果我们接受这样的学说，即认为月球和地球是在同一个时期，由同一些物质形成的，我们就应该承认，它们的演化模式很可能也是相同的。照这么说来，月球在演化的早期阶段曾经有过大气，也曾有过某种形式的水。
那么，为什么地球上仍存在着空气和水，而月球上却没有呢?多数科学家认为，问题的答案应该到地球与月球的引力差异中去找。
地球的引力强大到足以把空气和水留住在地球上，而月球却不能，因为它的引力不够强。因此，经过千百万年的演变之后，它的空气和水分都跑到宇宙空间去了。
月球表面
可是，月球上还剩下一点点空气的痕迹，它们以气体分子的形式残留在月球表面的那些裂缝里。最乐观的估计，认为月球大气最多只有地球大气的百万分之一，这大致相当于地球高空100多千米处的大气密度。实际上，我们完全可以把月球看做是一个极端炎热、又极端寒冷，既无空气、又无水分的天体。
所以，去月球探险的那些宇航员们都必须穿上特制的宇航服来抵御外界的极热和极冷，以及完全没有气压的环境和其他形形色色的危险；一套可随身携带的设备则提供呼吸所必需的氧气。
据现代科学证实，月球上没有空气，没有任何形态的水，而且在月球上声音是无法传播的，更谈不上有风、雪、雨、云等天气的变化。月球表面的昼夜温度差异极大，在白天，有阳光直射的地方，温度可以高达127℃；而到了夜晚，有的地方温度甚至可降到零下183℃，当然也就没有生命现象的存在。可是，这方面也并不是没有分歧意见的。从月球上取得的采样岩层给科学鉴定已经发现有甲烷、乙烷、乙稀、乙炔、碳氢化合物以及各种氨基酸和核酸等有机化合物。
在某些环形山中间，曾发现过颜色变化。一些科学家认为，这是由于在月球白天的高温下，那里生长着某种类型植物的缘故。如果这种植物存在的话，就可以作这样的推测：在极度寒冷的月球之夜，它们处于冰冻的状态，而当太阳重新照耀它们时，它们重又获得生命。这种周期性的生命复苏现象，可以与地球上的树木相比拟。树木的生命不也是在冬季似乎停止了，而到了春季就生长叶子和开花吗!
有位天文学家还说自己看见了月球上似乎有什么东西在移动的迹象，至少有一座环形山是如此。他认为这是以月球植物为食物的成群昆虫。
最早被送去月球进行考察的宇航员们都被指派这样的任务：寻找最原始的直到已隐蔽在表层以下的各种形式的生命。
早期的月球专家表示，月球的磁场很弱或根本没有磁场，而月岩的样品显示它们被很强的磁场磁化了。这对NASA的科学家们又是一次冲击，因为他们以前总是假设月岩是没有磁性的。这些科学家无法解释这些强磁场的来源。
在对美国阿波罗号宇航员从月球上带回的岩石的研究中，科学家们发现，月球周围的磁场强度不及地球磁场强度的1/1000， 月球几乎不存在磁场。但是，研究表明，月球曾经有过磁场，后来消失了。
月球磁场从其诞生之后的5亿～10亿年开始，直至36亿～39亿年期间，是有磁场的。但是，当它出现了6亿～9亿年之后，磁场却突然消失了。地球的磁场起源于地球内部的地核。科学家认为，地核分为内核和外核，内核是固态的，外核是液态的。它的粘滞系数很小，能够迅速流动，产生感应电流，从而产生磁场。也就是说，所有的行星其磁场都是通过感应电流作用才产生的。
对月球表面岩石的分析结果显示，月球不存在可以产生感应电流作用的内核。相反，所有的证据表明，月球的表面是一个已经溶解的外壳，是由流动的熔岩流体形成的“海”，后来因冷却变成了现在这副模样。最初，几乎所有的天文学者都以为人类在月球上找到了海，其实月球上发暗的部分，正是熔岩流体冷却形成的。那么，磁场到底是从哪里产生的呢？美国加利福尼亚大学地球行星系的思德克曼教授率领的物理学专家组针对这一专题进行了三维模拟试验。经试验，他们终于得出了结论。据该小组介绍：体轻且流动的岩石，形成了熔岩的“海洋”，它们在从下面漂向月球表面的时候，在其表面之下残留了大量的类似钍和铀一样的重放射性元素。这些元素在崩溃时放出大量的热，这些热量就像电热毯一样，加热了月球的内核。被加热的物质与月球的表面形成对流，从而产生了感应电流作用。此时，也就产生了月球磁场。但是，当放射性元素崩溃超越一定时点时，对流现象中止，于是感应电流作用也随之消失。正是由于这样的变化，才最终导致月球磁场的消失。
月球表面的主要地形构造是山脉、环形山和海。它们都早已被赋予了各种各样的名称。
月球近景
由伽利略等科学家早期观测并予以证实的月海，一般都用拉丁名字来称呼，譬如：风暴洋(Oceanus Procellarum)，雨海(Mare Imbrium)，湿海(MareHumorum)，云海(Mare Nubium)，汽海(Mare Vaporum)，静海(Mare rranquillitatis)，丰富海(MareFoecunditatis)，梦湖(LacusSomniorum)等。
在多数情况下，月面主要山脉都以地球上山脉的名字来命名，譬如：阿尔卑斯山脉、亚平宁山脉、高加索山脉、汝拉山脉、喀尔巴阡山脉、比利牛斯山脉等；也有以杰出天文学家和科学家的名字来命名的，譬如：莱布尼茨山脉和多费尔山脉。
月球表面的环形山
环形山则一般以古代或者现代的著名科学家和哲学家等的名字来称呼，譬如：柏拉图、哥白尼、欧几里得、阿基米得、法拉第、卡文迪许、罗斯、皮克林、牛顿等。
前苏联根据第一批月背照片建立月背图的时候，为一些最明显的月面构造取了名字，譬如：莫斯科海、苏维埃山脉以及齐奥尔科夫斯基、洛蒙诺索夫、祖冲之环形山等。
以中国天文学家名字来命名的环形山有4座：祖冲之、石申、张衡和郭守敬。这些环形山都在月球背面。此外，有一座取名为万户环形山。“万户”是中国明代的一种官职，据说有一位曾担任过这种官职的人，最早试图用火箭推力把自己送上天去，结果他不幸在试验过程中牺牲了。
月球山脉很可能是在月球历史的早期形成的。那时月球正处在从液态变为固态的阶段，而它的内部刚处于熔融状态。由于逐渐冷却，月球表面产生褶皱和裂缝，像个干透了的李子。地球表面的山脉当初也是这样形成的。
前面说过，莱布尼茨山脉的最高峰在9000米以上，这比地球上的最高峰——珠穆朗玛峰还要高些。有待进一步证实的计算结果表明，月球表面可能存在着一些比莱布尼茨还高些的山峰。
千百年来，人们只是在地球上赏月。当宇航员踏上了这个神秘星球的表面，一切都是那么新奇有趣。由于没有大气，声音在月面上无法传播，到处是一片寂静。这里根本没有嫦娥起舞的身影，更没有广寒宫可居住。这里不是什么天堂，而是满目荒凉、没有任何生命存在的地方。
从月球上看到的景色
月球上没有大气，没有水，也就没有地球上的风化、氧化和水的腐蚀过程。月面岩石犹如一部天书，记载着几十亿年来月球的演化和变迁。月球上现在的火山活动、陨石撞击、太阳风和宇宙射线的直接辐射等，都可以从月岩和月壤中找到踪迹。
站在月球上，首先会感到月面天地狭小，没有地球上天、地之间那么深远开阔，这是因为月球的体积比地球小得多。站在月球上，一般人看到的月平视距只有2.5千米，而在地球上看到的地平视距离是5千米。
在明亮的阳光照射下，月球到处是裸露的岩石和环形山的侧影。从月面结构中，我们可以见到起伏的山峦、崎岖的高地、广阔的平原、深长的沟壑、险峻的山脊和断崖。整个月面覆盖着一层碎石粒和浮土，到处千疮百孔。
月面天空中巨大的蔚蓝色的星球，光色皎洁，美丽而又亲切，它就是人类的摇篮——地球。在这里见到地球时，应是抬头望地球，倍感思故乡。地球上被太阳照亮的白天部分和黑夜部分显得十分明显。在月球上看到的地球也有类似地球上看到的月球一样的位相变化。在阳光照射下，地球上淡蓝色的大气层里缭绕着片片白云，深蓝色的是海洋，褐色的是陆地，覆盖着白色冰雪的是极地。在月球上见到的地球圆面，要比在地球上见到的满月大 14倍。再加上地球大气反射阳光的本领很强，因此，在月球上见到的地球要比在地球上见到的满月明亮80多倍。可以想象，在地光之下看书是不成问题的。还有一种奇特的现象，那就是在月球上看到地球的地方，只要观测者不动，会觉得地球总在天空中，没有升起和落下的现象，基本上不动。为什么会有这种现象？前面已经讲过了，这是因为月球总以同一面对着地球的缘故。
月球上看到的地球
在月球上看到的星星和太阳也是基本不动吗？不。月球有自转，但是自转很慢，星空沿着和月球自转方向相反的方向缓慢移动。星星和太阳都是有升有落的。月球上的一昼夜相当于地球上的29.5天。
因为月球上没有光，天空永远是一片漆黑，太阳和星星可以同时出现；星光一点也不闪动；阳光要比地球上强烈得多。这里还没有云雾，没有晚霞和曙光；没有风、雨、雷、闪电，永远是晴天，因此在这里天气预报是没有意义的。在月球上看到的星座和在地球上看到的星座没有什么变化。但是在地球上看到的北极星在月球上却失去了意义。另外，在月球上不能用指南针辨别方向，因为月球的磁场非常微弱。那么，宇航员靠什么辨别方向呢？从目前看，宇航员是根据日晷仪被太阳投出的影子推算方向的。
因为月球上的重力加速度比较小，因此脱离月球的“逃逸速度”也比较小，据测量是地球的1/5，其值的大小是2.4千米/秒，使得在月球上的宇航员离开月球比较方便，所以登月成功着陆的宇航员在月球上，其前进好像袋鼠一样向前跳跃着前进。正因为其“逃逸速度”比较小，给月球带来了可怕的不良效应：月球上根本没法吸引其周围的大气，也就不可能有雨、雪、冰、霜、雾等的产生和变化，使月球成为奇特的荒漠世界。
地球上的金属资源正在逐步减少，我们不能等待千年之后有朝一日全部资源都消耗殆尽的时候，再来想办法。一些政府和工业部门已经把眼光转向月球，希望将来有一天能开采月球矿藏，为地球提供所需要的原材料。
“阿波罗”宇宙飞船的宇航员们，曾从月球带回来了月球岩石和土壤标本，科学家们很早就把它们与早些时候由“勘测者号”等探测器获得的资料进行对比研究，发现地球玄武岩中包含着的那些宝贵成分，在月球上也都有。在地球实验室里被作过分析研究的那些月球岩石，多数是玄武岩，它们与地球玄武岩的不同之处在于所含的钛和铁等成分较多，而氧、水分和易挥发物质较少。
45亿年前，月球表面仍然是液体岩浆海洋。科学家认为组成月球的矿物克里普矿物(KREEP) 展现了岩浆海洋留下的化学线索。KREEP实际上是科学家称为“不兼容元素”的合成物——那些无法进入晶体结构的物质被留下，并浮到岩浆的表面。对研究人员来说，KREEP是个方便的线索，说明了月壳的火山运动历史，并可推测彗星或其他天体撞击的频率和时间。
月壳由多种主要元素组成，包括：铀、钍、钾、氧、硅、镁、铁、钛、钙、铝 及氢。当受到宇宙射线轰击时，每种元素会发射特定的伽玛辐射。有些元素，例如：铀、钍和钾，本身已具放射性，因此能自行发射伽玛射线。但无论成因为何，每种元素发出的伽玛射线均不相同，每种均有独特的谱线特征，而且可用光谱仪测量。直至现在，人类仍未对月球元素的丰度作出面性的测量。现时太空船的测量只限于月面一部分。
月球有丰富的矿藏，据介绍，月球上稀有金属的储藏量比地球还多。月球上的岩石主要有三种类型，第一种是富含铁、钛的月海玄武岩；第二种是斜长岩，富含钾、稀土和磷等，主要分布在月球高地；第三种主要是由0.1～1毫米的岩屑颗粒组成的角砾岩。月球岩石中含有地球中全部元素和60种左右的矿物，其中6种矿物是地球没有的。
月球的矿产资源极为丰富，地球上最常见的17种元素，在月球上比比皆是。以铁为例，仅月面表层5厘米厚的沙土就含有上亿吨铁，而整个月球表面平均有10米厚的沙土。月球表层的铁不仅异常丰富，而且便于开采和冶炼。据悉，月球上的铁主要是氧化铁，只要把氧和铁分开就行。此外，科学家已研究出利用月球土壤和岩石制造水泥和玻璃的办法。在月球表层，铝的含量也十分丰富。
月球土壤中还含有丰富的氦3，利用氘和氦3进行的氦聚变可作为核电站的能源。这种聚变不产生中子，安全无污染，是容易控制的核聚变，不仅可用于地面核电站，而且特别适合宇宙航行。据悉，月球土壤中氦3的含量估计为715000吨。从月球土壤中每提取1吨氦3，可得到6300吨氢、70吨氮和1600吨碳。从目前的分析看，由于月球的氦3蕴藏量大，对于未来能源比较紧缺的地球来说，无疑是雪中送炭。许多航天大国已将获取氦3作为开发月球的重要目标之一。
月球表面分布着22个主要的月海，除东海、莫斯科海和智海位于月球的背面（背向地球的一面）外，其他19个月海都分布在月球的正面（面向地球的一面）。在这些月海中存在着大量的月海玄武岩，22个海中所填充的玄武岩体积约1010立方千米，而月海玄武岩中蕴藏着丰富的钛、铁等资源。假设月海玄武岩中钛铁矿含量为8%，或者说二氧化钛含量为4.2%，则月海玄武岩中钛铁矿的总资源量为1.3×1015～1.9×1015吨，尽管这种估算带着很大的推测性与不确定性，但可以肯定的是月海玄武岩中丰富的钛铁矿是未来月球可供开发利用的最重要的矿产资源之一。
克里普岩是月球高地三大岩石类型之一，因富含钾、稀土元素和磷而得名。克里普岩在月球上分布很广泛。富含钍和铀元素的风爆洋区的克里普岩被后期月海玄武岩所覆盖，克里普岩混合并形成高灶和铀物质，其厚度估计有10～20千米。风暴洋区克里普岩中的稀土元素总资源量约为225亿～450亿吨。克里普岩中所蕴藏的丰富的钍、铀也是未来人类开发利用月球资源的重要矿产资源。此外，月球还蕴藏有丰富的铬、镍、钠、镁、硅、铜等金属矿产资源。
天文学家对月球的位置、运动规律和物理性质作了周密的研究，随着科学技术的突飞猛进，又利用人造地球卫星、无线电技术、激光技术和计算机技术对月球作了进一步的测量和考察，取得了大量更加新的、更丰富的资料。
尽管如此，对“月球起源”这个十分古老的问题，今天的天文学家仍然是众说纷纭和语焉不详。
月球是怎样形成的？撇开人类早期那些不着边际的神话，如果将18世纪以来的月球起源假说归纳起来，可以分为三类，即同源说、分裂说和俘获说。有些科学家认为，月球是46亿年前，与地球一样是宇宙的气体和尘埃形成的。另一些人则认为，月球是地球的孩子，从地球分裂出去的。然而，“阿波罗”号飞船几次带回的数据显示，月球和地球的组成成份大不相同。不少科学家认为，月球在很多年以前，偶然被吸入地心引力范围，因而才意外地纳入地球的轨道，但也有人引用天体力学来反对这种说法。
同源说是最早出现的一种月球起源假说，它主张月球和地球具有相同的起源。18世纪法国天文学家布丰是这类起源说的最早代表。布丰认为：太阳系的所有天体起源于一次彗星对太阳的猛烈碰撞所撞下来的太阳碎块。稍后，德国的康德和法国的拉普拉斯提出了著名的太阳系起源的“星云说”，认为月球和地球都是同一团弥漫物质形成的。这团弥漫物质的大部分形成地球，小部分形成月球，或者地球形成后剩余的物质形成了月球。按照这种理论，地球的年龄和月球的年龄应该不相上下。
地月同源说
近年来，科学家对“阿波罗”号宇航员们从月面采集的月岩样品作了放射性年代测定，结果证明，月球形成的时间和地球形成的时间相同，即都形成于46亿年前。在这一点上，同源说获得了实验的支持。但同源说却无法解释为什么具有相同起源的地球和月球，在物质组成上有显著的差异？它们的密度为什么不同？它也无法解释，与太阳系其他行星的卫星相比，月球所具有的一系列特征。譬如，其他卫星与中心行星的质量比都小于1／10000，而月球与地球的质量比却高达1／81，这在太阳系中没有第二例。同源说显然要对太阳星云中的地月形成区情况作相当多的规定才行。
英国著名生物学家、“进化论”创始人达尔文之子乔治·达尔文，是英国剑桥的一位天文学家。他在研究地—月间的潮汐影响时，注意到由于潮汐作用，地球的自转速度在逐渐变慢，月球在逐渐远离地球。他由此推断月球在远古时一定离地球非常近。达尔文在1879年发表了题为《太阳系中的潮汐和类似效应》的文章，提出月球在形成之前是地球的一部分。他认为，在太阳系形成初期，地球还处于熔融状态时，地球的转速相当高，以致有一部分物质被从赤道区甩了出去。后来，这部分物质演化成为今天的月球，甚至还认为太平洋就是月球分出去后留下的疤痕。
地月分裂说
有不少人支持达尔文的观点。据计算，月球的物质刚好能填满太平洋。支持者们认为，分裂出去的是上地幔物质，因此月球没有地球那样的金属核，密度与地壳接近也就变得合情合理了。另外，现代激光测距定出月球每年远离地球5厘米，因而在遥远的过去，月球确实离地球近多了。
但是，这个罗曼蒂克的假说也遇到了重重困难。譬如，马尔科夫在研究太阳系中各天体时，注意到天体的扁率与它的自转速度、密度有关。要使地球上的物体在离心力作用下飞离出去，地球的自转速度必须是现在的17倍。然而根据地—月系现状和角动量守恒定律，推算出的46亿年前的地球自转率并不是那么快。况且，如果月球是从地球上飞出去的，那么，月球的轨道应该位于地球的赤道面上，而事实却不是这样。另外经过研究证明，熔融状态的地球根本不可能分出一部分物质去。即使退一步说，月球是从地球分裂出去的，那么在刚分出去的时候，也一定会受到地球的引力作用而产生很大的潮汐，最后还是会重新落到地球上来的。再有，对太平洋底部的研究，证明它和其他海洋底部的结构相同，由洋底沉积的厚度及沉积速度来看，太平洋的年龄只有1亿年，和月球的年龄相差悬殊。
地月俘获说
鉴于同源说和分裂说所遇到的困难，瑞典天文学家阿尔文提出了“俘获说”。该假说认为：月球和地球是在不同的地方形成的，月球本来只是太阳系中的一颗小行星，一次偶然的机会，因为运行到地球附近，被地球的引力所俘获，从此再也没有离开过地球，成为地球的卫星。这个颇富戏剧性的假说受到多数科学家的赞成，它很好地说明了地球和月球在物质组成上的差异，和不同于太阳系其他卫星的特征。
还有一种接近俘获说的观点认为，地球不断把进入自己轨道的物质吸积到一起，久而久之，吸积的东西越来越多，最终形成了月球。
然而和上述其他两种假说一样，俘获说也有难以自圆共说的地方。首先是月球太大，地球俘获如此之大的一个天体是很难想象的，即使能抓住，轨道也不会像现在这样规则。
上述三种月球起源假说，可以说各有千秋，都能或多或少地解释月球的成分、密度、结构、轨道及其他基本事实。从目前来看，除分裂说遇到致命的问题，似乎难以成立外，俘获说和同源说这两种假说究竟哪一种更合理一些，还无定论。现有假说的困难，迫使天文学家不得不另辟蹊径，提出新的起源假说。
小行星撞击地球想象图
美国科学家本兹、斯莱特里以及卡梅伦，于1986年3月在美国休斯顿举行的一次月亮和行星讨论会上，提出了一个崭新的、摆脱了上述三种假说框框的月球成因假说。该假说认为：在太阳系早期，行星际空间有大量的“星子”，星子经过碰撞、吸积而逐渐变大。大约在相当目前地—月系统存在的空间范围内，形成了一个质量大约相当于现在地球质量9／10的原始地球，和一个火星般大小的天体。这两个天体在各自的演化中，均形成了以铁为主的金属核和以硅酸盐组成的幔和壳。由于这两个天体相距不远，因此相遇的机会就很大。一次偶然的机会，那个小的天体以每秒5千米左右的速度撞向地球。剧烈的碰撞不仅使地球的轨道发生了偏斜，使地轴倾斜，而且使火星般大小的撞击体碎裂，壳和幔受热蒸发，膨胀的气体“裹胁”着尘埃飞离地球。这些飞离的物质中还包括少量的地幔物质。火星般大小的天体碰撞后，被分离的金属核因受胀飞离的气体阻碍而减速，被吸积在地球上。飞离的气体尘埃受地球的引力作用，一部分处于洛希极限内，一部分落在洛希极限外，呈盘状物出现。位于洛希极限外的物质通过吸积，先形成几个小天体，最后不断吸积，像滚雪球似的，形成了月球。
大碰撞假说电脑模拟图
这一新的“大碰撞”假说，在某种程度上兼容了三种经典假说的优点，并得到了一些地球化学、地球物理实验的支持。
由于大碰撞假说认为，月球是撞击后飞离的物质凝聚而成，这样就不必要求月球的运行轨道非要与地球赤道面重合不可。此外，由于月球的大小取决于飞离物质的多少，因此也不必考虑为什么地、月的质量比远大于其他行星和它的卫星了。
从物质组成看，由于该假说认为月球是由碰撞体和少量地幔组成的，这就是月球密度为什么较低，没有像地球那样的金属核的原因。另外由于碰撞所产生的高温使易挥发的元素蒸发掉，从而也解释了月球上为什么富集难熔元素，而缺少易挥发元素。
目前，大碰撞假说还未得到天文学家的普遍承认，需要进一步验证和证实。
天文学家无论是在讨论经典假说还是大碰撞假说时，都把月球看做是地球的一颗卫星，而不久前有人提出了一个新奇的观点，认为月球原来是太阳系的一颗行星。
美国著名地球物理学家爱拜塞尔在《地球》一书中提出：“近代太阳系形成学说确认月球是个正统的行星。实际上地球和月球是一个双星系统的关系，而月球绝不是从属于地球的母子关系。”他的证据是：（1）在形成年代上，月球略早于地球；（2）地、月的直径比和质量比相差不多，卫星与主体行星之间这样大的比值在太阳系中“只此一家”；（3）地球属于类地行星，而类地行星除地球和火星以外，其他的都无卫星；（4）月球并没有绕着地球旋转，而是伴着地球对转。在太阳系中，其他行星的公转轨道都是比较光滑的图形，唯有地球的公转轨道是波浪般的图形。
地球与月球
月球行星论产生了一定的反响。一些天文学家对此持有异议，我国紫金山天文台刘炎认为，这个结论过于武断了。他认为，月球形成的年代是否早于地球至今尚无定论，而且即使我们承认月球的“年岁”高于地球，也不能就由此推论月球不是地球的卫星了。因为关于卫星和中心行星的“年岁”是一种历史上的月地关系，而月球是否是地球的卫星，却是一个卫星的概念和定义的问题，是一种现实的月地关系。月球的质量虽大，但还是在其作为地球卫星所应有质量的合理范围之内；而月球相伴地球“对转”、地球轨道“波浪形”起伏，也完全符合力学规律。月球在它漫长的演化史上很可能曾经是一颗行星，但它现在确确实实是一颗卫星。
正像科学家所说的那样，宇宙间只有未被认识的事物，而绝没有不可认识的事物。随着人们在实践中认识的不断深化，月球是怎样产生的，月球是行星还是卫星这些问题，一定会弄清楚的。
月球每天东升西落的运动是地球自转的反映。月球本身还在恒星间自西向东运动，这种运动是月球围绕地球公转的反映。如果在几小时内连续观察月球相对于某一亮星的相对位置，就会觉察出月球不断地向东移动：每小时大约移动半度，每天移动13°。经过27.3217，即27日7时43分12秒，完成一次周期运动。
由于太阳的引力作用，月球的轨道不断在变化，白道和黄道的交点不断地沿黄道向西（和月球公转方向相反）移动，每年约19°4′。经过18.6年，交点沿黄道运行一周，所以月球每次公转都沿着新的途径。此外，月球轨道的偏心率、月球轨道拱线也在变化。月球在轨道上各点还有大小不同的加速度和减速度。所以，月球的运动是非常复杂的。
从地球眺望月亮，似乎觉得月球并没有自转，因为它总是以同一面向着地球的，因为总是看到同样的斑点，即“吴刚砍伐桂树”。其实这一点正说明月球在自转，其自转周期恰好与它的公转周期相等：假设月亮公转与自转相等，当月球经过它的轨道的1/4时，它本身也自转了90°的弧，此时月球上的斑点恰好正对着地球了；反之，倘若月球不自转，那么从地球上看月亮的斑点，它将每月转动一周，就不会总是看到月球上同样的斑点。
月球绕地球旋转叫月球的公转。月球的运动是自西向东的，它的轨道同所有天体的轨道一样也是椭圆状的，距地球最近的一点叫近地点，而离地球最远的那一点叫远地点。这个轨道平面在天球上截得的大圆称“白道”。白道平面不重合于天赤道，也不平行于黄道面，而且空间位置不断变化。周期173日。月球轨道（白道）对地球轨道（黄道）的平均倾角为5°09′。
月亮向西运动的证据是它每次西沉的时刻平均要推迟49分钟，若相对恒星来说，它的运动周期约27.3天， 但与此同时，地球本身也在绕日的轨道上前进了一段距离，因此月亮要完成它的一个相位周期，即从新月开始经满月又回到新月就应再增2天多，共计约29.53天。因此，相对于背景星空，月球围绕地球运行(月球公转)一周所需时间，即月亮的恒星运动周期约27.3天，称为一个恒星月；而新月与下一个新月（或两个相同月相之间）所需的时间，即相对日地联线的运动周期约29.53天，称为一个朔望月；朔望月便是月份的依据。
月球约一个农历月绕地球运行一周，而每小时相对背景星空移动半度，即与月面的视直径相若。与其他卫星不同，月球的轨道平面较接近黄道面，而不是在地球的赤道面附近。
很多人不明白，为什么月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这么大的变化。其实，轨道倾角是相对于中心天体（即地球）而言的，而自转轴倾角则相对于卫星。
月球的轨道平面（白道面）与黄道面（地球的公转轨道平面）保持着5.145396°的夹角，而月球自转轴则与黄道面的法线成1.5424°的夹角。因为地球并非完美球形，而是在赤道较为隆起，因此白道面在不断进动（即与黄道的交点在顺时针转动），每6793.5天（18.5966年）完成一周。期间，白道面相对于地球赤道面（地球赤道面以23.45°倾斜于黄道面）的夹角会由28.60°（即23.45°+5.15°）至18.30°（即23.45°-5.15°）之间变化。同样地，月球自转轴与白道面的夹角亦会介乎6.69°（即5.15°+1.54°）及3.60°（即5.15°-1.54°）。月球轨道这些变化又会反过来影响地球自转轴的倾角，使它出现±0.00256°的摆动，称为章动。
白道面与黄道面的两个交点称为月交点——其中升交点（北点）指月球通过该点往黄道面以北；降交点（南点）则指月球通过该点往黄道以南。当新月刚好在月交点上时，便会发生日食；而当满月刚好在月交点上时，便会发生月食。
我们看月球，月面总是呈现出同样的外貌，即是说，月球在围绕地球公转时，总是以同一面对着地球。这种现象的产生说明月球有自转运动。月球在绕地球公转的同时进行自转，周期是27.32166日，正好是一个恒星月，自转方向与周期和地球公转的方向与周期是相同的。由于月球自转周期和地球公转周期相等，所以从地球上只能看到朝向地球的半个月面，无法看到月球背面。这种现象我们称“同步自转”，几乎是卫星世界的普遍规律。一般认为是行星对卫星长期潮汐作用的结果。
在月球上，一昼夜大约等于一个月。为什么月球的自转周期这么长呢？这是由于地球对月球的引潮力长期作用的结果。地球的引潮力使月球向着地球的方向上隆起（潮汐），当月球自转时，月球隆起部分受到地球的引力，仍然保持朝向地球，这种转动方向和月球自转方向相反，这种作用叫潮汐摩擦。潮汐摩擦力在很长时期内不断作用着，逐渐使月球的自转变慢，直到隆起部分永远朝向地球，这时月球的自转周期等于月球的公转周期。
月球在围绕地球公转过程中，朝向我们的月面呈现出一种左右、上下的摆动。月球围绕地球的轨道为同步轨道，所谓的同步自转并非严格。由于月球轨道为椭圆形，在近地点运动快，在远地点运动慢。当月球处于近地点时，它的自转速度便追不上公转速度，因此我们可见月面东部达东经98°的地区；相反，当月球处于远地点时，自转速度比公转速度快，因此我们可见月面西部达西经98°的地区。月球公转速度的这种变化就会使地球上的观察者有时看见月面西边缘之外的一小部分，有时能看见月面东边缘之外的一小部分（经度天秤动）。月球的自动轴不和公转轨道垂直，而是成83°21′的倾角。在月球公转过程中，月球自转轴的北端和南端轮流朝向地球，这也会使地球上的观察者有时能直接看到月球北极之外的一小部分，有时又能看到月球南极之外的一小部分（纬度天秤动）。
天秤动是一个很奇妙的现象，由于天秤动的现象，使我们看到的月面不只是一半，而是整个月面的59％，即整个月面的3／5。主要有以下原因：
1.在椭圆轨道的不同部分，自转速度与公转角速度不匹配。
2.白道与赤道的交角。
地球与月球互相绕着对方转，严格来说，地球与月球围绕共同质心运转，共同质心距地心4700千米（即地球半径的2/3处）。由于共同质心在地球表面以下，地球围绕共同质心的运动好像是在“晃动”一般。从地球北极上空观看，地球和月球均以逆时针方向自转；而且月球也是以逆时针绕地运行；甚至地球也是以逆时针绕日公转的。
地球与月球
自月球形成早期，地球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢，这个过程称为潮汐锁定。亦因此，部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量，其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢，一天的长度每年变长15微秒。
月球的正面永远都是向着地球，其原因是潮汐长期作用的结果。另外一面，除了在月面边沿附近的区域因天秤动而中间可见以外，月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有探测器的年代，月球的背面一直是个未知的世界。月球背面的一大特色是几乎没有月海这种较暗的月面特征。而当人造探测器运行至月球背面时，它将无法与地球直接通讯。
如果你到过海滨，你一定会注意到海水每天的涨潮和落潮。在涨潮时，海水有时会涨起来好几米到十来米。几个小时之后，开始落潮，留下了一片空旷的海滩。海水的涨落主要受月球引力的影响，太阳的影响比较小。
在新月和满月阶段，地球、太阳和月球三者在一条直线上，月球和太阳对地球的引力相加，引起特别高的高潮，叫做大潮。月球呈现为上弦或下弦的位相时，月球和太阳的方向在地球处形成直角，这时，月球和太阳对地球的引力有所抵消，其结果是地球上出现较低的低潮，叫做小潮。
由于亿万吨海水不断地流过来、流过去，对海洋底部产生不小的摩擦，它好比是个加在地球自转速率上的制动器。地球自转变慢了，日的长度就加长，其结果是大约每10万年加长1秒。
把一个重物缚在线上，拿着线，让重物绕着你的头转，它划出个圆圈。原因很简单，同时有两个方向相反的力作用在这个重物上，一种叫做切向速度的力总是想让重物沿直线飞出去，如果你把线放开，它就会真的那样，可是你手中拿着的线又把它拉了回来，结果是，重物沿着圆周转圈。由于类似的原因，月球沿着圆周围绕地球运行。切向速度时刻想使月球沿直线飞离地球，速度为每小时3600多千米。可是，地球引力也起着类似绳子那样的作用，它把月球拉向地球。于是，月球就这样周而复始地绕着地球转圈子。
载着宇航员的空间飞行器之所以能够留在环绕地球运行的轨道上，也是这个道理。如果宇航员想使飞船返回地球，他只要启动一个制动火箭，使飞船的轨道速度变慢，从而破坏了力的平稳，飞船于是就返回到地球大气层里来。那么月球永远能留在绕地球的轨道上吗?
我们在前面讲过，潮汐摩擦对于地球自转起着制动的作用，使得自转变慢，一天的时间变长，大约每个世纪长千分之一秒。看来，这种变化是微乎其微的，似乎根本不必去考虑。可是，经过以亿万年计的日积月累之后，它最终会影响到月球的命运，成为月球破裂、崩溃而趋于毁灭的原因。
当地球和月球处于液态的历史阶段期间，潮汐摩擦对于这两个天体来说，都曾起过作用，正像现在对海水起的作用一样；对月球所起作用的结果是使它绕轴自转周期变得刚好与它绕地球公转的周期一模一样。
现在，由于地球自转速度每一百年变慢千分之一秒，月球轨道就相应而缓慢地变得越来越大，带来的结果是月球离地球越来越远，一个月的时间也越来越长。
潮汐摩擦所带来的变化，过去、现在和将来都在缓慢地进行着。原先，地球自转一周或者说一个地球日还不到5个小时，逐渐延长到了现在的24小时；一个月的长短过去与原先的地球日一样，现在则已经加长到约28天。
经过计算，天文学家们认为地球自转变慢到一个地球日和一个月都是现在的55倍时，地球将老是以同一面对着月球，正像现在月球一直以同一面对着地球。在那非常遥远的将来，如果海洋还存在着的话，如果海洋里还存在着海水的话，那么，在月球下面的海洋里将永远是高潮，月球也就不会再产生潮汐摩擦了。月球和地球将被固定在围绕两者公共重心的轨道上。地球日的长度为现在的55倍时，就不再继续变长。
之后，月球与地球之间的关系将反过来。地球的自转将又一次加快，而月球则变慢，于是，月球将一步一步地接近地球。这个过程将一直继续到月球最后离地球如此之近，而在地球潮汐力作用下被碾碎。被粉碎了的月球物质并不落到地球上来，而像土星环那样，会聚在一起在地球周围形成若干条环。
请注意，我们这里所说的关于地球和月球的“奇”事，在未来的数十亿年之内是不会发生的。
有史以来，人们的眼睛一直注视着月亮，思索着和进行各种猜测。用肉眼观测是看不出多大名堂来的，因而他们说不出多少关于月球的事。历史上第一个从远处比较清楚地观赏月球的人，是一位意大利科学家，他就是伽利略。当他只有19岁而还是比萨大学的学生时，他在教堂里注意到了从天花板上吊下来的灯的缓慢摆动现象，由此发展了钟摆的摆动原理，并且是把这种原理用于测量时间的第一人。
伽利略
伽利略对观测天体很有兴趣，使他遗憾的是他无法把它们看得很清楚。
1609年，他听说一位荷兰眼镜商叫汉斯·里帕席的，发明了一种奇异的管子，在管子里只放几片透镜，就使得远处的人和树等好像在眼前一样。里帕席称它为“魔管”。伽利略很快对这新玩意儿有所发展。他选用了质量比较好的透镜，把它们在管子中的位置调整到最佳状态，就这样制造成了一架望远镜。
我们完全可以想象得到，当他把自己制造的望远镜第一次对准月亮时，该是多么激动。在人类历史上第一次，他看到了月球表面的环形山、山脉和大面积的平原。因为这些平原显得比较平滑，没有太多的其他特征，有点像是大片的水面，伽利略把它们叫做海。
当然，伽利略制造的第一架望远镜是简陋的、粗糙的，可是，对于那些告诉了我们那么多月面知识的巨大望远镜来说，它是当之无愧的“老祖宗”。
月球表面崎岖不平，从大的构造来分，主要有陆区和月海。
在明净的夜晚，当一轮圆月悬挂空中之时，我们不难发现月球表面有明暗相对的两部分，其实月球表面的地形特征就是有明暗的分区。早期的天文学家在观察月球时，以为发暗的地区都有海水覆盖，因此把它们称为“海 ”，著名的有云海、湿海、静海等。在月球上几乎没有大气和水分。月面上阴暗部分，其面积较大的是“海”，较小的是“湖”、“湾”或“沼”。其实月面上的海是徒有虚名的，它滴水不含，是低洼的大平原，其中最大的平原是“风暴洋”。而明亮的部分是山脉，那里层峦叠嶂，山脉纵横，坑穴密布，沟壑纵横，这就是月球上的所谓“陆”。“陆”比“海”平均要高出约1500米。 有幸通过天文望远镜观测月球的人，首先感到奇怪的是月面上分布许多大大小小的“气泡”似的环形结构。仔细再看，它们类似地球上的火山口，叫环形山，它们分布极广，星罗棋布，大小差别很大。月面上有的区域环形山非常密集，有的环形山还有重叠的结构，大多数环形山都以地球上著名的科学家的名字命名。如哥白尼环形山、第谷环形山、牛顿环形山等。月球背面还有以我国古代著名科学家的名字命名的环形山。它们是：张衡环形山、祖冲之环形山、郭守敬环形山、万户环形山和石申环形山。环形山实际上是一块被围起来的洼地，其底部凹陷下去，四周台垣比里面高出数千米。位于南极附近的贝利环形山直径295千米，可以把整个海南岛装进去。最深的山是牛顿环形山，深达8788米。除了环形山，月面上也有普通的山脉，高山和深谷叠现，别有一番风光。
复杂的月球表面
月面上也有许多高大的山系，它们用地球上著名的山脉名字命名。如在南海地区有陡峭的高加索山脉、亚平宁山脉和阿尔卑斯山脉。
在月面结构中，还有湾、湖、月谷、月溪、断裂和辐射纹等结构。
月球是地球的近邻，它在很多方面确实类似地球，但是，月球表面由于没有大气，没有水，没有生物，被太阳照射的地方温度高达127℃，没有被太阳照到的地方又下降到-183℃；月面直接受到流星体、太阳风和宇宙线轰击和强辐射；月球上的白天和黑夜各相当于地球上的两个星期。这些月面环境状况，使得整个月面既保存了各个演化时期的原始风貌，也保留着遭受太空物质侵袭的痕迹。同时，月球向着地球的一面和背着地球的一面尽管有差异，但是差别不大。
月球表面的最大特征是布满着大小不等的环形山。环形山这个名字是伽利略起的。它是月面的显著特征，几乎布满了整个月面。最大的环形山是南极附近的贝利环形山，直径295千米，比海南岛还大一点。以月球环形山“亚军”克拉维环形山来说，如果有位探险者站在这个直径230多千米的环形山中央，他只会看到四周的“月平线”(月球上的地平线自然该称做月平线)，而看不到环形山的环壁。小的环形山甚至可能是一个几十厘米的坑洞。直径不小于1000米的环形山大约有33000个，占月面表面积的7%～10%。
月球表面布满了大大小小的环形山
有个日本学者在1969年提出一个环形山分类法，分为克拉维型（古老的环形山，一般都面目全非，有的还山中有山）、哥白尼型（年轻的环形山，常有“辐射纹”，内壁一般带有同心圆状的段丘，中央一般有中央峰）、阿基米德形（环壁较低，可能从哥白尼型演变而来 ）、碗型和酒窝型（小型环形山，有的直径不到1米）。
科学家正努力工作，想找出形成环形山的真正原因。有人相信，一些小的环形山口可能是月球形成阶段火山活动的结果。1958年和1959年，确实有位天文学家报道说，他观测到了从阿尔卑斯环形山内喷发出气体的现象。如果他的观测结果是可靠的，那就不仅说明月球内部是炽热的而且处于气体状态，还足以表明月球面上存在火山活动的可能性是很大的。
月球表面的一个陨石坑，其直径在30千米左右，它位于月球的背面
因为只有少量环形山的形态与地球上的火山口相像，不少人相信多数环形山是由于从空间来的大陨星猛烈撞击月面而留下的痕迹。有的科学家认为，一个陨星以一定的角度袭击月球而形成椭圆状的环形山，由于撞击产生的高温而使环形山变成圆形。另外的科学家提出争辩意见，认为陨星不管以什么角度撞击月面，形成的环形山都应该是圆形的。绝大多数环形山确实也都是圆形的。
能产生大环形山的陨星，应该是相当大的，所引起的那种类似爆炸的现象，比最强有力的原子弹也许还要强好几千倍。月球是经常不断地被这类大大小小的陨星撞击着的。
地球也经常受到陨星的撞击。不同的是，当一个陨星闯入到比较浓密的大气层时，由于与大气分子相撞而产生的热，使陨星燃烧、气化而成为尘埃。在这过程中，陨星发亮而被我们看到，这就是流星。有时候，陨星体比较大，其烧剩的部分落到地球上来，或者是一块铁质般的物体，或许是石质的，这主要根据陨星本身的性质而定，这就是一般所说的陨星或叫陨石。
月球周围没有大气，陨星就有可能全力撞击月球而不受到任何阻碍，从而在月面上撞出一片比较大的凹陷地。
地球上的陨石坑
地球上的风和雨在不停地浸蚀地球表面，使它改变面貌，并逐渐抹掉地质现象，为地球留下痕迹。月球是没有这种风和水的浸蚀作用的。因此，月面上一旦留下什么痕迹，就永远保持原样。
可以这么说，自从望远镜发明以来的400年间，还没有看到过在月面上形成新的、足够大的环形山。我们可以得出这样的结论，在最近几百年里乃至几千年里，月球受到陨星、特别是大陨星袭击的几率，远没有它在早期受到的那么多。
所谓月海，其实就是我们从地球上看到的暗色的区域，主要由玄武岩组成。因为玄武岩的反射率平均只有6％，当阳光照射时，它吸收了94％的阳光，所以看上去比周围月陆区要暗一些。月海就是月球上广大的平原或开阔地，或者说，只是些覆盖着尘埃的沙漠。
月海
现在已知整个月球表面有22个月海，此外还有些地形称为“月海”或“类月海”的。公认的22个月海绝大多数分布在月球正面。月球背面的月海少而小，有三四个在边缘地区。在正面的月海面积略大于50%，其中最大的“风暴洋” 面积约500万平方千米，差不多9个法国的面积总和。大多数月海大致呈圆形、椭圆形，且四周多为一些山脉封闭住，但也有一些海是连成一片的。除了“海”以外，还有5个地形与之类似的“湖”——梦湖、死湖、夏湖、秋湖、春湖，但有的湖比海还大，比如梦湖面积7万平方千米，比汽海等还大得多。 月海伸向陆地的部分称为“湾”和“沼”，都分布在正面。湾有5个：露湾、暑湾、中央湾、虹湾、眉月湾；沼有腐沼、疫沼、梦沼3个，其实沼和湾没什么区别。
正面月海的名称
向着地球这面有19个月海，分别是：风暴洋、雨海、澄海、静海、丰富海、酒海、危海、冷海、史密斯海、云海、汽海、湿海、洪堡德海、蛇海、泡海、浪海、界海、地海和知海。月球背面有3个月海：东海、莫斯科海和智海。
月海的地势一般较低，类似地球上的盆地。月海比月球平均水准面低一两千米，个别最低的海如雨海的东南部甚至比周围低6000米。月面的返照率（一种量度反射太阳光本领的物理量）也比较低，因而看起来显得较黑。
早期用简陋望远镜观测月球的天文学家们，不了解月球实际上是个无生命、无水的天体，相反，他们推测月球应该与地球一样，部分表面覆盖着海洋和江湖河沼等水面。尽管如此，科学家们同意保留当初定下的“海”这个现在看来不那么确切的名称。不过，在月球演化史早期的某个阶段，那时，它刚形成不久，这些“海”里可能确实充满着处于熔融状的岩浆。
由于月海比较平坦、开阔而有回旋余地，而不像崎岖的山地那样容易发生事故，第一艘载人登月飞行的“阿波罗”11号所携带的“鹰”登月舱，就是选择静海作为着陆点的。
月陆是月面隆起的古老的高地，平均高出月海2～3千米。对着地球这半球上的月陆占这半球面积的70％。月球背面的月陆则占另一半球面积的97.5％。月陆主要由浅色的斜长岩组成。月陆的反光率约为17％，因此看上去要比月海明亮得多。在月球正面，月陆的面积大致与月海相等，但在月球背面，月陆的面积要比月海大得多。从同位素测定知道月陆比月海古老得多，是月球上最古老的地形特征。
月球上山峰的阴影是由于太阳照射形成的
在月球上，除了犬牙交差的众多环形山外，也存在着一些与地球上相似的山脉。月球上的山脉常借用地球上的山脉名，如阿尔卑斯山脉，高加索山脉等等，其中最长的山脉为亚平宁山脉，绵延1000千米，但高度不过比月海水平面高三四千米。山脉上也有些峻岭山峰，过去对它们的高度估计偏高，现在认为大多数山峰高度与地球山峰高度相仿，最高的山峰（亦在月球南极附近）也不过9000米和8000米。月面上6000米以上的山峰有6个，5000～6000米20个，4000～5000米则有80个，1000米以上的有200个。月球上的山脉有一个普遍特征：两边的坡度很不对称，向海的一边坡度甚大，有时为断崖状，另一侧则相当平缓。
除了山脉和山群外，月面上还有4座长达数百千米的峭壁悬崖，其中3座突出在月海中，这种峭壁也称“月堑”。
月面上最耐人寻味的秘密之一，是一些较“年轻”的环形山周围常带有美丽的“辐射纹”。所谓辐射纹，指的是从一些较大的环形山，像第谷、哥白尼、开普勒等环形山，向四面八方延长开去的亮线状构造。它几乎以笔直的方向穿过山系、月海和环形山。第谷环形山的辐射纹特别引人注目，至少有12条，而且在满月时看起来非常明亮，最长的一条长1800千米，一直延伸到月背部分。哥白尼和开普勒两个环形山也有相当美丽的辐射纹。部分小环形山也有辐射纹。据统计，具有辐射纹的环形山有50个。
月面辐射纹
迄今还没有一个人能够确切地说清楚这些辐射纹最初是怎么形成的，或者阐述明白它们究竟是由什么东西组成的。实质上，它与环形山的形成理论有密切联系。一般都是这样认为的：陨星撞击月面而形成环形山的同时，把原先在环形山口内的一部分物质向四面八方溅射开去，而后回落到月面，形成辐射纹。
我们可以做个简单的实验。在一张黑纸上，放上一小堆白粉末，用钢匙的背部突然猛击粉末堆中央，你会看到粉末溅射并落在四周，这情景与辐射纹的形成也许有点相像。
由于月球上没有空气、没有风来干扰落在环形山周围的那些溅落物，它们能一直原封不动地保持着当初形成时的模样。
另一种观点则认为，陨星袭击月面而形成环形山时，把原先在月球表面以下的、轻而带色彩的物质，从环形山口向外抛出而成为辐射纹。陨星撞击而产生高温和类似爆炸那样的现象，于是把月球物质溶化为玻璃质那样的东西。玻璃质粒子比较容易反射光线，同时也可以比较容易地解释为什么辐射纹的亮度随着月相的变化而变化。
图中有两个月坑，左边的月坑是直径40千米的阿里斯塔克坑，右边是直径35千米的赫罗多特坑，两个月坑之间是克白拉峰。以克白拉峰为源头蜿蜒伸出一条宽8～10千米、长150千米的月谷——施罗特里月谷
月球上除了有月海、月陆、山脉、月坑和环形山等地理特征外，在月球表面不少地区还可以看到一些暗色的大裂缝，弯弯曲曲绵延数百千米，宽达几千米，甚至几十千米，看起来很像地球上的沟谷，这种地貌类型中较宽的被称为月谷，较细长的被称为月溪。
在雨海东部平原上的哈德利月溪，是月面上最清晰的弯曲月溪之一，它位于“阿波罗”15号飞船的着陆点附近，因此人们对它研究得最为清楚。哈德利月溪长度超过100千米，宽1.5千米，溪底深度达400米。该月溪两壁岩石露头非常新鲜，很好地展现了月球表面的物质构成和构造演化史。从剖面来看，其上部是月表土壤，厚达5米，其下是不同厚度的岩块和碎屑角砾层，它们是由不同时期的撞击作用或火山作用形成的，再下是山麓堆积物和坚硬而完整的基岩。
通过对月谷和月溪影像的详细分析、实地考察和岩石样品的分析研究，科学家认为，月谷和月溪有多种形成方式：与地球上V形谷相似的月谷和弯曲的月溪，可能在大约40亿年前，即月球形成的早期，由水的流动造成的；有的月溪和月谷也可能是因火山爆发产生的熔岩流的流动形成的；还有些月溪月谷是陨星撞击月表时留下的辐射线的残余；个别月溪月谷甚至是许多小月坑成排分布造成的裂缝，如月面中央著名的希金努斯裂隙。
月球的表面被巨大的玄武熔岩（火山熔岩）层所覆盖。早期的天文学家认为，月球表面的阴暗区是广阔的海洋，因此，他们称之为“mare”，这一词在拉丁语中的意思就是“大海”，当然这是错误的，这些阴暗区其实是由玄武熔岩构成的平原地带。除了玄武熔岩构造，月球的阴暗区还存在其他火山特征，例如蜿蜒的月面沟纹、黑色的沉积物、火山圆顶和火山锥。不过，这些特征都不显著，只是月球表面火山痕迹的一小部分。
月球上的火山
与地球火山相比，月球火山可谓老态龙钟。大部分月球火山的年龄在30亿～40亿年之间；典型的阴暗区平原，年龄为35亿年；最年轻的月球火山也有1亿年的历史。而在地质年代中，地球火山属于青年时期，一般年龄皆小于10万年。地球上最古老的岩层只有3.9亿年的历史，年龄最大的海底玄武岩仅有200万岁。年轻的地球火山仍然十分活跃，而月球却没有任何新近的火山和地质活动迹象，因此，天文学家称月球是“熄灭了”的星球。
地球火山多呈链状分布。例如安第斯山脉，火山链勾勒出一个岩石圈板块的边缘；夏威夷岛上的山脉链，则显示板块活动的热区。月球上没有板块构造的迹象。典型的月球火山多出现在巨大古老的冲击坑底部。因此，大部分月球阴暗区都呈圆形外观。冲击盆地的边缘往往环绕着山脉，包围着阴暗区。
月球阴暗区主要出现在月球较远的一侧，几乎覆盖了这一侧1/3的面积；而在较远一侧，阴暗区的面积仅占2%。然而，较远一侧的地势相对更高，地壳也较厚。由此可见，控制月球火山作用的主要因素是地表高度和地壳厚度。
月球的地心引力仅为地球的1/6，这意味着月球火山熔岩的流动阻力较地球更小，熔岩行进更为流畅。这就可以解释为什么月球阴暗区的表面大都平坦而光滑。同时，流畅的熔岩流很容易扩散开，因而形成巨大的玄武岩平原。此外，地心引力小，使得喷发出的火山灰碎片能够落得更远。因此，月球火山的喷发，只形成了宽阔平坦的熔岩平原，而非类似地球形态的火山锥。这也是月球上没有发现大型火山的原因之一。
月球上没有溶解的水。月球阴暗区是完全干涸的。而水在地球熔岩中是最常见的气体，是激起地球火山强烈喷发的重要因素之一。因此，科学家认为，缺乏水分也对月球火山活动产生巨大影响。具体地说，没有水，月球火山的喷发就不会那么强烈，熔岩或许仅仅是平静流畅地涌出地面。
月面上山岭起伏，峰峦密布，没有水，大气极其稀薄，大气密度不到地球海平面大气密度的一万亿分之一。月球上没有火山活动，也没有生命，是一个平静的世界。已经知道的月海有22个，总面积500万平方千米。从地球上看到的月球表面，较大的月海有10个：位于东部的是风暴洋、雨海、云海、湿海和汽海，位于西部的是危海、澄海、静海、丰富海和酒海。这些月海都被月球内部喷发出来的大量熔岩所充填；某些月海盆地中的环形山也被喷发的熔岩所覆盖，形成了规模宏大的暗色熔岩平原。因此，月海盆地的形成以及继之而来的熔岩喷发，构成了月球演化史上最主要的事件之一。
月球上的陨击坑通常又称为环形山，它是月面上最明显的特征。环形山（crater），希腊文的意思是“碗”，所以又称为碗状凹坑结构。环形山的形成可能有两个原因，一是陨星撞击的结果，二是火山活动；但是大多数的环形结构均属于陨星的撞击结果。1924年，吉福德（A. C. Gifford）曾把月坑同地球上的陨石坑作了比较，证实了月坑是陨星撞击形成的。因此，陨击作用是形成现今月球表面形态的主要作用之一。许多大型环形山都具有向四周延伸的辐射状条纹，并由较高反射率的物质所组成，形成波状起伏的地形，向外延伸可达数百千米。环形山周围有溅射出来的物质形成的覆盖层；溅射的大块岩石又撞击月球表面，形成次生陨击坑。由于反复的陨星撞击与岩块溅落以及月球内部喷出的熔岩大规模泛滥，使得许多陨击坑模糊不清，或只有陨击坑中央的尖峰露出覆盖熔岩的表面。
从叠加在月海上的陨击坑的状况判断，以及从月球上带回样品的放射性年龄测定表明，月海物质大致是与陨击坑同时期形成的。月海年龄大都在35亿年左右，而月陆高地的形成至少在月海熔岩喷发之前10亿多年已经存在，因此原始月壳是更为早期时形成的，并且是因大量熔岩的不断喷发，月球物质长期圈层分化的结果。研究表明，月球的圈层结构是继大约46亿年前它所经历的一个漫长的天文演化阶段之后，又一个持续了约10亿年之久的圈层分化过程。月球表面陨击坑的直径大的有近百千米，小的不过10厘米，直径大于1千米的环形山总数多达33000个，占月球表面积的7%～10%，最大的月球坑为直径235千米。在月球背向地球的一面，布满了密集的陨击坑，而月海所占面积较少，月壳的厚度也比正面厚，最厚处达150千米，正面的月壳厚度为60千米左右。由于月球表面之上缺乏大气圈和水圈，所以月球早期的熔岩喷发和陨星撞击形成的月球表面形态特征能够得到长期保存。自1969年以来，宇航员已从月球表面取回数百千克的月岩样品，经过对这些月岩样品的研究分析得出结论，这些月岩曾熔化过，月球表层物质主要是岩浆岩组成。
按国际统一规定，月球上的方向与地球上相同：上北下南，左西右东。所谓月球东部，自然就是向着我们这一面的右边。
凭直接观察，人们可以发现月球东部的两个特点：东部的“海”比西部的“海”面积小，而东部的“海”基本上分散成一块一块的，很像地球上的盆地；东部比西部要显得明亮一些。实测结果也是如此，若以满月的亮度为100的话，上弦月为8.3，下弦月为7.8。
月球东部的地形和地势是错综复杂的。月海基本上都在赤道附近，越向两极，地势越高，环形山越多。在东部共有3条山脉：澄海东侧的金牛山脉、丰富海与酒海之间的比利牛斯山脉和澄海与汽海之间的海码斯山脉。这些山脉都环绕着月海，和月海构成统一的演化单元；澄海和静海之间的阿格厄斯山，高达几千米，形成澄海和静海的分水岭；酒海南部的阿尔泰峭壁长达几百千米，是月面最长的峭壁，很像酒海的外“堤”；科希峭壁则像是从静海东延伸到静海中的“栈桥”。还有2条月溪：连结静海和中央湾的阿里亚代斯月溪，静海西侧的海帕塔月溪；1个海角：澄海和静海之间的阿切鲁西亚海角。1条月谷：在丰富海之南的环形山之间的勒伊塔月谷，长约500千米，宽约20千米，是月面最长的月谷。2个湖：澄海东北的死湖与梦湖。死湖的面积约2万平方千米。一些比较著名的环形山带有辐射纹，如：朗格林诺斯环形山，直径约为130千米，辐射纹长约1500千米；捷奥菲勒斯环形山，直径约100千米，底部平坦，辐射纹长约1000千米；弗涅里厄斯环形山，直径约20千米，辐射纹长约200千米；斯梯文环形山，直径25千米，辐射纹长约600千米。在东部边缘主要有高斯环形山、尼玻环形山、吉尔伯特环形山、洪堡德环形山、李约环形山等。这些环形山有时可见，有时隐藏到月球背面。在静海里的西北部有3个环形山，靠近澄海的是普林尼斯环形山，它的南面有罗斯莱山和阿拉果环形山。从这3个环形山的外形看，都是在静海形成后出现的，属于较年轻的环形山。与此相反，在酒海最南端的弗拉卡斯托特里斯环形山是一个古老的环形山，它的环壁成锯齿形，并且有一部分环壁已被酒海熔岩物质掩埋，类似雨海西北部的虹湾。酒海被比利牛斯山脉和阿尔泰峭壁所围。有的月面学家认为，酒海周围的“沉陷”地形，过去曾是一个直径1000千米以上的巨大类月海，后来一部分被熔岩覆盖，这就是酒海，一部分周壁就是阿尔泰峭壁和比利牛斯山脉。
东部月海的特征，第一是海的数量多，月球向着我们这面共有19个月海，东部占12个；第二是独立的海多。除靠近月面中部的澄海、静海和酒海相通相连外，其他9个月海都是孤居一地；第三是海的总面积比西部小，大约190万平方千米，还不到风暴洋面积的一半；第四是海的分布广；第五是有“时隐时现”的海。由于月球的经天秤动影响，地处东海缘的界海、史密斯海、洪堡德海和南海，有时可见，有时看不见；第六是海外形呈六边形。
所谓“界海”，就是因为它地处可见面和背面之间的投影线上。长期对月球进行观测就会发现它“时隐时现”。其实，何止界海“时隐时现”，凡是在这个经度范围内的月面都是如此。
对月面东部的探测在1969年7月21日，美国的“阿波罗”11号载人宇宙飞船的登月舱降落在静海西南部靠近赤道的地方（东经23°26′，北纬0°41′），揭开了人类亲临月球探索的新纪元。航天员在静海着陆点采回月壤和月尘。根据研究，这里的岩石年龄在34亿～37亿年，为月面中等岩石年龄。样品表明：这里没有含水的矿物质；这些表面物质是受冲击产生的；钛铁矿的含量比地球上大多数的玄武岩要高；在石屑碎块中发现一种新硅酸盐矿物——命名为“静海石”，这是月海玄武岩晚期结晶作用的产物。
1972年12月11日，“阿波罗”17号载人宇宙飞船的登月舱在澄海东南高地着陆（东经30°45′，北纬20°10′），这是人类到达月球最东面的地区。在着陆的两名宇航员中，有一位是美国哈佛大学的地质学家施米特。他们乘月球车在月面上活动3次，共22小时5分，是6次“阿波罗”宇宙飞船登月中，在月面活动时间最长的一次，带回115千克岩石样品。
1970年9月20日，前苏联无人驾驶的“月球”16号自动探测器降落在丰富海，取回100克月壤样品。1972年2月21日，无人驾驶的“月球”20号在丰富海东北山区着陆，取回50克月壤。1976年8月18日，无人驾驶的“月球”24号在危海着陆，取回月壤170克。由此可见，前苏联主要是集中力量对月球东部海区进行探索。
所谓月球中部是这样划分的：在南、北纬20°和东、西经20°之间的月面，即东西和南北各1200千米的月轮中心区。称这里为“特区”，一是因为这里是月轮东西南北四个半球特征的交织地区，地形和地势更为错综复杂，月陆、月海、山系、月湾、月溪、直壁、峭壁以及年轻和年老的环形山应有尽有；二是这里有月面坐标的起算点；三是与月轮的其他部分相比，这里的地形和地势基本上都以正面朝向地球；四是这里是人类直接探索最多的区域。
在月球中部的北面，地形复杂，地势险峻。月球上最长的阿尔卑斯山脉和海码斯山脉构成“人”字形从正北伸向这里。两座大山之间夹着一块平原，就是汽海。汽海的面积大约是5万平方千米，是月面中央区唯一独立的月海。阿尔卑斯山脉是风暴洋和汽海之间的屏障；海码斯山脉是澄海和汽海的分水岭。汽海之南和中央湾相通，中央湾又与它西部的暑湾相连，它们都是风暴洋伸向中部陆地的海域。中央湾，顾名思义，它地处月轮的中心区。希金努斯月溪处在中央湾和汽海之间的海面上，长约200千米，宽约5千米。长约230千米，宽约5千米的阿里亚代斯月溪使中央湾与东部的静海隔陆相连。中央湾的东部和南部全是陆地。“特区”西部海岸的海陆交错，形成许多湾、角、岛与半岛等地形。就整个中部地势来说，构成了东高西低的月貌。
这里的环形山虽然不多，但是环形山的类型不少，“老中青”俱全。
托勒密环形山：这是以古希腊著名的天文学家托勒密（约90～168）的名字命名的。它位于南部高地上，直径约150千米，环壁高2400米，属于较为古老的环形山。通过天文望远镜看去，它像一个巨大的环形盆地，里面十分平坦。然而在最佳的观测条件下，已经发现它上面有几百个小的环形山，直径都在600米以上。很明显，这些小环形山都比托勒密环形山年轻，属于后生的“小字辈”。有人推测，托勒密环形山形成的时代为月面大多数环形山形成的时期。
阿尔芬斯环形山：这是以西班牙一位热爱天文学的国王阿尔芬斯（1223～1284）的名字命名的。它直径约120千米，环壁高2730米，紧挨在托勒密环形山的南侧。阿尔芬斯环形山的底部有中央丘，右边有2条像月溪似的裂缝。在1955、1957、1958、1961、1963、1969年曾有人观测到阿尔芬斯环形山有明暗和色彩的变化，这是由于该环形山有火山活动，从月球内部喷出的气体而形成的。最有意义的是1958年11月2日至3日的夜间，前苏联天文学家科齐列夫在克里米亚天体物理天文台发现阿尔芬斯环形山的中央丘有明暗变化，并立即拍下了它的光谱照片。这说明月球并不是一个“平静”的世界，而是一个仍有火山活动的天体。
喜帕恰斯环形山：这是以古希腊的天文学家和数学家喜帕恰斯 （约前190～前125）的名字命名的。它位于托勒密环形山的东北方，直径150千米，和托勒密环形山的大小差不多，但是它的环壁较高，为3300米。
阿尔巴泰尼环形山：这是以阿拉伯天文学家阿尔巴泰尼（850～929）的名字命名的。它位于托勒密环形山之东，喜帕恰斯环形山之南；直径136千米，具有明显的中央丘，环壁非常明显。环壁内的西侧有一个较小的环形山，叫克莱思环形山。这是以德国月面学家克莱恩（1844～1914）的名字命名的，直径44千米，环壁高1460米。
弗拉马利翁环形山：这是以法国天文学家和天文普及家弗拉马利翁（1842～1925）的名字命名的。它位于托勒密环形山之北，非常靠近月面的中心点，直径75千米。这个环形山本身没有什么可引人注意的地方，然而在它的西环壁上有一个小而清晰的环形山，它就是素有盛名的默斯丁A环形山。
默斯丁A环形山：它的精确位置为西经5°09′50″，南纬3°10′47″。它的直径为13千米，环壁高2700米，并具有50千米长的辐射线，是一座年轻型的环形山。它清晰明亮的外形像镶在弗拉马利翁环形山的一颗珍珠。人们常借助它来定月面坐标的中心点。
默斯丁环形山：这是以丹麦的政治家默斯丁（1759～1843）的名字命名的。它位于默斯丁A环形山的北面，直径26千米，高2700米。
拉兰德环形山：这是以法国天文学家拉兰德（1732～1807）的名字命名的。它位于弗拉马利翁环形山之西的风暴洋洋面上，直径24千米，环壁高2600米，有直径320千米的辐射线，也属于年轻型的环形山。
赫歇耳环形山：这是以英国著名的天文学家W·赫歇耳（1738～1822）的名字命名的。它位于托勒密环形山的正北，这两座环形山的环壁有一部分紧紧连在一起，直径41千米，和托勒密环形山相比，显得很小。然而它峻峭突起，环壁高3800米。
对中央区的探测：为了实现登月计划，美国宇航局于1960～1961年就提出两项对月球不载人的空间探测计划。这就是后来发射的“徘徊者”号和“探测者”号探测器。从1961年8月至1965年3月，共发射9个“徘徊者”探测器，其中第6、7、8号降落在中央区的两旁，9号降落在阿尔芬斯环形山内，因此它捷足先登，成为第一个直接探测环形山内的人类使者。“徘徊者”9号发回5814幅近距月面照片，具有很高的清晰度，比用地球上最好的天文望远镜拍照的月面要清晰2000倍。
从1966年5月至1968年1月，美国又发射了7个“探测者”号探测器，主要是为载人登月飞船解决软着陆的问题。这其中有3个降落在中央区，2号和4号基本失败，6号获得成功。4号和6号就降落在月面中心点西北30千米的中央湾海面上。6号探测器不仅发回了月面环境的电视图像，而且小型掘土机和化验室对月壤进行了分析，为以后“阿波罗”载人登月做了充分的准备。
由于月球总以同一面向着地球，月面中央区又是以其正面对着地球，因此，将来人类进一步登上月球，也会把大本营的基地建立在月面中央区。
月球北部，一般是指月面北纬50°以上的地区。不论直接赏月，还是通过望远镜观测，都会发现这里既无月面东、西部那样以月海为主的明显特色，又没有月面南部那样绵延千里的山地特征，似乎是月面边缘一隅沉静之地。然而，这里依然以其特有的魁力吸引着月面学家的注意。
这里与南部相邻的地区从西到东是：风暴洋、雨海、澄海和东部边缘陆地。从北纬50°～60°之间主要是月海区。西部是风暴洋伸向北部陆地部分，叫露湾。露湾东部是东西走向的、非常著名的带形月海——冷海。它长达1500千米，南北宽有300千米，总面积是440000平方千米，仅次于风暴洋、雨海和静海，是月球上第四大月海。冷海两岸的地形十分复杂，两岸陆地的凹凸部分基本上能对应起来。冷海属于古老的月海，可能与澄海和静海是同龄海。
在海东部的月面边缘，还有一个很不引人注意的、孤独一处的月海，这就是洪堡德海。它是以德国自然科学史专家和探险家洪堡德 （1769～1859）的名字命名的。在22个月海的名称上，仅有2个用人名命名（另一个是史密斯海）。洪堡德海呈椭圆形，地处东经75°～85°，北纬在54°～59°之间，面积约5万平方千米。由于经天秤动的影响，它时隐时现。有时，当它处在月轮边缘时，暗黑色的月海与天空背景融成一色，仿佛这里的月面缺少了一块似的。
冷海以北是完整的北极大陆，它与月球背面的北部形成一个整体。北极大陆有很多多角开形的地形结构。一般说来，这里的环形山环壁比较低矮，有的环壁残缺不全，显现出古老的地形地势风貌。就整体而言，东部环形山比西部多，另一特点是，月海和月陆的边界极不明显，海的地势渐渐伸入到陆地，很像地球上海边广阔的浅滩。北部山脉和隆起地带的走向也格外复杂，完全不像南极地区那样呈南北走向。北极区是丘陵和环形山交织的区域，环形山的数量比南极区大约少一半，和月面中央区差不多。
最主要的环形山多在冷海北岸，位于北纬50°～60°之间，著名的环形山有：
柏拉图环形山：这是以古希腊哲学家柏拉图 （前427～前347）的名字命名的。它位于雨海和冷海之间的月陆上，直径约100千米，属于古老的环形山。
亚里士多德环形山：以古希腊哲学家亚里士多德 （前383～前322）的名字命名。它位于冷海南岸 （东经17°，北纬50°），直径87千米。在农历每月初七至二十的月面上容易看到。
恩迪米昂环形山：这是以古希腊神话故事中的一名英俊的牧羊青年的名字命名的。它位于冷海和洪堡德海之间 （东经56°，北纬54°），直径125千米，和周围的月面相比，环壁清晰，层次分明，显得特别突出。环形山底部和月海的色彩一样黑暗，通过天文望远镜观测极其明显。
加特纳环形山：这是以德国地质学家加特纳（1750～1813）的名字命名的。它位于冷海东部的北岸（东经35°，北纬59°），直径102千米。它的特点是环形山的南部与冷海隔成一片，部分环壁难于看见，很像天然的港湾，和雨海的虹湾很相似。
索斯环形山：这是以英国天文学家索斯（1785～1867）的名字命名的。它位于露湾北岸 （西经50°，北纬57°），直径98千米，和加特纳环形山一样，向海一边的环壁看不见。
康达迈恩环形山：这是以法国物理学家和天文学家康达迈恩（1704～1774）的名字命名的。它位于冷海和露湾的分界线上，在冷海的南岸（西经28°，北纬53°），直径37千米。由此往北的海面上，有很多凸起的小岛和环形山，这就是露湾和冷海的分界线。
在北纬60°～70°范围内较著名的环形山有：
赫歇耳环形山：这是以英国天文学家J·赫歇耳（1792～1871）的名字命名的。他和他的父亲一样，也是一位蜚声天文界的著名天文学家。该环形山位于索斯环形山的东北部（西经41°，北纬62°），直径156千米，环壁南边缘面向露湾海面。
毕达哥拉斯环形山：这是以公元前500年古希腊哲学家和天文学家毕达哥拉斯的名字命名的。它位于J·赫歇耳环形山之西（西经62°，北纬63°），直径128千米，在下弦月清晰可见。
邦德环形山：以美国天文学家邦德（1789～1859）的名字命名。它的直径158千米，月面中央经线正穿过它 （东经4°，北纬65°）；环壁低矮，看上去很像冷海北部的浅滩。
在北纬70°～80°的范围内较著名的环形山有：
巴罗环形山：这是以英国数字家巴罗（1630～1677）的名字命名的。它位于邦德环形山正北，直径93千米。
默冬环形山：以古希腊天文学家默冬的名字命名。它位于巴罗环形山的东北部（东经19°，北纬74°），这个环形山虽然远离月海，可是南部环壁基本上看不清，底部和月海的颜色又很相近。形成这种结构的原因现在还不清楚。
白劳德环形山：这是以法国天文学家白劳德（1848～1934）的名字命名的。它位于默冬环形山正东 （东经37°，北纬74°），直径87千米。
戈尔德施密特环形山：这是以德国业余天文学家戈尔德施密特的名字命名的。它位于巴罗环形山西边 （西经3°，北纬73°），中央经线正穿过这里，直径125千米。
阿诺萨戈腊斯环形山：以古希腊哲学家阿诺萨戈腊斯（前500～前428）的名字命名。它紧靠着戈尔德施密特环形山的西侧（西经10°，北纬70°），直径51千米；环壁较高，有明亮的辐射线，这在月面北部是很少有的，属于年轻的环形山。
月面北极点没有环形山。但在北极点附近有几个比较著名的环形山：
赫米特环形山：以法国数学家赫米特 （1822～1901）的名字命名，位于北极点之西 （西经88°，北纬86°），直径84千米；处在可见半球和不可见半球的分界线上，西经90°线正穿过它。
南森环形山：以挪威博学的地球北极探险家弗里德佐夫·南森（1861～1930）的名字命名。这位勇敢而聪明的探险家曾于1893年6月24日领导“先锋”北极探险队巧妙地把船和浮冰冻在一起，开始了北极之行。经过35个月的艰苦航行，他们到达地球北纬85°55′的最高纬度。为了纪念南森的顽强探索精神，把这座位于月面东经90°上的环形山（东经93°，北纬81°）命名为南森环形山。它直径110千米，也横跨在可见面和背面的交界线上。
伯德环形山：这是以美国海军上将和地球极地探险家理查德·E·伯德（1888～1957）的名字命名。伯德曾于1929年开始大量使用飞机进行极地探险。他先后领导5次南极探险。因此把月面北极附近的环形山 （东经10°，北纬85°）用他的名字作为永久的纪念。中央经线正穿过该环形山的西边缘。
皮尔里环形山：是以美国的极地探险家皮尔里（1856～1920）的名字命名的。皮尔里曾两次横越格陵兰冰层，1900年他发现了格陵兰极北端的土地，现在称为皮尔里地。1906年他从埃尔斯米岛航行到了北纬87°06′的极地，离北极点只差274千米。1909年4月6日上午10时，他到达了北纬89°57′，创造了当时历史上的新纪录。为了纪念他卓越的功勋，把离月面北极点最近的环形山（东经30°，北纬88°）以他光辉的名字命名，以示纪念。这座环形山的直径是84千米。
由于投影的关系，从地球上看去，月球极地附近的环形山很不易见到。人类对月球极区的探索也还是很不够的，只是通过环绕月球运行的飞船拍下一些照片而已。极区还有很多不解之谜有待探索。
皓月当空，人们一眼就可以看出月面南部显得格外明亮，月面南部的陆地与月面的月海区形成了鲜明的对比。这是因为月陆主要是由斜长岩组成，对阳光的反射率较高。通过天文望远镜观察，会发现这里密布着大大小小的环形山，给人以千疮百孔之感，是典型的月面山区。
月面南纬30°以南的月陆基本上连成了一片。这块陆地的地形是从东西边缘和中央区向赤道伸展，构成一个“山”字形。在这片广阔的陆区内也分布着两个月海。这就是以南纬约50°和东经约80°为中心的南海（月面后右下方）；与此相对称的另一边，即以南纬约50°和西经约50°为中心点的一片月海（月面的左下方），它是从湿海引伸而来，没有被赋予专门的名称。这两个月海面积小，又在明亮的月陆包围之中，显得很不起眼。
月海区的地形地势有形形色色的湖、湾、沼、岛和半岛等特征。月球的地势自然有高地、峭壁、山脊、山链和隆起带等特征。月球南部陆地是环形山最密集的区域，真是密密麻麻，重重叠叠，尤以莫罗利卡斯环形山周围最为显著。一般来说，环形山的周壁高度在300～7000米之间，而环形山的直径相差甚大。直径在百千米左右的大环形山周壁有如群山环绕的盆地。直径在几十千米的环形山一般都比较高和深，有的深达几千米，宛如洞穴深渊。直径在几十米以下的环形山周壁不高，但到处皆是。有人把月面南部山区比做神秘之宫，小环形山则像宫中的点缀物。
著名的环形山有：第谷环形山，以丹麦天文学家第谷 （1546～1601）的名字命名。它位于月面西经11°、南纬43°，直径85千米，环壁高4850米，中央丘高1600米。它的结构复杂，并显现出年轻环形山挺拔峻峭的风姿。以满月时从地球上看到最多、最长、最美的辐射纹而著称。辐射纹从环形山中心呈弧形向外延伸，最长的可达1800多千米，共有12条。辐射纹贯穿整个南部陆地，叠加在许多环形山之上，有的甚至伸展到酒海、静海、云海、知海和风暴洋中，饶有特色，蔚为壮观，肉眼可以直接看到。
按月面演化史来分类，第谷环形山属于哥白尼纪，也就是与哥白尼环形山的年龄差不多。这类环形山的特点是环形山的周壁形态比较完整；有明显的辐射纹；岩石的反射率较高；属于年轻型的环形山。月面学家认为，它们在风暴洋和雨海等地发生大面积陷落结束以后才出现的。
第谷环形山一直吸引着天文学家、地质学家和广大天文爱好者的注意。1968年1月7日，美国发射的“勘测者”7号月球探测器就降落在第谷环形山北侧不远的地方（西经11°26′，南纬40°53′）。这是人类发射的探测器降落在月球上最南方的一个。它对月壤进行了分析，还拍下了2万多张月球照片，其中拍下了第谷环形山辐射纹的近距照片。从照片上可以看出辐射纹上聚集着许多小环形山。
克拉维环形山：这是以德国的数学家和天文学家克拉维 （1537～1612）的名字命名的。它位于月面西经14°，南纬58°，直径约240千米，环壁严重崩塌，很像盆地周围的丘陵。在它的底部和环壁上还有很多环形山，其中环壁上两个较大的环形山，一个叫波特环形山，直径约52千米；另一个叫卢瑟福环形山，直径约54千米。可以想象，这里的地形和地势是多么错综复杂，恐怕在地球上是找不到这类难以认清的重叠的地貌结构了。
克拉维环形山不仅以其大而闻名，更以它身经亿万年的龙钟老态被月质学家们所选中，树立它为古老环形山的代表。它的特点是：面积大；环壁崩塌，失去当年的原始面貌；底部平坦，没有中央丘；重叠着很多后生的环形山。
贝利环形山：是以法国天文学家贝利（1736～1793）的名字命名。它位于月面西经60°，南纬67°，直径约303千米，是月球上最大的环形山，属于克拉维类型。
牛顿环形山：是以英国物理学家和天文学家牛顿（1642～1727）的名字命名。它位于月面西经17°，南纬77°，直径约64千米，据说它可能是月球上最深的环形山之一。
另外，在莫罗利卡斯环形山周围不仅环形山密度大，并且这里的一些环形山也比较高。这是以意大利数学家莫利卡斯（1494～1575）的名字命名的，它的位置在月面东经14°，南纬42°，直径114千米，环壁高达4730米。
南极点虽然无法直接观测到，但提供南极点附近的几个目标可帮助判断南极点。在南极点之东约3°的地方有一个环形山叫阿孟德森环形山，直径约100千米，东经90°经线正穿过它；在南极点之西约7°的地方有一个叫德里加尔斯基环形山，直径约176千米，西经90°经线正穿过它；从南极点往北约5°处有一个叫玛兰波特环形山，直径约55千米，中央0°经线正穿过它。在这三个环形山经度的交点处，就是南极点。恰巧在南极点有一个小环形山。
诚然，关于月球南极陆地的特征，远不如我们对月球赤道区域了解得多，还有待进一步的认识。
唐代大诗人杜甫在描述月亮时写到：“斫却月中桂，清光应更多。”神话故事中的月中桂树，主要就是指月面左边的黑暗部分，即月海区，风暴洋就在这个区域。风暴洋这个名称听起来很可怕，其实这里既无风暴，更不像地球上烟波浩渺的汪洋，名不符实。它只是月面上宁静而辽阔的平原，而且是月面上最大的平原，唯一的“洋”。
农历每月十五以后，才能看到风暴洋的全貌。通过天文望远镜观察，风暴洋和月面西部的雨海、知海、湿海和云海及北部的冷海相通，构成一幅极其浩瀚的壮观图景。整个西部“海域”和东部零散分布的月海形成鲜明的对比。西部“海域”的特征一是面积大，是东部月海面积的3倍左右，占西部月面约3／4；二是个数少，只有5个；三是以风暴洋为中心，连成一片。
风暴洋的位置处于大约北纬60°至南纬20°，西经85°至东经10°之间；南北向最大距离约2400千米，东西向最大距离约2900千米；整个面积约500万平方千米，比其他所有月海面积之和还大一些。风暴洋的东北部和环形的雨海相通，北面的露湾和冷海相连。露湾的面积约20多万平方千米，比危海的面积还大；东岸一直延伸到月面的中央区，那里有中央湾和暑湾。南部的知海、湿海和云海连在一起，形成与南部著名的山区相毗邻的格局；整个西部洋岸错综复杂，各种形态的半岛和岛屿显现出典型的海洋特征。
风暴洋以千姿百态的地势风貌给天文观测者留下深刻的印象。它的地势特征可以归纳如下。
第一，风暴洋中的岛屿甚多。以北纬约10°，西经约20°的哥白尼环形山为中心的周围就是一个引人注目的大岛，大约有20万平方千米；在该岛西边不远的地方，又有一个以开普勒环形山为中心的奇形怪状的岛。在这个岛周围还伴有很多小岛；在风暴洋和雨海相通的洋面上有一个近似长方形的岛屿，该岛上也有一个著名的环形山，叫阿里斯塔克；西岸附近的小岛更是星罗棋布。在风暴洋和知海之间矗立着长达200多千米的里菲山脉，它像一座拔地而起的洋和海的分水岭。
第二，具有明亮辐射纹长的环形山最多。观赏明月，人们常被月面几处具有明亮辐射纹的亮斑所吸引。这些辐射纹的中心亮斑就是环形山，最清晰的就是云海之南的第谷环形山。在风暴洋中还有3处这样的环形山，它们是哥白尼环形山、开普勒环形山和阿里塔克环形山。这些美丽的辐射纹在暗灰色洋面背景衬托下，显得格外迷人，像3颗明珠，在强烈的阳光下光彩夺目。哥白尼环形山直径90千米，辐射纹直径约1200千米。由于它位于月面中心附近，辐射纹显得特别清楚。美国发射的探月飞船拍下了许多细葺照片，原来辐射纹上还存在许多小环形山，环壁中间有隆起的中央丘。开普勒环形山的直径约32千米，辐射纹长约640千米。阿里斯塔克环形山直径约40千米，辐射纹长约430千米，它以有时发出奇异的光辉而闻名。1958年前苏联天文学家科齐列夫曾拍下它发出粉红色光辉的光谱照片。1969年7月21日，美国“阿波罗”11号载人飞船在环绕月球运行时，宇航员阿姆斯特朗恰好发现它发出荧光。至于为什么会发出短时的奇异光辉，现在尚无确切的解释。有人认为是从环形山内喷出的气体，有的则认为是由于太阳上射出的质子流引起的。
第三，风暴洋及其内部的各种地势，应与雨海、知海、湿海和云海看成一个演化整体。当然，它们形成或许有先后之分，但是，作为相通的近邻，又必有其内在的演化联系。比如，风暴洋的西部和南部就存在明显的陆地和海洋之间的过渡地带。根据测量表明，陆区的月壳厚度约为40～60千米，海区的月壳厚度约在20千米以下，过渡带的月壳厚度一般在30～40千米之间。湿海和云海等于是风暴洋伸向南部陆地的近海，它们的岸边地势非常复杂。云海东部海面有长约200千米的直壁，西南边缘有疫沼和长280多千米的赫西奥杜斯月溪，西岸有长200千米、宽5千米的伊巴勒月溪。湿海比月球平均水准面低5200米，西岸有200多千米长的利比克峭壁。
第四，风暴洋周围著名的环形山最多。在东岸有托勒密环形山、阿尔芬斯环形山、阿尔札赫环形山；西部有加桑迪环形山、列特龙环形山、格里马第环形山、里希奥利环形山、赫韦斯环形山、卡达努斯环形山、克拉夫特环形山和罗素环形山。西北部有毕达哥拉斯环形山。处在正面和背面分界线上的有爱因斯坦环形山。处在西部洋面上的还有伽利略环形山。
对风暴洋的探测：1969年11月19日，美国“阿波罗”12号载人飞船在风暴洋洋面（西经23°20′，南纬3°02′）着陆，距离1967年4月19日美国发射到月面的“勘测者”3号仅180米远。宇航员在月面活动两次，共7小时53分钟。活动离登月舱最远达900米，带回59千克月壤和月尘的样品。其结晶岩石主要为玄武岩，这是月海的共同特征。鉴定表明：风暴洋的玄武岩是目前已知几个月海中最年轻的。从目前已取得的岩石样品测定：静海玄武岩年龄在35亿～38亿年；澄海玄武岩年龄在37亿～37.9亿年；丰富海玄武岩年龄在34.5亿年；雨海玄武岩年龄在33亿～34.5亿年；风暴洋玄武岩年龄在32亿～33亿年。
1971年2月4日，美国“阿波罗”14号载人飞船在风暴洋中的高地（西经17°27′，南纬3°40′）上的弗拉摩洛环形山以北，哥白尼环形山以南约390千米处着陆。宇航员在月面活动8个小时54分，最远活动范围为3.6千米。使用手推车在3个地方采集了样品：着陆区西面的平原；高100米山脊上的月壤；一个直径为340米的较年轻的环形山喷发出的沉积物。带回的50千克岩石和月壤样品中，大多数为长石质的角砾岩，它们充分显示出受冲击和热效应的特征。着陆区的月壤层厚8.5米，不仅有颗粒形的表土，还有因受冲击而形成的玻璃球粒。
总之，风暴洋不仅以大而显赫，更以地形多样、地势复杂而闻名。对风暴洋的探测和研究，将有助于人类对月球起源和演化的进一步认识。
遥望明月，在圆圆的月面左上方，有一片近似圆形的暗灰色区域，被称为雨海。当然，月球上没有大气和水，因此，这里不是名符其实的“雨海”，而只是月球上的平原。“雨海”这一美称是意大利天文学家里希奥利于1651年命名的，至今已有300年以上的历史了。它以典型的环形结构和复杂的地势而闻名。
通过天文望远镜，我们可以清晰地看到雨海恰似一个巨大的圆形广场。虽然伽利略没有绘出这部分月面图，但是，在1643年波兰天文学家赫韦斯画的月面图上，就十分清楚地画出了雨海的位置、形状和周围的环境特征。雨海位于月面的西北部，大约在北纬15°～50°，东经10°至西经40°之间。它的北面隔着一条高地与东西走向的冷海为邻；东边地势起伏很大，山高谷深，峭壁悬崖，由弗雷斯内尔海角与澄海相通；南部同以著名的哥白尼环形山为中心的高地和伸向陆地的暑湾毗连；西侧主要同浩瀚的风暴洋相连，一眼望去，雨海像是风暴洋的一个海湾。从字义上看，这里的自然环境似乎十分恶劣，好像处在暴风骤雨袭击之下，其实，这里乃是万籁俱寂。
雨海的总面积大约为887000平方千米，比我国青海省的面积稍大一点。在22个月海中，面积仅次于风暴洋，居第二位。它和风暴洋、澄海、静海、云海、酒海和知海构成月海带，并以典型的环形月海著称。
雨海从地形的角度看是封闭的圆环形，它被群山环抱，是一个典型的盆地结构。它的东北部有阿尔卑斯山脉；东边有高加索山脉和亚平宁山脉；南面有喀尔巴阡山脉；西部虽然与风暴洋连成一片，但是有较小的前驱山脉；西北方有朱拉山脉；正北有直列山脉和泰纳里夫山脉；在东部海中有斯皮兹柏金西斯山脉。目前已知整个月球上共有15条山脉，而雨海周围就有9条，这在月海中是独一无二的。因此，有些科学家联想到地球上太平洋周围也有断断续续的山脉环绕，从而探索类地天体构造的共同规律。
雨海和它周围的地势构成了一个整体。如果通过天文望远镜直接观察雨海的东岸，这里的地势会使人有错综复杂之感。弗雷斯纳尔海角将隔开雨海和澄海的大山脉拦腰割断，北段就是高加索山脉，南段就是亚平宁山脉，从而使雨海和澄海相通。雄伟的亚平宁山脉长640千米，是月球上最大的山脉。向着雨海的一侧坡度陡急，形成悬崖峭壁，高出雨海3000多米，而向外一侧则比较平缓。1971年7月26日美国发射的“阿波罗”15号宇宙飞船的登月舱就降落在亚平宁山脉北部哈德利山西侧的哈德利峡谷。这是到现在为止，人类登上离月球赤道最远的地区，大约在北纬 26°26′。宇航员们第一次驾驶着机动的月球车在这里考察，并爬到高耸的亚平宁山山坡，采集了一批岩石和土壤，为进一步研究月陆和月海的变迁带回了可靠的样品。
月面上还有一些蜿蜒数百千米长、几千米宽的大裂缝，看起来很像地球上的沟壑或谷地，较宽的称为月谷，较窄的称为月溪。雨海这里既有月谷，又有月溪。在“阿波罗”15号登月舱着陆点的西侧，就有一条名为哈德利月溪。它长100多千米，宽1.5千米，深400米，是最清晰的月溪之一。在雨海东北部的阿尔卑斯山区，有一条长130千米、宽10多千米的大峡谷。它的外形整齐笔直，把雨海和冷海沟通，这就是非常著名的阿尔卑斯月谷。从一般的天文望远镜里都能清楚地看出它独特的外形，很像地球上的苏伊士运河。当然，谁也不会相信它是人工开凿的。
在雨海的北岸，我们可以看到著名的柏拉图环形山。它的直径有96千米，底部和雨海“海面”一样高。早在1878年，有人曾几次观测到柏拉图环形山底部随太阳在月球天空的高度不同而变幻着明暗。1949年4月，有人发现柏拉图环形山底部出现一次金黄色的闪光。这些奇妙的现象虽然还不能给出正确的解释，然而，由此可以看出不少观测者是一直注视着这里的变化的。在阿尔卑斯山脉和高加索山脉之间，在雨海的海面上有一座直径58千米的环形山，它是以意大利天文学家卡西尼的名字命名的。这是由于卡西尼根据自己多年观测，于1680年画出精细的月面图，并发现月亮运动的三条规律。卡西尼环形山西边有一个貌不出众的小山，在空旷的海面上，它显得形单影只，叫皮同山。其实它是一座长约28千米，高约2300米的大山，阳光斜照产生的阴影可以长到它高度的30倍。雨海东部还有3个极为明显的环形山，它们是阿基米德环形山、奥托里环形山和阿里斯基洋环形山。值得一说的还有阿基米德环形山。它和柏拉图环形山一样，坑底与月海面一样高，一样平坦，只有环状壁的顶端露出海面。这是一类比较老的环形山，它们是在月海形成之前产生的。有的月面学家就选择它作为这个时期的代表，也作为划分月面史的一个标志，叫阿基米德纪。在亚平宁山脉的南端，还有一个大名鼎鼎的环形山，叫爱拉托逊环形山。它在东西向上把亚平宁山脉和喀尔巴阡山脉分开；在南北向上它是雨海和暑湾的分水岭。爱拉托逊环形山的直径约59千米，外形还保存着形成时期的样子，然而已失去了辐射纹。它应该是在月海形成之后出现的，比柏拉图环形山和阿基米德环形山年轻得多。有的科学家把那个时代称之为爱拉托逊纪。这些具有不同演化阶段的环形山为壮观的雨海添色增辉。
月海伸向月陆的部分称为“湾”或“沼”。月球上共有5个湾和3个沼，而雨海区就有2个湾和1个沼。它们是西北崖的虹湾和阿基米德环形山旁的眉月湾，以及亚平宁山脉和阿基米德环形山之间的腐沼。虹湾像半个环壁镶在雨海的西北岸。通过天文望远镜观测，它的形状非常像地球上雨后弯弯的彩虹，虹湾也就因此而得名。其实，它是一个外围被朱拉山脉环绕的大环形山，直径约有290千米。它的一半已被雨海熔岩掩盖，被掩环壁的痕迹还可以见到，没有被掩的环壁部分就是虹湾。1970年11月10日，前苏联发射的 “月球”17号飞船就降落在虹湾南边，把第一辆月球车放到雨海。
雨海区域的地势是非常复杂的，又是极为壮观的，因为它囊括了月面构造的多种多样的类型，所以很早就引起天文学家和地质学家的重视。
雨海是怎样形成的？这不仅是一个迷人的问题，而且是月面学研究的重要课题。一般说来，关于雨海的形成有两种解释。一种认为大约在39亿年前，一颗巨大的陨星（或小行星）撞击在月面上，形成巨大的坑穴。然后，陨星坑的四周引起山崩和断裂，形成更大的月海盆地，亚平宁山脉和高加索山脉就是当时的断层。大约在31亿年前，陨星冲击诱发，使大量的熔岩涌出，熔岩淹没了月海盆地内部，形成了今天的雨海。这就是所谓的“雨海事件”。另一种解释认为，月海是月球自身演化的结果，大体上都是在同一时期内形成的。当然，尽管近20年来人类对月球的认识深入多了，但是雨海的产生仍是有待研究的课题。
由于月球绕轴自转的周期与绕地球公转的周期相同，都是27.3天，所以它总是以同一面对着地球，它的背面永不被我们看见，成为千古之谜。
直到1959年，没有一个人能说清楚月球背面究竟是什么样的。那一年，前苏联成功发射了“月球3号”火箭，在转到月球背面上空六七万千米时，拍摄了人类有史以来第一批月背照片，并随即把它们传回到地球上的指挥中心。这些月背照片大致覆盖了我们从未见过的月面部分的一半区域。这些照片不是很清楚，只呈现出部分月面构造，无法为科学家们提供详细而精确的信息。尽管如此，这次发射和所取得的成果仍是很有价值的，而且有历史意义。
1965年7月20日，前苏联的“探测器3号”空间飞行器，又一次拍摄和发回了月球背面照片。分别在1966年8月和11月发射成功的美国“月球轨道飞行器”1号和2号，也都完成了同样的任务。
在此之前，美国早期的空间飞行器，包括“徘徊者号”和“勘测者号”等月球探测器在内，也都从近处拍摄了月球照片并送回地球。即使是在宇航员登月之前，从月球表面收集到的土壤标本，已经摆在了许多科学家的面前。
经过几十年的探索和研究，科学家们已得到了月背的大量照片。总的说来，月背的全貌是怎么样的，这个问题已解决。但是，稍微深入一点的话，问题不少。月背现在所提出来的各种新谜，比过去那种仅仅是总体面貌不了解的谜，复杂得多，难解得多。
月球背面的照片
月球背面与正面的最大差异是它的大陆性。在总共30来个月球“海”、 “洋”和“湖”、“沼”、“湾”当中，90％以上都在正面，约占半球面积的一半。月背上完整的“海”只有2个，占月背半球面积的10％还不到。这两个不大的“海”就是莫斯科海和理想海。莫斯科海长约300千米，宽约200千米。
月球背面90％左右的地方都是山地，环形山很多，存在许多巨大的同心圆结构，很具特色。比起正面来，月背地形凹凸不平得厉害，起伏更加悬殊。月背的颜色比正面稍红、稍深一些，大概是由于两个半球上山区和“海”的面积相差较多的缘故。
为什么月背的结构与正面有那么大的差异？为什么月海都“喜欢”集中在正面？这些都是科学家颇感兴趣的问题。
比起正面来，月背环形山之多有过之而无不及，与正面环形山相同之处是各环形山的形状千姿百态，千奇百怪，有的也是相互交织在一起。欧姆环形山等跟正面的第谷和哥白尼环形山相像，也都带着长短不等的辐射纹。
不同的是，月背环形山多而且大，只要你看一眼月背照片，立即就会得出这样的概念：环形山是月背的主要特征，它在月背面貌中占有无可争辩的主导地位。更加使你惊讶的大概是它的环形山链。好些环形山像糖葫芦那样串连在一起，弯弯曲曲地延伸好几百千米，最长的超过1000千米，这样的地形结构使人叹为观止。
月球正面的南部，环形山较多；而月背的北极地区地形极为复杂，许多环形山相互叠加和交织在一起，形态别致。
月球正面有好几条著名山脉，如阿尔卑斯山脉、亚平宁山脉等。严格说起来，月背没有明显的山脉。退一步说，如果降低要求，把莫斯科海的四周海岸、一些环形山环壁和线状地形等，也说成是山脉的话，也许可以勉强过得去。
一般书上说月球直径3476千米，或者半径1738千米，都指的是平均直径或平均半径。由于月球并非正球体，有的地方鼓起来一些，半径就比平均半径长些；凹陷下去的地方的半径小于平均半径。
月球的最长半径和最短半径都在月背那个半球上，真出咄咄“怪”事。最长半径比平均半径长4千米，最短半径在一片叫做“范德格拉夫洼地”那里，比平均半径短了5千米。范德格拉夫洼地位于月背的南半球，直径约210千米，它本身的深度约4千米。它不仅是本地区中最令人感兴趣的一个区域，在某些方面还是独一无二的。譬如说，它的磁场比周围地区的都强，而且还有点异常；放射性的情况也是这样。这种异常情况是否跟它的特殊构造有关系呢？
月球正面情况科学家们是比较熟悉的，谁知月背情况竟与正面有那么多和那么大的差异。人们自然要问：这是为什么呢？
一种意见认为：对地球的人来说是发生了一次月全食的时候，对月球来说，那是一次长时间的日全食。原来被太阳烤得特别热的月球正面，突然被地球影子遮住，而且长时间地处于温度特别低的情况下。这样，久而久之，月球正面月壳就会从开始出现小破裂，到后来发生巨大的破裂。
反对者的意见是：月球上发生日全食时，月面温度剧烈变化是事实，形成局部的微不足道的破裂也有可能。但是，月面物质传递的本领是很差的，所以，充其量月面温度变化至多只影响月面以下几厘米的地方，而不会造成我们现在所看到的正背两面那么大的差别。再说，月球上发生日全食是常有的事，如果同意那种观点的话，岂非要承认月球上现在也在经常不断地发生那种实际上并不存在的大破裂吗？
另一种意见是：地球吸引月球而使月球本体发生像潮水涨落那样的现象，这种被称为“固体潮”的作用当然是很小的。但是，不管潮汐作用有多大，由于正面离地球近而受到的作用大，这也会造成月球正背两面的差异。
不少人认为这种见解也是不能成立的。月球正背两面所受到的地球潮汐作用确实是有差别的，正面受到的要大一些。但是，计算结果表明，大概只相差5‰，潮汐作用的微小差别根本不可能造成正背两半球面貌那么大差别。
看来，月球正背两面的差别不能用外部原因来解释，应该从月球本身来找，月背面貌是月球内在力量在形成月壳的过程中，起着主导作用而造成的。尽管我们现在还不清楚月背及其特征究竟是如何形成的，但谜底终究有朝一日会被解开的。
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