Форма Луны (эллиптический селеноид) приближается к шару. Лунный радиус составляет 1737,53 км, что равно 0,2724 экваториального радиуса Земли. Площадь поверхности Луны составляет 3,8-10 км2, а объем 2,2-1025 см3. Масса Луны равна 0,0123 земной массы, что составляет 7,35-Ю25 г. Средняя плотность Луны равна 3,34 г/см3, или 0,61 средней плотности Земли.

Форму Луны позволили уточнить исследования либрации. Длительное изучение этого эффекта помогло оценить размеры главных полуосей селеноида. Экваториальная ось, направленная в сторону Земли, больше полярной оси на 700 м, а экваториальная ось, перпендикулярная направлению к Земле, больше полярной на 400 м. Это значит, что Луна немного вытянута в сторону Земли.

Приливные силы, создаваемые притяжением Земли, стали причиной возникновения твердых приливных волн на поверхности Луны. Эти волны образовали два «приливных горба» на двух полушариях Луны.

Фазы Луны

Луна не является самосветящимся телом, как и все планеты. Наблюдать ее можно лишь в той степени, в какой она освещается Солнцем. Из-за особенностей движения Луна всегда освещается Солнцем только с одной стороны, но земной наблюдатель в разное время видит освещенную половину по-разному. Луна изменяет свою видимую форму, и эти изменения называются фазами. Фазы зависят от относительного расположения Земли, Луны и Солнца.

Новолуние - фаза, когда Луна находится между Землей и Солнцем. В этот момент она невидима для земного наблюдателя.

Полнолуние - противоположная точка лунной орбиты, в которой ее освещенное Солнцем полушарие видно земному наблюдателю полностью.

Промежуточные фазы - положение Луны между новолунием и полнолунием, когда земной наблюдатель видит большую или меньшую часть освещенного полушария. Их называют четвертями.

Первая четверть — фаза, наступающая через 2—3 суток после новолуния. Луна в первой четверти появляется в момент захода Солнца и видна на небе как тонкий серпик, выпуклой стороной обращенный в сторону Солнца. В течение примерно недели видимый на небе серп Луны увеличивается в размерах, постепенно превращаясь в полукруг, — это вторая четверть. Постепенно увеличиваясь в размерах, полукруг достигает стадии полнолуния, а затем начинает уменьшаться вновь до полукруга и узкого серпа, выпуклой стороной вновь обращенного в сторону Солнца. Это последняя четверть. Весь цикл занимает промежуток, который называется синодическим месяцем. Он равен промежутку времени между двумя последовательными одинаковыми фазами.

Внешний край видимого диска называется лимбом. Граница между освещенным и неосвещенным участком лунной поверхности называется терминатором. Терминатор во время первой и последней четверти имеет форму почти прямой, он перемещается по поверхности Луны во время смены лунных фаз. Из-за сложности лунного рельефа терминатор неровный, что хорошо видно в телескоп. Рядом с терминатором на неосвещенной части лунного диска видны яркие точки — вершины гор, освещенные Солнцем.

Во время фаз, при которых Луна выглядит узким серпом, в хорошую погоду можно невооруженным глазом увидеть свечение ночной части лунного диска. Это явление называют пепельным светом Луны. Пепельный свет — результат того, что Земля достаточно ярко освещает ночную сторону Луны.

Кульминация Луны (прохождение через небесный меридиан) в разных фазах приходится на разнос время. В полнолуние Луна кульминирует в полночь по местному времени, и первой четверти примерно в 18 часов, а в последней — примерно в 6 часов.

Синодический месяц больше сидерического, так как Земля за это время проходит примерно 1/13 своей орбиты, и Луна, чтобы вновь пройти между Землей и Солнцем, должна пройти дополнительно еще 1/13 часть своей орбиты, на что тратится немногим более 2 суток. Если в новолуние Луна находится рядом с одним из узлов лунной орбиты, наблюдается солнечное затмение. Если же вблизи узла орбиты Луна находится в полнолуние, с Земли наблюдается лунное затмение.