Cấu trúc vòng lặp khiến chương trình thực hiện lặp đi lặp lại một chuỗi các câu lệnh cho đến khi không còn thõa mãn một điều kiện nào đó.

Ví dụ:

Như vậy, chúng ta hiểu rằng có một cấu trúc vòng lặp được đặt tại B, nó có thể bắt buộc chương trình thực hiện công việc B 1 lần, hoặc cũng có thể thực hiện công việc B vô số lần mà không thể chuyển sang thực hiện công việc C sau đó. Số lần thực hiện công việc B nó sẽ phụ thuộc vào biểu thức điều kiện được đặt trong cấu trúc vòng lặp.

Mình lấy một ví dụ trong đời sống hằng ngày. Sinh viên A đăng kí học môn lập trình C++ tại trường đại học, nếu sinh viên A không đủ điểm để qua môn học này thì sinh viên A sẽ phải học lại. Trong trường hợp sinh viên A phải học lại lần thứ 2, chúng ta lại nói rằng nếu sinh viên A không đủ điểm qua môn học này thì sinh viên A phải học lại... Vậy việc sinh viên A học lại là công việc sẽ được lặp đi lặp lại nhiều lần trong khi điều kiện sinh viên A đủ điểm để qua môn vẫn còn sai.

While statement là cấu trúc vòng lặp đơn giản nhất trong số các kiểu vòng lặp cơ bản mà ngôn ngữ C++ cung cấp.

Vòng lặp while được định nghĩa bởi từ khóa while. Một khi vòng lặp while được thực thi, biểu thức điều kiện trong while sẽ được đánh giá. Nếu biểu thức điều kiện cho giá trị đúng, các câu lệnh trong khối lệnh của vòng lặp while sẽ được thực thi.

Trong trường hợp chúng ta chỉ thực hiện 1 câu lệnh khi biểu thức điều kiện đúng, chúng ta có thể bỏ cặp dấu ngoặc nhọn đi.

Nhưng mình không khuyến khích điều này.

Khác với if statement, một khi kết thúc 1 lần lặp của vòng lặp while, chương trình sẽ quay lên lại vị trí bắt đầu vòng lặp while để đánh giá lại biểu thức điều kiện, nếu biểu thức điều kiện vẫn còn cho giá trị đúng, các câu lệnh trong khối lệnh của vòng lặp while được thực hiện lại.

Ví dụ:

Trong ví dụ trên, đến khi nào biến score không còn thõa mãn điều kiện (score < 4) thì vòng lặp while mới kết thúc. Chúng ta cùng xem kết quả chương trình:

Khi số điểm được nhập vào là 10, ngay lập tức mệnh đề (score < 4) được đánh giá là false, vòng lặp ngừng thực thi ngay sau đó.

Với vòng lặp while, chúng ta không thể biết trước số lần lặp lại khối công việc. Chúng ta chỉ biết rằng, vòng lặp while sẽ ngừng thực thi khi nào biểu thức điều kiện cho giá trị false.

Chúng ta có thể sử dụng thêm một biến để đếm số lần thực hiện khối lệnh của vòng lặp while:

Vòng lặp vô tận xảy ra trong trường hợp không có sự tác động đến biểu thức điều kiện của vòng lặp while và nó luôn luôn đúng. Ví dụ:

Biến count trong trường hợp này không bị ai tác động đến giá trị, nên nó vẫn là 0 và luôn bé hơn 10. Dó đó, điều kiện luôn luôn đúng và vòng lặp không thể kết thúc được.

Chúng ta có thể cố ý khai báo vòng lặp vô hạn bằng cách sau:

Cách duy nhất để thoát ra khỏi vòng lặp vô tận là sử dụng từ khóa break, return, goto,...

Thông thường, chúng ta muốn vòng lặp thực hiện công việc trong một số lần có giới hạn. Để làm điều này, chúng ta thường sử dụng thêm các biến vòng lặp (loop variable), những biến này thường được sử dụng cho mục đích đếm số lần thực hiện khối lệnh của vòng lặp.

Mình lấy ví dụ chương trình đếm ngược từ 10 về 0 như sau:

Kết quả:

Tại cuối vòng lặp, mình thực hiện trừ giá trị của biến count đi 1, điều này sẽ dẫn đến mệnh đề (count >= 0) sẽ sai trong tương lai. Như vậy, vòng lặp while này có điểm dừng.

Cũng tương tự như if statement hay switch case statement, chúng ta có thể đặt vòng lặp while bên trong khối lệnh của vòng lặp while khác.

Cứ mỗi lần lặp của vòng lặp while ngoài, chương trình lại thực hiện toàn bộ vòng lặp while trong, sau đó thực hiện tăng biến outer lên 1 giá trị. Kết quả chương trình sẽ là:

Tìm hiểu về vòng lặp while giúp chúng ta định hình tư duy về cấu trúc vòng lặp trong ngôn ngữ C/C++. Cấu trúc vòng lặp while khá ngắn gọn, dễ hiểu. Chúng ta thường sử dụng vòng lặp while cho các trường hợp số lần lặp lại công việc là chưa biết trước.

hật thực xảy ra khi Mặt Trăng đi qua giữa Trái Đất và Mặt Trời và quan sát từ Trái Đất, lúc đó Mặt Trăng che khuất hoàn toàn hay một phần Mặt Trời. Điều này chỉ có thể xảy ra tại thời điểm sóc trăng non khi nhìn từ Trái Đất, lúc Mặt Trời bị Mặt Trăng che khuất và bóng của Mặt Trăng phủ lên Trái Đất.^[1][2] Trong lúc nhật thực toàn phần, đĩa Mặt Trời bị che khuất hoàn toàn. Với nhật thực một phần hoặc hình khuyên, đĩa Mặt Trời chỉ bị che khuất một phần.

Nếu Mặt Trăng có quỹ đạo tròn hoàn hảo, gần hơn Trái Đất một chút, và trong cùng mặt phẳng quỹ đạo, sẽ có nhật thực toàn phần xảy ra mỗi lần trong một tháng. Tuy nhiên, quỹ đạo của Mặt Trăng nghiêng hơn 5° so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời (xem mặt phẳng hoàng đạo), do vậy bóng của Mặt Trăng lúc trăng non thường không chiếu lên Trái Đất. Để hiện tượng nhật thực cũng như nguyệt thực xảy ra, Mặt Trăng phải đi qua mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất. Hơn nữa, quỹ đạo của Mặt Trăng có hình elip, và nó thường ở đủ xa Trái Đất khiến cho kích cỡ biểu kiến của nó không đủ lớn để che khuất hoàn toàn Mặt Trời lúc nhật thực. Mặt phẳng quỹ đạo của Mặt Trăng và của Trái Đất mỗi năm cắt nhau tại các điểm nút lên và nút xuống của quỹ đạo; và có ít nhất là 2 và nhiều nhất là 5 lần nhật thực xảy ra trong một năm, cũng không thể có nhiều hơn hai lần nhật thực toàn phần trong cùng một năm.^[3][4] Tuy nhiên, tại một nơi cụ thể trên Trái Đất, hiện tượng nhật thực toàn phần xảy ra là rất hiếm bởi vì bóng của Mặt Trăng trong lúc hiện tượng này xảy ra đổ lên Trái Đất theo một dải hẹp và trong thời gian ngắn, với lần lâu nhất khoảng 7 phút (nhật thực toàn phần ngày 20 tháng 7 năm 1955).^[4]

Hiện tượng che khuất là hiện tượng của tự nhiên. Tuy thế, trong lịch sử cổ đại và quan niệm của một số người hiện đại, nhật thực thuộc về hiện tượng siêu nhiên. Hiện tượng nhật thực toàn phần gây ra sự sợ hãi đối với người dân thời cổ đại do thiếu hiểu biết về thiên văn học, khi Mặt Trời dường như biến mất vào ban ngày và bầu trời tối đen trong vài phút.

Rất nguy hiểm cho mắt khi nhìn trực tiếp vào Mặt Trời. Do vậy để quan sát hiện tượng nhật thực trực tiếp cần sử dụng các loại kính bảo vệ mắt hoặc quan sát gián tiếp hình ảnh lúc nhật thực. Nhưng khi xảy ra hiện tượng nhật thực toàn phần, mắt có thể an toàn quan sát hiện tượng này trong lúc Mặt Trăng che khuất hoàn toàn Mặt Trời. Những người ưa thích hiện tượng này thường đi du lịch đến những nơi sắp xảy ra để chứng kiến và chụp ảnh.^[5][6]

Có bốn kiểu nhật thực:

Khoảng cách Mặt Trời đến Trái Đất xấp xỉ bằng 400 lần khoảng cách Mặt Trăng đến Trái Đất, và đường kính của Mặt Trời bằng khoảng 400 lần đường kính của Mặt Trăng. Bởi vì hai tỉ số này xấp xỉ bằng nhau, khi nhìn từ Trái Đất, Mặt Trời và Mặt Trăng có kích thước biểu kiến gần bằng nhau: khoảng 0,5 độ góc.^[8][9]

Một loại nhật thực khác mà Mặt Trời bị che khuất bởi một hành tinh khác ngoài Mặt Trăng khi nhìn từ một điểm trong không gian vũ trụ. Ví dụ, đoàn du hành vũ trụ Apollo 12 đã chụp được ảnh Trái Đất che khuất Mặt Trời năm 1969 và tàu không gian Cassini cũng chụp được ảnh Sao Thổ che khuất Mặt Trời năm 2006.

Quỹ đạo Mặt Trăng quanh Trái Đất cũng như quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời là hình elip. Do vậy kích cỡ biểu kiến của Mặt Trời và Mặt Trăng biến đổi theo vị trí trên quỹ đạo.^[10] Độ lớn của một lần thiên thực xác định bằng tỉ số giữa kích cỡ biểu kiến của Mặt Trăng trên kích cỡ biểu kiến của Mặt Trời trong thời gian xảy ra thiên thực. Sự kiện thiên thực (bao gồm nhật thực và nguyệt thực) xảy ra khi Mặt Trăng ở gần điểm cận địa (điểm gần Trái Đất nhất) có thể trở thành hiện tượng thiên thực toàn phần bởi vì khi đó Mặt Trăng sẽ đủ lớn để che khuất hoàn toàn đĩa sáng của Mặt Trời, hay quang quyển; và lúc này độ lớn thiên thực có giá trị lớn hơn 1. Ngược lại, sự kiện thiên thực xảy ra khi Mặt Trăng ở điểm viễn địa (điểm xa Trái Đất nhất) chỉ có thể là hiện tượng thiên thực hình khuyên bởi vì khi đó Mặt Trăng có kích thước biểu kiến nhỏ hơn so với của Mặt Trời; độ lớn thiên thực lúc này có giá trị nhỏ hơn 1. Trung bình, hiện tượng nhật thực hình khuyên xảy ra nhiều hơn nhật thực toàn phần, bởi vì Mặt Trăng nằm khá xa Trái Đất để có thể bao phủ hoàn toàn Mặt Trời. Hiện tượng nhật thực lai xảy ra khi độ lớn thiên thực trong thời gian diễn ra chuyển từ giá trị nhỏ hơn 1 sang lớn hơn 1, do vậy tại một nơi trên Trái Đất có thể quan sát thấy nhật thực toàn phần trong khi ở những nơi khác lại quan sát thấy nhật thực hình khuyên.^[11]

Khoảng cách từ Trái Đất đến Mặt Trời thay đổi trong một năm do quỹ đạo elip. Điều này cũng làm cho kích thước biểu kiến của Mặt Trời biến đổi trong năm, nhưng sự biến đổi này không nhiều bằng so với kích thước biểu kiến của Mặt Trăng.^[9] Khi Trái Đất nằm xa Mặt Trời nhất vào tháng 7, và nếu hiện tượng nhật thực xảy ra thì khả năng nhiều là hiện tượng nhật thực toàn phần, trong khi nếu hiện tượng nhật thực xảy ra lúc Trái Đất nằm gần Mặt Trời nhất vào tháng 1 thì nhiều khả năng đó là nhật thực hình khuyên.^[12]

Nhật thực trung tâm là thuật ngữ chung để miêu tả các hiện tượng nhật thực toàn phần, hình khuyên hay nhật thực lai.^[13][14] Tuy nhiên, định nghĩa thuật ngữ này không hoàn toàn đúng và bổ sung thêm: nhật thực trung tâm là hiện tượng nhật thực xảy ra khi đường nối "tâm" của đĩa Mặt Trăng với "tâm" của đĩa Mặt Trời cắt bề mặt Trái Đất. Nhưng có trường hợp, và rất hiếm, một phần của vùng bóng tối (nguyên bóng, umbra) phủ lên bề mặt Trái Đất (và do vậy tạo ra nhật thực hình khuyên hay toàn phần) nhưng đường nối 2 tâm không cắt bề mặt Trái Đất.^[14] Hiện tượng này gọi là nhật thực toàn phần (hay hình khuyên) không trung tâm.^[13] Nhật thực không trung tâm xảy ra sắp tới vào ngày 29 tháng 4 năm 2014 và là nhật thực hình khuyên. Nhật thực không trung tâm toàn phần sẽ xảy ra vào ngày 9 tháng 4 năm 2043 (và như vậy nhật thực không trung tâm rất hiếm gặp!).^[14]

Người ta phân chia ra 5 pha trong một lần nhật thực toàn phần đó là:^[15]

Tại một nơi quan sát, toàn bộ 5 pha này có thể kéo dài trong vài giờ, nhưng thời gian cho pha nhật thực toàn phần chỉ kéo dài trong vài phút.^[16]

Hai hình bên phải cho thấy vị trí của Mặt Trời, Mặt Trăng và Trái Đất trong lần nhật thực. Ở hình thứ hai và thứ ba, vùng màu đen nằm giữa Trái Đất và Mặt Trăng gọi là vùng bóng tối (umbra), nơi Mặt Trời hoàn toàn bị che khuất bởi Mặt Trăng. Vùng đen nhỏ trên bề mặt Trái Đất là nơi có thể quan sát thấy nhật thực toàn phần. Phạm vi rộng hơn màu xám là vùng nửa tối (penumbra), nơi đứng trên Trái Đất có thể thấy nhật thực một phần. Một người quan sát nếu đứng trong vùng đối của vùng bóng tối (antumbra), có thể thấy nhật thực hình khuyên.^[17]

Quỹ đạo của Mặt Trăng nghiêng khoảng 5° so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất. Do điều này, vào lúc trăng non, Mặt Trăng thường ở phía trên hay phía dưới Mặt Trời (xem thêm minh họa ở hình trên). Nhật thực chỉ xảy ra lúc trăng non và khi Mặt Trăng nằm gần các giao điểm của mặt phẳng hoàng đạo và mặt phẳng quỹ đạo của nó (gọi là các điểm nút quỹ đạo).^[18]

Mặt Trăng có quỹ đạo elip, do vậy khoảng cách của nó đến Trái Đất biến thiên khoảng 6% so với giá trị trung bình. Vì thế mà kích thước biểu kiến của nó cũng thay đổi theo khoảng cách (biến đổi khoảng 13%) khi nhìn từ Trái Đất, và điều này ảnh hưởng đến hiện tượng nhật thực toàn phần hay hình khuyên.^[19] Khoảng cách giữa Trái Đất và Mặt Trời cũng thay đổi trong năm nhưng tỉ số tương đối là nhỏ, vì vậy kích thước biểu kiến của Mặt Trời không thay đổi nhiều. Trung bình, khi nhìn từ Trái Đất, Mặt Trăng hiện lên nhỏ hơn Mặt Trời, do đó phần lớn nhật thực trung tâm là nhật thực hình khuyên. Chỉ khi Mặt Trăng đủ gần Trái Đất hơn so với trung bình (gần điểm cận địa) thì nhật thực toàn phần xảy ra.^[20] Chẳng hạn, trong giai đoạn 1900 đến 1999, có tất cả 239 lần nhật thực, gồm 84 lần nhật thực một phần, 71 lần nhật thực hình khuyên, 62 lần nhật thực toàn phần, và 22 lần nhật thực lai.^[21]

	Mặt trăng		Mặt trời
	Cận địa	Viễn địa	Cận nhật	Viễn nhật
Bán kính trung bình	1.737,10 km (1.079,38 mi)		696.000 km (432.000 mi)
Khoảng cách	363.104 km (225.622 mi)	405.696 km (252.088 mi)	147.098.070 km (91.402.500 mi)	152.097.700 km (94.509.100 mi)
Đường kính góc[22]	33' 30" (0.5583°)	29' 26" (0.4905°)	32' 42" (0.5450°)	31' 36" (0.5267°)
Kích thước biểu kiến theo tỷ lệ
Xếp theo thứ tự giảm dần	1	4	2	3

Chu kỳ quỹ đạo của Mặt Trăng xấp xỉ 27,3 ngày, tính theo những ngôi sao cố định ở xa. Thời gian này tương ứng với tháng thiên văn. Tuy nhiên, trong thời gian 1 tháng thiên văn, Trái Đất cũng đã di chuyển được một quãng đường trên quỹ đạo quanh Mặt Trời, khiến thời gian trung bình giữa hai lần trăng mới kéo dài hơn tháng thiên văn, xấp xỉ 29,5 ngày, hay chính là chu kỳ giao hội của Mặt Trăng. Các nhà thiên văn học gọi đây là tháng giao hội, và dựa trên đó phân ra dương lịch hay âm lịch.^[18][23]

Mặt Trăng đi từ phía nam lên phía bắc của mặt phẳng hoàng đạo tại điểm nút lên, và ngược lại tại điểm nút xuống.^[18] Tuy nhiên, các điểm nút của quỹ đạo Mặt Trăng dần dần di chuyển thay đổi theo thời gian do ảnh hưởng hấp dẫn của Mặt Trời lên chuyển động quỹ đạo của Mặt Trăng, và các điểm nút quỹ đạo có chu kỳ gần 18,6 năm Trái Đất.^[24] Sự tiến dịch này làm cho khoảng thời gian giữa mỗi lần Mặt Trăng đi qua điểm nút lên ngắn hơn tháng giao hội. Khoảng thời gian này được các nhà thiên văn gọi là tháng giao điểm thăng.^[1][25] (xem Phương pháp tiên đoán ở dưới)

Mặt khác do ảnh hưởng của nhiễu loạn hấp dẫn mà điểm cận địa của Mặt Trăng cũng tiến động theo thời gian trên quỹ đạo, và điểm cận địa có chu kỳ khoảng 8,85 năm. Khoảng thời gian Mặt Trăng hoàn thành giữa hai lần đi qua điểm cận địa hơi dài hơn tháng giao điểm thăng và người ta gọi đó là tháng điểm cận địa.^[24][26]

Quỹ đạo Mặt Trăng cắt mặt phẳng hoàng đạo tại hai điểm nút cách nhau 180°. Do vậy, khi những lần trăng mới xuất hiện gần các điểm nút theo chu kỳ trong một năm cách nhau xấp xỉ sáu tháng (173,3 ngày), lúc đó có ít nhất một lần nhật thực xảy ra trong những thời điểm này. Thỉnh thoảng khi lần trăng mới xuất hiện đủ gần một điểm nút dẫn đến trong hai tháng liên tiếp xảy ra 2 hiện tượng nhật thực một phần. Có nghĩa là, trong một năm bất kỳ, sẽ có ít nhất 2 lần nhật thực^[23] và nhiều nhất là 5 lần nhật thực xảy ra.^{[2][27][28][29]}

Hiện tượng thiên thực chỉ có thể xảy ra khi Mặt Trời nằm cách một điểm nút khoảng cách góc 15° đến 18°, (10° đến 12° cho hiện tượng nhật thực trung tâm). Và đây là giới hạn cho hiện tượng thiên thực. Trong thời gian Mặt Trăng trở lại điểm nút (tháng giao điểm thăng), vị trí biểu kiến của Mặt Trời di chuyển trong phạm vi rộng 29° so với các điểm nút.^[3]Do giới hạn thiên thực có phạm vi tới 18° x 2 = 36° với điểm nút N₁ hoặc N₂ ở chính giữa (24° cho nhật thực trung tâm), nó mở ra cơ hội cho hiện tượng thiên thực một phần xảy ra (hoặc nhật thực một phần và nhật thực trung tâm xảy ra, nhưng hiếm hơn) trong hai tháng kế tiếp nhau.^[29][30][31]

Trong lần nhật thực trung tâm, vùng bóng tối của Mặt Trăng - umbra (hoặc vùng đối bóng tối - antumbra, trong trường hợp nhật thực hình khuyên) di chuyển rất nhanh từ tây sang đông trên bề mặt Trái Đất. Trái Đất quay quanh trục từ tây sang đông, với vận tốc khoảng 28 km/min tại xích đạo, nhưng Mặt Trăng cũng chuyển động trên quỹ đạo theo cùng hướng tự quay của Trái Đất với vận tốc 61 km/min, do vậy vùng bóng tối (umbra) gần như luôn luôn di chuyển theo hướng tây-đông trên bề mặt với vận tốc quỹ đạo của Mặt Trăng trừ đi vận tốc tiếp tuyến của vận tốc tự quay của Trái Đất bằng 33 km/min.^[32]

Bề rộng của vùng bóng tối lúc nhật thực toàn phần hay lúc nhật thực hình khuyên phụ thuộc theo khoảng cách của Mặt Trăng đến Trái Đất và do đó là đường kính biểu kiến của Mặt Trăng và Trái Đất. Trong những lần nhật thực đặc biệt nhất, khi nhật thực toàn phần xảy ra khi Mặt Trăng rất gần điểm cận địa, bề rộng (hay đường kính vùng bóng tối) của đường đi có thể trên 250 km, và tại một vị trí trên Trái Đất thời gian xảy ra nhật thực toàn phần kéo dài trên 7 phút. Bên ngoài vùng bóng tối trung tâm, vùng quan sát thấy nhật thực một phần có diện tích khá lớn. Trung bình, vùng bóng tối có đường kính khoảng 100–160 km, trong khi đường kính của vùng nửa tối có thể trên 6.400 km. (Xem thêm ảnh động ở đầu bài)^[33]

Từ thời cổ đại, sớm nhất từ 1350 TCN,^[34] trong đó các nhà thiên văn học Babylon (khoảng 730 TCN) đã phát hiện ra Mặt Trăng tuân theo chu kỳ Saros, tên gọi do Edmund Halley đặt, các hiện tượng thiên thực lặp lại cứ sau xấp xỉ 18 năm 11 ngày 8 giờ (6585d 8h).^[23][34][35] Chu kỳ này do sự trùng hợp thời gian giữa ba loại chu kỳ Mặt Trăng:^[35]

Do nhật thực thường xảy ra những lúc trăng mới và Mặt Trăng gần điểm nút quỹ đạo (nếu ở thêm điểm cận địa thì khả năng xảy ra nhật thực toàn phần), vì vậy hai lần thiên thực cách nhau bởi chu kỳ Saros có những tính chất hình học giống nhau. Chúng xuất hiện ở cùng một điểm nút mà Mặt Trăng có cùng khoảng cách đến Trái Đất và ở cùng thời điểm trong năm. Bởi vì chu kỳ Saros không chẵn ngày (dư ra 8 giờ), khiến điều hạn chế lớn nhất của nó đó là những lần nhật thực tiếp sau sẽ xuất hiện ở những nơi khác nhau trên toàn cầu. Lượng dư 1/3 ngày có nghĩa là Trái Đất phải quay thêm ~8 giờ hoặc thêm một góc ~120º đối với mỗi chu kỳ. Đối với nhật thực, kết quả này làm dịch chuyển đường đi của bóng tối Mặt Trăng khoảng ~120º về phía tây ở lần nhật thực sau. Do đó, sau 3 chu kỳ Saros, nhật thực lặp lại tại cùng phạm vi địa lý trên Trái Đất (54 năm và 34 ngày). Dựa trên chu kỳ Saros, nếu đã biết được hiện tượng thiên thực xảy ra từ trước thì sẽ tiên đoán khá chính xác hiện tượng này sẽ xảy ra trong tương lai gần ở vị trí địa lý nào.^[34][35]

Năm 1824, nhà toán học và thiên văn học người Đức Friedrich Bessel đưa ra phương pháp tính mới tiên đoán vị trí và thời gian xảy ra hiện tượng thiên thực bằng các tham số Bessel cho theo hệ quy chiếu của bóng Mặt Trăng so với tâm của Trái Đất. Phương pháp này rất chính xác và là công cụ mạnh cùng với máy tính cho việc tiên đoán các hiện tượng thiên thực không những trên Trái Đất mà đối với cả các hành tinh và saokhác.^[34][36] Một mặt phẳng gọi là mặt phẳng cơ bản đi qua tâm Trái Đất và vuông góc với trục của bóng Mặt Trăng (trục nối tâm Mặt Trời và Mặt Trăng). Các tọa độ x, y và z lần lượt chỉ theo hướng đông, bắc và song song với trục của bóng Mặt Trăng. Các tham số Bessel là x và y cho bóng Mặt Trăng, l₁ và l₂ lần lượt là bán kính của vùng nửa tối và vùng bóng tối trên mặt phẳng cơ bản. Hướng của trục z trên thiên cầu được cho theo hai tọa độ xích vĩ d và góc giờ μ, và góc của đường bao vùng tối và vùng nửa tối so với trục bóng Mặt Trăng lần lượt là f₁ và f₂. Tám tham số Bessel (x, y, l₁, l₂, d, μ, f₁, f₂) cùng với tỉ số bán kính Mặt Trăng trên bán kính Trái Đất k, được cho theo bảng in sẵn hoặc được lập trình theo nhiều chương trình dự đoán nhật thực và nguyệt thực. Chi tiết về tính toán thiên thực có thảo luận tại một số cuốn chuyên khảo về lịch thiên văn và nhật thực.^[34][36]

Tại một nơi trên Trái Đất, nhật thực toàn phần là một hiện tượng hiếm gặp. Mặc dù nó xảy ra trên hành tinh trung bình khoảng 18 tháng một lần nhật thực toàn phần,^[38]. Người ta tính được hiện tượng này lặp lại tại một nơi bất kỳ trung bình khoảng từ 360 đến 410 năm.^[39] Nhật thực toàn phần kéo dài trong vài phút tại từng nơi bất kỳ, bởi vì vùng bóng tối của Mặt Trăng di chuyển về phía tây với tốc độ trên 1700 km/h.^[40] Tại một nơi, thời gian quan sát thấy nhật thực toàn phần không bao giờ kéo dài quá 7 phút 31 giây, và thường ngắn hơn 5 phút:^[41] trong mỗi thiên niên kỷ thường có ít hơn 10 lần nhật thực toàn phần kéo dài quá 7 phút. Lần gần đây nhất là nhật thực toàn phần ngày 30 tháng 6 năm 1973 với 7 phút 3 giây. Lần này, các nhà thiên văn đã sử dụng một máy bay Concorde bay theo vệt tối của Mặt Trăng và quan sát được nhật thực toàn phần trong thời gian khoảng 72 phút.^[42] Lần nhật thực toàn phần tiếp theo có thời gian kéo dài hơn 7 phút sẽ là vào ngày 25 tháng 6 năm 2150. Lần nhật thực toàn phần kéo dài lâu nhất trong giai đoạn 8.000 năm từ 3.000 TCN đến 5.000 sẽ xảy ra vào ngày 16 tháng 7 năm 2186, khi thời gian diễn ra tại một nơi đặc biệt vào khoảng 7 phút 29 giây.^[43] Để so sánh, lần nhật thực toàn phần lâu nhất trong thế kỷ 20 là 7 phút 8 giây vào ngày 20 tháng 6 năm 1955 và không có lần nhật thực toàn phần nào kéo dài trên 7 phút trong thế kỷ 21.^[44]

Nếu ngày và thời gian của những lần nhật thực đã biết, người ta có thể tiên đoán những lần nhật thực trong tương lai bằng sử dụng chu kỳ nhật thực. Chu kỳ Saros là một trong những chu kỳ nổi tiếng và chính xác nhất mà các nhà thiên văn học cổ đại từng áp dụng (xem ở trên). Chu kỳ Saros bằng 6.585,3 ngày (trên 18 năm), có nghĩa là sau mỗi chu kỳ này một sự kiện thiên thực giống hệt sẽ diễn ra. Nhưng có sự khác biệt về kinh độ địa lý bị dịch chuyển khoảng 120° (do dư 0,3 ngày) và lệch một ít về vĩ độ (do độ nghiêng của mặt phẳng quỹ đạo Mặt Trăng). Chuỗi Saros luôn luôn bắt đầu bằng thiên thực một phần gần một trong hai vùng cực của Trái Đất, sau đó dịch chuyển trên toàn cầu thông qua những lần thiên thực hình khuyên và toàn phần, và kết thúc chuỗi bằng nhật thực một phần tại vùng cực đối đỉnh. Chuỗi Saros kéo dài khoảng từ 1226 đến 1550 năm với 69 đến 87 lần thiên thực, trong đó 40 đến 60 lần là thiên thực trung tâm.^[45]

Một năm có ít nhất hai lần nhật thực và nhiều nhất năm lần nhật thực. Từ khi áp dụng lịch Gregory năm 1582, các năm có 5 lần nhật thực xảy ra đó là 1693, 1758, 1805, 1823, 1870, và 1935. Năm tiếp theo sẽ là 2206.^[46]

5 tháng 1	3 tháng 2	30 tháng 6	30 tháng 7	25 tháng 12
Một phần (nam)	Một phần (bắc)	Một phần (bắc)	Một phần (nam)	Hình khuyên (nam)
Saros 111	Saros 149	Saros 116	Saros 154	Saros 121

Nhật thực xảy ra nhờ cấu hình hình học đặc biệt của Mặt Trăng, Trái Đất và Mặt Trời. Tuy đối với con người ở trên Trái Đất, hiện tượng nhật thực toàn phần là hiếm gặp và ngắn ngủi, nhưng trong hàng trăm triệu năm trước trong quá khứ, Mặt Trăng nằm khá gần Trái Đất để nhiều lần che khuất hoàn toàn Mặt Trời giống như nhật thực toàn phần ngày nay; và trong một tỷ năm tới nó vẫn có thể che lấp Mặt Trời.^[47][48]

Do ảnh hưởng của gia tốc thủy triều, quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Trái Đất hiện tại mỗi năm dịch ra xa khoảng 3,8 cm.^[49][50] Người ta tính được rằng trong ít hơn 1,4 tỷ năm nữa, khoảng cách từ nó đến Trái Đất sẽ tăng thêm 23.500 km. Trong thời gian này, đường kính góc của Mặt Trăng sẽ giảm dần, trong khi Mặt Trời thì không có sự biến đổi nhiều trong 1,4 tỷ năm nữa và do vậy Mặt Trăng không thể hoàn toàn che khuất được đĩa Mặt Trời khi nhìn từ Trái Đất. Điều này sẽ đúng khi Mặt Trăng ở điểm cận địa và Trái Đất ở điểm viễn nhật. Do vậy, khả năng sẽ không còn hiện tượng nhật thực toàn phần trong 1,4 tỷ năm nữa.^[47]

Nhật thực có khả năng quan sát thấy ít hơn nguyệt thực, mặc dù trên thực tế tần suất nhật thực nhiều hơn. Lý do là nguyệt thực có thể quan sát thấy bởi một nửa số người trên Trái Đất nằm trong nửa tối, còn nhật thực chỉ có thể quan sát trong bóng hẹp của Mặt Trăng đổ xuống Trái Đất.

Nhìn trực tiếp vào quang quyển của Mặt Trời, đĩa sáng của Mặt Trời, ngay cả trong vài giây, sẽ làm phá hủy nặng nề võng mạc của mắt do cường độ ánh sáng mạnh và bức xạ vô hình phát ra từ quang quyển. Sự phá hủy này làm giảm thị lực, dẫn đến bị mù. Võng mạc không nhạy với vết đau, và hiệu ứng của nguyên nhân phá hủy võng mạc không cảm thấy được trong vài giờ sau đó, do vậy không có dấu hiệu cảnh báo nào của vết thương võng mạc mà người bị cảm thấy được.^[51][52]

Trong những điều kiện thông thường, Mặt Trời rất sáng và không thể quan sát trực tiếp. Tuy nhiên, trong thời gian nhật thực, với nhiều phần Mặt Trời bị che khuất, sẽ dễ hơn để quan sát nó với các dụng cụ bảo vệ mắt. Thực tế, nhìn vào Mặt Trời trong thời gian nhật thực cũng nguy hiểm khi nhìn vào nó lúc không có hiện tượng này, ngoại trừ trong một thời gian ngắn của nhật thực toàn phần, khi toàn bộ đĩa Mặt Trời bị che khuất hoàn toàn bởi Mặt Trăng. Cảnh báo: không được dùng mắt quan sát trực tiếp đĩa Mặt Trời thông qua bất kỳ một thiết bị hỗ trợ quang học nào (ống nhòm, kính thiên văn, hay máy ảnh camera) vì điều này sẽ làm mù mắt trong vài phần giây.^[53][54]

Quan sát nhật thực một phần và hình khuyên (và trong quá trình nhật thực toàn phần khi Mặt Trời không hoàn toàn bị che khuất bởi Mặt Trăng) cần những dụng cụ bảo hộ mắt hoặc quan sát theo phương pháp gián tiếp để tránh hỏng mắt. Quan sát đĩa Mặt Trời nên sử dụng kính mắt quan sát nhật thực chuyên dụng để lọc bớt những bức xạ nguy hiểm từ Mặt Trời. Kính râm không an toàn khi dùng để quan sát Mặt Trời. Chỉ nên sử dụng những kính đạt tiêu chuẩn với thiết kế riêng cho quan sát nhật thực trực tiếp.^[55] Đặc biệt, với những dụng cụ tự chế như từ ổ đĩa mềm, đĩa CD, phim âm bản...nên tránh sử dụng.^[56][57]

Cách an toàn nhất để quan sát nhật thực đó là quan sát đĩa Mặt Trời một cách gián tiếp.^[58] Bằng cách sử dụng ống nhòm hoặc kính thiên văn với tờ bìa một lỗ nhỏ đặt trước kính và chiếu ảnh Mặt Trời lên một tờ giấy trắng. Lúc đó ảnh chiếu của Mặt Trời có thể quan sát an toàn; kỹ thuật này cũng được sử dụng để quan sát vết đen Mặt Trời. Cũng cần phải đề phòng để không ai nhìn trực tiếp qua ống nhòm hay kính thiên văn.^[59] Quan sát đĩa Mặt Trời thông qua màn hình video của camera ghi hình là an toàn, mặc dù camera có thể bị phá hủy bởi chịu tác động trực tiếp của ánh sáng Mặt Trời. Có thể đặt trước máy quay camera hoặc máy ảnh một kính lọc sáng giúp bảo vệ các bộ CCD của máy và cho phép quan sát an toàn. Cần phải có kỹ năng thành thục khi đặt bộ kính lọc trước máy để không gây ảnh hưởng đến ảnh quan sát và tác hại tới máy.^[57] Trong nhật thực một phần không thể quan sát thấy vành nhật hoa hoặc bầu trời không tối hoàn toàn, phụ thuộc vào diện tích đĩa Mặt Trời bị che khuất mà có thể cảm nhận được bầu trời tối đi hay không. Nếu hơn ba phần từ diện tích đĩa Mặt Trời bị che khuất thì ánh sáng ban ngày sẽ mờ đi rõ rệt, tuy bầu trời đã tối đi nhưng các vật vẫn in bóng xuống mặt đất.^[60]

Trong lúc nhật thực toàn phần, khi phần sáng của đĩa Mặt Trời rất nhỏ, lúc này sẽ hình thành hiệu ứng vòng hạt Baily. Hiệu ứng này xuất hiện bởi ánh sáng Mặt Trời vẫn đến được Trái Đất do địa hình gồ ghề của bề mặt Mặt Trăng. Hiện tượng này còn được biết đến là hiệu ứng nhẫn kim cương, những ánh sáng cuối cùng của Mặt Trời trước lúc nhật thực toàn phần.^[61]

Trong lúc nhật thực toàn phần, Mặt Trời bị che khuất hoàn toàn bởi Mặt Trăng, có thể nhìn trực tiếp hiện tượng này bằng mắt thường một cách an toàn, nhưng không thể tiếp tục quan sát khi giai đoạn nhật thực toàn phần kết thúc.^[58] Lúc này hình ảnh Mặt Trời rất mờ thông qua bộ lọc ánh sáng. Và có thể nhìn thấy vành nhật hoa bao quanh đĩa tối, cũng như sắc quyển, tai lửa Mặt Trời, hay thậm chí là vết loe Mặt Trời (solar flare). Cuối pha nhật thực toàn phần, hiệu ứng nhẫn kim cương lại xuất hiện về phía đối diện của đĩa Mặt Trăng.^[61]

Thú chụp ảnh nhật thực có thể thực hiện bằng các máy chụp ảnh thông thường. Nhưng để hiện rõ đĩa Mặt Trời/Mặt Trăng thì cần những camera với thấu kính phóng đại tiêu cự lớn (ít nhất 200 mm cho camera 35 mm), và để thu được hình ảnh của đĩa trong hầu hết các khung hình, cần một thấu kính tiêu cự lớn hơn (trên 500 mm). Khi ngắm chỉnh hướng thông qua kính ngắm, cần phải thận trọng để không bị hỏng võng mạc nếu chẳng may nhìn trực tiếp vào Mặt Trời qua ống ngắm.^[62]

Các lần nhật thực trong lịch sử là một dữ liệu tham chiếu quý giá cho các nhà sử học, cho phép họ suy ra ngày tương ứng với một sự kiện lịch sử một cách chính xác. Như lần nhật thực 15 tháng 6 năm 763 TCN được người Assyria ghi lại trong văn tự là một dấu mốc quan trọng giúp các nhà lịch sử xác định rõ niên đại lịch sử cận Đông.^[63] Cũng có những ghi chép về nhật thực sớm hơn trong lịch sử. Vua Trọng Khang nhà Hạ, cách nay gần 4.000 năm, đã từng xử trảm hai nhà chiêm tinh vì họ đã đoán sai về nhật thực.^[64]Có lẽ đề cập về nhật thực sớm nhất được ghi lại nhưng chưa được minh chứng, đó là của nhà khảo cổ Bruce Masse, ông cho rằng nhật thực xảy ra ngày 10 tháng 5 năm 2807 TCN cùng với sự kiện một thiên thạch rơi xuống Ấn Độ Dương gây ra những trận lụt/sóng thần huyền bí trong truyền thuyết mà để cập đến hai sự kiện này xảy ra đồng thời với nhau.^[65]

Người cổ đại từng coi hiện tượng thiên thực là điềm gở báo hiệu sắp có sự kiện xấu trong tương lai gần.^[66] Nhà lịch sử Hy Lạp cổ đại Herodotus viết rằng Thales của Miletus tiên đoán sẽ có hiện tượng nhật thực xảy ra trong thời gian chiến tranh giữa người Medes và Lydia. Điều này đã khiến cả hai phía hạ vũ khí và thỏa ước hòa bình do sự kiện nhật thực xảy ra.^[67] Ngày chính xác xảy ra nhật thực vẫn còn là vấn đề tranh cãi giữa nhiều nhà lịch sử cổ đại và hiện đại. Một trong những khả năng đó là nhật thực ngày 28 tháng 5 năm 585 TCN, có lẽ xảy ra gần sông Halys ở Tiểu Á.^[68] Một lần nhật thực mà Herodotus ghi lại được trước khi vua Xerxes rút lui đoàn quân của ông khi chống lại người Hy Lạp,^[69] mà có lẽ vào những năm 480 TCN, mà John Russell Hind tính toán rằng có nhật thực hình khuyên xảy ra tại Sardis ngày 17 tháng 2 năm 478 TCN.^[70] Người Ba Tư cũng ghi chép lại nhật thực một phần vào ngày 2 tháng 10 năm 480 TCN.^[71] Herodotus cũng ghi lại lần nhật thực ở Sparta trong thời gian người Ba Tư xâm lược Hy Lạp lần hai.^[72]Ngày xảy ra nhật thực mà ông ghi chép (1 tháng 8 năm 477 TCN) lại không phù hợp chính xác với ngày xâm lược mà đa số các nhà sử học hiện đại chấp nhận.^[73]

Ghi chép về nhật thực của Trung Hoa cổ đại bắt đầu có từ 720 TCN.^[74] Nhà thiên văn thế kỷ thứ 4 TCN Thạch Thân (石申) đã miêu tả cách tiên đoán nhật thực bằng cách sử dụng vị trí tương đối của Mặt Trăng và Mặt Trời.^[75] Tư tưởng về ánh sáng từ Mặt Trăng là do bề mặt của nó phản chiếu ánh sáng từ Mặt Trời có từ khoảng thế kỷ thứ 6 TCN,^[76]mặc dù nhà triết học Vương Sung (王充) đã phản đối lập luận này vào thế kỷ 1.^[75] Các nhà thiên văn Hy Lạp cổ đại, như Parmenides và Aristotle, cũng nêu ra tư tưởng cho rằng Mặt Trăng phát sáng là do phản xạ ánh sáng Mặt Trời.^[76]

Một trong những giả thuyết về chính xác ngày thứ sáu Tuần Thánh, ngày mà chúa Giê-su bị đóng thánh giá, chính là một ngày xảy ra nhật thực. Giả thuyết này chưa được công nhận rộng rãi,^[77][78] và thứ sáu Tuần Thánh được ghi lại với lễ Vượt Qua mà xảy ra vào lúc trăng tròn. Ở Tây bán cầu, có một vài tư liệu tin cậy ghi lại nhật thực trước năm 800, cho đến khi có sự ra đời của các đài quan sát Ả Rập và tu viện thời trung cổ.^[74] Quan sát đầu tiên về nhật hoa được ghi lại ở Constantinople năm 968.^[71][74]

Người cổ đại cũng đã xây dựng một số công trình làm nơi tế thần cũng như sử dụng để quan sát và tiên đoán hiện tượng thiên thực. Stonehenge là một công trình bao gồm các tảng đá lớn xếp thành những vòng tròn đồng tâm, mà nhiều nhà khảo cổ cho rằng một trong những công dụng của nó là sử dụng để tiên đoán nhật thực.^[79]

Quan sát nhật thực bằng kính thiên văn đầu tiên có lẽ là vào năm 1706 tại Pháp.^[74] Chín năm sau, nhà thiên văn người Anh Edmund Halley đã quan sát nhật thực ngày 3 tháng 5 năm 1715.^[71][74] Cho đến giữa thế kỷ 19, những hiểu biết khoa học về Mặt Trời đã tiến triển thêm nhờ quan sát vành nhật hoa trong thời gian nhật thực toàn phần. Vành nhật hoa được phát hiện đầu tiên trong lần nhật thực xảy ra ngày 8 tháng 7 năm 1842, và bức ảnh đầu tiên về nhật thực toàn phần chụp ngày 28 tháng 7 năm 1851.^[71]

Nhật thực toàn phần là một cơ hội hiếm có để quan sát thấy vành nhật hoa (lớp bên ngoài của khí quyển Mặt Trời). Thông thường không thể quan sát thấy nó do quang quyểnsáng hơn nhiều vành nhật hoa. Tùy theo Mặt Trời vào ở giai đoạn hoạt động của nó, chu kỳ Mặt Trời, mà vành nhật hoa có thể nhỏ và đối xứng hoặc lớn nhưng mờ. Các nhà khoa học đã không biết đến điều này nếu không quan sát thông qua nhật thực toàn phần và rất khó để tiên đoán tính chất của vành nhật hoa.^[80]

Có một hiệu ứng liên quan đến quá trình xảy ra nhật thực đó là những dải tối, tương tự như những dải tối ở đáy hồ bơi. Chúng chỉ xuất hiện trước và sau nhật thực toàn phần, khi hình ảnh lưỡi liềm Mặt Trời chiếu xuống khí quyển và coi như một nguồn sáng không đồng đều theo mọi hướng.^[81][82]

Trong lần quan sát nhật thực toàn phần xảy ra ngày 18 tháng 8 năm 1868 tại Guntur, Ấn Độ, nhà thiên văn học người Pháp Pierre Janssen lần đầu tiên thu được chứng cứ về vạch phổ của nguyên tử heli, vạch sáng màu vàng trong quang phổ từ sắc quyển của Mặt Trời.^[83] Ban đầu ông cho rằng vạch này là của natri. Ngày 20 tháng 10 trong cùng năm, nhà thiên văn học người Anh Norman Lockyer cũng quan sát thấy vạch màu vàng trong quang phổ Mặt Trời^[84] và ông ký hiệu nó là vạch D₃ trong vạch phổ Fraunhofer, bởi vì nó nằm gần vạch D₁ và D₂ của natri.^[85] Ông kết luận rằng vạch này là của một nguyên tố mới xuất hiện trên Mặt Trời và chưa tìm thấy ở Trái Đất. Lockyer cùng nhà hóa học người Anh Edward Frankland đặt tên cho nguyên tố mới theo tiếng Hy Lạp cho Mặt Trời là ἥλιος (helios).^[86]

Năm 1882, nhà vật lý Italia Luigi Palmieri lần đầu tiên phát hiện ra heli có trên Trái Đất, thông qua vạch phổ D₃, khi ông thực hiện phân tích dung nham từ núi lửa Vesuvius.^[87]

Ngày 26 tháng 3 năm 1895, nhà hóa học Scottland Sir William Ramsay cô tách được heli từ khoáng vật cleveite (một loại khoáng uraninit chứa ít hơn 10% nguyên tố đất hiếm) bằng axít. Mục đích của Ramsay là tìm kiếm agon nhưng sau khi tách được nitơ và ôxy từ khí thoát ra từ acid sulfuric, ông nhận thấy vạch màu vàng trong quang phổ phù hợp với vạch D₃ quan sát trong quang phổ Mặt Trời.^{[85][88][89][90]}

Tháng 11 năm 1915, Albert Einstein hoàn tất công trình thuyết tương đối rộng khi ông tìm ra được phương trình trường hấp dẫn.^[91][92] Trong bài báo của mình, ông đưa ra ba hệ quả đầu tiên của thuyết tương đối rộng, bao gồm sự tiến động của điểm cận nhật Sao Thủy-mà giá trị tìm được khớp với các quan sát trước đó của Urbain Le Verrier, dịch chuyển đỏ do hấp dẫn, và ánh sáng bị lệch bởi trường hấp dẫn. Einstein tính ra kết quả ánh sáng bị lệch khoảng 1,73" gấp đôi giá trị mà ông từng tiên đoán vào năm 1907.^[93][94]

Quan sát ánh sáng đi lệch thực hiện đầu tiên bằng cách khảo sát sự thay đổi vị trí của các ngôi sao khi chúng ở gần Mặt Trời trên thiên cầu. Do ánh sáng Mặt Trời quá sáng sẽ làm mờ hình ảnh các sao, vì vậy để có thể quan sát được chúng phải tận dụng cơ hội những lần nhật thực toàn phần. Năm 1919, tuy mới kết thúc chiến tranh thế giới thứ nhất, nhà thiên văn học người Anh Sir Arthur Eddington và cộng sự đã đến đảo Príncipe thưộc châu Phi^[95] để chụp lại hình ảnh các ngôi sao - thời điểm này các ngôi sao thuộc chòm sao Kim Ngưu-trong lúc nhật thực toàn phần diễn ra ngày 29 tháng 5.^[95] Trong khi đó một đoàn thám hiểm khác cũng đến Sobral, Ceará ở Brasil để thực hiện quan sát và chụp ảnh.^[96] Bằng cách so sánh vị trí biểu kiến của những ngôi sao, với khi có và không có Mặt Trời lúc chụp ảnh, Arthur Eddington thông báo quả thực ánh sáng bị lệch theo như tiên đoán của Einstein.^[97][98] Kết quả được xem là một trong những tin tức giật gân và xuất hiện trên hầu hết các tờ báo lớn hồi đó. Thực nghiệm đã làm Einstein và lý thuyết tương đối tổng quát của ông trở lên nổi tiếng. Khi người trợ lý của ông hỏi rằng, nếu như kết quả quan sát nhật thực của Eddington và Dyson năm 1919 là sai so với tiên đoán lý thuyết thì ông sẽ nghĩ sao, Einstein đáp lại rằng: "Lúc đó tôi cảm thấy tiếc cho Chúa. Lý thuyết là đúng đắn hoàn toàn." ^[99]

Tuy nhiên độ chính xác ban đầu là khá thô. Một số người đã cho rằng độ lệch đo được là do sai số hệ thống^[100] và do vậy kết quả của Eddington là quá lỏng lẻo, mặc dù những phân tích hiện đại về bảng dữ liệu của ông^[101] cho thấy phân tích của Eddington là chính xác.^[102][103] Việc kiểm chứng độ lệch ánh sáng đã được lặp lại nhiều lần trong những lần nhật thực toàn phần tiếp theo, như của đội các nhà thiên văn từ Đài quan sát Lick thực hiện năm 1922 cho kết quả khớp với kết quả năm 1919,^[103] hoặc các nhà thiên văn ở Đài quan sát Yerkes quan trắc năm 1953^[104] và một đội các nhà khoa học thuộc Đại học Texas quan sát nhật thực toàn phần năm 1973 đều cho kết quả như tiên đoán của thuyết tương đối tổng quát.^[105]

Có một lịch sử dài trong quan sát hiệu ứng ảnh hưởng của hấp dẫn liên quan đến nhật thực, đặc biệt trong thời gian xảy ra nhật thực toàn phần. Năm 1954 và vào năm 1959, Maurice Allais thông báo quan sát thấy sự dịch chuyển kỳ lạ và không giải thích được trong suốt quá trình nhật thực toàn phần.^[106] Hiệu ứng này ngày nay được gọi là hiệu ứng Allais. Tương tự, Erwin Saxl và Mildred Allen năm 1970 quan sát thấy sự thay đổi bất thường trong chuyển động của con lắc xoắn, và người ta gọi là hiệu ứng Saxl.^[107]

Một quan sát công bố trong lần nhật thực 1997 của Wang et al. gợi ra khả năng về hiệu ứng lá chắn hấp dẫn,^[108] và dấy lên một cuộc tranh luận về vấn đề này. Sau đó vào năm 2002, Yang và Wang cho đăng dữ liệu phân tích cho thấy vấn đề của họ vẫn chưa giải thích được.^[109]

Về nguyên lý, sự kiện xuất hiện đồng thời nhật thực và hiện tượng một hành tinh đi ngang qua đĩa Mặt Trời là có thể. Nhưng sự trùng hợp này là rất hiếm bởi vì chúng xảy ra trong thời gian ngắn. Sự kiện nhật thực và Sao Thủy đi ngang qua đĩa Mặt Trời xảy ra đồng thời sẽ xuất hiện vào ngày 5 tháng 7 năm 6757, và nhật thực đi kèm với sự đi ngang qua của Sao Kim sẽ xảy ra vào ngày 5 tháng 4 năm 15232.^[110]

Thường gặp hơn, đó là sự kiện giao hội của một hành tinh (đặc biệt không chỉ Sao Thủy và Sao Kim) tại thời điểm nhật thực toàn phần, khi đó hành tinh sẽ nhìn thấy ở gần Mặt Trời trong thời gian nhật thực toàn phần, và khi kết thúc nhật thực nó sẽ bị lu mờ bởi ánh sáng chói lòa của Mặt Trời. Đã có thời người ta đề xuất có hành tinh ở phía trong quỹ đạo Sao Thủy gọi là hành tinh Vulcan; nhưng nếu nó tồn tại thì các nhà thiên văn sẽ quan sát thấy nó trong những lần nhật thực toàn phần hoặc sự kiện nó đi qua đĩa Mặt Trời, và hiện tại hành tinh này là không tồn tại.^[111]

Các vệ tinh nhân tạo cũng vượt qua đĩa Mặt Trời khi nhìn từ Trái Đất nhưng không đủ lớn để gây ra hiện tượng che khuất. Ví dụ, tại độ cao của Trạm Vũ trụ Quốc tế một vật thể cần có đường kính ít nhất 3,35 km mới có thể che khuất hoàn toàn đĩa Mặt Trời. Những lần các vệ tinh nhân tạo đi ngang qua đĩa là khó quan sát, bởi vì chúng rất nhỏ và tác động của ánh sáng Mặt Trời. Thông thường, các vệ tinh vượt qua đĩa Mặt Trời chỉ trong vài giây.^[112]

Cũng có những bức ảnh quan sát về thiên thực từ tàu không gian hay vệ tinh nhân tạo quay trên quỹ đạo quanh Trái Đất. Phi hành đoàn Gemini 12 đã chụp ảnh nhật thực toàn phần từ không gian năm 1966.^[113] Pha nhật thực một phần trong lần nhật thực toàn phần ngày 11 tháng 8 năm 1999 cũng được các nhà du hành vũ trụ trên trạm Mir chụp lại.^[114]

Thiên thực chỉ xảy ra trong thời điểm Mặt Trời ở gần điểm nút lên hoặc điểm nút xuống của Mặt Trăng khi nhìn từ Trái Đất. Mỗi lần thiên thực cách nhau bằng 1, 5 hay 6 tháng giao hội, và khoảng thời gian Mặt Trời di chuyển từ điểm nút này đến điểm nút kia là khoảng 173,3 ngày. Chu kỳ này hơi nhỏ hơn nửa năm Công lịch bởi vì các điểm nút của Mặt Trăng cũng tiến động. Như lập luận ở trên, 223 tháng giao hội gần bằng 239 tháng điểm cận địa và 242 tháng giao điểm thăng, hiện tượng thiên thực sẽ có cùng tính chất hình học sau 223 tháng giao hội (khoảng 6.585,3 ngày). Hay các nhà thiên văn gọi đây là chu kỳ Saros (18 năm 11,3 ngày). Bởi vì 223 tháng giao hội không vừa bằng 239 tháng điểm cận địa hay 242 tháng giao điểm thăng, chu kỳ Saros không lặp vĩnh viễn hay không phải xảy ra tại cùng một nơi sau 1 chu kỳ này. Mỗi chu kỳ bắt đầu bằng nhật thực với bóng Mặt Trăng phủ lên vùng gần cực bắc hoặc cực nam Trái Đất, và những lần nhật thực sau bóng của Mặt Trăng sẽ tiến dần về phía cực kia cho đến khi bóng tối Mặt Trăng không còn phủ lên Trái Đất và kết thúc 1 chu kỳ Saros.^[30] Chu kỳ Saros được đánh số; và hiện tại là các chu kỳ 117 đến 156.

Mặt Trăng (tiếng Latin: Luna, ký hiệu: ☾) là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất và là vệ tinh tự nhiên lớn thứ năm trong Hệ Mặt Trời.

Khoảng cách trung bình tính từ tâm Trái Đất đến Mặt Trăng là 384.403 km, lớn khoảng 30 lần đường kính Trái Đất. Đường kính Mặt Trăng là 3.474 km^[1], tức hơn một phần tư đường kính Trái Đất. Khối lượng Mặt Trăng khoảng bằng 2% khối lượng Trái Đất và lực hấp dẫn tại bề mặt Mặt Trăng bằng 17% lực hấp dẫn trên bề mặt Trái Đất. Mặt Trăng quay một vòng quanh Trái Đất với chu kỳ quỹ đạo 27,32 ngày, và các biến đổi định kỳ trong hình học của hệ Trái Đất-Mặt Trăng–Mặt Trời là nguyên nhân gây ra các pha Mặt Trăng, lặp lại sau mỗi chu kỳ giao hội 29,53 ngày.

Mặt Trăng là thiên thể duy nhất ngoài Trái Đất mà con người đã đặt chân tới. Năm 1959 là năm mang tính lịch sử đối với công cuộc khám phá Mặt Trăng, mở đầu bằng chuyến bay của vệ tinh nhân tạo Luna 1 của Liên bang Xô viết đến phạm vi của Mặt Trăng, tiếp đó Luna 2 rơi xuống bề mặt của Mặt Trăng và Luna 3 lần đầu tiên cung cấp ảnh mặt sau của Mặt Trăng. Năm 1966^[1], Luna 9 trở thành tàu vũ trụ đầu tiên hạ cánh thành công và Luna 10 là tàu vũ trụ không người lái đầu tiên bay quanh Mặt Trăng. Hiện nay, các miệng hố đen ở vùng cực Nam của Mặt Trăng là nơi lạnh nhất trong hệ Mặt Trời.^[2]

Cho đến nay, Chương trình Apollo của Hoa Kỳ đã thực hiện được những cuộc đổ bộ duy nhất của con người xuống Mặt Trăng, tổng cộng gồm sáu lần hạ cánh trong giai đoạn từ 1969 tới 1972. Năm 1969, Neil Armstrong và Buzz Aldrin là những người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng trong chuyến bay Apollo 11. Việc thám hiểm Mặt Trăng của loài người đã ngừng lại với sự chấm dứt của chương trình Apollo^{[cần dẫn nguồn]}, dù nhiều quốc gia đã thông báo các kế hoạch đưa người hay tàu vũ trụ robot tới Mặt Trăng.

Trong tiếng Việt, Mặt Trăng còn được gọi bằng những tên khác như ông trăng, ông giăng, giăng, nguyệt, Hằng Nga, Thường Nga, Thái Âm v.v... Không giống như vệ tinh của những hành tinh khác, Mặt Trăng - vệ tinh của Trái Đất - không có tên riêng nào khác. Trong một số ngôn ngữ, Mặt Trăng của Trái Đất được viết hoa để phân biệt với danh từ chung "mặt trăng", nói đến các vệ tinh tự nhiên của các hành tinh khác như "the Moon" trong tiếng Anh^[3] và "the moon".

Từ moon ("Mặt Trăng" trong tiếng Anh) là một từ thuộc nhóm ngôn ngữ German, liên quan tới từ mensis trong tiếng Latin; từ này lại xuất phát từ gốc me- trong ngôn ngữ Ấn-Âu nguyên thủy (Proto-Indo-European), cũng xuất hiện trong measure (đo lường)^[4] (thời gian), với sự gợi nhớ tới tầm quan trọng của nó trong việc đo đạc thời gian trong những từ có nguồn gốc từ nó như Monday ("thứ Hai" trong tiếng Anh), month ("tháng" trong tiếng Anh) và menstrual (hàng tháng/kinh nguyệt). Trong tiếng Anh, từ moon chỉ có nghĩa "Mặt Trăng" cho tới tận năm 1665, khi nó được mở rộng nghĩa để chỉ những vệ tinh tự nhiên mới được khám phá của các hành tinh khác^[4]. Mặt Trăng thỉnh thoảng cũng được gọi theo tên tiếng Latin của nó, Luna, để phân biệt với các vệ tinh tự nhiên khác; tính từ có liên quan là lunar và một tiền tố tính từ seleno - hay hậu tố -selene (theo vị thần Hy Lạp Selene).

Mặt Trăng nằm trên quỹ đạo quay đồng bộ, có nghĩa là nó hầu như giữ nguyên một mặt hướng về Trái Đất ở tất cả mọi thời điểm. Buổi đầu mới hình thành, Mặt Trăng quay chậm dần và bị khoá ở vị trí hiện tại vì những hiệu ứng ma sát xuất hiện cùng hiện tượng biến dạng thuỷ triều do Trái Đất gây ra^[5].

Từ đã rất lâu khi Mặt Trăng còn quay nhanh hơn hiện tại rất nhiều, bướu thuỷ triều (tidal bulge) của nó chạy trước đường nối Trái Đất-Mặt Trăng bởi nó không thể làm xẹp bướu đủ nhanh để giữ bướu này luôn ở trên đường thẳng đó^[6]. Lực quay khiến bướu luôn vượt quá đường nối này. Hiện tượng này gây ra mô men xoắn, làm giảm tốc độ quay của Mặt Trăng, như một lực vặn siết chặt đai ốc. Khi tốc độ quay của Mặt Trăng giảm xuống đủ để cân bằng với tốc độ quỹ đạo của nó, khi ấy bướu luôn hướng về phía Trái Đất, bướu nằm trên đường thẳng nối Trái Đất-Mặt Trăng, và lực xoắn biến mất. Điều này giải thích tại sao Mặt Trăng quay với tốc độ bằng tốc độ quỹ đạo và chúng ta luôn chỉ nhìn thấy một phía của Mặt Trăng.

Các biến đổi nhỏ (đu đưa - libration) trong góc quan sát cho phép chúng ta có thể nhìn thấy được khoảng 59% bề mặt Mặt Trăng (nhưng luôn luôn chỉ là một nửa ở mọi thời điểm)^[1].

Phần nhìn thấy được từ Trái Đất		Phần không nhìn thấy được từ Trái Đất

Mặt quay về phía Trái Đất được gọi là phần nhìn thấy, và phía đối diện được gọi là phần không nhìn thấy. Phần không nhìn thấy thỉnh thoảng còn được gọi là "phần tối," nhưng trên thực tế nó cũng được chiếu sáng thường xuyên như phần nhìn thấy: một lần trong mỗi ngày Mặt Trăng, trong tuần trăng mới mà chúng ta quan sát thấy từ Trái Đất khi phần nhìn thấy đang bị che tối. Phần không nhìn thấy của Mặt Trăng lần đầu tiên được tàu thăm dò Xô Viết Luna 3 chụp ảnh năm 1959. Một đặc điểm phân biệt của phần không nhìn thấy được là nó hầu như không có "các vùng tối Mặt Trăng" (các "biển").

Các đồng bằng tối và hầu như không có đặc điểm riêng trên Mặt Trăng có thể được nhìn thấy rõ bằng mắt thường được gọi là "các vùng tối" hay các biển Mặt Trăng, từ tiếng Latin (mare) có nghĩa là "biển", bởi chúng được các nhà thiên văn học cổ đại cho là những nơi chứa đầy nước. Hiện chúng đã được biết chỉ là những bề mặt lớn chứa dung nham bazan cổ đã đông đặc. Đa số các dung nham này đã được phun ra hay chảy vào những chỗ lõm hình thành nên sau các vụ va chạm thiên thạch hay sao chổi vào bề mặt Mặt Trăng. (Oceanus Procellarum là trường hợp khác bởi nó không được hình thành do va chạm). Các biển xuất hiện dày đặc phía bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trăng, phía không nhìn thấy có rất ít biển và chúng chỉ chiếm khoảng 2% bề mặt^[7], so với khoảng 31% ở phía đối diện^[1]. Cách giải thích có vẻ đúng đắn nhất cho sự khác biệt này liên quan tới sự tập trung cao của các yếu tố sinh nhiệt phía bề mặt nhìn thấy được, như đã được thể hiện bởi các bản đồ địa hóa học có được từ những máy quang phổ tia gama^[8][9]. Nhiều vùng có chứa những núi lửa hình khiên và các vòm núi lửa được tìm thấy trong các biển ở phía có thể nhìn thấy^[10].

Các vùng có màu sáng trên Mặt Trăng được gọi là terrae, hay theo cách thông thường hơn là các "cao nguyên", bởi chúng cao hơn hầu hết các biển. Nhiều rặng núi cao ở phía bề mặt nhìn thấy được chạy dọc theo bờ ngoài các vùng trũng do va chạm lớn, nhiều vùng trũng này đã được bazan lấp kín. Chúng được cho là các tàn tích còn lại của các gờ bên ngoài của vùng trũng va chạm^[11]. Không giống Trái Đất, không một ngọn núi lớn nào trên Mặt Trăng được cho là được hình thành từ các sự kiện kiến tạo^[12].

Các bức ảnh được chụp bởi phi vụ Clementine năm 1994 cho thấy bốn vùng núi trên vùng gờ hố va chạm Peary rộng 73 km tại cực bắc Mặt Trăng luôn được chiếu sáng trong cả ngày Mặt Trăng. Những đỉnh sáng vĩnh cửu này là có thể do độ nghiêng trục tự quay rất nhỏ trên mặt phẳng hoàng đạo của Mặt Trăng. Không vùng sáng vĩnh cửu nào được phát hiện ở phía cực nam, dù vùng gờ của hố va chạm Shackleton được chiếu sáng trong khoảng 80% ngày Mặt Trăng. Một hậu quả khác từ việc Mặt Trăng có độ nghiêng trục nhỏ là một số vùng đáy của các hố va chạm vùng cực luôn ở trong bóng tối^[13].

Bề mặt Mặt Trăng cho thấy bằng chứng rõ ràng rằng nó đã bị ảnh hưởng nhiều bởi các sự kiện va chạm thiên thạch^[14]. Các hố va chạm hình thành khi các thiên thạch và sao chổi va chạm vào bề mặt Mặt Trăng, và nói chung có khoảng nửa triệu hố va chạm với đường kính hơn 1 km. Do các hố va chạm hình thành với tỷ lệ gần như cố định, nên số lượng hố va chạm trên một đơn vị diện tích chồng lên trên một đơn vị địa chất có thể được sử dụng để ước tính tuổi của bề mặt (xem Đếm hố va chạm). Vì không có khí quyển, thời tiết và các hoạt động địa chất gần đây nên nhiều hố va chạm được bảo tồn trong trạng thái khá tốt so với những hố va chạm trên bề mặt Trái Đất.

Hố va chạm lớn nhất trên Mặt Trăng, cũng là một trong các hố va chạm lớn nhất đã được biết đến trong Hệ Mặt Trời, là Vùng trũng Nam cực-Aitken. Vùng này nằm ở phía mặt không nhìn thấy, giữa Nam cực và xích đạo, và có đường kính khoảng 2.240 km và sâu khoảng 13 km^[15]. Các vùng trũng va chạm lớn ở phía bề mặt nhìn thấy được gồm Imbrium, Serenitatis, Crisium và Nectaris.

Hầu hết các hố va chạm trên Mặt Trăng được đặt theo tên người, bao gồm tên các học giả, nhà khoa học, nhà thám hiểm, nhà nghệ thuật nổi tiếng (xem thêm danh sách nhân vật được đặt tên cho hố va chạm trên Mặt Trăng - tiếng Anh). Thói quen này bắt đầu từ năm 1645.

Bao trùm phía ngoài bề mặt Mặt Trăng là một lớp bụi rất mịn (vật chất vỡ thành các phần tử rất nhỏ) và lớp bề mặt vỡ vụn do va chạm này được gọi là regolith. Bởi được hình thành từ các quá trình va chạm, regolith của các bề mặt già thường dày hơn tại các nơi bề mặt trẻ khác. Đặc biệt, người ta đã ước tính rằng regolith có độ dày thay đổi từ khoảng 3–5 m tại các biển, và khoảng 10–20 m trên các cao nguyên^[16]. Bên dưới lớp regolith mịn là cái thường được gọi là megaregolith. Lớp này dày hơn rất nhiều (khoảng hàng chục km) và bao gồm lớp nền đá đứt gãy^[17].

Wikimedia Commons có thư viện hình ảnh và phương tiện truyền tải về Bản đồ Mặt Trăng

Những vụ bắn phá liên tiếp của các sao chổi và các thiên thạch có lẽ đã mang tới một lượng nước nhỏ vào bề mặt Mặt Trăng. Nếu như vậy, ánh sáng Mặt Trời sẽ phân chia đa phần lượng nước này thành các nguyên tố cấu tạo là hiđrô và ôxy, cả hai chất này theo thời gian nói chung lại bay vào vũ trụ, vì lực hấp dẫn của Mặt Trăng yếu. Tuy nhiên, vì độ nghiêng của trục tự quay của Mặt Trăng so với mặt phẳng hoàng đạo nhỏ, chỉ chênh 1,5°, nên có một số hố va chạm sâu gần các cực không bao giờ bị ánh sáng Mặt Trời trực tiếp chiếu tới (xem Hố va chạm Shackleton). Các phân tử nước ở trong các hố va chạm này có thể ổn định trong một thời gian dài.

Clementine đã vẽ bản đồ các hố va chạm tại cực nam Mặt Trăng^[18] nơi luôn ở trong bóng tối, và các cuộc thử nghiệm mô phỏng máy tính cho thấy có thể có tới 14.000 km² luôn ở trong bóng tối^[13]. Các kết quả thám sát radar từ phi vụ Clementine cho rằng có một số túi nước nhỏ, đóng băng nằm gần bề mặt, và dữ liệu từ máy quang phổ nơtron của Lunar Prospector cho thấy sự tập trung lớn dị thường của hiđrô ở vài mét phía trên của regolith gần các vùng cực^[19]. Các ước tính tổng số lượng băng gần một kilômét khối.

Băng có thể được khai thác và phân chia thành nguyên tử cấu tạo ra nó là hiđrô và ôxy bằng các lò phản ứng hạt nhân hay các trạm điện mặt trời. Sự hiện diện của lượng nước sử dụng được trên Mặt Trăng là yếu tố quan trọng để việc thực hiện tham vọng đưa con người lên sinh sống trên Mặt Trăng có thể trở thành hiện thực, bởi việc chuyên chở nước từ Trái Đất lên quá tốn kém. Tuy nhiên, những quan sát gần đây bằng radar hành tinh Arecibo cho thấy một số dữ liệu thám sát radar của chương trình Clementine gần vùng cực trước kia được cho là dấu hiệu của sự hiện diện của băng thì trên thực tế có thể chỉ là hậu quả từ những tảng đá bị bắn ra từ các hố va chạm gần đây^[20]. Năm 2008, những phân tích mới đã tìm thấy một lượng nước nhỏ ở bên trong dung nham núi lửa mang về Trái Đất từ tàu Apollo 15.^[21] Tháng 9 năm 2009, phổ kế trên tàu Chandrayaan-1' đã xác định được các vạch phổ hấp thụ của nước và hiđrôxyl nhờ sự phản xạ của tia sáng Mặt Trời, mang lại chứng cứ về sự có mặt của một lượng lớn nước trên bề mặt của Mặt Trăng, có thể cao tới 1.000;ppm.^[22] Vài tuần sau, tàu LCROSS phóng một thiết bị va chạm nặng 2.300 kg vào một hố va chạm ở vùng cực tối vĩnh cửu, và xác định được ít nhất 100 kg nước trong đám vật chất bắn tung lên từ vụ va chạm.^[23][24]

Mặt Trăng là một vật thể phân dị, về mặt địa hoá học gồm một lớp vỏ, một lớp phủ, và lõi. Cấu trúc này được cho là kết quả của sự kết tinh phân đoạn của một biển macma chỉ một thời gian ngắn sau khi nó hình thành khoảng 4,5 tỷ năm trước. Năng lượng cần thiết để làm tan chảy phần phía ngoài của Mặt Trăng thường được cho là xuất phát từ một sự kiện va chạm lớn được cho là đã hình thành nên hệ thống Trái Đất-Mặt Trăng, và sự bồi đắp sau đó của vật chất trong quỹ đạo Trái Đất. Sự kết tinh của biển macma khiến xuất hiện lớp phủ mafic và một lớp vỏ giàu plagiocla (xem Nguồn gốc và tiến hoá địa chất bên dưới).

Việc vẽ bản đồ địa hoá học từ quỹ đạo cho thấy lớp vỏ Mặt Trăng gồm phần lớn thành phần là anorthosit,^[25] phù hợp với giả thuyết biển macma. Về các nguyên tố, lớp vỏ gồm chủ yếu là ôxy, silic, magiê, sắt, canxi và nhôm. Dựa trên các kỹ thuật địa vật lý, chiều dày của nó được ước tính trung bình khoảng 50 km^[26].

Sự tan chảy một phần bên trong lớp phủ Mặt Trăng khiến phóng xạ của biển bazan nổi lên trên bề mặt Mặt Trăng. Các phân tích bazan này cho thấy lớp phủ bao gồm chủ yếu là các khoáng chất olivin, orthopyroxen và clinopyroxen, và rằng lớp phủ Mặt Trăng có nhiều sắt hơn Trái Đất. Một số bazan Mặt Trăng chứa rất nhiều titan (hiện diện trong khoáng chất ilmenit), cho thấy lớp phủ có sự không đồng nhất lớn trong thành phần. Các trận động đất trên Mặt Trăng được phát hiện xảy ra sâu bên trong lớp phủ, khoảng 1.000 km dưới bề mặt. Chúng diễn ra theo chu kỳ hàng tháng và liên quan tới các ứng suất thuỷ triều gây ra bởi quỹ đạo lệch tâm của Mặt Trăng quanh Trái Đất^[26].

Mặt Trăng có mật độ trung bình 3.346,4 kg/m³, khiến nó trở thành vệ tinh có mật độ lớn thứ hai trong Hệ Mặt Trời sau Io. Tuy nhiên, nhiều bằng chứng cho thấy có thể lõi Mặt Trăng nhỏ, với bán kính khoảng 350 km hay nhỏ hơn^[26]. Nó chỉ bằng khoảng 20% kích thước Mặt Trăng, trái ngược so với 50% của đa số các thiên thể khác. Thành phần lõi Mặt Trăng không đặc chắc, nhưng phần lớn tin rằng nó gồm một lõi sắt kim loại với một lượng nhỏ lưu huỳnh và niken. Các phân tích về sự khác biệt trong thời gian tự quay của Mặt Trăng cho thấy ít nhất lõi Mặt Trăng cũng nóng chảy một phần^[27].

Địa hình Mặt Trăng đã được đo đạc bằng các biện pháp đo độ cao laser và phân tích hình lập thể, đa số được thực hiện gần đây từ các dữ liệu thu thập được trong phi vụ Clementine. Đặc điểm địa hình dễ nhận thấy nhất là Vùng trũng Nam cực-Aitken phía bề mặt không nhìn thấy, nơi có những điểm thấp nhất của Mặt Trăng. Các điểm cao nhất ở ngay phía đông bắc vùng trũng này, và nó cho thấy vùng này có thể có những trầm tích vật phóng núi lửa dày đã xuất hiện trong sự kiện va chạm xiên vào vùng trũng Nam cực-Aitken. Các vùng trũng do va chạm lớn khác, như Imbrium, Serenitatis, Crisium, Smythii và Orientale, cũng có địa hình vùng khá thấp và các gờ tròn nổi. Một đặc điểm phân biệt khác của hình dáng Mặt Trăng là cao độ trung bình ở phía không nhìn thấy khoảng 1,9 km cao hơn so với phía nhìn thấy^[26].

Trường hấp dẫn của Mặt Trăng đã được xác định qua việc thám sát các tín hiệu radio do các tàu vũ trụ bay trên quỹ đạo phát ra. Nguyên tắc sử dụng dựa trên Hiệu ứng Doppler, theo đó việc tàu vũ trụ tăng tốc theo hướng đường quan sát có thể được xác định bằng những thay đổi tăng nhỏ trong tần số tín hiệu radio, và khoảng cách từ tàu vũ trụ tới một trạm trên Trái Đất. Tuy nhiên, vì sự quay đồng bộ của Mặt Trăng vẫn không thể thám sát tàu vũ trụ vượt quá các rìa của Mặt Trăng, và trường hấp dẫn phía bề mặt không nhìn thấy được vì thế vẫn còn chưa được biết rõ^[28].

Đặc điểm chính của trường hấp dẫn Mặt Trăng là sự hiện diện của các mascon (tập trung khối lượng), là những dị thường hấp dẫn dương gắn liền với một số vùng trũng va chạmlớn^[29]. Những dị thường này ảnh hưởng lớn tới quỹ đạo của các tàu vũ trụ quay xung quanh Mặt Trăng, và một mô hình hấp dẫn chính xác là cần thiết để lập kế hoạch cho các phi vụ tàu vũ trụ có và không có người lái. Các mascon một phần xuất hiện bởi sự hiện diện của các dòng chảy dung nham bazan vào một số vùng trũng va chạm. Tuy nhiên, các dòng chảy dung nham chính chúng lại không thể giải thích toàn bộ trường hấp dẫn, và phay nghịch của mặt phân giới lớp vỏ-lớp phủ cũng là điều cần thiết. Dựa trên các mô hình hấp dẫn Lunar Prospector, người ta thấy rằng một số mascon tồn tại nhưng không cho thấy bằng chứng cho thuyết núi lửa biển bazan^[30]. Sự mở rộng to lớn của núi lửa biển bazan gắn liền với Oceanus Procellarum không chỉ ra sự bất thường hấp dẫn dương.

Mặt Trăng có một từ trường bên ngoài trong khoảng một tới một trăm nanotesla— chưa bằng 1% từ trường Trái Đất (khoảng 30-60 microtesla). Các khác biệt chính khác là Mặt Trăng hiện tại không có một từ trường lưỡng cực (lẽ ra phải được tạo ra bởi địa động lực trong lõi của nó), và sự từ hóa hiện diện hầu như đều có nguồn gốc từ lớp vỏ^[31]. Một giả thuyết cho rằng sự từ hóa ở lớp vỏ đã xuất hiện ngay từ buổi đầu lịch sử Mặt Trăng khi địa động lực đang hoạt động. Tuy nhiên, kích thước nhỏ của lõi Mặt Trăng là một yếu tố cản trở tiềm tàng cho giả thuyết này. Một giả thuyết khác, có thể trên một vật thể không có không khí như Mặt Trăng, các từ trường tạm thời có thể xuất hiện trong những sự kiện va chạm lớn. Ủng hộ giả thuyết này, cần lưu ý rằng sự từ hóa lớp vỏ lớn nhất là ở gần các vùng đối chân của những vùng trũng do va chạm lớn. Người ta đề xuất rằng một hiện tượng như vậy có thể xảy ra từ sự mở rộng tự do của một đám mây plasma sinh ra từ va chạm bao quanh Mặt Trăng với sự hiện diện của một từ trường bao quanh^[32].

Mặt Trăng có khí quyển mỏng đến nỗi hầu như không đáng kể, với tổng khối lượng khí quyển chưa tới 10⁴ kg^[33]. Một nguồn gốc hình thành khí quyển Mặt Trăng chính là hiện tượng tự phun khí—sự phun các loại khí như radon hình thành bởi quá trình phân rã phóng xạ bên trong lớp vỏ và lớp phủ^[34]. Một nguồn quan trọng khác hình thành trong quá trình tiên xạ, liên quan tới sự bắn phá của vi thiên thạch, các ion, electron của gió Mặt Trời và ánh sáng Mặt Trời^[25]. Các loại khí phát sinh từ quá trình tiên xạ hoặc chui vào trong regolith vì lực hấp dẫn của Mặt Trăng, hoặc có thể lại rơi vào vũ trụ vì áp suất bức xạ của Mặt Trời hay bị quét sạch bởi từ trường gió Mặt Trời nếu chúng đã bị ion hoá. Các nguyên tố natri và kali đã được phát hiện bằng cách phương pháp quang phổ trên Trái Đất, trong khi nguyên tố radon–222 (²²²Rn) và poloni-210 (²¹⁰Po) đã được suy ra từ máy quang phổ hạt alpha của Lunar Prospector^[35]. Agon–40 (⁴⁰Ar), heli-4 (⁴He), ôxy (O₂) và/hay metan (CH₄), nitơ (N₂) và/hay mônôxít cacbon (CO), và điôxít cacbon (CO₂) đã được phát hiện tại chỗ bởi các máy do các nhà du hành vũ trụ chương trình Apollo để lại^[36].

Ban ngày trên Mặt Trăng, nhiệt độ trung bình là 107 °C, còn ban đêm nhiệt độ là -153 °C^[37].

Nhiều cơ cấu đã được đưa ra nhằm giải thích sự hình thành của Mặt Trăng. Mọi người tin rằng Mặt Trăng đã được hình thành từ 4,527 ± 0,010 tỷ năm trước, khoảng 30-50 triệu năm sau sự hình thành của Hệ Mặt Trời^[38].

Một sự thiếu hụt lớn trong mọi giả thuyết trên là chúng không thể giải thích được động lượng góc cao của hệ Trái Đất-Mặt Trăng^[41].

Vì kết quả của một lượng lớn năng lượng được giải phóng trong vụ va chạm lớn và sự bồi tụ vật liệu sau đó trên quỹ đạo Trái Đất, mọi người thường cho rằng một phần lớn Mặt Trăng trước kia từng tan chảy. Phần tan chảy bên ngoài của Mặt Trăng ở thời điểm đó được gọi là biển macma, và ước tính độ sâu của nó trong khoảng 500 km cho tới toàn bộ bán kính Mặt Trăng^[8].

Khi biển macma nguội đi, sự kết tinh phân đoạn và phân dị của nó khiến tạo thành lớp phủ và lớp vỏ riêng biệt. Lớp phủ được cho là được hình thành chủ yếu bởi sự kết tủa và lắng đọng của các khoáng chất olivin, clinopyroxen và orthopyroxen. Sau khi khoảng 3/4 biển macma kết tinh, khoáng chất anorthit được cho là đã kết tủa và trôi nổi lên bề mặt bởi nó có mật độ thấp, hình thành nên lớp vỏ^[8].

Các chất lỏng cuối cùng kết tinh từ biển macma có thể ban đầu đã len giữa lớp vỏ và áo, và có thể chứa nhiều nguyên tố không tương thích và tạo nhiệt. Thành phần địa hóa học này được gọi bằng tên viết tắt theo các chữ cái đầu KREEP, của kali (K), các nguyên tố đất hiếm (REE) và phốt pho (P), và có lẽ đã tập trung trong Procellarum KREEP Terrane, là một vùng địa chất nhỏ bao gồm hầu hết Oceanus Procellarum và Biển Imbrium ở phần bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trăng^[26].

Một phần lớn tiến hóa địa chất của Mặt Trăng hậu biển macma là do quá trình hình thành hố va chạm. Niên đại địa chất Mặt Trăng chủ yếu được phân chia dựa trên sự hình thành các vùng trũng lớn do va chạm, như Nectaris, Imbrium và Orientale. Các cấu trúc va chạm này có đặc điểm là những gờ tròn vật chất do va chạm hất lên, và thường có đường kính lên tới hàng trăm đến hàng ngàn kilômét. Mỗi vùng trũng nhiều gờ này đều gắn liền với một bề mặt trầm tích vật phóng lớn để hình thành các tầng của địa tầng khu vực. Tuy chỉ một số vùng trũng đa gờ được xác định niên đại chính xác, chúng rất hữu ích để xác định niên đại gần đúng dựa trên các vùng đất theo địa tầng. Các ảnh hưởng tiếp diễn của va chạm là nguyên nhân hình thành nên regolith.

Quá trình địa chất lớn khác ảnh hưởng tới bề mặt Mặt Trăng là biển núi lửa. Sự tăng các nguyên tố tạo nhiệt bên trong Procellarum KREEP Terrane được cho là đã khiến lớp phủ bên dưới nóng lên, và cuối cùng nóng chảy một phần. Một phần những macma đó tràn lên bề mặt và phun trào, gây ra sự tập trung cao của bazan biển ở phía bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trăng^[8]. Đa phần biển bazan trên Mặt Trăng đã phun trào trong kỷ Imbrium ở vùng địa chất này từ 3,0–3,5 tỷ năm trước. Tuy nhiên, một số mẫu có niên đại từ tới 4,2 tỷ năm trước^[43] và những vụ phun trào gần đây nhất, dựa trên phương pháp đếm hố va chạm, được cho là đã xảy ra chỉ từ 1,2 tỷ năm trước^[44].

Đã có tranh cãi về việc các đặc điểm trên bề mặt Mặt Trăng có thay đổi theo thời gian hay không. Một số nhà quan sát đã tuyên bố rằng các hố va chạm có xuất hiện hoặc mất đi, hay rằng các hình thức khác của các hiện tượng tạm thời có thể xảy ra. Ngày nay, nhiều tuyên bố như vậy được cho là không thực tế, vì việc quan sát được tiến hành dưới các điều kiện ánh sáng khác nhau, quan sát thiên văn học kém, hay sự thiếu chính xác của các tấm bản đồ trước đó, Tuy nhiên, người ta biết rằng hiện tượng phun trào khí đôi khi có thể xảy ra và chúng có thể là yếu tố chịu trách nhiệm cho một tỷ lệ phần trăm nhỏ các hiện tượng nhất thời trên Mặt Trăng đã được thông báo. Gần đây, đã có ý kiến cho rằng một vùng có đường kính khoảng 3 km trên bề mặt Mặt Trăng bị biến đổi bởi một sự kiện phun trào khí ga khoảng 1 triệu năm trước^[45][46].

Đá Mặt Trăng được xếp thành hai loại, dựa trên địa điểm tồn tại của chúng tại các cao nguyên Mặt Trăng (terrae) hay tại các biển. Đá trên các cao nguyên gồm ba bộ: anorthosit sắt, magiê và kiềm (một số người coi bộ kiềm là một tập hợp con của bộ magiê). Đá thuộc bộ anorthosit sắt gồm hầu như chỉ là khoáng chất anorthit (một calic plagiocla fenspa) và được cho là đại diện cho sự tích tụ plagiocla trôi nổi của biển macma Mặt Trăng. Theo các biện pháp tính niên đại phóng xạ thì anorthosit sắt đã được hình thành từ 4,4 tỷ năm trước^[43][44].

Đá bộ magiê và kiềm chủ yếu là đá sâu mafic. Các loại đá đặc trưng gồm dunit, troctolit, gabbro, anorthosit kiềm và hiếm hơn là granit. Trái với bộ anorthosit sắt, các loại đá này đều có tỷ lệ Mg/Fe cao trong các khoáng vật mafic của chúng. Nói chung, các loại đá này là sự xâm nhập vào lớp vỏ cao nguyên đã hình thành từ trước (dù một số ví dụ hiếm hơn có lẽ là sự phun trào dung nham), và chúng đã hình thành từ khoảng 4,4–3,9 tỷ năm trước. Nhiều loại đá trên có sự phổ biến cao của, hay về mặt phát sinh có liên quan tới, thành phần địa hóa học KREEP.

Các biển Mặt Trăng gồm toàn bộ các biển bazan. Tuy tương tự như bazan Trái Đất, chúng chứa nhiều sắt hơn, và hoàn toàn không có chứa các sản phẩm bị biến đổi bởi nước, và chứa nhiều titan^[47][48].

Các nhà du hành vũ trụ đã thông báo rằng bụi từ bề mặt kết xuống giống như tuyết và có mùi thuốc súng cháy^[49]. Bụi hầu hết được hình thành từ thủy tinh điôxít silic (SiO₂), có lẽ được tạo ra từ các thiên thạch đã đâm xuống bề mặt Mặt Trăng. Chúng cũng có chứa canxi và magiê.

Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất trên quỹ đạo hình elíp gần tròn ở khoảng cách trung bình 384.403 km với cận điểm 363.104 km, viễn điểm 405.696 km và độ lệch tâmtrung bình 0,0554. Giá trị độ lệch tâm này thay đổi từ 0,043 đến 0,072 trong chu kì 8,85 năm. Mặt phẳng quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Trái Đất nằm nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời trong khoảng 4°59′ đến 5°18′, với giá trị trung bình 5°9′. Chu kỳ quỹ đạo khoảng 27,321 ngày, kinh độ của điểm nút lên 125,08°, acgumen của cận điểm 318,15°.

Chuyển động biểu kiến của Mặt Trăng là kết quả tổng hợp chuyển động tương đối của nhiều thiên thể và của người quan sát, trong đó các chuyển động thành phần còn chịu ảnh hưởng nhiễu từ các thiên thể khác trong hệ Mặt Trời và từ tính chất cấu trúc các thiên thể. Mặt Trăng chuyển động biểu kiến theo hướng Đông Nam do chuyển động xoay của Trái Đất. Trên nền trời sao, nó dịch chuyển theo hướng Tây trung bình mỗi ngày 13° do chuyển động quanh Trái Đất và hàng ngày Mặt Trăng tụt lùi sau Mặt Trời 12° do Mặt Trời tiến về hướng Đông khoảng 1° mỗi ngày. Hàng ngày, Mặt Trăng mọc muộn hơn ngày trước đó trung bình 50 phút. Tháng giao hội của nó khoảng 29,53 ngày, dài hơn một chút so với chu kỳ quỹ đạo của Mặt Trăng (27,32 ngày), vì Trái Đất thực hiện chuyển động riêng của mình trên quỹ đạo xung quanh Mặt Trời, nên Mặt Trăng phải mất thêm một khoảng thời gian để trở về vị trí cũ của nó so với Mặt Trời^[1].

Nhiễu loạn kỳ sai là tác động nhiễu loạn nhỏ có chu kì của Mặt Trời đến chuyển động của Mặt Trăng trên quỹ đạo do các vị trí khác nhau của Mặt Trời so với đường củng điểm. Vận tốc góc không đều của Mặt Trăng trên quỹ đạo đã được biết đến từ thời cổ đại. Tác động này đã được nhà thiên văn Hy Lạp Ptolemaeus nhắc đến trong quyển Almagest. Ông cho rằng tác động này với chu kì 31,8 ngày có thể gây nhiễu tối đa 1°16,4' đến nhiễu loạn lớn trong chuyển động của Mặt Trăng.

Nhiễu loạn dao động là hiện tượng gây nhiễu trong chuyển động của Mặt Trăng do tác động của lực hấp dẫn nhiễu loạn từ Mặt Trời. Hiện tượng này là những biến đổi nhỏ với biên độ 39′ 30″ ^[50] trong chuyển động của Mặt Trăng, lúc nhanh hơn, lúc chậm hơn so với chuyển động trung bình trên quỹ đạo của mình với chu kì bằng một phần hai chu kì giao hội. Nhiễu quỹ đạo của Mặt Trăng được Tycho Brahephát hiện và sau đó Isaac Newton giải thích trên cơ sở lý thuyết nhiễu trong trường hấp dẫn.

Đa số các hiệu ứng thủy triều quan sát được trên Trái Đất đều do lực kéo hấp dẫn của Mặt Trăng, Mặt Trời chỉ gây một hiệu ứng nhỏ. Các hiệu ứng thủy triều dẫn khiến khoảng cách trung bình giữa Trái Đất và Mặt Trăng tăng khoảng 3,8 m mỗi thế kỷ, hay 3,8 cm mỗi năm.^[51] Vì hiệu ứng bảo toàn động lượng góc, sự tăng bán trục lớn của Mặt Trăng gắn liền với sự chậm dần tốc độ tự quay của Trái Đất khoảng 0,002 giây mỗi ngày sau mỗi thế kỷ.^[52]

Hệ Trái Đất-Mặt Trăng thỉnh thoảng được coi là một hành tinh đôi chứ không phải một hệ hành tinh-vệ tinh. Điều này bởi kích thước đặc biệt lớn của Mặt Trăng so với hành tinh của nó; Mặt Trăng có đường kính bằng một phần tư đường kính Trái Đất và có khối lượng bằng 1/81 khối lượng Trái Đất. Tuy nhiên, định nghĩa này đã bị một số người chỉ trích, bởi khối tâm chung của hệ nằm khoảng 1.700 km bên dưới bề mặt Trái Đất, hay khoảng một phần tư bán kính Trái Đất. Bề mặt Mặt Trăng chưa bằng 1/10 bề mặt Trái Đất, và chỉ bằng khoảng một phần tư diện tích phần đất liền của Trái Đất (hay cỡ diện tích Nga, Canada và Hoa Kỳ cộng lại).

Năm 1997, tiểu hành tinh 3753 Cruithne được khám phá có quỹ đạo hình móng ngựa liên kết với Trái Đất một cách bất thường. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học không coi nó là một Mặt Trăng thứ hai của Trái Đất, và quỹ đạo của nó không ổn định trong thời gian dài.^[53] Ba tiểu hành tinh gần Trái Đất khác, (54509) 2000 PH5, (85770) 1998 UP1 và 2002 AA29, nằm trên quỹ đạo tương tự quỹ đạo Cruithne, cũng đã được phát hiện ra.^[54]

Nó là Mặt Trăng lớn nhất trong Hệ Mặt Trời về kích thước tương đối so với hành tinh. (Charon lớn hơn về kích thước so sánh so với hành tinh lùn Diêm vương.) Các vệ tinh tự nhiên bay quanh các hành tinh khác được gọi là "các Mặt Trăng", theo tên Mặt Trăng của Trái Đất.

Thủy triều trên Trái Đất do lực thủy triều của trường hấp dẫn của Mặt Trăng gây ra và được khuếch đại bởi nhiều hiệu ứng trong các đại dương của Trái Đất. Lực hấp dẫn thủy triều xuất hiện bởi phía Trái Đất hướng về Mặt Trăng (gần nó hơn) bị hút mạnh hơn bởi lực hấp dẫn của Mặt Trăng so với tâm Trái Đất và phía bên kia thì càng thấp hơn nữa. Thủy triều hấp dẫn kéo các đại dương của Trái Đất thành một hình elip với Trái Đất ở trung tâm. Hiệu ứng này tạo nên hai "bướu" nước cao trên Trái Đất; một ở phía gần Mặt Trăng và một ở phía xa. Bởi hai bướu này quay quanh Trái Đất mỗi lần một ngày khi Trái Đất tự quay quanh trục của nó, nước trong đại dương liên tục chạy về hướng hai bướu đang chuyển động. Các hiệu ứng của hai bướu và các dòng hải lưu lớn trên biển đuổi theo chúng được khuếch đại bởi sự tham gia của các hiệu ứng khác; cụ thể là sự kết hợp ma sát của nước tới sự quay của Trái Đất qua các đáy biển, quán tính của chuyển động của nước, các lòng chảo đại dương nông dần lên về phía đất liền, và sự dao động giữa các lòng chảo đại dương khác nhau. Sự khuếch đại hiệu ứng hơi giống kiểu nước đập lên sườn nghiêng của một bồn tắm sau khi có sự nhiễu loạn do thân người gây ra ở phần đáy sâu của bồn.

Sự kết hợp hấp dẫn giữa Mặt Trăng và bướu đại dương gần với Mặt Trăng ảnh hưởng tới quỹ đạo của nó. Trái Đất tự quay trên trục trên cùng hướng, và ở tốc độ nhanh hơn khoảng 27 lần, so với Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Vì thế, sự kết hợp ma sát giữa đáy biển và nước đại dương, cũng như quán tính của nước, kéo đỉnh của bướu thủy triều gần Mặt Trăng hơi tiến hơn về phía trước của đường thẳng tưởng tượng nối trung tâm Trái Đất với Mặt Trăng. Từ góc nhìn Mặt Trăng, trung tâm khối lượng của bướu thủy triều gần Mặt Trăng liên tục chạy trước điểm mà nó đang quay. Tương tự như vậy hiệu ứng ngược lại cũng xảy ra với bướu phía xa; nó lùi lại phía sau đường nối tưởng tượng. Tuy nhiên, nó cách xa 12.756 km và có kết hợp hấp dẫn với Mặt Trăng thấp hơn. Vì thế, Mặt Trăng liên tục bị hút hấp dẫn tiến về phía trước trên quỹ đạo của nó với Trái Đất. Sự kết hợp hấp dẫn này làm giảm động năng và động lượng góc của sự tự quay của Trái Đất (xem thêm, Ngày và Giây nhuận). Trái lại, động lượng góc được tăng thêm cho quỹ đạo của Mặt Trăng, khiến Mặt Trăng bị đưa vào một quỹ đạo xa hơn và dài hơn. Hiệu ứng với bán kính quỹ đạo của Mặt Trăng khá nhỏ, chỉ 0,10 ppb/năm, nhưng dẫn tới sự tăng khoảng cách đo được hàng năm là 3,82 cm trong khoảng cách Trái Đất-Mặt Trăng.^[51] Dần dần, hiệu ứng này trở nên dễ nhận thấy hơn, từ khi các nhà du hành vũ trụ lần đầu tiên đặt chân xuống Mặt Trăng 39 năm về trước, hiện Mặt Trăng đã cách xa chúng ta thêm 1,48 m.

Nhật/Nguyệt thực chỉ có thể xảy ra khi Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng cùng nằm trên một đường thẳng. Nhật thực xảy ra gần tuần trăng mới, khi Mặt Trăng nằm giữa Mặt Trời và Trái Đất. Trái lại, nguyệt thực xảy ra gần lúc trăng tròn, khi Trái Đất nằm giữa Mặt Trời và Mặt Trăng.

Vì Mặt Trăng quay quanh Trái Đất với góc nghiêng khoảng 5° so với quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời, các cuộc nhật/nguyệt thực không xảy ra tại mọi tuần trăng mới và trăng tròn. Để có thể xảy ra nhật/nguyệt thực, Mặt Trăng phải ở gần nơi giao cắt của hai mặt phẳng quỹ đạo.^[55]

Tính định kỳ và sự tái diễn các lần thực của Mặt Trời bởi Mặt Trăng, và của Mặt Trăng bởi Trái Đất, được miêu tả bởi chu kỳ thiên thực, tái diễn sau xấp xỉ 6.585,3 ngày (18 năm 11 ngày 8 giờ).^[56]

Các đường kính góc của Mặt Trăng và Mặt Trời khi quan sát từ Trái Đất chồng lên nhau trong sự biến đổi của chúng, vì thế cả Nhật thực toàn phần và Nhật thực một phần đều có thể xảy ra.^[57] Khi xảy ra nhật thực toàn phần, Mặt Trăng hoàn toàn che lấp đĩa Mặt Trời và hào quang Mặt Trời có thể được nhìn thấy bằng mắt thường từ Trái Đất. Bởi khoảng cách giữa Mặt Trăng và Trái Đất hơi tăng thêm theo thời gian, đường kính góc của Mặt Trăng giảm xuống. Điều này có nghĩa từ hàng trăm triệu năm trước Mặt Trăng có thể luôn che khuất Mặt Trời ở mọi lần nhật thực, vì thế có thể trong quá khứ nhật thực một phần không thể xảy ra. Tương tự, khoảng 600 triệu năm nữa (giả thiết rằng đường kính góc của Mặt Trời không thay đổi), Mặt Trăng không thể che khuất hoàn toàn Mặt Trời nữa và khi ấy chỉ xảy ra nhật thực một phần.^[55]

Một hiện tượng liên quan tới nhật/nguyệt thực là sự che khuất. Mặt Trăng liên tục ngăn tầm nhìn bầu trời của chúng ta với một diện tích hình tròn rộng khoảng 0,5 độ. Khi một ngôi sao sáng hay một hành tinh qua phía sau Mặt Trăng thì nó bị che khuất hay không thể quan sát được. Một cuộc nhật thực là một sự che khuất của Mặt Trời. Bởi Mặt Trăng gần với Trái Đất, các cuộc che khuất các ngôi sao riêng biệt không nhìn thấy được ở mọi nơi, cũng không ở cùng thời điểm. Bởi sự tiến động của quỹ đạo Mặt Trăng, mỗi năm các ngôi sao khác nhau sẽ bị che khuất.^[58]

Lần nguyệt thực diễn ra ngày 20 tháng 2 năm 2008 là lần nguyệt thực toàn phần. Toàn bộ diễn biến có thể được quan sát từ Nam Mỹ và hầu hết Bắc Mỹ (ngày 20 tháng 2), cũng như từ Đông Âu, châu Phi, và Tây Á (ngày 21 tháng 2). Lần nhật thực diễn ra ngày 11 tháng 9 năm 2007, quan sát được từ Nam Mỹ và nhiều vùng thuộc Nam Cực. Lần nhật thực toàn phần diễn ra ngày 1 tháng 8 năm 2008 có đường che khuất hoàn toàn bắt đầu từ bắc Canada chạy qua Nga và Trung Quốc. Lần nguyệt thực sắp tới sẽ là ngày 21 tháng 12 năm 2010, là đợt nguyệt thực toàn phần. Dự kiến ở Việt Nam, nguyệt thực sẽ bắt đầu lúc 13 giờ 30 phút, che khuất hoàn toàn vào 15 giờ 20 phút và kết thúc lúc 17 giờ 10 phút.^[59]

Bước tiến đầu tiên trong việc quan sát Mặt Trăng được thực hiện nhờ sự phát minh kính viễn vọng. Galileo Galilei đã sử dụng tốt công cụ này để quan sát các ngọn núi và hố va chạm trên Mặt Trăng.

Cuộc chạy đua vũ trụ thời Chiến tranh Lạnh giữa Liên Xô và Hoa Kỳ đã dẫn tới sự tập trung chú ý vào Mặt Trăng. Các phi vụ tàu vũ trụ không người lái, kể cả bay ngang qua và va chạm/hạ cánh, đã được thực hiện ngay khi các khả năng phóng tàu của con người cho phép. Chương trình Luna của Liên bang Xô viết đã lần đầu tiên đưa được tàu vũ trụ không người lái tới Mặt Trăng. Vật thể đầu tiên do con người chế tạo thoát được lực hấp dẫn Trái Đất đi tới gần Mặt Trăng là Luna 1, vật thể nhân tạo đầu tiên va chạm xuống bề mặt Mặt Trăng là Luna 2, và những bức ảnh đầu tiên về bề mặt không nhìn thấy được của Mặt Trăng đã được Luna 3chụp, ba phi vụ này diễn ra năm 1959. Tàu vũ trụ đầu tiên thực hiện thành công hạ cánh nhẹ nhàng xuống Mặt Trăng là Luna 9 và phương tiện không người điều khiển đầu tiên bay quanh quỹ đạo Mặt Trăng là Luna 10, hai phi vụ này diễn ra năm 1966.^[1] Các mẫu vật từ Mặt Trăng đã được các phi vụ Luna (Luna 16, 20, và 24) và các phi vụ Apollo 11 tới 17 đưa về Trái Đất (ngoại trừ Apollo 13, đã phải hủy bỏ kế hoạch hạ cánh).

Những bước chân đầu tiên của con người trên Mặt Trăng năm 1969 được coi là đỉnh cao của cuộc chạy đua vũ trụ.^[60] Neil Armstrong trở thành người đầu tiên đi bộ trên bề mặt Mặt Trăng với tư cách chỉ huy phi vụ Apollo 11 của Hoa Kỳ lúc 02:56 UTC ngày 21 tháng 7 năm 1969. Các cuộc hạ cánh xuống Mặt Trăng và quay trở về Trái Đất đã được thực hiện nhờ các tiến bộ kỹ thuật to lớn, trong các lĩnh vực như tiêu mòn hóa học và kỹ thuật tái thâm nhập khí quyển hồi đầu thập niên 1960.

Các gói phương tiện kỹ thuật đã được đặt trên bề mặt Mặt Trăng trong mọi phi vụ Apollo. Các trạm ALSEP (Gói thí nghiệm bề mặt Mặt Trăng Apollo) có tuổi thọ sử dụng dài đã được đặt tại các địa điểm hạ cánh của Apollo 12, 14, 15, 16, và 17, trong khi đó các trạm tạm thời được gọi là EASEP (Gói kỹ thuật khoa học Apollo ban đầu) đã được đặt khi thực hiện phi vụ Apollo 11. Các trạm ALSEP có các thiết bị như máy thăm dò dòng, máy đo địa chấn, từ kế và các thiết bị phản hồi. Việc truyền dữ liệu về Trái Đất đã kết thúc ngày 30 tháng 9 năm 1977 vì các lý do tài chính.^[61][62] Bởi các thiết bị phản hồi laser Mặt Trăng (LLR) là các thiết bị động nên chúng vẫn còn được sử dụng. Việc chiếu tia laser lên các trạm LLR vẫn được thực hiện hàng ngày từ các trạm ở Trái Đất với độ chính xác vài centimét, và dữ liệu thu được dùng để tính toán kích thước lõi Mặt Trăng.^[63]

Cho tới nay, Eugene Cernan, thành viên của phi vụ Apollo 17, là người cuối cùng rời bề mặt Mặt Trăng, vào ngày 14 tháng 12 năm 1972 và từ đó chưa từng có ai đặt chân lên đây.

Từ giữa thập niên 1960 tới giữa thập niên 1970, 65 vật thể nhân tạo đã bay tới Mặt Trăng (cả có và không có người điều khiển, chỉ riêng trong năm 1971 đã có 10 vụ), lần cuối là của Luna 24 năm 1976. Chỉ 18 phi vụ trong số đó là những cuộc hạ cánh xuống Mặt Trăng có điều khiển, 9 phi vụ hoàn thành cuộc du hành vòng quanh từ Trái Đất và quay trở về với các mẫu đá Mặt Trăng. Liên Xô sau đó đã đặt trọng tâm chú ý vào Sao Kim và các trạm vũ trụ, còn Hoa Kỳ tập trung vào Sao Hỏa và các hành tinh phía ngoài. Năm 1990, tàu vũ trụ Hiten của Nhật Bản đã bay trên quỹ đạo quanh Mặt Trăng, khiến nước này trở thành quốc gia thứ ba đưa được tàu vũ trụ vào quỹ đạo Mặt Trăng. Tàu vũ trụ này thả một tàu thăm dò nhỏ, Hagormo, vào quỹ đạo Mặt Trăng, nhưng thiết bị truyền dữ liệu bị hỏng nên các sứ mệnh khoa học sau đó đã không thể thực hiện.

Năm 1994, cuối cùng Hoa Kỳ cũng quay lại với Mặt Trăng, tuy chỉ bằng robot, tàu vũ trụ Clementine. Phi vụ này đã thực hiện được việc lập bản đồ địa hình gần toàn bộ của Mặt Trăng lần đầu tiên, và các hình ảnh đa phổ đầu tiên về bề mặt Mặt Trăng. Tiếp sau đó là phi vụ Lunar Prospector năm 1998. Quang phổ kế nơtron trên Lunar Prospector cho thấy sự hiện diện với số lượng lớn của hiđrô tại các vùng cực của Mặt Trăng, dường như được gây ra do sự hiện diện của băng ở vài mét bên trên tầng regolith bên trong những hố va chạm không bao giờ được chiếu sáng. Tàu vũ trụ Smart 1 của châu Âu được phóng đi ngày 27 tháng 9 năm 2003 và ở trên quỹ đạo Mặt Trăng từ ngày 15 tháng 11 năm 2004 đến ngày 3 tháng 9 năm 2006.

Ngày 14 tháng 1 năm 2004, Tổng thống Hoa Kỳ George W. Bush đã kêu gọi một kế hoạch thực hiện các phi vụ có người điều khiển tới Mặt Trăng vào năm 2020 (xem Viễn cảnh Thám hiểm Mặt Trăng).^[64] NASA hiện có kế hoạch xây dựng một tiền trạm thường trực tại một trong các cực Mặt Trăng.^[65] Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa đã đưa ra các kế hoạch đầy tham vọng nhằm thám hiểm Mặt Trăng và đã bắt đầu Chương trình Thường Nga để thực hiện mục tiêu này, họ đã phóng thành công tàu vũ trụ đầu tiên, Thường Nga-1, ngày 24 tháng 10 năm 2007.^[66]

Phi vụ thám hiểm Mặt Trăng đầu tiên của Ấn Độ, Chandrayaan I, đã quay trên quỹ đạo quanh Mặt Trăng vào ngày 8 tháng 11 năm 2008 cho đến khi mất liên lạc với con tàu vào ngày 27 tháng 8 năm 2009. Con tàu này đã gửi về bản đồ bề mặt Mặt Trăng độ phân giải cao về thành phần hóa học, ảnh chụp địa chất và khoáng vật, từ đó xác nhận sự có mặt của phân tử nước trong đất Mặt Trăng.^[67] Cơ quan nghiên cứu không gian Ấn Độ có kế hoạch phóng tàu Chandrayaan II vào năm 2013, nó sẽ mang theo một rô bốt tự hành của Nga đổ bộ lên Mặt Trăng.^[68][69] Hai tàu Lunar Reconnaissance Orbiter(LRO) và LCROSS chứa khối va chạm được phóng lên đồng thời và chúng đã đi vào quỹ đạo quanh Mặt Trăng ngày 18 tháng 6 năm 2009; LCROSS đã hoàn thành phi vụ của nó khi con tàu thả khối va chạm và thực hiện quan sát sự kiện va chạm xảy ra ở hố Cabeus vào ngày 9 tháng 10 năm 2009,^[70] trong khi LRO hiện tại vẫn đang hoạt động, và gửi về trung tâm điều khiển các bức ảnh có độ phân giải cao.

Giải Lunar X của Google, được thông báo ngày 13 tháng 9 năm 2007, hy vọng khuyến khích việc thám hiểm Mặt Trăng do tư nhân tài trợ. Quỹ X Prize sẽ trao cho bất kỳ ai 20 triệu dollar Mỹ nếu họ cho hạ cánh thành công một thiết bị robot xuống Mặt Trăng và đạt được một số tiêu chí do họ quy định.

Ngày 14 tháng 9 năm 2007 Cơ quan Thám hiểm Không gian Nhật Bản đã phóng SELENE một tàu vũ trụ quỹ đạo Mặt Trăng được trang bị một camera có độ phân giải cao và hai vệ tinh nhỏ. Phi vụ này được chờ đợi kéo dài trong một năm.^[71]

Tàu Kaguya của Nhật Bản phóng lên năm 2007 đã tìm thấy Uranium trên Mặt Trăng bằng máy phân tích quang phổ tia gamma. Mặt Trăng hứa hẹn sẽ là nguồn cung cấp Uranium dồi dào cho Trái Đất.

Mặt Trăng đã là chủ đề của nhiều tác phẩm văn học nghệ thuật và là nguồn cảm hứng của rất nhiều công trình khác. Nó là một trong những môn nghệ thuật thị giác, nghệ thuật biểu diễn, thơ, văn và nhiều môn nghệ thuật khác. Một bức tranh khắc đá có niên đại từ 5.000 năm trước tại Knowth, Ireland có thể thể hiện Mặt Trăng, đây cũng có thể là bức vẽ Mặt Trăng sớm nhất từng được phát hiện.^[72] Trong nhiều nền văn hóa tiền sử và cổ đại, Mặt Trăng từng được cho là một nữ thần hay các hiện tượng siêu nhiên khác, và những quan điểm chiêm tinh học về Mặt Trăng vẫn còn được truyền đạt đến ngày nay.

Một trong số những giải thích khoa học đầu tiên của thế giới phương Tây về Mặt Trăng là của nhà triết học Hy Lạp Anaxagoras (năm 428 trước Công Nguyên), ông suy luận rằng cả Mặt Trời và Mặt Trăng đều là các thiên thể hình cầu lớn bằng đá, và rằng Mặt Trăng phản chiếu ánh sáng của Mặt Trời. Quan điểm vô thần của ông về các bầu trời là một trong những nguyên nhân khiến ông bị bắt giam và cuối cùng bị trục xuất.^[73]

Theo miêu tả vũ trụ của Aristotle (384–322 trước Công Nguyên), Mặt Trăng là biên giới giữa các bầu trời của các nguyên tố có thể biến đổi (đất, nước, không khí và lửa), và các ngôi sao bất diệt của ête. Sự phân chia này đã là một phần của vật lý học trong nhiều thế kỷ sau đó.^[74]

Ở thời Chiến quốc tại Trung Quốc, nhà thiên văn học Thạch Thân (thế kỷ 4 trước Công Nguyên) đã đưa ra những lý luận để phán đoán nhật thực và nguyệt thực dựa trên các vị trí tương quan của Mặt Trời và Mặt Trăng.^[75] Dù người Trung Quốc ở thời Hán (202 TCN–202) tin rằng Mặt Trăng là nguồn năng lượng tương đương khí, lý thuyết 'ảnh hưởng bức xạ' của họ công nhận rằng ánh sáng của Mặt Trăng chỉ đơn giản là sự phản chiếu của Mặt Trời (đã được Anaxagoras đề cập ở trên).^[76] Điều này được các nhà tư tưởng chủ đạo như Kinh Phòng (78–37 trước Công Nguyên) và Trương Hành (78–139) ủng hộ, những cũng bị nhà triết học có tầm ảnh hưởng là Vương Sung (27–97) phản đối.^[76] Kinh Phòng đã lưu ý tới hình cầu của Mặt Trăng trong khi Trương Hành đã miêu tả chính xác về nhật thực và nguyệt thực.^[76][77] Những điều quả quyết đó được Thẩm Quát (1031–1095) thời nhà Tống (960–1279) ủng hộ, ông đã tạo ra một biểu tượng giải thích thời kỳ trăng khuyết và trăng tròn tương tự như một quả bóng tròn bạc tròn phản chiếu, mà khi được phủ bột trắng và nhìn từ phía bên, sẽ có hình lưỡi liềm.^[78] Ông cũng lưu ý rằng lý do Mặt Trời và Mặt Trăng không che khuất nhau mỗi lần trùng vị trí bởi có một lượng xiên nhỏ trong đường quỹ đạo của chúng.^[78]

Tới thời Trung cổ, trước khi kính viễn vọng được phát minh, ngày càng có nhiều người công nhận Mặt Trăng là hình cầu, dù rằng họ vẫn tin nó "hoàn toàn nhẵn".^[79] Năm 1609, Galileo Galilei vẽ một trong những hình vẽ qua kính thiên văn đầu tiên về Mặt Trăng trong cuốn sách Sidereus Nuncius của ông và ghi chú rằng nó không nhẵn mà có các ngọn núi và các hố va chạm. Sau này ở thế kỷ 17, Giovanni Battista Riccioli và Francesco Maria Grimaldi đã vẽ một bản đồ Mặt Trăng và đặt tên cho nhiều hố va chạm, những tên này vẫn được giữ đến ngày nay.

Trên các tấm bản đồ, những phần tối trên bề mặt Mặt Trăng được gọi là maria (các biển), và những phần sáng được gọi là terrae (lục địa). Khả năng Mặt Trăng có một số loại thực vật và có người Mặt Trăng sinh sống đã được xem xét một cách nghiêm túc bởi một số nhà thiên văn học nổi tiếng, thậm chí ở ngay những thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 19. Sự tương phản giữa phần cao nguyên sáng và biển tối tạo nên những mô hình được các nền văn hóa khác nhau coi là những người trên Mặt Trăng, thỏ và trâu, cùng nhiều hình tượng khác.

Năm 1835, Trò lừa vĩ đại về Mặt Trăng khiến một số người nghĩ rằng có một số loại động vật kỳ lạ đang sống trên Mặt Trăng.^[80] Tuy nhiên, hầu như cùng lúc đó (trong giai đoạn 1834–1836), Wilhelm Beer và Johann Heinrich Mädler đã xuất bản cuốn bản đồ bốn tập Mappa Selenographica và cuốn sách Der Mond năm 1837, đưa ra kết luận rõ ràng rằng Mặt Trăng không có nước cũng như không có khí quyển một cách đáng kể.

Phía không nhìn thấy được của Mặt Trăng hoàn toàn không được biết tới cho tới khi tàu vũ trụ Luna 3 được phóng đi năm 1959, và đã được Chương trình Lunar Orbiter vẽ bản đồ bao quát trong thập niên 1960.

Dù nhiều lá cờ của Liên Xô đã được Luna 2 thả xuống Mặt Trăng năm 1959 cũng như trong các phi vụ hạ cánh sau đó, và những lá cờ Hoa Kỳ cũng đã được cắm mang tính biểu tượng xuống Mặt Trăng, không quốc gia nào hiện tuyên bố quyền sở hữu với bất kỳ phần bề mặt nào của Mặt Trăng. Nga và Hoa Kỳ là các bên trong Hiệp ước Vũ trụ, đặt Mặt Trăng dưới cùng quyền tài phán như vùng biển quốc tế (tiếng Latin: res communis). Hiệp ước này cũng giới hạn việc sử dụng Mặt Trăng vào các mục đích hòa bình, cấm đặt các căn cứ quân sự và vũ khí hủy diệt hàng loạt (gồm cả vũ khí hạt nhân).^[81]

Một hiệp ước thứ hai, Hiệp ước Mặt Trăng, đã được đề xuất nhằm hạn chế việc khai thác các nguồn tài nguyên trên Mặt Trăng bởi bất kỳ một quốc gia riêng biệt nào, nhưng nó vẫn chưa được bất kỳ quốc gia nào có khả năng lên Mặt Trăng ký kết. Nhiều cá nhân đã đưa ra những tuyên bố sở hữu một phần hay toàn bộ Mặt Trăng, dù không một tuyên bố nào trong số đó được coi là đáng tin cậy.^[82]

Nhờ các pha đều đặn của Mặt Trăng khiến nó trở thành một đồng hồ tự nhiên rất thuận tiện, và chu kỳ nó tròn dần và khuyết dần đã trở thành cơ sở cho nhiều lịch cổ. Một mảnh xương đại bàng trên đó có khắc các ký tự tìm thấy gần làng Le Placard ở Pháp có niên đại khoảng 13.000 năm trước, được cho rằng là các dấu hiệu tượng trưng cho các pha Mặt Trăng.^[83] Chu kỳ Mặt Trăng xấp xỉ 30 ngày (gần một tháng). Từ month trong tiếng Anh và các từ cùng gốc khác trong các ngôn ngữ Giéc-manh có chung gốc từ ngôn ngữ tiền-Giéc manh *mǣnṓth-, nó được liên hệ với từ *mǣnōn trong ngôn ngữ tiền-Giéc manh, ám chỉ cho lịch Mặt Trăng được sử dụng trong các dân tộc Giec-manh (lịch Giec-manh) hơn là cho lịch Mặt Trời.^[84] Cùng nguồn gốc trong hệ ngôn ngữ Ấn-Âu là moon đã dẫn đến sự phát triển của các từ Latin measure and menstrual, những từ phản ánh tầm quan trọng của Mặt Trăng trong nhiều nền văn hóa cổ trong việc xác định thời gian (xem từ Latin mensis và ngôn ngữ Hy Lạp cổ đại μήνας (mēnas), có nghĩa là "month").^[85][86]

Mặt Trăng đã trở thành chủ đề chính trong nhiều tác phẩm văn học và nghệ thuật và cảm hứng cho vô số những thứ khác. Nó là mộtip trong nghệ thuật thị giác, nghệ thuật trình diễn, thơ, văn xuôi và âm nhạc. Một phiến đá khắc 5.000 năm tuổi ở Knowth, Ai Len, có thể tượng trưng cho Mặt Trăng và có lẽ là tác phẩm cổ xưa nhất từng được khám phá.^[87] Trong nhiều nền văn hóa tiền sử và cổ đại, Mặt Trăng được nhân cách hóa thành thần Mặt Trăng hay những hiện tượng siêu nhiên khác, và quan điểm chiêm tinh học vẫn còn ảnh hưởng đến ngày nay. Sự tương phản giữa các cao nguyên sáng và biển tối trên bề mặt của Mặt Trăng tạo ra những hình tượng khác nhau trong các nền văn hóa như chú Cuội, thỏ Mặt Trăng và trâu, cùng với những hình tượng khác. Mặt Trăng từ lâu đã được một số người gắn với bệnh điên và sự phi lý; các từ lunacy (điên rồ) và loony (người điên) có nguồn gốc từ tiếng Latin cho tên gọi của Mặt Trăng, Luna. Những nhà triết học như Aristotle và Pliny the Elder lập luận là khi trăng tròn sẽ tác động đến thần kinh của những cá nhân nhạy cảm, dễ bị tổn thương, họ tin là não người, phần lớn chứa nước, phải bị ảnh hưởng bởi Mặt Trăng và sức mạnh của nó lên thủy triều, nhưng nó lại quá yếu để ảnh hưởng đến một cá nhân.^[88] Thậm chí ngày nay, nhiều người cho rằng có nhiều người phải nhập viện tâm thần, tai nạn giao thông, giết người hoặc tự tử tăng lên trong thời gian trăng tròn, mặc dù không có bằng chứng nào ủng hộ cho điều này.^[88]

Tìm hiểu thêm về Mặt Trăng tại các dự án liên quan
	Từ điển từ Wiktionary
	Tập tin phương tiện từ Commons
	Tin tức từ Wikinews
	Danh ngôn từ Wikiquote
	Văn kiện từ Wikisource
	Tủ sách giáo khoa từ Wikibooks
	Tài nguyên học tập từ Wikiversity

Mặt Trăng (tiếng Latin: Luna, ký hiệu: ☾) là vệ tinh tự nhiên duy nhất của Trái Đất và là vệ tinh tự nhiên lớn thứ năm trong Hệ Mặt Trời.

Khoảng cách trung bình tính từ tâm Trái Đất đến Mặt Trăng là 384.403 km, lớn khoảng 30 lần đường kính Trái Đất. Đường kính Mặt Trăng là 3.474 km^[1], tức hơn một phần tư đường kính Trái Đất. Khối lượng Mặt Trăng khoảng bằng 2% khối lượng Trái Đất và lực hấp dẫn tại bề mặt Mặt Trăng bằng 17% lực hấp dẫn trên bề mặt Trái Đất. Mặt Trăng quay một vòng quanh Trái Đất với chu kỳ quỹ đạo 27,32 ngày, và các biến đổi định kỳ trong hình học của hệ Trái Đất-Mặt Trăng–Mặt Trời là nguyên nhân gây ra các pha Mặt Trăng, lặp lại sau mỗi chu kỳ giao hội 29,53 ngày.

Mặt Trăng là thiên thể duy nhất ngoài Trái Đất mà con người đã đặt chân tới. Năm 1959 là năm mang tính lịch sử đối với công cuộc khám phá Mặt Trăng, mở đầu bằng chuyến bay của vệ tinh nhân tạo Luna 1 của Liên bang Xô viết đến phạm vi của Mặt Trăng, tiếp đó Luna 2 rơi xuống bề mặt của Mặt Trăng và Luna 3 lần đầu tiên cung cấp ảnh mặt sau của Mặt Trăng. Năm 1966^[1], Luna 9 trở thành tàu vũ trụ đầu tiên hạ cánh thành công và Luna 10 là tàu vũ trụ không người lái đầu tiên bay quanh Mặt Trăng. Hiện nay, các miệng hố đen ở vùng cực Nam của Mặt Trăng là nơi lạnh nhất trong hệ Mặt Trời.^[2]

Cho đến nay, Chương trình Apollo của Hoa Kỳ đã thực hiện được những cuộc đổ bộ duy nhất của con người xuống Mặt Trăng, tổng cộng gồm sáu lần hạ cánh trong giai đoạn từ 1969 tới 1972. Năm 1969, Neil Armstrong và Buzz Aldrin là những người đầu tiên đặt chân lên Mặt Trăng trong chuyến bay Apollo 11. Việc thám hiểm Mặt Trăng của loài người đã ngừng lại với sự chấm dứt của chương trình Apollo^{[cần dẫn nguồn]}, dù nhiều quốc gia đã thông báo các kế hoạch đưa người hay tàu vũ trụ robot tới Mặt Trăng.

Trong tiếng Việt, Mặt Trăng còn được gọi bằng những tên khác như ông trăng, ông giăng, giăng, nguyệt, Hằng Nga, Thường Nga, Thái Âm v.v... Không giống như vệ tinh của những hành tinh khác, Mặt Trăng - vệ tinh của Trái Đất - không có tên riêng nào khác. Trong một số ngôn ngữ, Mặt Trăng của Trái Đất được viết hoa để phân biệt với danh từ chung "mặt trăng", nói đến các vệ tinh tự nhiên của các hành tinh khác như "the Moon" trong tiếng Anh^[3] và "the moon".

Từ moon ("Mặt Trăng" trong tiếng Anh) là một từ thuộc nhóm ngôn ngữ German, liên quan tới từ mensis trong tiếng Latin; từ này lại xuất phát từ gốc me- trong ngôn ngữ Ấn-Âu nguyên thủy (Proto-Indo-European), cũng xuất hiện trong measure (đo lường)^[4] (thời gian), với sự gợi nhớ tới tầm quan trọng của nó trong việc đo đạc thời gian trong những từ có nguồn gốc từ nó như Monday ("thứ Hai" trong tiếng Anh), month ("tháng" trong tiếng Anh) và menstrual (hàng tháng/kinh nguyệt). Trong tiếng Anh, từ moon chỉ có nghĩa "Mặt Trăng" cho tới tận năm 1665, khi nó được mở rộng nghĩa để chỉ những vệ tinh tự nhiên mới được khám phá của các hành tinh khác^[4]. Mặt Trăng thỉnh thoảng cũng được gọi theo tên tiếng Latin của nó, Luna, để phân biệt với các vệ tinh tự nhiên khác; tính từ có liên quan là lunar và một tiền tố tính từ seleno - hay hậu tố -selene (theo vị thần Hy Lạp Selene).

Mặt Trăng nằm trên quỹ đạo quay đồng bộ, có nghĩa là nó hầu như giữ nguyên một mặt hướng về Trái Đất ở tất cả mọi thời điểm. Buổi đầu mới hình thành, Mặt Trăng quay chậm dần và bị khoá ở vị trí hiện tại vì những hiệu ứng ma sát xuất hiện cùng hiện tượng biến dạng thuỷ triều do Trái Đất gây ra^[5].

Từ đã rất lâu khi Mặt Trăng còn quay nhanh hơn hiện tại rất nhiều, bướu thuỷ triều (tidal bulge) của nó chạy trước đường nối Trái Đất-Mặt Trăng bởi nó không thể làm xẹp bướu đủ nhanh để giữ bướu này luôn ở trên đường thẳng đó^[6]. Lực quay khiến bướu luôn vượt quá đường nối này. Hiện tượng này gây ra mô men xoắn, làm giảm tốc độ quay của Mặt Trăng, như một lực vặn siết chặt đai ốc. Khi tốc độ quay của Mặt Trăng giảm xuống đủ để cân bằng với tốc độ quỹ đạo của nó, khi ấy bướu luôn hướng về phía Trái Đất, bướu nằm trên đường thẳng nối Trái Đất-Mặt Trăng, và lực xoắn biến mất. Điều này giải thích tại sao Mặt Trăng quay với tốc độ bằng tốc độ quỹ đạo và chúng ta luôn chỉ nhìn thấy một phía của Mặt Trăng.

Các biến đổi nhỏ (đu đưa - libration) trong góc quan sát cho phép chúng ta có thể nhìn thấy được khoảng 59% bề mặt Mặt Trăng (nhưng luôn luôn chỉ là một nửa ở mọi thời điểm)^[1].

Phần nhìn thấy được từ Trái Đất		Phần không nhìn thấy được từ Trái Đất

Mặt quay về phía Trái Đất được gọi là phần nhìn thấy, và phía đối diện được gọi là phần không nhìn thấy. Phần không nhìn thấy thỉnh thoảng còn được gọi là "phần tối," nhưng trên thực tế nó cũng được chiếu sáng thường xuyên như phần nhìn thấy: một lần trong mỗi ngày Mặt Trăng, trong tuần trăng mới mà chúng ta quan sát thấy từ Trái Đất khi phần nhìn thấy đang bị che tối. Phần không nhìn thấy của Mặt Trăng lần đầu tiên được tàu thăm dò Xô Viết Luna 3 chụp ảnh năm 1959. Một đặc điểm phân biệt của phần không nhìn thấy được là nó hầu như không có "các vùng tối Mặt Trăng" (các "biển").

Các đồng bằng tối và hầu như không có đặc điểm riêng trên Mặt Trăng có thể được nhìn thấy rõ bằng mắt thường được gọi là "các vùng tối" hay các biển Mặt Trăng, từ tiếng Latin (mare) có nghĩa là "biển", bởi chúng được các nhà thiên văn học cổ đại cho là những nơi chứa đầy nước. Hiện chúng đã được biết chỉ là những bề mặt lớn chứa dung nham bazan cổ đã đông đặc. Đa số các dung nham này đã được phun ra hay chảy vào những chỗ lõm hình thành nên sau các vụ va chạm thiên thạch hay sao chổi vào bề mặt Mặt Trăng. (Oceanus Procellarum là trường hợp khác bởi nó không được hình thành do va chạm). Các biển xuất hiện dày đặc phía bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trăng, phía không nhìn thấy có rất ít biển và chúng chỉ chiếm khoảng 2% bề mặt^[7], so với khoảng 31% ở phía đối diện^[1]. Cách giải thích có vẻ đúng đắn nhất cho sự khác biệt này liên quan tới sự tập trung cao của các yếu tố sinh nhiệt phía bề mặt nhìn thấy được, như đã được thể hiện bởi các bản đồ địa hóa học có được từ những máy quang phổ tia gama^[8][9]. Nhiều vùng có chứa những núi lửa hình khiên và các vòm núi lửa được tìm thấy trong các biển ở phía có thể nhìn thấy^[10].

Các vùng có màu sáng trên Mặt Trăng được gọi là terrae, hay theo cách thông thường hơn là các "cao nguyên", bởi chúng cao hơn hầu hết các biển. Nhiều rặng núi cao ở phía bề mặt nhìn thấy được chạy dọc theo bờ ngoài các vùng trũng do va chạm lớn, nhiều vùng trũng này đã được bazan lấp kín. Chúng được cho là các tàn tích còn lại của các gờ bên ngoài của vùng trũng va chạm^[11]. Không giống Trái Đất, không một ngọn núi lớn nào trên Mặt Trăng được cho là được hình thành từ các sự kiện kiến tạo^[12].

Các bức ảnh được chụp bởi phi vụ Clementine năm 1994 cho thấy bốn vùng núi trên vùng gờ hố va chạm Peary rộng 73 km tại cực bắc Mặt Trăng luôn được chiếu sáng trong cả ngày Mặt Trăng. Những đỉnh sáng vĩnh cửu này là có thể do độ nghiêng trục tự quay rất nhỏ trên mặt phẳng hoàng đạo của Mặt Trăng. Không vùng sáng vĩnh cửu nào được phát hiện ở phía cực nam, dù vùng gờ của hố va chạm Shackleton được chiếu sáng trong khoảng 80% ngày Mặt Trăng. Một hậu quả khác từ việc Mặt Trăng có độ nghiêng trục nhỏ là một số vùng đáy của các hố va chạm vùng cực luôn ở trong bóng tối^[13].

Bề mặt Mặt Trăng cho thấy bằng chứng rõ ràng rằng nó đã bị ảnh hưởng nhiều bởi các sự kiện va chạm thiên thạch^[14]. Các hố va chạm hình thành khi các thiên thạch và sao chổi va chạm vào bề mặt Mặt Trăng, và nói chung có khoảng nửa triệu hố va chạm với đường kính hơn 1 km. Do các hố va chạm hình thành với tỷ lệ gần như cố định, nên số lượng hố va chạm trên một đơn vị diện tích chồng lên trên một đơn vị địa chất có thể được sử dụng để ước tính tuổi của bề mặt (xem Đếm hố va chạm). Vì không có khí quyển, thời tiết và các hoạt động địa chất gần đây nên nhiều hố va chạm được bảo tồn trong trạng thái khá tốt so với những hố va chạm trên bề mặt Trái Đất.

Hố va chạm lớn nhất trên Mặt Trăng, cũng là một trong các hố va chạm lớn nhất đã được biết đến trong Hệ Mặt Trời, là Vùng trũng Nam cực-Aitken. Vùng này nằm ở phía mặt không nhìn thấy, giữa Nam cực và xích đạo, và có đường kính khoảng 2.240 km và sâu khoảng 13 km^[15]. Các vùng trũng va chạm lớn ở phía bề mặt nhìn thấy được gồm Imbrium, Serenitatis, Crisium và Nectaris.

Hầu hết các hố va chạm trên Mặt Trăng được đặt theo tên người, bao gồm tên các học giả, nhà khoa học, nhà thám hiểm, nhà nghệ thuật nổi tiếng (xem thêm danh sách nhân vật được đặt tên cho hố va chạm trên Mặt Trăng - tiếng Anh). Thói quen này bắt đầu từ năm 1645.

Bao trùm phía ngoài bề mặt Mặt Trăng là một lớp bụi rất mịn (vật chất vỡ thành các phần tử rất nhỏ) và lớp bề mặt vỡ vụn do va chạm này được gọi là regolith. Bởi được hình thành từ các quá trình va chạm, regolith của các bề mặt già thường dày hơn tại các nơi bề mặt trẻ khác. Đặc biệt, người ta đã ước tính rằng regolith có độ dày thay đổi từ khoảng 3–5 m tại các biển, và khoảng 10–20 m trên các cao nguyên^[16]. Bên dưới lớp regolith mịn là cái thường được gọi là megaregolith. Lớp này dày hơn rất nhiều (khoảng hàng chục km) và bao gồm lớp nền đá đứt gãy^[17].

Wikimedia Commons có thư viện hình ảnh và phương tiện truyền tải về Bản đồ Mặt Trăng

Những vụ bắn phá liên tiếp của các sao chổi và các thiên thạch có lẽ đã mang tới một lượng nước nhỏ vào bề mặt Mặt Trăng. Nếu như vậy, ánh sáng Mặt Trời sẽ phân chia đa phần lượng nước này thành các nguyên tố cấu tạo là hiđrô và ôxy, cả hai chất này theo thời gian nói chung lại bay vào vũ trụ, vì lực hấp dẫn của Mặt Trăng yếu. Tuy nhiên, vì độ nghiêng của trục tự quay của Mặt Trăng so với mặt phẳng hoàng đạo nhỏ, chỉ chênh 1,5°, nên có một số hố va chạm sâu gần các cực không bao giờ bị ánh sáng Mặt Trời trực tiếp chiếu tới (xem Hố va chạm Shackleton). Các phân tử nước ở trong các hố va chạm này có thể ổn định trong một thời gian dài.

Clementine đã vẽ bản đồ các hố va chạm tại cực nam Mặt Trăng^[18] nơi luôn ở trong bóng tối, và các cuộc thử nghiệm mô phỏng máy tính cho thấy có thể có tới 14.000 km² luôn ở trong bóng tối^[13]. Các kết quả thám sát radar từ phi vụ Clementine cho rằng có một số túi nước nhỏ, đóng băng nằm gần bề mặt, và dữ liệu từ máy quang phổ nơtron của Lunar Prospector cho thấy sự tập trung lớn dị thường của hiđrô ở vài mét phía trên của regolith gần các vùng cực^[19]. Các ước tính tổng số lượng băng gần một kilômét khối.

Băng có thể được khai thác và phân chia thành nguyên tử cấu tạo ra nó là hiđrô và ôxy bằng các lò phản ứng hạt nhân hay các trạm điện mặt trời. Sự hiện diện của lượng nước sử dụng được trên Mặt Trăng là yếu tố quan trọng để việc thực hiện tham vọng đưa con người lên sinh sống trên Mặt Trăng có thể trở thành hiện thực, bởi việc chuyên chở nước từ Trái Đất lên quá tốn kém. Tuy nhiên, những quan sát gần đây bằng radar hành tinh Arecibo cho thấy một số dữ liệu thám sát radar của chương trình Clementine gần vùng cực trước kia được cho là dấu hiệu của sự hiện diện của băng thì trên thực tế có thể chỉ là hậu quả từ những tảng đá bị bắn ra từ các hố va chạm gần đây^[20]. Năm 2008, những phân tích mới đã tìm thấy một lượng nước nhỏ ở bên trong dung nham núi lửa mang về Trái Đất từ tàu Apollo 15.^[21] Tháng 9 năm 2009, phổ kế trên tàu Chandrayaan-1' đã xác định được các vạch phổ hấp thụ của nước và hiđrôxyl nhờ sự phản xạ của tia sáng Mặt Trời, mang lại chứng cứ về sự có mặt của một lượng lớn nước trên bề mặt của Mặt Trăng, có thể cao tới 1.000;ppm.^[22] Vài tuần sau, tàu LCROSS phóng một thiết bị va chạm nặng 2.300 kg vào một hố va chạm ở vùng cực tối vĩnh cửu, và xác định được ít nhất 100 kg nước trong đám vật chất bắn tung lên từ vụ va chạm.^[23][24]

Mặt Trăng là một vật thể phân dị, về mặt địa hoá học gồm một lớp vỏ, một lớp phủ, và lõi. Cấu trúc này được cho là kết quả của sự kết tinh phân đoạn của một biển macma chỉ một thời gian ngắn sau khi nó hình thành khoảng 4,5 tỷ năm trước. Năng lượng cần thiết để làm tan chảy phần phía ngoài của Mặt Trăng thường được cho là xuất phát từ một sự kiện va chạm lớn được cho là đã hình thành nên hệ thống Trái Đất-Mặt Trăng, và sự bồi đắp sau đó của vật chất trong quỹ đạo Trái Đất. Sự kết tinh của biển macma khiến xuất hiện lớp phủ mafic và một lớp vỏ giàu plagiocla (xem Nguồn gốc và tiến hoá địa chất bên dưới).

Việc vẽ bản đồ địa hoá học từ quỹ đạo cho thấy lớp vỏ Mặt Trăng gồm phần lớn thành phần là anorthosit,^[25] phù hợp với giả thuyết biển macma. Về các nguyên tố, lớp vỏ gồm chủ yếu là ôxy, silic, magiê, sắt, canxi và nhôm. Dựa trên các kỹ thuật địa vật lý, chiều dày của nó được ước tính trung bình khoảng 50 km^[26].

Sự tan chảy một phần bên trong lớp phủ Mặt Trăng khiến phóng xạ của biển bazan nổi lên trên bề mặt Mặt Trăng. Các phân tích bazan này cho thấy lớp phủ bao gồm chủ yếu là các khoáng chất olivin, orthopyroxen và clinopyroxen, và rằng lớp phủ Mặt Trăng có nhiều sắt hơn Trái Đất. Một số bazan Mặt Trăng chứa rất nhiều titan (hiện diện trong khoáng chất ilmenit), cho thấy lớp phủ có sự không đồng nhất lớn trong thành phần. Các trận động đất trên Mặt Trăng được phát hiện xảy ra sâu bên trong lớp phủ, khoảng 1.000 km dưới bề mặt. Chúng diễn ra theo chu kỳ hàng tháng và liên quan tới các ứng suất thuỷ triều gây ra bởi quỹ đạo lệch tâm của Mặt Trăng quanh Trái Đất^[26].

Mặt Trăng có mật độ trung bình 3.346,4 kg/m³, khiến nó trở thành vệ tinh có mật độ lớn thứ hai trong Hệ Mặt Trời sau Io. Tuy nhiên, nhiều bằng chứng cho thấy có thể lõi Mặt Trăng nhỏ, với bán kính khoảng 350 km hay nhỏ hơn^[26]. Nó chỉ bằng khoảng 20% kích thước Mặt Trăng, trái ngược so với 50% của đa số các thiên thể khác. Thành phần lõi Mặt Trăng không đặc chắc, nhưng phần lớn tin rằng nó gồm một lõi sắt kim loại với một lượng nhỏ lưu huỳnh và niken. Các phân tích về sự khác biệt trong thời gian tự quay của Mặt Trăng cho thấy ít nhất lõi Mặt Trăng cũng nóng chảy một phần^[27].

Địa hình Mặt Trăng đã được đo đạc bằng các biện pháp đo độ cao laser và phân tích hình lập thể, đa số được thực hiện gần đây từ các dữ liệu thu thập được trong phi vụ Clementine. Đặc điểm địa hình dễ nhận thấy nhất là Vùng trũng Nam cực-Aitken phía bề mặt không nhìn thấy, nơi có những điểm thấp nhất của Mặt Trăng. Các điểm cao nhất ở ngay phía đông bắc vùng trũng này, và nó cho thấy vùng này có thể có những trầm tích vật phóng núi lửa dày đã xuất hiện trong sự kiện va chạm xiên vào vùng trũng Nam cực-Aitken. Các vùng trũng do va chạm lớn khác, như Imbrium, Serenitatis, Crisium, Smythii và Orientale, cũng có địa hình vùng khá thấp và các gờ tròn nổi. Một đặc điểm phân biệt khác của hình dáng Mặt Trăng là cao độ trung bình ở phía không nhìn thấy khoảng 1,9 km cao hơn so với phía nhìn thấy^[26].

Trường hấp dẫn của Mặt Trăng đã được xác định qua việc thám sát các tín hiệu radio do các tàu vũ trụ bay trên quỹ đạo phát ra. Nguyên tắc sử dụng dựa trên Hiệu ứng Doppler, theo đó việc tàu vũ trụ tăng tốc theo hướng đường quan sát có thể được xác định bằng những thay đổi tăng nhỏ trong tần số tín hiệu radio, và khoảng cách từ tàu vũ trụ tới một trạm trên Trái Đất. Tuy nhiên, vì sự quay đồng bộ của Mặt Trăng vẫn không thể thám sát tàu vũ trụ vượt quá các rìa của Mặt Trăng, và trường hấp dẫn phía bề mặt không nhìn thấy được vì thế vẫn còn chưa được biết rõ^[28].

Đặc điểm chính của trường hấp dẫn Mặt Trăng là sự hiện diện của các mascon (tập trung khối lượng), là những dị thường hấp dẫn dương gắn liền với một số vùng trũng va chạmlớn^[29]. Những dị thường này ảnh hưởng lớn tới quỹ đạo của các tàu vũ trụ quay xung quanh Mặt Trăng, và một mô hình hấp dẫn chính xác là cần thiết để lập kế hoạch cho các phi vụ tàu vũ trụ có và không có người lái. Các mascon một phần xuất hiện bởi sự hiện diện của các dòng chảy dung nham bazan vào một số vùng trũng va chạm. Tuy nhiên, các dòng chảy dung nham chính chúng lại không thể giải thích toàn bộ trường hấp dẫn, và phay nghịch của mặt phân giới lớp vỏ-lớp phủ cũng là điều cần thiết. Dựa trên các mô hình hấp dẫn Lunar Prospector, người ta thấy rằng một số mascon tồn tại nhưng không cho thấy bằng chứng cho thuyết núi lửa biển bazan^[30]. Sự mở rộng to lớn của núi lửa biển bazan gắn liền với Oceanus Procellarum không chỉ ra sự bất thường hấp dẫn dương.

Mặt Trăng có một từ trường bên ngoài trong khoảng một tới một trăm nanotesla— chưa bằng 1% từ trường Trái Đất (khoảng 30-60 microtesla). Các khác biệt chính khác là Mặt Trăng hiện tại không có một từ trường lưỡng cực (lẽ ra phải được tạo ra bởi địa động lực trong lõi của nó), và sự từ hóa hiện diện hầu như đều có nguồn gốc từ lớp vỏ^[31]. Một giả thuyết cho rằng sự từ hóa ở lớp vỏ đã xuất hiện ngay từ buổi đầu lịch sử Mặt Trăng khi địa động lực đang hoạt động. Tuy nhiên, kích thước nhỏ của lõi Mặt Trăng là một yếu tố cản trở tiềm tàng cho giả thuyết này. Một giả thuyết khác, có thể trên một vật thể không có không khí như Mặt Trăng, các từ trường tạm thời có thể xuất hiện trong những sự kiện va chạm lớn. Ủng hộ giả thuyết này, cần lưu ý rằng sự từ hóa lớp vỏ lớn nhất là ở gần các vùng đối chân của những vùng trũng do va chạm lớn. Người ta đề xuất rằng một hiện tượng như vậy có thể xảy ra từ sự mở rộng tự do của một đám mây plasma sinh ra từ va chạm bao quanh Mặt Trăng với sự hiện diện của một từ trường bao quanh^[32].

Mặt Trăng có khí quyển mỏng đến nỗi hầu như không đáng kể, với tổng khối lượng khí quyển chưa tới 10⁴ kg^[33]. Một nguồn gốc hình thành khí quyển Mặt Trăng chính là hiện tượng tự phun khí—sự phun các loại khí như radon hình thành bởi quá trình phân rã phóng xạ bên trong lớp vỏ và lớp phủ^[34]. Một nguồn quan trọng khác hình thành trong quá trình tiên xạ, liên quan tới sự bắn phá của vi thiên thạch, các ion, electron của gió Mặt Trời và ánh sáng Mặt Trời^[25]. Các loại khí phát sinh từ quá trình tiên xạ hoặc chui vào trong regolith vì lực hấp dẫn của Mặt Trăng, hoặc có thể lại rơi vào vũ trụ vì áp suất bức xạ của Mặt Trời hay bị quét sạch bởi từ trường gió Mặt Trời nếu chúng đã bị ion hoá. Các nguyên tố natri và kali đã được phát hiện bằng cách phương pháp quang phổ trên Trái Đất, trong khi nguyên tố radon–222 (²²²Rn) và poloni-210 (²¹⁰Po) đã được suy ra từ máy quang phổ hạt alpha của Lunar Prospector^[35]. Agon–40 (⁴⁰Ar), heli-4 (⁴He), ôxy (O₂) và/hay metan (CH₄), nitơ (N₂) và/hay mônôxít cacbon (CO), và điôxít cacbon (CO₂) đã được phát hiện tại chỗ bởi các máy do các nhà du hành vũ trụ chương trình Apollo để lại^[36].

Ban ngày trên Mặt Trăng, nhiệt độ trung bình là 107 °C, còn ban đêm nhiệt độ là -153 °C^[37].

Nhiều cơ cấu đã được đưa ra nhằm giải thích sự hình thành của Mặt Trăng. Mọi người tin rằng Mặt Trăng đã được hình thành từ 4,527 ± 0,010 tỷ năm trước, khoảng 30-50 triệu năm sau sự hình thành của Hệ Mặt Trời^[38].

Một sự thiếu hụt lớn trong mọi giả thuyết trên là chúng không thể giải thích được động lượng góc cao của hệ Trái Đất-Mặt Trăng^[41].

Vì kết quả của một lượng lớn năng lượng được giải phóng trong vụ va chạm lớn và sự bồi tụ vật liệu sau đó trên quỹ đạo Trái Đất, mọi người thường cho rằng một phần lớn Mặt Trăng trước kia từng tan chảy. Phần tan chảy bên ngoài của Mặt Trăng ở thời điểm đó được gọi là biển macma, và ước tính độ sâu của nó trong khoảng 500 km cho tới toàn bộ bán kính Mặt Trăng^[8].

Khi biển macma nguội đi, sự kết tinh phân đoạn và phân dị của nó khiến tạo thành lớp phủ và lớp vỏ riêng biệt. Lớp phủ được cho là được hình thành chủ yếu bởi sự kết tủa và lắng đọng của các khoáng chất olivin, clinopyroxen và orthopyroxen. Sau khi khoảng 3/4 biển macma kết tinh, khoáng chất anorthit được cho là đã kết tủa và trôi nổi lên bề mặt bởi nó có mật độ thấp, hình thành nên lớp vỏ^[8].

Các chất lỏng cuối cùng kết tinh từ biển macma có thể ban đầu đã len giữa lớp vỏ và áo, và có thể chứa nhiều nguyên tố không tương thích và tạo nhiệt. Thành phần địa hóa học này được gọi bằng tên viết tắt theo các chữ cái đầu KREEP, của kali (K), các nguyên tố đất hiếm (REE) và phốt pho (P), và có lẽ đã tập trung trong Procellarum KREEP Terrane, là một vùng địa chất nhỏ bao gồm hầu hết Oceanus Procellarum và Biển Imbrium ở phần bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trăng^[26].

Một phần lớn tiến hóa địa chất của Mặt Trăng hậu biển macma là do quá trình hình thành hố va chạm. Niên đại địa chất Mặt Trăng chủ yếu được phân chia dựa trên sự hình thành các vùng trũng lớn do va chạm, như Nectaris, Imbrium và Orientale. Các cấu trúc va chạm này có đặc điểm là những gờ tròn vật chất do va chạm hất lên, và thường có đường kính lên tới hàng trăm đến hàng ngàn kilômét. Mỗi vùng trũng nhiều gờ này đều gắn liền với một bề mặt trầm tích vật phóng lớn để hình thành các tầng của địa tầng khu vực. Tuy chỉ một số vùng trũng đa gờ được xác định niên đại chính xác, chúng rất hữu ích để xác định niên đại gần đúng dựa trên các vùng đất theo địa tầng. Các ảnh hưởng tiếp diễn của va chạm là nguyên nhân hình thành nên regolith.

Quá trình địa chất lớn khác ảnh hưởng tới bề mặt Mặt Trăng là biển núi lửa. Sự tăng các nguyên tố tạo nhiệt bên trong Procellarum KREEP Terrane được cho là đã khiến lớp phủ bên dưới nóng lên, và cuối cùng nóng chảy một phần. Một phần những macma đó tràn lên bề mặt và phun trào, gây ra sự tập trung cao của bazan biển ở phía bề mặt nhìn thấy được của Mặt Trăng^[8]. Đa phần biển bazan trên Mặt Trăng đã phun trào trong kỷ Imbrium ở vùng địa chất này từ 3,0–3,5 tỷ năm trước. Tuy nhiên, một số mẫu có niên đại từ tới 4,2 tỷ năm trước^[43] và những vụ phun trào gần đây nhất, dựa trên phương pháp đếm hố va chạm, được cho là đã xảy ra chỉ từ 1,2 tỷ năm trước^[44].

Đã có tranh cãi về việc các đặc điểm trên bề mặt Mặt Trăng có thay đổi theo thời gian hay không. Một số nhà quan sát đã tuyên bố rằng các hố va chạm có xuất hiện hoặc mất đi, hay rằng các hình thức khác của các hiện tượng tạm thời có thể xảy ra. Ngày nay, nhiều tuyên bố như vậy được cho là không thực tế, vì việc quan sát được tiến hành dưới các điều kiện ánh sáng khác nhau, quan sát thiên văn học kém, hay sự thiếu chính xác của các tấm bản đồ trước đó, Tuy nhiên, người ta biết rằng hiện tượng phun trào khí đôi khi có thể xảy ra và chúng có thể là yếu tố chịu trách nhiệm cho một tỷ lệ phần trăm nhỏ các hiện tượng nhất thời trên Mặt Trăng đã được thông báo. Gần đây, đã có ý kiến cho rằng một vùng có đường kính khoảng 3 km trên bề mặt Mặt Trăng bị biến đổi bởi một sự kiện phun trào khí ga khoảng 1 triệu năm trước^[45][46].

Đá Mặt Trăng được xếp thành hai loại, dựa trên địa điểm tồn tại của chúng tại các cao nguyên Mặt Trăng (terrae) hay tại các biển. Đá trên các cao nguyên gồm ba bộ: anorthosit sắt, magiê và kiềm (một số người coi bộ kiềm là một tập hợp con của bộ magiê). Đá thuộc bộ anorthosit sắt gồm hầu như chỉ là khoáng chất anorthit (một calic plagiocla fenspa) và được cho là đại diện cho sự tích tụ plagiocla trôi nổi của biển macma Mặt Trăng. Theo các biện pháp tính niên đại phóng xạ thì anorthosit sắt đã được hình thành từ 4,4 tỷ năm trước^[43][44].

Đá bộ magiê và kiềm chủ yếu là đá sâu mafic. Các loại đá đặc trưng gồm dunit, troctolit, gabbro, anorthosit kiềm và hiếm hơn là granit. Trái với bộ anorthosit sắt, các loại đá này đều có tỷ lệ Mg/Fe cao trong các khoáng vật mafic của chúng. Nói chung, các loại đá này là sự xâm nhập vào lớp vỏ cao nguyên đã hình thành từ trước (dù một số ví dụ hiếm hơn có lẽ là sự phun trào dung nham), và chúng đã hình thành từ khoảng 4,4–3,9 tỷ năm trước. Nhiều loại đá trên có sự phổ biến cao của, hay về mặt phát sinh có liên quan tới, thành phần địa hóa học KREEP.

Các biển Mặt Trăng gồm toàn bộ các biển bazan. Tuy tương tự như bazan Trái Đất, chúng chứa nhiều sắt hơn, và hoàn toàn không có chứa các sản phẩm bị biến đổi bởi nước, và chứa nhiều titan^[47][48].

Các nhà du hành vũ trụ đã thông báo rằng bụi từ bề mặt kết xuống giống như tuyết và có mùi thuốc súng cháy^[49]. Bụi hầu hết được hình thành từ thủy tinh điôxít silic (SiO₂), có lẽ được tạo ra từ các thiên thạch đã đâm xuống bề mặt Mặt Trăng. Chúng cũng có chứa canxi và magiê.

Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất trên quỹ đạo hình elíp gần tròn ở khoảng cách trung bình 384.403 km với cận điểm 363.104 km, viễn điểm 405.696 km và độ lệch tâmtrung bình 0,0554. Giá trị độ lệch tâm này thay đổi từ 0,043 đến 0,072 trong chu kì 8,85 năm. Mặt phẳng quỹ đạo của Mặt Trăng quanh Trái Đất nằm nghiêng so với mặt phẳng quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời trong khoảng 4°59′ đến 5°18′, với giá trị trung bình 5°9′. Chu kỳ quỹ đạo khoảng 27,321 ngày, kinh độ của điểm nút lên 125,08°, acgumen của cận điểm 318,15°.

Chuyển động biểu kiến của Mặt Trăng là kết quả tổng hợp chuyển động tương đối của nhiều thiên thể và của người quan sát, trong đó các chuyển động thành phần còn chịu ảnh hưởng nhiễu từ các thiên thể khác trong hệ Mặt Trời và từ tính chất cấu trúc các thiên thể. Mặt Trăng chuyển động biểu kiến theo hướng Đông Nam do chuyển động xoay của Trái Đất. Trên nền trời sao, nó dịch chuyển theo hướng Tây trung bình mỗi ngày 13° do chuyển động quanh Trái Đất và hàng ngày Mặt Trăng tụt lùi sau Mặt Trời 12° do Mặt Trời tiến về hướng Đông khoảng 1° mỗi ngày. Hàng ngày, Mặt Trăng mọc muộn hơn ngày trước đó trung bình 50 phút. Tháng giao hội của nó khoảng 29,53 ngày, dài hơn một chút so với chu kỳ quỹ đạo của Mặt Trăng (27,32 ngày), vì Trái Đất thực hiện chuyển động riêng của mình trên quỹ đạo xung quanh Mặt Trời, nên Mặt Trăng phải mất thêm một khoảng thời gian để trở về vị trí cũ của nó so với Mặt Trời^[1].

Nhiễu loạn kỳ sai là tác động nhiễu loạn nhỏ có chu kì của Mặt Trời đến chuyển động của Mặt Trăng trên quỹ đạo do các vị trí khác nhau của Mặt Trời so với đường củng điểm. Vận tốc góc không đều của Mặt Trăng trên quỹ đạo đã được biết đến từ thời cổ đại. Tác động này đã được nhà thiên văn Hy Lạp Ptolemaeus nhắc đến trong quyển Almagest. Ông cho rằng tác động này với chu kì 31,8 ngày có thể gây nhiễu tối đa 1°16,4' đến nhiễu loạn lớn trong chuyển động của Mặt Trăng.

Nhiễu loạn dao động là hiện tượng gây nhiễu trong chuyển động của Mặt Trăng do tác động của lực hấp dẫn nhiễu loạn từ Mặt Trời. Hiện tượng này là những biến đổi nhỏ với biên độ 39′ 30″ ^[50] trong chuyển động của Mặt Trăng, lúc nhanh hơn, lúc chậm hơn so với chuyển động trung bình trên quỹ đạo của mình với chu kì bằng một phần hai chu kì giao hội. Nhiễu quỹ đạo của Mặt Trăng được Tycho Brahephát hiện và sau đó Isaac Newton giải thích trên cơ sở lý thuyết nhiễu trong trường hấp dẫn.

Đa số các hiệu ứng thủy triều quan sát được trên Trái Đất đều do lực kéo hấp dẫn của Mặt Trăng, Mặt Trời chỉ gây một hiệu ứng nhỏ. Các hiệu ứng thủy triều dẫn khiến khoảng cách trung bình giữa Trái Đất và Mặt Trăng tăng khoảng 3,8 m mỗi thế kỷ, hay 3,8 cm mỗi năm.^[51] Vì hiệu ứng bảo toàn động lượng góc, sự tăng bán trục lớn của Mặt Trăng gắn liền với sự chậm dần tốc độ tự quay của Trái Đất khoảng 0,002 giây mỗi ngày sau mỗi thế kỷ.^[52]

Hệ Trái Đất-Mặt Trăng thỉnh thoảng được coi là một hành tinh đôi chứ không phải một hệ hành tinh-vệ tinh. Điều này bởi kích thước đặc biệt lớn của Mặt Trăng so với hành tinh của nó; Mặt Trăng có đường kính bằng một phần tư đường kính Trái Đất và có khối lượng bằng 1/81 khối lượng Trái Đất. Tuy nhiên, định nghĩa này đã bị một số người chỉ trích, bởi khối tâm chung của hệ nằm khoảng 1.700 km bên dưới bề mặt Trái Đất, hay khoảng một phần tư bán kính Trái Đất. Bề mặt Mặt Trăng chưa bằng 1/10 bề mặt Trái Đất, và chỉ bằng khoảng một phần tư diện tích phần đất liền của Trái Đất (hay cỡ diện tích Nga, Canada và Hoa Kỳ cộng lại).

Năm 1997, tiểu hành tinh 3753 Cruithne được khám phá có quỹ đạo hình móng ngựa liên kết với Trái Đất một cách bất thường. Tuy nhiên, các nhà thiên văn học không coi nó là một Mặt Trăng thứ hai của Trái Đất, và quỹ đạo của nó không ổn định trong thời gian dài.^[53] Ba tiểu hành tinh gần Trái Đất khác, (54509) 2000 PH5, (85770) 1998 UP1 và 2002 AA29, nằm trên quỹ đạo tương tự quỹ đạo Cruithne, cũng đã được phát hiện ra.^[54]

Nó là Mặt Trăng lớn nhất trong Hệ Mặt Trời về kích thước tương đối so với hành tinh. (Charon lớn hơn về kích thước so sánh so với hành tinh lùn Diêm vương.) Các vệ tinh tự nhiên bay quanh các hành tinh khác được gọi là "các Mặt Trăng", theo tên Mặt Trăng của Trái Đất.

Thủy triều trên Trái Đất do lực thủy triều của trường hấp dẫn của Mặt Trăng gây ra và được khuếch đại bởi nhiều hiệu ứng trong các đại dương của Trái Đất. Lực hấp dẫn thủy triều xuất hiện bởi phía Trái Đất hướng về Mặt Trăng (gần nó hơn) bị hút mạnh hơn bởi lực hấp dẫn của Mặt Trăng so với tâm Trái Đất và phía bên kia thì càng thấp hơn nữa. Thủy triều hấp dẫn kéo các đại dương của Trái Đất thành một hình elip với Trái Đất ở trung tâm. Hiệu ứng này tạo nên hai "bướu" nước cao trên Trái Đất; một ở phía gần Mặt Trăng và một ở phía xa. Bởi hai bướu này quay quanh Trái Đất mỗi lần một ngày khi Trái Đất tự quay quanh trục của nó, nước trong đại dương liên tục chạy về hướng hai bướu đang chuyển động. Các hiệu ứng của hai bướu và các dòng hải lưu lớn trên biển đuổi theo chúng được khuếch đại bởi sự tham gia của các hiệu ứng khác; cụ thể là sự kết hợp ma sát của nước tới sự quay của Trái Đất qua các đáy biển, quán tính của chuyển động của nước, các lòng chảo đại dương nông dần lên về phía đất liền, và sự dao động giữa các lòng chảo đại dương khác nhau. Sự khuếch đại hiệu ứng hơi giống kiểu nước đập lên sườn nghiêng của một bồn tắm sau khi có sự nhiễu loạn do thân người gây ra ở phần đáy sâu của bồn.

Sự kết hợp hấp dẫn giữa Mặt Trăng và bướu đại dương gần với Mặt Trăng ảnh hưởng tới quỹ đạo của nó. Trái Đất tự quay trên trục trên cùng hướng, và ở tốc độ nhanh hơn khoảng 27 lần, so với Mặt Trăng quay quanh Trái Đất. Vì thế, sự kết hợp ma sát giữa đáy biển và nước đại dương, cũng như quán tính của nước, kéo đỉnh của bướu thủy triều gần Mặt Trăng hơi tiến hơn về phía trước của đường thẳng tưởng tượng nối trung tâm Trái Đất với Mặt Trăng. Từ góc nhìn Mặt Trăng, trung tâm khối lượng của bướu thủy triều gần Mặt Trăng liên tục chạy trước điểm mà nó đang quay. Tương tự như vậy hiệu ứng ngược lại cũng xảy ra với bướu phía xa; nó lùi lại phía sau đường nối tưởng tượng. Tuy nhiên, nó cách xa 12.756 km và có kết hợp hấp dẫn với Mặt Trăng thấp hơn. Vì thế, Mặt Trăng liên tục bị hút hấp dẫn tiến về phía trước trên quỹ đạo của nó với Trái Đất. Sự kết hợp hấp dẫn này làm giảm động năng và động lượng góc của sự tự quay của Trái Đất (xem thêm, Ngày và Giây nhuận). Trái lại, động lượng góc được tăng thêm cho quỹ đạo của Mặt Trăng, khiến Mặt Trăng bị đưa vào một quỹ đạo xa hơn và dài hơn. Hiệu ứng với bán kính quỹ đạo của Mặt Trăng khá nhỏ, chỉ 0,10 ppb/năm, nhưng dẫn tới sự tăng khoảng cách đo được hàng năm là 3,82 cm trong khoảng cách Trái Đất-Mặt Trăng.^[51] Dần dần, hiệu ứng này trở nên dễ nhận thấy hơn, từ khi các nhà du hành vũ trụ lần đầu tiên đặt chân xuống Mặt Trăng 39 năm về trước, hiện Mặt Trăng đã cách xa chúng ta thêm 1,48 m.

Nhật/Nguyệt thực chỉ có thể xảy ra khi Mặt Trời, Trái Đất và Mặt Trăng cùng nằm trên một đường thẳng. Nhật thực xảy ra gần tuần trăng mới, khi Mặt Trăng nằm giữa Mặt Trời và Trái Đất. Trái lại, nguyệt thực xảy ra gần lúc trăng tròn, khi Trái Đất nằm giữa Mặt Trời và Mặt Trăng.

Vì Mặt Trăng quay quanh Trái Đất với góc nghiêng khoảng 5° so với quỹ đạo của Trái Đất quanh Mặt Trời, các cuộc nhật/nguyệt thực không xảy ra tại mọi tuần trăng mới và trăng tròn. Để có thể xảy ra nhật/nguyệt thực, Mặt Trăng phải ở gần nơi giao cắt của hai mặt phẳng quỹ đạo.^[55]

Tính định kỳ và sự tái diễn các lần thực của Mặt Trời bởi Mặt Trăng, và của Mặt Trăng bởi Trái Đất, được miêu tả bởi chu kỳ thiên thực, tái diễn sau xấp xỉ 6.585,3 ngày (18 năm 11 ngày 8 giờ).^[56]

Các đường kính góc của Mặt Trăng và Mặt Trời khi quan sát từ Trái Đất chồng lên nhau trong sự biến đổi của chúng, vì thế cả Nhật thực toàn phần và Nhật thực một phần đều có thể xảy ra.^[57] Khi xảy ra nhật thực toàn phần, Mặt Trăng hoàn toàn che lấp đĩa Mặt Trời và hào quang Mặt Trời có thể được nhìn thấy bằng mắt thường từ Trái Đất. Bởi khoảng cách giữa Mặt Trăng và Trái Đất hơi tăng thêm theo thời gian, đường kính góc của Mặt Trăng giảm xuống. Điều này có nghĩa từ hàng trăm triệu năm trước Mặt Trăng có thể luôn che khuất Mặt Trời ở mọi lần nhật thực, vì thế có thể trong quá khứ nhật thực một phần không thể xảy ra. Tương tự, khoảng 600 triệu năm nữa (giả thiết rằng đường kính góc của Mặt Trời không thay đổi), Mặt Trăng không thể che khuất hoàn toàn Mặt Trời nữa và khi ấy chỉ xảy ra nhật thực một phần.^[55]

Một hiện tượng liên quan tới nhật/nguyệt thực là sự che khuất. Mặt Trăng liên tục ngăn tầm nhìn bầu trời của chúng ta với một diện tích hình tròn rộng khoảng 0,5 độ. Khi một ngôi sao sáng hay một hành tinh qua phía sau Mặt Trăng thì nó bị che khuất hay không thể quan sát được. Một cuộc nhật thực là một sự che khuất của Mặt Trời. Bởi Mặt Trăng gần với Trái Đất, các cuộc che khuất các ngôi sao riêng biệt không nhìn thấy được ở mọi nơi, cũng không ở cùng thời điểm. Bởi sự tiến động của quỹ đạo Mặt Trăng, mỗi năm các ngôi sao khác nhau sẽ bị che khuất.^[58]

Lần nguyệt thực diễn ra ngày 20 tháng 2 năm 2008 là lần nguyệt thực toàn phần. Toàn bộ diễn biến có thể được quan sát từ Nam Mỹ và hầu hết Bắc Mỹ (ngày 20 tháng 2), cũng như từ Đông Âu, châu Phi, và Tây Á (ngày 21 tháng 2). Lần nhật thực diễn ra ngày 11 tháng 9 năm 2007, quan sát được từ Nam Mỹ và nhiều vùng thuộc Nam Cực. Lần nhật thực toàn phần diễn ra ngày 1 tháng 8 năm 2008 có đường che khuất hoàn toàn bắt đầu từ bắc Canada chạy qua Nga và Trung Quốc. Lần nguyệt thực sắp tới sẽ là ngày 21 tháng 12 năm 2010, là đợt nguyệt thực toàn phần. Dự kiến ở Việt Nam, nguyệt thực sẽ bắt đầu lúc 13 giờ 30 phút, che khuất hoàn toàn vào 15 giờ 20 phút và kết thúc lúc 17 giờ 10 phút.^[59]

Bước tiến đầu tiên trong việc quan sát Mặt Trăng được thực hiện nhờ sự phát minh kính viễn vọng. Galileo Galilei đã sử dụng tốt công cụ này để quan sát các ngọn núi và hố va chạm trên Mặt Trăng.

Cuộc chạy đua vũ trụ thời Chiến tranh Lạnh giữa Liên Xô và Hoa Kỳ đã dẫn tới sự tập trung chú ý vào Mặt Trăng. Các phi vụ tàu vũ trụ không người lái, kể cả bay ngang qua và va chạm/hạ cánh, đã được thực hiện ngay khi các khả năng phóng tàu của con người cho phép. Chương trình Luna của Liên bang Xô viết đã lần đầu tiên đưa được tàu vũ trụ không người lái tới Mặt Trăng. Vật thể đầu tiên do con người chế tạo thoát được lực hấp dẫn Trái Đất đi tới gần Mặt Trăng là Luna 1, vật thể nhân tạo đầu tiên va chạm xuống bề mặt Mặt Trăng là Luna 2, và những bức ảnh đầu tiên về bề mặt không nhìn thấy được của Mặt Trăng đã được Luna 3chụp, ba phi vụ này diễn ra năm 1959. Tàu vũ trụ đầu tiên thực hiện thành công hạ cánh nhẹ nhàng xuống Mặt Trăng là Luna 9 và phương tiện không người điều khiển đầu tiên bay quanh quỹ đạo Mặt Trăng là Luna 10, hai phi vụ này diễn ra năm 1966.^[1] Các mẫu vật từ Mặt Trăng đã được các phi vụ Luna (Luna 16, 20, và 24) và các phi vụ Apollo 11 tới 17 đưa về Trái Đất (ngoại trừ Apollo 13, đã phải hủy bỏ kế hoạch hạ cánh).

Những bước chân đầu tiên của con người trên Mặt Trăng năm 1969 được coi là đỉnh cao của cuộc chạy đua vũ trụ.^[60] Neil Armstrong trở thành người đầu tiên đi bộ trên bề mặt Mặt Trăng với tư cách chỉ huy phi vụ Apollo 11 của Hoa Kỳ lúc 02:56 UTC ngày 21 tháng 7 năm 1969. Các cuộc hạ cánh xuống Mặt Trăng và quay trở về Trái Đất đã được thực hiện nhờ các tiến bộ kỹ thuật to lớn, trong các lĩnh vực như tiêu mòn hóa học và kỹ thuật tái thâm nhập khí quyển hồi đầu thập niên 1960.

Các gói phương tiện kỹ thuật đã được đặt trên bề mặt Mặt Trăng trong mọi phi vụ Apollo. Các trạm ALSEP (Gói thí nghiệm bề mặt Mặt Trăng Apollo) có tuổi thọ sử dụng dài đã được đặt tại các địa điểm hạ cánh của Apollo 12, 14, 15, 16, và 17, trong khi đó các trạm tạm thời được gọi là EASEP (Gói kỹ thuật khoa học Apollo ban đầu) đã được đặt khi thực hiện phi vụ Apollo 11. Các trạm ALSEP có các thiết bị như máy thăm dò dòng, máy đo địa chấn, từ kế và các thiết bị phản hồi. Việc truyền dữ liệu về Trái Đất đã kết thúc ngày 30 tháng 9 năm 1977 vì các lý do tài chính.^[61][62] Bởi các thiết bị phản hồi laser Mặt Trăng (LLR) là các thiết bị động nên chúng vẫn còn được sử dụng. Việc chiếu tia laser lên các trạm LLR vẫn được thực hiện hàng ngày từ các trạm ở Trái Đất với độ chính xác vài centimét, và dữ liệu thu được dùng để tính toán kích thước lõi Mặt Trăng.^[63]

Cho tới nay, Eugene Cernan, thành viên của phi vụ Apollo 17, là người cuối cùng rời bề mặt Mặt Trăng, vào ngày 14 tháng 12 năm 1972 và từ đó chưa từng có ai đặt chân lên đây.

Từ giữa thập niên 1960 tới giữa thập niên 1970, 65 vật thể nhân tạo đã bay tới Mặt Trăng (cả có và không có người điều khiển, chỉ riêng trong năm 1971 đã có 10 vụ), lần cuối là của Luna 24 năm 1976. Chỉ 18 phi vụ trong số đó là những cuộc hạ cánh xuống Mặt Trăng có điều khiển, 9 phi vụ hoàn thành cuộc du hành vòng quanh từ Trái Đất và quay trở về với các mẫu đá Mặt Trăng. Liên Xô sau đó đã đặt trọng tâm chú ý vào Sao Kim và các trạm vũ trụ, còn Hoa Kỳ tập trung vào Sao Hỏa và các hành tinh phía ngoài. Năm 1990, tàu vũ trụ Hiten của Nhật Bản đã bay trên quỹ đạo quanh Mặt Trăng, khiến nước này trở thành quốc gia thứ ba đưa được tàu vũ trụ vào quỹ đạo Mặt Trăng. Tàu vũ trụ này thả một tàu thăm dò nhỏ, Hagormo, vào quỹ đạo Mặt Trăng, nhưng thiết bị truyền dữ liệu bị hỏng nên các sứ mệnh khoa học sau đó đã không thể thực hiện.

Năm 1994, cuối cùng Hoa Kỳ cũng quay lại với Mặt Trăng, tuy chỉ bằng robot, tàu vũ trụ Clementine. Phi vụ này đã thực hiện được việc lập bản đồ địa hình gần toàn bộ của Mặt Trăng lần đầu tiên, và các hình ảnh đa phổ đầu tiên về bề mặt Mặt Trăng. Tiếp sau đó là phi vụ Lunar Prospector năm 1998. Quang phổ kế nơtron trên Lunar Prospector cho thấy sự hiện diện với số lượng lớn của hiđrô tại các vùng cực của Mặt Trăng, dường như được gây ra do sự hiện diện của băng ở vài mét bên trên tầng regolith bên trong những hố va chạm không bao giờ được chiếu sáng. Tàu vũ trụ Smart 1 của châu Âu được phóng đi ngày 27 tháng 9 năm 2003 và ở trên quỹ đạo Mặt Trăng từ ngày 15 tháng 11 năm 2004 đến ngày 3 tháng 9 năm 2006.

Ngày 14 tháng 1 năm 2004, Tổng thống Hoa Kỳ George W. Bush đã kêu gọi một kế hoạch thực hiện các phi vụ có người điều khiển tới Mặt Trăng vào năm 2020 (xem Viễn cảnh Thám hiểm Mặt Trăng).^[64] NASA hiện có kế hoạch xây dựng một tiền trạm thường trực tại một trong các cực Mặt Trăng.^[65] Cộng hòa Nhân dân Trung Hoa đã đưa ra các kế hoạch đầy tham vọng nhằm thám hiểm Mặt Trăng và đã bắt đầu Chương trình Thường Nga để thực hiện mục tiêu này, họ đã phóng thành công tàu vũ trụ đầu tiên, Thường Nga-1, ngày 24 tháng 10 năm 2007.^[66]

Phi vụ thám hiểm Mặt Trăng đầu tiên của Ấn Độ, Chandrayaan I, đã quay trên quỹ đạo quanh Mặt Trăng vào ngày 8 tháng 11 năm 2008 cho đến khi mất liên lạc với con tàu vào ngày 27 tháng 8 năm 2009. Con tàu này đã gửi về bản đồ bề mặt Mặt Trăng độ phân giải cao về thành phần hóa học, ảnh chụp địa chất và khoáng vật, từ đó xác nhận sự có mặt của phân tử nước trong đất Mặt Trăng.^[67] Cơ quan nghiên cứu không gian Ấn Độ có kế hoạch phóng tàu Chandrayaan II vào năm 2013, nó sẽ mang theo một rô bốt tự hành của Nga đổ bộ lên Mặt Trăng.^[68][69] Hai tàu Lunar Reconnaissance Orbiter(LRO) và LCROSS chứa khối va chạm được phóng lên đồng thời và chúng đã đi vào quỹ đạo quanh Mặt Trăng ngày 18 tháng 6 năm 2009; LCROSS đã hoàn thành phi vụ của nó khi con tàu thả khối va chạm và thực hiện quan sát sự kiện va chạm xảy ra ở hố Cabeus vào ngày 9 tháng 10 năm 2009,^[70] trong khi LRO hiện tại vẫn đang hoạt động, và gửi về trung tâm điều khiển các bức ảnh có độ phân giải cao.

Giải Lunar X của Google, được thông báo ngày 13 tháng 9 năm 2007, hy vọng khuyến khích việc thám hiểm Mặt Trăng do tư nhân tài trợ. Quỹ X Prize sẽ trao cho bất kỳ ai 20 triệu dollar Mỹ nếu họ cho hạ cánh thành công một thiết bị robot xuống Mặt Trăng và đạt được một số tiêu chí do họ quy định.

Ngày 14 tháng 9 năm 2007 Cơ quan Thám hiểm Không gian Nhật Bản đã phóng SELENE một tàu vũ trụ quỹ đạo Mặt Trăng được trang bị một camera có độ phân giải cao và hai vệ tinh nhỏ. Phi vụ này được chờ đợi kéo dài trong một năm.^[71]

Tàu Kaguya của Nhật Bản phóng lên năm 2007 đã tìm thấy Uranium trên Mặt Trăng bằng máy phân tích quang phổ tia gamma. Mặt Trăng hứa hẹn sẽ là nguồn cung cấp Uranium dồi dào cho Trái Đất.

Mặt Trăng đã là chủ đề của nhiều tác phẩm văn học nghệ thuật và là nguồn cảm hứng của rất nhiều công trình khác. Nó là một trong những môn nghệ thuật thị giác, nghệ thuật biểu diễn, thơ, văn và nhiều môn nghệ thuật khác. Một bức tranh khắc đá có niên đại từ 5.000 năm trước tại Knowth, Ireland có thể thể hiện Mặt Trăng, đây cũng có thể là bức vẽ Mặt Trăng sớm nhất từng được phát hiện.^[72] Trong nhiều nền văn hóa tiền sử và cổ đại, Mặt Trăng từng được cho là một nữ thần hay các hiện tượng siêu nhiên khác, và những quan điểm chiêm tinh học về Mặt Trăng vẫn còn được truyền đạt đến ngày nay.

Một trong số những giải thích khoa học đầu tiên của thế giới phương Tây về Mặt Trăng là của nhà triết học Hy Lạp Anaxagoras (năm 428 trước Công Nguyên), ông suy luận rằng cả Mặt Trời và Mặt Trăng đều là các thiên thể hình cầu lớn bằng đá, và rằng Mặt Trăng phản chiếu ánh sáng của Mặt Trời. Quan điểm vô thần của ông về các bầu trời là một trong những nguyên nhân khiến ông bị bắt giam và cuối cùng bị trục xuất.^[73]

Theo miêu tả vũ trụ của Aristotle (384–322 trước Công Nguyên), Mặt Trăng là biên giới giữa các bầu trời của các nguyên tố có thể biến đổi (đất, nước, không khí và lửa), và các ngôi sao bất diệt của ête. Sự phân chia này đã là một phần của vật lý học trong nhiều thế kỷ sau đó.^[74]

Ở thời Chiến quốc tại Trung Quốc, nhà thiên văn học Thạch Thân (thế kỷ 4 trước Công Nguyên) đã đưa ra những lý luận để phán đoán nhật thực và nguyệt thực dựa trên các vị trí tương quan của Mặt Trời và Mặt Trăng.^[75] Dù người Trung Quốc ở thời Hán (202 TCN–202) tin rằng Mặt Trăng là nguồn năng lượng tương đương khí, lý thuyết 'ảnh hưởng bức xạ' của họ công nhận rằng ánh sáng của Mặt Trăng chỉ đơn giản là sự phản chiếu của Mặt Trời (đã được Anaxagoras đề cập ở trên).^[76] Điều này được các nhà tư tưởng chủ đạo như Kinh Phòng (78–37 trước Công Nguyên) và Trương Hành (78–139) ủng hộ, những cũng bị nhà triết học có tầm ảnh hưởng là Vương Sung (27–97) phản đối.^[76] Kinh Phòng đã lưu ý tới hình cầu của Mặt Trăng trong khi Trương Hành đã miêu tả chính xác về nhật thực và nguyệt thực.^[76][77] Những điều quả quyết đó được Thẩm Quát (1031–1095) thời nhà Tống (960–1279) ủng hộ, ông đã tạo ra một biểu tượng giải thích thời kỳ trăng khuyết và trăng tròn tương tự như một quả bóng tròn bạc tròn phản chiếu, mà khi được phủ bột trắng và nhìn từ phía bên, sẽ có hình lưỡi liềm.^[78] Ông cũng lưu ý rằng lý do Mặt Trời và Mặt Trăng không che khuất nhau mỗi lần trùng vị trí bởi có một lượng xiên nhỏ trong đường quỹ đạo của chúng.^[78]

Tới thời Trung cổ, trước khi kính viễn vọng được phát minh, ngày càng có nhiều người công nhận Mặt Trăng là hình cầu, dù rằng họ vẫn tin nó "hoàn toàn nhẵn".^[79] Năm 1609, Galileo Galilei vẽ một trong những hình vẽ qua kính thiên văn đầu tiên về Mặt Trăng trong cuốn sách Sidereus Nuncius của ông và ghi chú rằng nó không nhẵn mà có các ngọn núi và các hố va chạm. Sau này ở thế kỷ 17, Giovanni Battista Riccioli và Francesco Maria Grimaldi đã vẽ một bản đồ Mặt Trăng và đặt tên cho nhiều hố va chạm, những tên này vẫn được giữ đến ngày nay.

Trên các tấm bản đồ, những phần tối trên bề mặt Mặt Trăng được gọi là maria (các biển), và những phần sáng được gọi là terrae (lục địa). Khả năng Mặt Trăng có một số loại thực vật và có người Mặt Trăng sinh sống đã được xem xét một cách nghiêm túc bởi một số nhà thiên văn học nổi tiếng, thậm chí ở ngay những thập kỷ đầu tiên của thế kỷ 19. Sự tương phản giữa phần cao nguyên sáng và biển tối tạo nên những mô hình được các nền văn hóa khác nhau coi là những người trên Mặt Trăng, thỏ và trâu, cùng nhiều hình tượng khác.

Năm 1835, Trò lừa vĩ đại về Mặt Trăng khiến một số người nghĩ rằng có một số loại động vật kỳ lạ đang sống trên Mặt Trăng.^[80] Tuy nhiên, hầu như cùng lúc đó (trong giai đoạn 1834–1836), Wilhelm Beer và Johann Heinrich Mädler đã xuất bản cuốn bản đồ bốn tập Mappa Selenographica và cuốn sách Der Mond năm 1837, đưa ra kết luận rõ ràng rằng Mặt Trăng không có nước cũng như không có khí quyển một cách đáng kể.

Phía không nhìn thấy được của Mặt Trăng hoàn toàn không được biết tới cho tới khi tàu vũ trụ Luna 3 được phóng đi năm 1959, và đã được Chương trình Lunar Orbiter vẽ bản đồ bao quát trong thập niên 1960.

Dù nhiều lá cờ của Liên Xô đã được Luna 2 thả xuống Mặt Trăng năm 1959 cũng như trong các phi vụ hạ cánh sau đó, và những lá cờ Hoa Kỳ cũng đã được cắm mang tính biểu tượng xuống Mặt Trăng, không quốc gia nào hiện tuyên bố quyền sở hữu với bất kỳ phần bề mặt nào của Mặt Trăng. Nga và Hoa Kỳ là các bên trong Hiệp ước Vũ trụ, đặt Mặt Trăng dưới cùng quyền tài phán như vùng biển quốc tế (tiếng Latin: res communis). Hiệp ước này cũng giới hạn việc sử dụng Mặt Trăng vào các mục đích hòa bình, cấm đặt các căn cứ quân sự và vũ khí hủy diệt hàng loạt (gồm cả vũ khí hạt nhân).^[81]

Một hiệp ước thứ hai, Hiệp ước Mặt Trăng, đã được đề xuất nhằm hạn chế việc khai thác các nguồn tài nguyên trên Mặt Trăng bởi bất kỳ một quốc gia riêng biệt nào, nhưng nó vẫn chưa được bất kỳ quốc gia nào có khả năng lên Mặt Trăng ký kết. Nhiều cá nhân đã đưa ra những tuyên bố sở hữu một phần hay toàn bộ Mặt Trăng, dù không một tuyên bố nào trong số đó được coi là đáng tin cậy.^[82]

Nhờ các pha đều đặn của Mặt Trăng khiến nó trở thành một đồng hồ tự nhiên rất thuận tiện, và chu kỳ nó tròn dần và khuyết dần đã trở thành cơ sở cho nhiều lịch cổ. Một mảnh xương đại bàng trên đó có khắc các ký tự tìm thấy gần làng Le Placard ở Pháp có niên đại khoảng 13.000 năm trước, được cho rằng là các dấu hiệu tượng trưng cho các pha Mặt Trăng.^[83] Chu kỳ Mặt Trăng xấp xỉ 30 ngày (gần một tháng). Từ month trong tiếng Anh và các từ cùng gốc khác trong các ngôn ngữ Giéc-manh có chung gốc từ ngôn ngữ tiền-Giéc manh *mǣnṓth-, nó được liên hệ với từ *mǣnōn trong ngôn ngữ tiền-Giéc manh, ám chỉ cho lịch Mặt Trăng được sử dụng trong các dân tộc Giec-manh (lịch Giec-manh) hơn là cho lịch Mặt Trời.^[84] Cùng nguồn gốc trong hệ ngôn ngữ Ấn-Âu là moon đã dẫn đến sự phát triển của các từ Latin measure and menstrual, những từ phản ánh tầm quan trọng của Mặt Trăng trong nhiều nền văn hóa cổ trong việc xác định thời gian (xem từ Latin mensis và ngôn ngữ Hy Lạp cổ đại μήνας (mēnas), có nghĩa là "month").^[85][86]

Mặt Trăng đã trở thành chủ đề chính trong nhiều tác phẩm văn học và nghệ thuật và cảm hứng cho vô số những thứ khác. Nó là mộtip trong nghệ thuật thị giác, nghệ thuật trình diễn, thơ, văn xuôi và âm nhạc. Một phiến đá khắc 5.000 năm tuổi ở Knowth, Ai Len, có thể tượng trưng cho Mặt Trăng và có lẽ là tác phẩm cổ xưa nhất từng được khám phá.^[87] Trong nhiều nền văn hóa tiền sử và cổ đại, Mặt Trăng được nhân cách hóa thành thần Mặt Trăng hay những hiện tượng siêu nhiên khác, và quan điểm chiêm tinh học vẫn còn ảnh hưởng đến ngày nay. Sự tương phản giữa các cao nguyên sáng và biển tối trên bề mặt của Mặt Trăng tạo ra những hình tượng khác nhau trong các nền văn hóa như chú Cuội, thỏ Mặt Trăng và trâu, cùng với những hình tượng khác. Mặt Trăng từ lâu đã được một số người gắn với bệnh điên và sự phi lý; các từ lunacy (điên rồ) và loony (người điên) có nguồn gốc từ tiếng Latin cho tên gọi của Mặt Trăng, Luna. Những nhà triết học như Aristotle và Pliny the Elder lập luận là khi trăng tròn sẽ tác động đến thần kinh của những cá nhân nhạy cảm, dễ bị tổn thương, họ tin là não người, phần lớn chứa nước, phải bị ảnh hưởng bởi Mặt Trăng và sức mạnh của nó lên thủy triều, nhưng nó lại quá yếu để ảnh hưởng đến một cá nhân.^[88] Thậm chí ngày nay, nhiều người cho rằng có nhiều người phải nhập viện tâm thần, tai nạn giao thông, giết người hoặc tự tử tăng lên trong thời gian trăng tròn, mặc dù không có bằng chứng nào ủng hộ cho điều này.^[88]

Tìm hiểu thêm về Mặt Trăng tại các dự án liên quan
	Từ điển từ Wiktionary
	Tập tin phương tiện từ Commons
	Tin tức từ Wikinews
	Danh ngôn từ Wikiquote
	Văn kiện từ Wikisource
	Tủ sách giáo khoa từ Wikibooks
	Tài nguyên học tập từ Wikiversity

Năm 1543 công nguyên nhà thiên văn học người Ba Lan Nicola Kopernik trong tác phẩm vĩ đại của mình: "Thuyết thiên thể vận hành" đã chứng minh rằng không phải Mặt trời chuyển động quanh Trái đất mà là Trái đất chuyển động xung quanh Mặt trời. Đây là sự xoay quanh của Trái đất thời gian Trái đất quay xung quanh Mặt trời một vòng chính là một năm.

Tính theo công thức định luật vạn vật hấp dẫn của Issac Niutơn lực hấp dẫn giữa Trái đất và Mặt trời khoảng 3 5 tỷ Niutơn. Tốc độ chuyển động theo chu vi hình tròn của Trái đất quanh Mặt trời đạt 30 km/s. Do có lực li tâm quán tính sản sinh ra và lực hấp dẫn của Mặt trời với Trái đất là ngang nhau làm cho Trái đất không bị lệch mà trái lại luôn quay xung quanh Mặt trời.

Sự thực là quỹ đạo của Trái đất không phải là hình tròn mà là hình bầu dục. Đầu tháng một hàng năm Trái đất đi qua một điểm gần nhất với Mặt trời ở trên quỹ đạo trên phương diện thiên văn học gọi đó là điểm cận nhật lúc này Trái đất cách Mặt trời 147 100 triệu km. Còn vào đầu tháng 7 Trái đất đi qua một điểm xa với Mặt trời nhất đó được gọi là điểm viễn nhật; lúc này Trái đất cách Mặt trời 152 1triệu km. Căn cứ vào số liệu này Mặt trời mà chúng ta nhìn thấy vào tháng 1 to hơn một chút so với Mặt trời mà chúng ta nhìn thấy vào tháng 7 hàng năm. Nhưng quỹ đạo của t là một hình bầu dục gần bằng hình tròn vì thế sự khác biệt này trên thực tế không rõ ràng mắt thường không thể nào nhìn thấy được chỉ có thông qua việc đo đạc tỷ mỉ mới có thể phát hiện ra được.

Quan trắc chính xác hơn nữa sẽ cho chúng ta biết rằng quỹ đạo của Trái đất và hình bầu dục vẫn có sự khác biệt nho nhỏ đó là vì Mặt trăng và sao Hoả sao Kim và các hành tinh khác đều dùng lực hấp dẫn của chúng tác động đến sự chuyển động của Trái đất. Nhưng chúng rất nhỏ so với Mặt trời tác dụng của lực hấp dẫn đối với Trái đất là rất nhỏ khó mà so được với Mặt trời cho nên quỹ đạo của Trái đất vẫn rất giống với hình bầu dục.

Nói một cách nghiêm túc quỹ đạo quay của Trái đất là một đường cong phức tạp đường cong này gần như một hình bầu dục với độ chênh lệch rất nhỏ. Các nhà thiên văn học đã hoàn toàn nắm bắt được quy luật chuyển động phức tạp này của Trái đất.

tick mik nha

gp là điểm tối cao trong học 24h

còn mp là Musique Plus

Cái này là do sự chuyển động tịnh tiến của mặt trời đối với trái đất (xem lại sách giáo khoa về định nghĩa và tính chất!).
Tháng năm trong câu ca dao trên là tháng năm âm lịch, nhằm vào tháng 6 dương lịch, khi mà mặt trời đang trên đà di chuyển từ xích đạo lên chí tuyến Bắc. Các khu vực thuộc bán cầu Bắc có ngày dài và đêm ngắn, điều đó trái ngược với bán cầu Nam, đêm dài, ngày ngắn. Ngày 22-6 tức ngày hạ chí, mặt trời chiếu sáng vuông góc với vĩ độ 23.5 tức chí tuyến Bắc, các nước ở bán cầu Bắc có ngày dài nhất và đêm ngắn nhất trong năm, điều này trái ngược với bán cầu Nam.
Sau đó, mặt trời lại di chuyển về hướng xích đạo. Ngày 23-9 hay Thu phân,mặt trời chiếu sáng vuông góc với đường xích đạo, các nơi trên trái đất có ngày và đêm dài bằng nhau. Sau đó, mặt trời di chuyển xuống phía Nam.
Tháng 10 âm lịch, nhằm vào tháng 11, 12 dương lịch, khi mà mặt trời đang di chuyển xuống bán cầu Nam. Các nước ở Bắc bán cầu có ngày ngắn, đêm dài, các nước ở Nam bán cầu có ngày dài và đêm ngắn. Ngày 22-12 hay đông chí, mặt trời chiếu vuông góc với vĩ tuyến 23.5 độ Nam tức chí tuyến Nam, khu vực bán cầu nam có ngày dài nhất và đêm ngắn nhất trong năm, khu vực bán cầu Bắc có đêm dài nhất và ngày ngắn nhất trong năm. Sau đó mặt trời tiếp tục di chuyển lên xích đạo và tiếp tục chu kỳ chuyển động của mình.

Tập tin (File) là một tập hợp các thông tin do người dùng tạo ra từ máy vi tính, các thông tin này là một hay nhiều chuổi ký tự, ký hiệu giống hoặc khác nhau. Tập tin được đặt tên và lưu trữ trong các thiết bị lưu trữ như dĩa cứng, đĩa mềm, đĩa CD,... và chứa các tập tin nhỏ và các thư mục phụ

Bit là viết tắt của Binary Digit, là đơn vị cơ bản dùng để đo lượng thông tin trong máy tính, tính dung lượng của bộ nhớ như: ổ cứng, USB, thẻ nhớ, RAM... Bit là thuật ngữ chỉ phần nhỏ nhất của bộ nhớ máy tính có thể lưu trữ một trong hai trạng thái thông tin là 0 hoặc 1 (có thể hiểu là trạng thái bật hoặc tắt của bóng bán dẫn trong máy tính). Để hiểu rõ hơn về các đơn vị đo lường cơ bản trong máy tính, mời các bạn tham khảo bài viết dưới đây.

Thông thường trên máy tính sử dụng các đơn vị là: Byte, Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, Terabyte. Các đơn vị còn lại thì ít khi sử dụng hoặc thậm chí là không sử dụng vì nó quá lớn hoặc quá nhỏ.

Megabyte (MB), Gigabyte (GB), Terabyte (TB),... là những thuật ngữ được sử dụng trong lĩnh vực máy tính để mô tả không gian ổ đĩa, không gian lưu trữ dữ liệu và bộ nhớ hệ thống. Vài năm trước chúng ta thường mô tả không gian ổ đĩa cứng sử dụng thuật ngữ MB, nhưng hiện tại, GB và TB mới là những thuật ngữ được dùng nhiều nhất khi nói về dung lượng ổ đĩa cứng. Vậy chúng là gì? Thật khó để nói đúng kiểu "sách giáo khoa" những thuật ngữ này là gì, vì trong ngành cũng có những định nghĩa khác nhau về chúng.

Vậy định nghĩa nào chúng ta thường dùng?

Khi đề cập đến một MB cho lưu trữ ổ đĩa (disk storage), các nhà sản xuất ổ cứng sử dụng tiêu chuẩn 1 MB = 1.000.000 byte. Điều này có nghĩa là khi bạn mua một ổ cứng 250 GB, bạn sẽ nhận được tổng cộng dung lượng lưu trữ 250.000.000.000 byte. Con số này dễ gây nhầm lẫn, vì Windows sử dụng chuẩn 1.048.576 byte, do đó, bạn sẽ thấy rằng 250 GB ổ cứng chỉ mang lại 232 GB dung lượng lưu trữ sẵn có, một ổ 750 GB sẽ chỉ có 698 GB sẵn có và 1 ổ 1 TB chỉ có 931 GB. Bạn có hiểu không?

Vì cả 3 định nghĩa trên đều được chấp nhận nên trong bài viết này Quantrimang.com sẽ cố gắng giúp bạn đọc tiếp cận theo một hướng đơn giản nhất. 1000 có thể được thay thế bằng 1024 và vẫn đúng nếu sử dụng những tiêu chuẩn có thể chấp nhận được. Cả 2 tiêu chuẩn này đều chính xác, tùy thuộc vào loại lưu trữ mà bạn đang đề cập đến.

Dung lượng ảo, bộ vi xử lí (CPU, RAM...):

Dung lượng ổ đĩa (Disk Storage):

Dưới đây là định nghĩa chi tiết về các đơn vị đo lường cơ bản trong máy tính:

1. Bit

Bit là đơn vị nhỏ nhất của bộ nhớ máy tính, có thể lưu trữ một trong hai trạng thái là Có hoặc Không.

2. Byte

1 Byte tương đương với 8 Bit. 1 Byte có thể thể hiện 256 trạng thái của thông tin, cho ví dụ như số hoặc số kết hợp với chữ. 1 Byte chỉ có thể biểu diễn một ký tự. 10 Byte có thể tương đương với một từ. 100 Byte có thể tương đương với một câu có độ dài trung bình.

3. Kilobyte

1 Kilobyte xấp xỉ 1.000 Byte, tuy nhiên theo định nghĩa 1 Kilobyte tương đương 1024 Byte. 1 Kilobyte tương đương với 1 đoạn văn ngắn, 100 Kilobyte tương đương với 1 trang A4.

4. Megabyte: 1 Megabyte xấp xỉ 1.000 Kilobyte. Khi máy tính mới ra đời, 1 Megabyteđược xem là một lượng dữ liệu vô cùng lớn. Ngày nay, trên một máy tính có chứa một ổ đĩa cứng có dung lượng 500 Gigabyte là điều bình thường thì một Megabyte chẳng có ý nghĩa gì cả.

Một đĩa mềm kích thước 3-1/2 inch trước đây có thể lưu giữ 1,44 Megabyte hay tương đương với một quyển sách nhỏ. 100 Megabyte có thể lưu giữ một vài quyển sách Encyclopedias (Bách khoa toàn thư). 1 ổ đĩa CD-ROM có dung lượng 600 Megabytes.

5. Gigabyte

1 Gigabyte xấp xỉ 1.000 Megabyte.1 Gigabyte là một thuật ngữ khá phổ biến được sử dụng hiện nay khi đề cập đến không gian đĩa hay ổ lưu trữ. Một Gigabyte là một lượng dữ liệu lớn bằng gần gấp đôi lượng dữ liệu mà một đĩa CD-ROM có thể lưu trữ. Nhưng chỉ bằng khoảng 1.000 lần dung lượng của một đĩa mềm 3-1/2 inch. 1 Gigabyte có thể lưu trữ được nội dung số lượng sách có độ dài khoảng gần 10 mét khi xếp trên giá. 100 Gigabyte có thể lưu trữ nội dung số lượng sách của cả một tầng thư viện.

6. Terabyte

1 Terabyte xấp xỉ một nghìn tỷ (triệu triệu) byte hay 1.000 Gigabyte. Đơn vị này rất lớn nên hiện này vẫn chưa phải là một thuật ngữ phổ thông. 1 Terabyte có thể lưu trữ khoảng 3,6 triệu bức ảnh có kích thước 300 Kilobyte hoặc video có thời lượng khoảng khoảng 300 giờ chất lượng tốt. 1 Terabyte có thể lưu trữ 1.000 bản copy của cuốn sách Bách khoa toàn thư Britannica. 10 Terabyte có thể lưu trữ được cả một thư viện. Đó là một lượng lớn dữ liệu.

7. Petabyte

1 Petabyte xấp xỉ 1.000 Terabyte hoặc một triệu Gigabyte. Rất khó để bạn có thể hình dung được lượng dữ liệu mà một Petabyte có thể lưu trữ. 1 Petabyte có thể lưu trữ khoảng 20 triệu tủ đựng hồ sơ loại 4 cánh chứa đầy văn bản. Nó có thể lưu trữ 500 tỉ trang văn bản in kích thước chuẩn. Với lượng dữ liệu này sẽ cần phải có khoảng 500 triệu đĩa mềm để lưu trữ.

8. Exabyte

1 Exabyte xấp xỉ 1000 Petabyte. Nói một cách khác, 1 Petabyte xấp xỉ 10 mũ 18 bytehay 1 tỉ Gigabyte. Rất khó có gì có thể so sánh với một Extabyte. Người ta so sánh 5 Extabyte chứa được một lượng từ tương đương với tất cả vốn từ của toàn nhân loại.

9. Zettabyte

1 Zettabyte xấp xỉ 1.000 Extabyte. Không có gì có thể so sánh được với 1 Zettabytenhưng để biểu diễn nó thì sẽ cần phải sử dụng đến rất nhiều chữ số 1 và chữ số 0.

10. Yottabyte

1 Zottabyte xấp xỉ 1.000 Zettabyte. Không có gì có thể so sánh được với 1 Yottabyte.

11. Brontobyte

1 Brontobyte xấp xỉ 1.000 Zottabyte. Điều duy nhất có thể nói về kích thước của 1 Brontobyte là có 27 chữ số 0 đứng sau chữ số 1!

12. Geopbyte

1 Geopbyte xấp xỉ 1.000 Brontobyte. Không biết liệu trong đời mình chúng ta có thể nhìn thấy được ổ cứng 1 Geopbyte không, bởi 1 Geopbyte tương đương với 152.676.504.600.228.322.940.124.967.031.205.376 byte! (cỡ: 152 triệu 676 nghìn 504 tỷ tỷ tỷ byte (không biết đọc đúng chưa nữa @@)).

Bây giờ bạn đã hiểu kha khá về các đơn vị đo lường trong máy tính rồi đúng không nào?

Quỹ đạo của Trái Đất là đường đi của Trái Đất xung quanh Mặt trời. Trái Đất quay trên quỹ đạo quanh Mặt Trời với khoảng cách trung bình 150 triệu km hết 365,2564 ngày Mặt Trời trung bình (1 năm thiên văn, số liệu đo được đến năm 2006)^{[cần dẫn nguồn]xem thảo luận}. Vì thế từ Trái Đất nó tạo ra chuyển động biểu kiến của Mặt Trời thể hiện bằng sự thay đổi vị trí tương đối so với các ngôi sao, với vận tốc góc khoảng 1°/ngày, hay một khoảng cách bằng đường kính góc của Mặt Trăng hay Mặt Trời cứ sau mỗi 12 giờ về phía đông. Vì chuyển động này, trung bình nó mất 24 giờ - một ngày Mặt Trời - để Trái Đất hoàn thành một vòng tự quay quanh trục sao cho Mặt Trời lại trở lại đường Tý Ngọ (kinh tuyến thiên cầu). Vận tốc quỹ đạo của Trái Đất khoảng 30 km/s, đủ để đi hết quãng đường bằng đường kính Trái Đất (~12.700 km) trong 7 phút, hay khoảng cách đến Mặt Trăng (384.000 km) trong 4 giờ.^[1]

Mặt Trăng quay cùng Trái Đất một vòng quanh tâm khối chung hết 27,32 ngày so với các ngôi sao trên nền. Khi kết hợp với chu kỳ quay quanh Mặt Trời của hệ Trái Đất-Mặt Trăng thì thời gian của một tháng giao hội từ sóc này tới sóc kế tiếp là 29,53 ngày. Quan sát từ cực Bắc thiên cầu, chuyển động của Trái Đất, Mặt Trăng và sự tự quay quanh trục của chúng là ngược chiều kim đồng hồ. Nhìn từ một điểm cao thuận lợi trên cực Bắc của cả Trái Đất và Mặt Trời, Trái Đất dường như quay quanh Mặt Trời theo chiều ngược chiều kim đồng hồ. Mặt phẳng quỹ đạo và mặt phẳng trục không vuông góc với nhau: trục Trái Đất nghiêng một góc khoảng 23,5° so với đường thẳng vuông góc với mặt phẳng Trái Đất-Mặt Trời và mặt phẳng Trái Đất-Mặt Trăng nghiêng khoảng 5 độ so với mặt phẳng Trái Đất-Mặt Trời. Nếu không có độ nghiêng như vậy thì cứ hai tuần lại có hiện tượng thực với nhật thực và nguyệt thực xen kẽ nhau.^[1][2]

Quyển Hill (đặt theo tên nhà thiên văn học người Mỹ George William Hill) là quyển (vùng không gian) tầm ảnh hưởng của lực hấp dẫn của Trái Đất, có bán kính khoảng 1,5 Gm (hay 1.500.000 km).^[3][n] Đây là khoảng cách lớn nhất mà lực hấp dẫn của Trái Đất có thể thắng được lực hấp dẫn của Mặt Trời và các hành tinh khác. Các vật thể phải quay quanh Trái Đất trong khu vực này, hoặc chúng không bị trói buộc bởi lực hấp dẫn của Mặt Trời.

Trái Đất, cũng như toàn bộ hệ Mặt Trời nằm trong dải Ngân Hà, quay quanh tâm của Ngân Hà với khoảng cách 25.000-28.000 năm ánh sáng, với vận tốc khoảng 220 km/s, với chu kỳ khoảng 225-250 triệu năm. Hiện nay nó nằm ở vị trí cách phía trên mặt phẳng xích đạo của Ngân Hà khoảng 20 năm ánh sáng, trong nhánh xoắn ốc Orion.^[4]