Większość planet Układu Słonecznego posiada po kilka lub kilkanaście satelitów. Ziemia mając tylko jednego - Księżyc pod tym względem stanowi wyjątek. Księżyc jest drugim po Słońcu obiektem na niebie pod względem jasności. Jednak na Księżycu nie zachodzą procesy, w których mogłaby być wytwarzana energia. Zatem Księżyc nie świeci światłem własnym tylko odbitym światłem słonecznym.

Księżyc porusza się wokół Ziemi po prawie kołowej orbicie o mimośrodzie równym 0.05. Pojedyncze okrążenie trwa 27.3 dnia. Księżyc jest oddalony od Ziemi średnio o 384.4 tys. kilometrów. Wskutek oddziaływań pływowych następuje ciągły wzrost odległości Księżyca od Ziemi. Tempo tego wzrostu to 3 cm na rok.

Oczywiście Księżyc wykonuje także podobnie jak i Ziemia ruch rotacyjny wokół własnej osi. Tak się ciekawie złożyło , że okresy obu ruchów Księżyca czyli ruchu wokół Ziemi i rotacyjnego są identyczne. Stąd wynika jedna ważna rzecz, mianowicie z Ziemi widzimy zawsze tą samą półkulę Księżyca. Druga natomiast jest dla nas niewidoczna. Obserwując Księżyc zauważamy także różny jego kształt. Jak to jednak jest? Czy Księżyc może dowolnie zmieniać swoją objętość? Oczywiście, że nie. Rzeczywisty kształt Księżyca nigdy nie ulega zmianie. Ale oświetlona półkula Księżyca jest obserwowana z powierzchni Ziemi pod różnymi kątami. Wynika to ze zmiennego wzajemnego położenia Księżyca, Ziemi i Słońca .Stąd wrażenie , że Księżyc raz stopniowo maleje aż do wąskiego "rogalika" to znów zwiększa swoje rozmiary aż widoczna jest cała księżycowa kula. Występujące po sobie kolejne postacie satelity ziemskiego nazywa się fazami. Ich przejście jedna w drugą następują w sposób ciągły. Występuje kilka faz Księżyca. Wśród nich występują:

- nów - taka sytuacja ma miejsce, gdy z Ziemi widoczna jest nieoświetlona półkula.

- pełnia - jest przeciwieństwem nowiu. W tej fazie widać całą tarczę Księżyca. Dzieje się tak, gdy Księżyc znajdzie się na linii Słońce - Ziemia, ale po przeciwnej niż Słońce stronie.

- kwadry- stany pośrednie Księżyca. Mówi się wtedy, ze Księżyca "ubywa" lub "przybywa".

Czasem w nomenklaturze astronomicznej nów numeruje się jako kwadrę zerową, a pełnię jako drugą. Czas jaki upływa między kolejnymi takimi samymi fazami Księżyca wynosi 29.5 dnia.

Ciekawym zjawiskiem, które można obserwować czasem na niebie jest zaćmienie Księżyca. Do takiego zjawiska dochodzi wówczas jeśli Ziemia znajdzie się w położeniu między Słońcem a Księżycem. Wówczas na Księżyc pada cień z Ziemi. W momencie gdy cały Księżyc przechodzi przez stożek ziemskiego cienia wówczas światło słoneczne w ogóle nie dochodzi do jego tarczy. Wtedy Księżyc jest ciemny i mamy do czynienia z całkowitym zaćmieniem Księżyca. Czas jego trwania może być różny. Najdłuższe zaćmienie całkowite trwało 1 godzinę i 40 minut.

Jeśli w cieniu Ziemi znajdzie się tylko fragment Księżyca wówczas występuje zaćmienie częściowe. Jeśli zaś tarcza Księżyca przejdzie tylko przez stożek półcienia ziemskiego wówczas mamy do czynienia z zaćmieniem półcieniowym.

Warto przeanalizować jak Księżyc różni się od Ziemi pod względem budowy. I tak wiadomo , że rozmiary naturalnego satelity Ziemi są dużo mniejsze od rozmiarów samej Ziemi. Jego masa wynosi zaledwie 1/81 masy Ziemi czyli 1.75x10kg, a promień stanowi 0.27 promienia ziemskiego. Tak więc średnia gęstość materii księżycowej wynosi około 3.34 g/cm. Ponieważ ta wartość gęstości jest sporo mniejsza od gęstości ziemskiej materii zatem można podejrzewać, że w budowie wewnętrznej Księżyca żelazo ma dużo mniejszy udział niż w budowie Ziemi.

Jądro Księżyca podobnie jak i jądro ziemskie zbudowane jest z żelaza. Jednak w porównaniu z ziemskim wykazuje dużo mniejsze rozmiary. Średnica jadra księżycowego to zaledwie 1400 kilometrów. Warstwa otaczająca jądro zbudowana jest ze stopionych skał , a jej grubość wynosi około 400 kilometrów.

budowane jest z żelaza, ale ma dużo mniejsze rozmiary w porównaniu z jądrem ziemskim. Dalsza w kolejności warstwa to skalisty płaszcz a później skorupa o grubości około kilkudziesięciu kilometrów.

W składzie izotopowym Księżyca i Ziemi widać liczne podobieństwa. Dlatego podejrzewa się, że oba ciała niebieskie mają wspólne pochodzenie. Na temat uformowania się Księżyca powstało już wiele teorii. W tym momencie najbardziej wiarygodna z nich zakłada, że księżyc formował się już w końcowej fazie powstawania Układu Słonecznego. Wtedy to miało dojść do kolizji Ziemi z protoplanetą o dosyć dużych rozmiarach. Zderzenie prawdopodobnie było na tyle silne, że doprowadziło do utraty przez Ziemię części płaszcza. Materia pochodząca z płaszcza nie uciekła jednak całkiem w przestrzeń kosmiczną. Została ona rozproszona w postaci dysku i zatrzymała się na bliskiej orbicie okołoziemskiej. Z tej materii właśnie powstał ostatecznie Księżyc.

Inna z teorii ewolucji Księżyca zakłada, że do powstania ziemskiego satelity doszło gdzieś w przestrzeni kosmicznej oddalonej od Ziemi. Następnie obiekt ten znalazł się pod wpływem ziemskiego pola grawitacyjnego i już na zawsze pozostał w tej pułapce. Okazuje się jednak, ze nie tylko Ziemia działa na Księżyc ,ale i Księżyc cały czas oddziałuje na Ziemię. Dowodem na poparcie tej tezy mogą być zjawiska zwane pływami.

Obserwuje się wtedy zmianę poziomu mórz i oceanów. W sytuacji gdy dochodzi do obniżenia ich poziomu mówi się o odpływach, a w sytuacji odwrotnej czyli w przypadku podwyższenia poziomu wód o przypływach.

Oddziaływaniu Księżyca w większym stopniu ulega ta półkula, która w danym momencie jest do niego zwrócona. Dochodzi do utworzenia się dwóch spiętrzeń pływowych , pomiędzy którymi dochodzi do formowania się dolin odpływowych. W ciągu każdej doby dwukrotnie występują przypływy i odpływy. Jest to spowodowane obrotem Ziemi wokół własnej osi. Dzięki temu w strefę gdzie oddziałują spiętrzenia dostają się wszystkie wody mórz i oceanów na powierzchni kuli ziemskiej.

Na pływy ma również wpływ oddziaływanie Słońca. Jednak w porównaniu z Księżycem wpływ ten jest dwukrotnie mniejszy. Jeśli dojdzie do wzajemnego znoszenia się oddziaływań Słońca i Księżyca wtedy przypływy są dużo mniejsze. Do takich sytuacji może dochodzić gdy Księżyc znajduje się w pierwszej i ostatniej kwadrze.

Najbardziej zewnętrzna warstwa Księżyca utworzona jest przez skały bazaltowe, głównie pochodzenia wulkanicznego. Cała powierzchnia pokryta jest kraterami uderzeniowymi. Szacuje się, że na półkuli stale widocznej z Ziemi jest ich około 300 tysięcy, a ich średnica przekracza 1 kilometr. Natomiast na półkuli niewidocznej z Ziemi kraterów uderzeniowych jest dużo więcej. Niektóre z kraterów wypełnia lawa wulkaniczna. Na powierzchni Księżyca wprawdzie nie ma wody, ale w 1996 roku świat obiegła sensacyjna wiadomość, ze być może dna głębokich kraterów w okolicach biegunów księżycowych mogą być wypełnione lodem wodnym. Informacji tej dostarczono po analizie wyników dostarczonych przez krążącą wówczas wokół Księżyca sondę Clementine.

Dla Księżyca charakterystyczne jest to, że cała powierzchnia pokryta jest przez pył, w skład którego wchodzą głównie tlenki krzemu, glinu , żelaza i wapnia.

Na powierzchni Księżyca występują bardzo charakterystyczne kamienie mające postać kulek ze szkła.

Do ich powstania dochodzi podczas uderzenia meteorytu w powierzchnię Księżyca. Dochodzi wtedy do wyzwolenia dużej ilości energii . Na skutek tego dochodzi do odparowania części materii księżycowej. Po jej skrzepnięciu powstają właśnie takie kuleczki noszące nazwę tektytów.

Oprócz kraterów uderzeniowych wśród struktur powierzchniowych można wyróżnić także bruzdy oraz łańcuchy górskie. Pasma górskie na Księżycu Zostały nazwane przeważnie nawami pasm występujących na powierzchni Ziemi. I tak występują np. Karpaty, Alpy, Apeniny oraz Pireneje. Najwyższe góry noszą nazwę gór Leibniza. Ich miejsce występowania stanowi południowo - zachodnia półkula. Wysokość jaką osiągają poszczególne wzniesienia w tym paśmie niejednokrotnie przekracza 10 tysięcy kilometrów. Szerokość bruzd księżycowych natomiast dochodzi do 5 kilometrów, a ich długość sięga kilkuset kilometrów.

Zanim możliwa byłą eksploracja Księżyca przez człowieka długo sądzono, że na jego powierzchni podobnie jak i na powierzchni Ziemi występują jeziora oraz morza. Wnioski takie wysnuto na podstawie obserwacji księżycowego globu. Wyraźnie bowiem widać ciemne plamy układające się na kształt oczu , nosa oraz ust. Sądzono, że są to zbiorniki wodne i dlatego nadano im nazwy: Morze Jasności, Morze Spokoju i Jezioro Snów. Dzisiaj wiemy już , że nie są to zbiorniki wodne, ale "pamiątki" po kolizjach z innymi obiektami. Jednak nazwy historyczne pozostały i obowiązują do dziś. Inne tego typu nazwy obiektów na powierzchni Księżyca to np. Ocean Burz, Morze Chmur, Morze Nektaru, Morze Zimna czy Zatoka Tęczy.

Temperatury na powierzchni Księżyca ulegają zmianie w zakresie od 110 stopni do -180 stopni. Notuje się ją w samym środku dnia księżycowego . Temperatura najniższa występuje oczywiście w środku księżycowej nocy. Co jednak jest przyczyną tak dużych wahań temperatury? Oczywiście brak atmosfery. W ciągu księżycowego dnia warstwa atmosfery nie chroni powierzchni Księżyca przed napływem promieniowania słonecznego o dużym natężeniu. Następuje więc szybki wzrost temperatury jego powierzchni. Nocą zaś gdy promieniowanie słoneczne nie dociera powierzchnia szybko oddaje ciepło i temperatura spada.

Na skutek braku atmosfery do powierzchni Księżyca bez przeszkód dociera promieniowanie kosmiczne oraz meteoryty. Gdybyśmy mieszkali na Księżycu nie moglibyśmy nigdy podziwiać błękitu nieba. Bowiem brak atmosfery uniemożliwia rozpraszanie promieni słonecznych na cząsteczkach gazów. Stąd ciemna barwa nieba.

Na podstawie samych obserwacji niewiele tak naprawdę można było powiedzieć o ziemskim satelicie. Szczegółowych informacji zaczęły dostarczać dopiero pierwsze sondy kierowane w stronę Księżyca. I tak informacje dotyczące ukształtowania powierzchni Księżyca astronomia zawdzięcza głównie pięciu amerykańskim satelitom Księżyca. Zostały one wystrzelone w kierunku Księżyca w ramach programu badawczego Lunar Orbiter. Miało to miejsce w roku 1966. Krążyły wokół Księżyca przez okres prawie jednego roku w różnych od niego odległościach. Dostarczyły one nie tylko dokładnych zdjęć powierzchni Księżyca , ale także dzięki danym przekazanym na Ziemię dokonano analizy pola grawitacyjnego Księżyca. Dzięki temu doszło do odkrycia obszarów, gdzie jest skoncentrowana masa wewnątrz Księżyca czyli tzw. masonów.

Jednak kilak lat wcześniej przed programem Lunar Orbiter swoje sondy wysłał w kierunku Księżyca ówczesny Związek Radziecki. Pierwsza z nich o nazwie Łuna 1 została wystrzelona w roku 1959. Sondzie tej udało się dotrzeć na odległość kilku tysięcy kilometrów od powierzchni Księżyca.

W tym samym roku swoja sondę w kierunku Księżyca wystrzeliły także Stany Zjednoczone. Była to sonda Pionier 3. Jednak nie udało jej się zbliżyć do powierzchni Księżyca na mniejszą odległość niż Łunie 1.

Związek Radziecki z serii Łuna wysłał następnie dwie kolejne sondy, z której jednej udało się trafić w powierzchnię Księżyca.

Po udanych lotach sond zaczęły powstawać plany eksploracji Księżyca przez człowieka. Pierwsze przygotowania rozpoczęły się w Stanach Zjednoczonych tuż po historycznym locie człowieka w Kosmos. Przygotowania prowadził także Związek Radziecki, jednak nigdy oficjalnie się do tego nie przyznał.

Amerykańskim programem przygotowawczym był lot sond księżycowych Ranger. Zadaniem sond Ranger było wykonanie szczegółowych fotografii powierzchni Księżyca. Miały tego dokonać dzięki wysokiej klasy kamerom telewizyjnym zamontowanym na ich pokładach. Takie rozwiązanie pozwalało na przekazywanie zdjęć na Ziemię jeszcze w trakcie trwania lotu sondy. Misja każdej z sond kończyła się wraz z uderzeniem o powierzchnię Księżyca. Niespodziewanie okazało się, ze zadanie jest nadspodziewanie trudne. Zdjęcia wykonały dopiero sondy Ranger 7,8 i 9. W efekcie w trakcie trwania programu Ranger zostało wykonanych i przekazanych na Ziemię ponad dziesięć tysięcy zdjęć powierzchni Księżyca.

Próby z sondami księżycowymi przeprowadzali w dalszym ciągu także naukowcy radzieccy. Kontynuowali oni lot sond z serii Łuna. Chciano wypróbować proces łagodnego osiadania na powierzchni Księżyca. Łuna z numerem 5 wystartowała w 1965 roku. Jednak nie udało jej się osiągnąć zamierzonego celu. Na Księżycu wylądowały dopiero sondy Łuna 9 i Łuna 13. Równolegle z tym programem rozpoczęto wysyłanie na Księżyc sond z serii Zond.

W roku 1964 Amerykanie wystartowali z kolejnym programem. Nosił on nazwę Gemini. Dane, których miał dostarczyć, miały służyć bezpośrednio przygotowaniu programu Apollo, który obejmował lot człowieka na Księżyc. To jednak nie koniec. Kolejnym etapem ku przygotowaniu lotu człowieka był program sond księżycowych Lunar Orbiter. Ich loty przypadały na lata 1966 - 67. Dostarczyły one szeregu informacji na temat topografii Księżyca. Dzięki zdjęciom wykonanym przez te obiekty można było wybrać dogodne miejsca przyszłego lądowania statków kosmicznych.

Jeszcze w czasie trwania programu Lunar Orbiter rozpoczęto loty innych sond nazwanych Surveyor. W ramach tego programu wystartowało w sumie siedem sond. Miały one przede wszystkim wylądować na Księżycu i dokonać analizy własności gruntu księżycowego.

Po zakończeniu wymienionych misji naukowcy dysponowali już wszelkimi potrzebnymi danymi, aby móc przygotować lot pierwszego człowieka na Księżyc. I tak rozpoczęła się misja Apollo. Miało to miejsce w roku 1966. Wtedy to w kierunku Srebrnego Globu wysłano statki Apollo 1 i Apollo 2. Były to na razie loty bezzałogowe. Na skutek nieszczęśliwego wypadku lot kolejnego statku nastąpiło opóźnienie, tak że pierwszy lot załogowy doszedł do skutku dopiero pod koniec roku 1968. Był to statek o nazwie Apollo 7. Jednak w kierunku Księżyca poleciał dopiero statek Apollo 8. Udało mu się okrążyć Księżyc i zbliżyć się do jego powierzchni na odległość 100 kilometrów. Przed załogami kolejnych statków z serii Apollo postawiono zadanie wypróbowania lądownika księżycowego. Aż wreszcie przyszedł czas na historyczny lot statku Apollo 11. Na pokładzie lądownika księżycowego, który szczęśliwie wylądował na księżycu znaleźli się Edwin Aldrin oraz Neil Armstrong. To właśnie Armstrong jako pierwszy zszedł na powierzchnię Księżyca. Wypowiedział wówczas historyczne słowa: "Ten mały krok człowieka jest wielkim krokiem ludzkości". Stało się jasne, że eksploracja innych ciał Układu Słonecznego to tylko kwestia czasu.