月球与地球距离

当年美国太空人登陆月球时曾在月球表面放置了一面镜片，由於月球是永远以同一面朝向地球的，那面镜片也亦永远面向地球了。科学家从地球向月球上的镜片发射激光光束，再纪录光束反射回来所需的时间，轻易便能准确计算出地球和月球间的距离。这个测距方法精度极高，地月之间远达384,000千米的距离，误差仅有3厘米。全靠这麽高的精度，我们才发现月球正以约每年三公分的速度远离地球。

月球的两面

月球是一颗同转卫星，月球的正面永远向着地球。另一方面，除了在月面边沿附近的区域因天秤动而间中可见以外，月球的背面绝大部分不能从地球看见。在没有太空探测器的年代，月球的背面一直是个未知的世界。

月球背面的一大特色是它几乎没有月海这种较暗的月面特徵。而当探测器运行至月球背面时，它将无法与地球直接通讯。

轨道

月球约一个农历月绕地球运行一周，而每小时相对背景星空移动半度，即与月面的视直径相若。与其他卫星不同，月球的轨道平面较接近黄道面，而不是在地球的赤道面附近。

相对於背景星空，月球围绕地球运行（公转）一周所需时间称为一个恒星月；而新月与下一个新月（或两个相同月相之间）所需的时间称为一个朔望月。朔望月较恒星月长是因为地球在月球运行期间，本身也在绕日的轨道上前进了一段距离。

因为月球的自转周期和它的公转周期是完全一样的，我们只能看见月球永远用同一面向着地球。自月球形成早期，月球便一直受到一个力矩的影响引致自转速度减慢，这个过程称为潮汐锁定。亦因此，部分地球自转的角动量转变为月球绕地公转的角动量，其结果是月球以每年约38毫米的速度远离地球。同时地球的自转越来越慢，一天的长度每年变长15微秒。

月球对地球所施的引力是潮汐现象的起因之一。

公转轨道

月球和地球是一对伴侣，组成地月系，共同围绕着公共质心运转不息，地月系质心离地心约4,671公里，因此，环绕质心与环绕地心的椭圆轨道相差不大。月球在环绕地球作椭圆运动的同时，也伴随地球围绕太阳公转，每年一周。月球不但处於地球引力作用下﹐同时也受到来自太阳引力的影响，所以具有十分复杂的轨道运动。其中主要的轨道变化有：偏心率变化、轨道倾角变化、拱线运动、交点西退、中心差。

偏心率变化

月球轨道偏心率变化在1/15到1/23的范围内﹐偏心率的平均值为0.0549﹐接近1/18。
严格来说，地球与月球围绕共同质心运转，共同质心距地心4'671千米（即地球半径的2/3处）。由於共同质心在地球表面以下，地球围绕共同质心的运动好像是在「晃动」一般。从地球北极上空观看，地球和月球均以逆时针方向自转；而且月球也是以逆时针绕地运行；甚至地球也是以逆时针绕日公转的。

很多人不明白为甚麽月球轨道倾角和月球自转轴倾角的数值会有这麽大的变化。其实，轨道倾角是相对於中心天体（即地球）而言的，而自转轴倾角则相对於卫星（即月球）本身的轨道面。这个定义习惯很适合一般情况（例如人造卫星的轨道）而且数值是相当固定的，但月球却非如此。