Lua

A distância Terra-Lua foi medida por radar e por laser, como na figura abaixo em que um laser é disparado até um dos espelhos (prismas retro-refletores, que refletem a luz na mesma direção da luz incidente) colocados pelos astronautas na Lua (missões Apolo 11, 14 e 15),

e o tempo de ida e vinda do laser é medido. Seu valor médio é de 384 000 km e varia de 356 800 km a 406 400 km. A excentricidade da órbita da Lua é de 0,0549. Cada prisma tem 3,8 cm, e os espelhos deixados pela Apolo 11 e 14 têm 10 prismas cada, enquanto o deixado pela Apolo 15 tem 300. Outro refletor francês também foi instalado pela missão russa não tripulada Lunakhod 2. Ao chegar na superfície da Lua, o feixe tem aproximadamente 6,5 km. O sinal de retorno é muito fraco para ser visto a olho nu, mas em boas condições chega a 1 fótons por segundo.
libracao

A Lua tem três movimentos principais: rotação em torno de seu próprio eixo, revolução em torno da Terra e translação em torno do Sol junto com a Terra, mas existe também um pequeno movimento de libração.
O plano orbital da Lua em torno da Terra tem uma inclinação de 5°9' em relação à eclíptica, que está inclinada 23,5° em relação ao equador. Portanto, em relação ao equador da Terra, a órbita da Lua tem uma inclinação que varia de 18,4° (23,5° - 5,15°) a 28,7° (23,5° + 5,15°).
Plano

Apesar do ângulo do plano da órbita em relação à eclíptica permanecer aproximadamente constante, o plano orbital não é fixo, movendo-se de maneira tal que seu eixo descreve um círculo completo em torno do eixo da eclíptica num período de 18,6 anos. Esta rotação para oeste do plano orbital da Lua ocorre pela força diferencial exercida pelo bojo equatorial da Terra, causado pela rotação da Terra. Em relação ao equador da Lua, o seu plano orbital tem uma inclinação de menos do que 1°.
Comparacao

O diâmetro aparente médio da Lua é de 31' 5" (0,518°), de onde se deduz que o diâmetro da Lua é de 3476 km (D=384 000 km × sen 0,518); a massa da Lua é de 1/81 da massa da Terra.

Imagem do lado oculto (esquerda) e iluminado (direita) da Lua, fotografada pela espaçonave Clementine, da NASA.

Devido à rotação sincronizada da Lua, a face da Lua que não podemos ver chama-se face oculta, que só pode ser fotograda pelos astronautas ou naves em órbita da Lua. Jack B. Hartung publicou um artigo comentando que o centro de massa da Lua está deslocado cerca de 2 km mais perto da Terra do que o centro da Lua, causado por efeitos assimétricos quando a Lua estava mais próxima da Terra, no passado distante. Circular 179 da IAU sobre o cálculo das efemérides