Księżyc jest jedynym naturalnym satelitą Ziemi. Jednocześnie jest najbliższym Słońcu planetarnym satelitą, piątym co do wielkości naturalnym satelitą planetarnym Układu Słonecznego i drugim najjaśniejszym (po Słońcu) obiektem na ziemskim niebie.
Odległość między oprawami i jej zmiany
Średnica Księżyca (3474 km) jest nieco większa niż 1/4 średnicy Ziemi. Tym samym Księżyc ma wielokrotnie mniejszą masę i 6 razy silniejszą grawitację niż Ziemia. Siła wzajemnej grawitacji między nimi sprawia, że księżyc porusza się po orbicie okołoziemskiej. Satelita całkowicie okrąża planetę w 27, 3 dni.
Odległość między środkami Księżyca i Ziemi wynosi 384 467 km, co w przybliżeniu odpowiada sumie 30 średnic Ziemi. Jednak co roku Księżyc oddala się od planety o prawie 4 cm, a powodem tego jest stały spadek siły grawitacji między ciałami niebieskimi, do którego dochodzi na skutek utraty energii w układzie Ziemia-Księżyc.
Ponieważ Księżyc znajduje się blisko Ziemi i ma dość dużą masę, między ciałami niebieskimi zachodzi oddziaływanie grawitacyjne w postaci przypływów i odpływów, które zachodzą na wybrzeżach oceanów, w różnych zbiornikach wodnych i skorupie ziemskiej. Z ich powodu dochodzi do tarcia między dnem a oceanami, płaszczem i skorupą ziemską, co powoduje utratę energii kinetycznej w układzie Księżyc-Ziemia. Z tego samego powodu co 120 lat dzień na Ziemi wydłuża się o 0,001 sekundy.
Biorąc pod uwagę roczną odległość od Ziemi swojego satelity, można obliczyć, że za tysiąc lat Księżyc oddali się od planety o około 40 metrów.
Badania w tej dziedzinie
Od czasów starożytnych ludzie próbowali mierzyć odległość od Ziemi do Księżyca. Wśród nich był na przykład starożytny grecki naukowiec Arystarch z Samos. W swoich obliczeniach pomylił się prawie 20 razy, ponieważ technologie tamtych czasów nie pozwalały na dużą dokładność.
Naukowcom udało się zmierzyć odległość między Ziemią a Księżycem z minimalnym błędem za pomocą pistoletów laserowych. Próbowano to również zrobić za pomocą fotonów światła odbitego od zwierciadeł łazików księżycowych, ale zakończyły się one niepowodzeniem.
Fizyk z San Diego University, Tom Murphy, chciał zmierzyć odległość z dokładnością do milimetra. Wraz z zespołem kolegów wysłał do reflektorów na Księżycu impulsy laserowe 100 biliardów fotonów. W najlepszym przypadku wrócił tylko jeden, a często teleskop nie mógł nawet tego zarejestrować. Zakłada się, że przyczyną awarii jest zniekształcona trajektoria, po której powracają fotony. Według Toma Murphy'ego powodem znikomego sygnału zwrotnego jest to, że pył księżycowy zakrywa szklane pryzmaty reflektorów.
