A Lua (do latim Luna) é o único satélite natural da Terra, situando-se a uma distância de cerca de 384.405 km do nosso planeta.
Segundo a última contagem, mais de 150 luas povoam o sistema solar: Neptuno é cercado por 13 delas; Urano por 27; Saturno tem 60; Júpiter é o que tem mais até então e possui 63. A Lua terráquea não é a maior de todo o Sistema Solar - Ganimedes, uma das luas de Júpiter, é a maior - mas nossa Lua continua sendo a maior proporcionalmente em relação ao seu planeta. Com mais de 1/4 do tamanho da Terra e 1/6 de sua gravidade, é o único corpo celeste visitado por seres humanos e onde a NASA (sigla em inglês de National Aeronautics and Space Administration) pretende implantar bases permanentes.
Vista da Terra, a lua apresenta quatro fases diferentes (ver fases da lua) e exibe sempre a mesma face (situação designada como acoplamento de maré), facto que gerou inúmeras especulações a respeito do teórico lado escuro da Lua, que na verdade fica iluminado quando estamos no período chamado de Lua nova.
O seu período de rotação é igual ao período de translação. Isto quer dizer que o tempo que a lua demora a dar uma volta sobre si mesma é igual ao tempo que leva a dar uma volta completa ao planeta Terra. É por esta razão que a lua apresenta sempre a mesma face voltada para a terra.
A Lua não tem atmosfera e apresenta, em quantidades muito pequenas, água no estado sólido (em forma de cristais de gelo). Não tendo atmosfera, não há erosão e a superfície da Lua mantém-se intacta durante milhões de anos. É apenas afetada pelas colisões com meteoritos.
É a principal responsável pelos efeitos de maré que ocorrem na Terra, seguida pelo Sol, cuja influência é menor. Pode-se dizer do efeito de maré aqui na Terra como sendo a tendência dos oceanos acompanharem o movimento orbital da Lua, sendo que esse efeito causa um atrito com o fundo dos oceanos, atrasando o movimento de rotação da Terra cerca de 0,002 s por século, e, como consequência, a Lua afasta-se de nosso planeta cerca de 3 cm por ano.
A Lua é, proporcionalmente, o maior satélite natural do nosso Sistema Solar. A sua massa é tão significativa em relação à massa da Terra que o eixo de rotação do sistema Terra-Lua encontra-se muito longe do eixo central de rotação da Terra. Alguns astrónomos usam este argumento para afirmar que vivemos num dos componentes de um planeta duplo, mas a maioria discorda, uma vez que para que um sistema planetário seja duplo é necessário que seu eixo de rotação esteja fora dos dois corpos.
A origem da Lua é incerta, mas as similaridades no teor dos elementos encontrados tanto na Lua quanto na Terra indicam que ambos os corpos podem ter tido uma origem comum. Nesse aspeto, alguns astrónomos e geólogos alegam que a Lua se teria desprendido de uma massa incandescente de rocha liquefeita primordial, recém-formada, através da força centrífuga.
Outra hipótese, aquela que é aceite pela maioria dos cientistas, é a de que um planeta desaparecido e denominado Theia, aproximadamente do tamanho de Marte, ainda no princípio da formação da Terra, teria chocado com nosso planeta. Tamanha colisão teria desintegrado totalmente o planeta Theia e forçado a expulsão de pedaços de rocha líquida. Esses pequenos corpos foram condensados num mesmo corpo, o qual teria sido aprisionado pelo campo gravitacional da Terra. Esta teoria recebeu o nome de Big Splash.
Há ainda um grupo de teóricos que acreditam que, seja qual for a forma como surgiram, haveria dois satélites naturais orbitando a Terra: o maior seria a Lua, e o menor teria voltado a chocar com a Terra, formando as massas continentais.
O conhecimento sobre a geologia da lua aumentou significativamente a partir da década de 1960 com as missões tripuladas e automatizadas. Apesar de todos os dados recolhidos ao longo de todos esses anos, ainda há perguntas sem respostas que apenas poderão ser esclarecidas com a instalação de futuras bases permanentes e um amplo estudo sobre a superfície da lua. Graças à sua distância da Terra, a Lua é o único corpo, para além da Terra, do qual se conhece detalhadamente a sua geologia. As missões tripuladas Apollo contribuíram com a recolha de 382 kg de rochas e amostras do solo, e as sondas automáticas soviéticas Luna cerca de 326 gr.
As explorações e os estudos do solo da Lua levaram os cientistas a concluir que a queda de meteoros na sua superfície desprotegida de atmosfera é a principal causa de seu solo ser esburacado já que atmosfera pode diminuir a velocidade desses objetos ao colidirem, razão pela qual abrem mais crateras contra a superfície lunar do que na terra.
As partes mais próximas de um objeto em órbita em volta de um planeta sofrem uma atração gravitacional maior deste (porque estão a uma menor distância dele) do que as mais distantes, ou seja, há um gradiente de gravidade. Isso faz com que se gere um binário que leva o objeto a acabar por ficar orientado no espaço de modo a que seja a sua parte com uma maior massa a ficar voltada para o planeta. É esse efeito que explica porque é que a Lua assume uma taxa de rotação estável que mantém sempre a mesma face voltada para a Terra. O seu centro de massa está distanciado do seu centro geométrico de cerca de 2 km na direção da Terra.
Curiosamente, não se sabe porquê, do lado voltado para a Terra a sua crosta é mais fina quanto à amplitude de relevo e é onde estão concentrados os mares - as zonas mais planas.
As designações "continentes" e "mares" não devem ser entendidas com o mesmo significado que têm na Terra. Os continentes são escarpados e constituídos por rochas mais claras (anortositos), essencialmente formados por feldspatos, que refletem 18% da luz incidente proveniente do Sol. Apresentam, em geral, um maior número de crateras de impacto e ocupam a maior extensão da superfície lunar. Os mares lunares não têm água, apresentam a sua superfície mais plana do que a dos continentes, fazendo lembrar a superfície livre de um líquido. São escuros, constituídos por basaltos, refletindo apenas cerca de 6% a 7% da luz incidente. A formação dos mares, que são mais abundantes na face visível do que na face não visível (lado escuro), relaciona-se com os impactos meteoríticos.
A superfície da lua possui várias crateras de impacto, que se formaram quando asteroides e cometas colidiram na superfície lunar. Há inúmeras de crateras com mais de um quilómetro de diâmetro na Lua. A falta de uma atmosfera, o clima e recentes processos geológicos fazem com que asteroides consigam chocar com a Lua com muita facilidade, o que deixa a superfície lunar cheia de crateras.
A maior cratera na Lua, que também tem a distinção de ser uma das maiores crateras conhecidas no Sistema Solar, é a Cratera do Polo-sul Aitken. Ela está no lado escuro da Lua, entre o polo sul e o equador, e tem cerca de 2240 quilómetros de diâmetro. Exemplos de crateras no lado visível da Lua são Mare Imbrium, Mare Serenitatis, Mare Crisium e Mare Nectaris.
Segundo descobertas recentes anunciadas pela Nasa, conseguidas graças à missão LCROSS (iniciais de Lunar Crater Observation and Sensing Satellite, do inglês, Satélite de Observação e Reconhecimento de Crateras Lunares), foi confirmada a existência de água no estado sólido na Lua. O aparelho carregava o foguete Centaur, que atingiu a Lua com extrema força de impacto no dia 9 de outubro de 2009, nas proximidades do polo sul lunar.
Um buraco de 30 metros de largura foi aberto, onde foram encontrados quase 100 litros de água congelada. Analisada pelo satélite Lcross, a nuvem de vapor e poeira fina resultantes também revelou o local como fonte de grandes quantidades de hidrogénio.
A experiência faz com que os cientistas acreditem na possibilidade de haver mais água espalhada por todo o subsolo lunar do que se poderia imaginar. O satélite natural da Terra, agora começa a ser encarado seriamente como terreno para a construção de uma base espacial que serviria de apoio para missões tripuladas a outros planetas do sistema solar.
Num campo gravitacional terrestre ideal, ou seja, sem interferências, as águas à superfície da Terra sofreriam uma aceleração idêntica na direção do centro de massa terrestre, encontrando-se assim numa situação isopotencial (situação A na imagem). Mas devido à existência de corpos com campos gravitacionais significativos a interferirem com o da Terra (Lua e Sol), estes provocam acelerações que atuam na massa terrestre com intensidades diferentes. Como os campos gravitacionais atuam com uma intensidade inversamente proporcional ao quadrado da distância, as acelerações sentidas nos diversos pontos da Terra não são as mesmas. Assim (situação B e C na imagem) a aceleração provocada pela Lua têm intensidades significativamente diferentes entre os pontos mais próximos e mais afastados da Lua.
Desta forma as massas oceânicas que estão mais próximas da Lua sofrem uma aceleração de intensidade significativamente superior às massas oceânicas mais afastadas da Lua. É este diferencial que provoca as alterações da altura das massas de água à superfície da Terra.
Quando a maré está em seu ápice chama-se maré alta, maré cheia ou preamar; quando está no seu menor nível chama-se maré baixa ou baixa-mar. Em média, as marés oscilam em um período de 12 horas e 24 minutos. Doze horas devido à rotação da Terra e 24 minutos devido à órbita lunar.
A altura das marés alta e baixa (relativa ao nível do mar médio) também varia. Nas luas nova e cheia, as forças gravitacionais do Sol estão na mesma direção das da Lua, produzindo marés mais altas, chamadas marés de sizígia. Nas luas minguante e crescente as forças gravitacionais do Sol estão em direções diferentes das da Lua, anulando parte delas, produzindo marés mais baixas chamadas marés de quadratura.
No início da década de 1960 o presidente John F. Kennedy colocou como meta para os Estados Unidos o envio de um Homem à Lua antes do fim da década. Este desafio foi concretizado no projeto Apollo. Em 20 de Julho de 1969 Neil Armstrong tornou-se o primeiro Homem a caminhar na Lua.
A última missão tripulada norte-americana à Lua foi a Apollo 17, em dezembro de 1972. O veículo de exploração lunar (LRV - Lunar Roving Vehicle), comandado por Eugene A. Cernan, explorou por 33 quilómetros um vale da Lua, o Taurus-Littrow. Os astronautas, Cernan e Harrison H. Schmitt, exploraram a superfície da Lua, enquanto o terceiro membro da equipe, o comandante naval Ronald Ellwin Evans permanecia em órbita. A permanência da tripulação em solo lunar foi de 22 horas.
Quando a Lua está em quarto minguante, a Lua está à frente da Terra. Como a distância da Terra à Lua é de cerca de 384404 km e a velocidade orbital da Terra é de cerca de 107 mil km/h, a Lua encontra-se num ponto onde a Terra vai estar daí a cerca de 3 horas e meia. Do mesmo modo, quando vemos a Lua em quarto crescente, ela encontra-se aproximadamente no ponto do espaço "onde nós estávamos" 3 horas e meia antes.
O brilho da Lua, também conhecido como luar, não diminui para metade quando ela está em quarto. O seu brilho é apenas 1/10 do que ela tem quando está cheia. Isso deve-se ao relevo da Lua: quando ela está em quarto as partes mais elevadas projetam sombras nas partes menos elevadas e reduzem a quantidade de luz solar refletida na direção da Terra.