从月震波的传播了解到月球也有壳、幔、核等分层结构。最外层的月壳厚60～65公里。月壳下面到 1000公里深度是月幔，它占了月球大部分体积。月幔下面是月核。月核的温度约1000摄氏度，很可能是熔融的。

　　月球背面的结构和正面差异较大。月海所占面积较少，而环形山则较多。地形凹凸不平，起伏悬殊。最长和最短的月球半径都位于背面，有的地方比月球平均半径长4公里，有的地方则短5公里（如范德格拉夫洼地）。背面未发现"质量瘤"。背面的月壳比正面厚，最厚处达150公里，而正面月壳厚度只有60公里左右。

　　关于月球的成因，众说纷纭，主要有三种假说，即俘获说、分裂说和同源说。

　　俘获说： 月球可能是在地球轨道附近运行的一个小行星，后来被地球所俘获而成为地球的卫星。因为月球和地球的平均密度相差很大，而化学组成又十分不同，所以，它们可能是由太阳原始星云中不同部位的不同物质形成的。另一方面，月球的平均密度却与陨石、小行星十分接近。因此，很可能是小行星在围绕太阳运行中，由于接近地球，地球的引力使它脱离原来的轨道而被地球所俘获。有人认为，这个事件发生在35亿年前，整个过程经历5亿年。在月球被地球俘获后，月球由于受到地球的起潮力，喷发出大量岩浆，形成月海玄武岩。

　　分裂说：在太阳系形成的初期，地球和月球原是一个整体，那时地球还处于熔融状态，自转非常快，自转周期只有4小时左右。因此，这时太阳对地球的潮汐作用的周期为 2小时。这个周期恰与地球自由摆动周期相等，从而产生共振，于是在赤道面上形成一串细长的膨胀体，终于分裂而形成月球。太平洋就是月球分裂出去时留下的遗迹。根据计算，地月系统现有的角动量总和，即使再加上几十亿年的角动量损耗，也不足使地球和月球分裂。而且月球的位置又不在地球赤道面上。这些事实是分裂说很难加以解释的。

　　同源说：地球和月球是由同一块行星尘埃云所形成。它们的平均密度和化学成分不同，是由于原始星云中的金属粒子在形成行星之前早已凝聚。地球在形成行星时，一开始便以铁为主要成分，并以铁作为核心。而月球则是在地球形成后，由残余在地球周围的非金属物质聚集而成。月球形成的这三种假说，都能或多或少地解释月球的成分、密度、结构、轨道及其他基本事实。除分裂说一般认为难以成立外，俘获说和同源说这两种假说究竟哪一种更加合理，目前尚无定论。

　　根据对月球各种热历史模型的研究，整个月球曾发生过多次局部熔融。在月球形成的初期，月球的大部分温度曾达到1000摄氏度。距今41亿年前，月球发生过一次规模较大的岩浆运动，在岩浆的分离过程中，形成了斜长岩成分的月壳，残留部分成为月表的高地。月球表层固结后又在较深的部位发生局部熔融，产生苏长岩成分的熔体。大约距今40亿年前，形成了富含放射性元素、难熔元素的非月海玄武岩。斜长岩高地长期裸露在月表，不断受到陨星物质的撞击，因而被削低了1。5～2公里，在高地上发育着大量古老的冲击月坑。后期，高地为一系列的断裂所切割和破坏。距今41～39亿年前，月球比较集中地遭受到各种大型陨星的撞击，使月表出现许多月海盆地，即大型的环形构造，最典型的是雨海事件。月球上的月海大致都是在相近的时期内形成的。月海生成的大致次序是：酒海、澄海、湿海、危海、雨海……。雨海纪形成的各个月海大约在距今39～31亿年间，被后期喷发的玄武岩所充填和覆盖。根据同位素年龄的测定，大致充填的时间次序是雨海西、雨海东、湿海、危海、雨海、静海、丰富海、澄海和风暴洋。此后月表的轮廓基本形成，31亿年以来，月球内部的演化已处于"停滞"状态，外力作用在月球的演化史中占有主导地位。陨星冲击月表，使月坑继续形成和增多。爱拉托逊纪形成的辐射月坑，其辐射纹受月表的各种作用，或者变得不明显，或者消失；而哥白尼纪形成的月坑，则具有明显的辐射纹。

　　“人有悲欢离合，月有阴晴圆缺，此事古难全。”这句词出自苏轼的《水调歌头》。那么，月亮为什么会有阴晴圆缺呢？

　　“月有阴晴圆缺”，我们所见到的月亮，圆月、月牙、上玄月、下玄月等等不同的月相，都是由月亮、地球、太阳三者的位置关系决定的。我们知道，月亮本身是不发光的，它反射太阳的光线；并且，地球绕着太阳转，月亮绕着地球转，在运转中，它们形成了不同的相互空间关系，我们在地球上就看到了不同的月相。

　　有时，我们一点儿月亮都看不见。当太阳、月亮、地球在同一直线上并且月亮在太与地球之间时，也就是每个月的初一左右，我们是看不见月亮的。因为地球的明亮一面与月亮的黑暗一面相对，所以，我们站在地球上看到的月亮就是无光的，因为无光，又是白天，我们只能看到太阳的光辉，而看不见月亮。这一天被称为朔日。

　　有时，我们能看见圆圆的月亮。月亮总是逆时针绕着地球转动，所以，每个农历月份的十五六的时候，太阳、月亮、地球成一条直线并且地球在中间，这时，我们看到的是一轮皎洁而又明亮的圆月。因为在这个时候，地球的黑暗面（也就是夜里）正对着月亮的明亮面。这一天被称作望日。

　　空中的月牙像一个小香蕉。每当月亮在太阳与地球之间并且与“太阳和地球”这条直线成一个角度较小的锐角时，我们看到的就是月牙，当然我们的眼睛就是这锐角的顶点。这时是天刚黑的时候，就是农历每月的月初，谚语说，“初二三，月牙钻。”月亮不停地绕地球逆时针转动，与地球和太阳这条直线的角度越大，我们看到的月亮的明亮面积也就越大。当月亮与那条直线成直角时，我们看到的就是半个月亮，也就是农历的初七八左右。当超过了90°小于180°时，我们看到的是大半个月亮。同样，过了180°，月亮越来月缺，最终又回到了朔日。这就是我国的一个农历月月，共计是29天多一些。

　　月食和日食是罕见的，不是每一个月都有。当太阳、月亮、地球在同一条直线上并在同一个轴线上时，月亮在太阳和地球之间，月亮挡住了太阳投向地球的光线，将自己的阴影投到了地球的表面上，在投影面积中看太阳，太阳就黑了，这就是日食。这一天只能是农历初一。当太阳、地球、月球在同一直线上并且在同一个轴线上，地球在太阳与月球之间，地球挡住了太阳投向月球的光线，在地球的黑夜那一面看月亮，月亮就是黑的了，俗语说是“天狗吃月亮”。这一天只能是农历十五。　　正是这些原因，月亮不能总是圆的，也不能总是缺的。是宇宙的魅力使月亮的相貌神奇多变。