A Hold a Föld egyetlen holdjának neve. A Földtől mért átlagos távolsága 384 402 kilométer, ami nagyjából a Föld átmérőjének 30-szorosa – más mértékegységekben 1,3 fénymásodperc (a Nap visszaverődő fénye 1,3 másodperc alatt jut el róla a földi megfigyelőhöz). Átmérője 3476 kilométer, ami hozzávetőleg negyede a Földének. Ezzel a Hold a Naprendszer ötödik legnagyobb holdja a Jupiter három holdja, a Ganümédész, a Kallisztó és az Ió, valamint a Szaturnusz Titán holdja után.

 

A felszíni nehézségi gyorsulás (és így a testek súlya) körülbelül hatoda a földinek, így a rajta járó űrhajósok a 80–90 kg-os űrruhában is könnyedén mozogtak, ugráltak. A légkör hiánya miatt égboltja nappal is teljesen fekete. Kötött keringése miatt mindig ugyanaz az oldala fordul a Föld felé, és az innenső oldalán álló holdi megfigyelő (például az Apollo űrhajósai) számára a Föld mindig ugyanott látszik állni az égen (persze bolygónk ugyanúgy fázisokat mutatva elfogy és megtelik, mint a földi égen is a Hold). A Holdról azonban a Földnek nem mindig ugyanaz az oldala látszik.

 

A Hold különleges helyet foglal el az emberiség kultúrtörténetében. Az őskor és az ókor vallásaiban istennek tekintették. Az európai kultúra legismertebb holdistensége a görög Szeléné és római megfelelője, Luna istennő, de az egyiptomiak Honszu istenétől a maják Ixchelén át az észak-amerikai navahók Yoołgai asdząąn istennőjéig még tucatnyi kultúrában tisztelték istenként.

 

A Hold az első olyan égitest, amelyet nem csak passzívan (szabad szemmel, illetve távcsővel) figyeltek meg, hanem rádióhullámok rásugárzásával is. 1946-ban az Egyesült Államokban és Magyarországon is sikerült kimutatni a radarhullámok visszaverődését a Holdról.

 

A Holdat először 1959-ben a szovjet Luna-program első űrszondája, a Luna–1 érte el, de ez még csak elrepült mellette. Az első olyan, ember alkotta tárgy, amely valóban eljutott a Holdra, a Luna–2 szonda volt ugyancsak 1959-ben: ez a szonda egyszerűen becsapódott a felszínbe, és ettől megsemmisült. A Hold felszínéről először a Luna–3 készített közelképet, amikor elrepült mellette. Az első sikeres sima leszállás a Luna–9-é volt 1966. február 3-án, az Oceanus Procellarumon. Nem sokkal később, 1966. április 3-án a Luna–10 lett az első olyan szonda, amely Hold körüli pályára állt.

 

A Holdat nemcsak űrszondákkal kutatták, hanem mindeddig ez az egyetlen olyan Földön kívüli égitest, amelyen ember is járt. Az amerikai Apollo-program keretében először az Apollo–8-as repüléssel sikerült Hold körüli pályára állnia embert szállító űrhajónak (1968. december 24.). Majd az Apollo–11 űrhajósai, Neil Armstrong parancsnok és Buzz Aldrin holdkomppilóta lettek az első emberek, akik holdkompjukkal sikeres leszállást hajtottak végre (1969. július 20.) és küldetésük csúcspontjaként kiléphettek a holdfelszínre a Nyugalom Tengerén (Mare Tranquilitatis). A Szovjetuniónak is megvolt a maga holdprogramja, ám amikor nyilvánvalóvá vált elmaradásuk az amerikaiaktól, felhagytak a költséges versennyel. Eközben az Egyesült Államokban szintén pénzügyi okokból törölték az Apollo-program utolsó három repülését, így máig mindössze 12 amerikai űrhajósnak sikerült járnia a Hold felszínén.

 

Etimológiailag, mivel csak egy van belőle, a Hold után hivatkoznak minden más bolygó körül keringő kísérőbolygóra holdként (amennyiben van). Ugyanígy hivatkoznak a Föld körüli pályára állított mesterséges objektumokra is, ezek a műholdak.  A Hold az Apollo-program során gyűjtött geológiai bizonyítékok alapján nagyrészt a Föld anyagából származik. Korábban több elmélet is létezett az égitest keletkezésére, amelyek között nem is szerepelt a végül bizonyított elképzelés.

 

A legkorábbinak George Darwin kiszakadás-elmélete számít, amely szerint a Naprendszer kialakulásának kezdetén a még olvadt állapotban levő Föld olyan gyorsan forgott tengelye körül, hogy egy nagy anyagcsomó szakadt ki belőle (vélhetően a mai Csendes-óceán térségéből), amely hamar gömb alakot vett fel és pályára állt a maradék anyabolygó körül. Ám ez az elmélet olyan gyors forgást feltételez, amilyen sohasem jellemezte a Földet, ráadásul a megjelölt helyszín fiatal kőzetei nem erősítik meg egy olyan geológiai esemény megtörténtét, mint a kiszakadás. Egy másik jelentős, egykori elméletnek tekinthető a befogás-elmélet, amelynek hívei szerint a Hold valahol a Naprendszer más fertályán keletkezett, pályája keresztezte a Föld keringési pályáját, majd egy közeli találkozás során a nagyobb égitest befogta a nagyobb gravitációjával. Azonban ennek a hipotézisnek a működőképességéhez igen valószínűtlen feltételek különleges együttállása kellett volna, sokkal valószínűbb, hogy egy ilyen találkozásnak ütközés vagy a befogás ellenkezője (a Föld gravitációja más irányban parittyázta volna messze el a közeledő Holdat) lett volna a vége. A harmadik elmélet a két égitest párhuzamos kifejlődéséről szólt. Eszerint a Nap körüli akkréciós korongban egymás mellett két kis bolygócsíra fejlődött a korong poranyagában és kissé aszimmetrikus ikerbolygót alkottak. Ám ez az elmélet a két bolygótest anyagösszetételének különbözőségén bukott meg (a Hold kőzeteiben kevés a víz és a vas). Mindhárom elmélet legnagyobb buktatója azonban az volt, hogy nem adott magyarázatot a Föld–Hold rendszerben meglévő impulzusmomentum kérdésére.

 

A végül bizonyított és ma elfogadott keletkezés-történeti elképzelés szerint valamikor a Naprendszer kialakulását követő 30-50 millió (de legkésőbb 100 millió) éven belül, nagyjából 4,527 ± 0,01 milliárd évvel ezelőtt egy hatalmas bolygóközi ütközés történt. Ebben a formálódó ős Föld és egy Mars méretű bolygócsíra (melyet Theiának neveztek el) összeütközött, és az ütközés által kilökődött anyag állt össze előbb gyűrűvé, majd gömb alakú bolygótestté, a későbbi Holddá. Eszerint a Hold anyaga a Földből származik, ám jelentős mennyiségben lehet benne a becsapódó másik test anyagából is. A feltételezett becsapódás jól magyarázza, miért van a Holdnak méretéhez képest viszonylag kis, fémes magja, a két ütköző égitest magja ugyanis a Földön maradt, és a két köpeny könnyebb anyagának lerepülő szilánkjai képezték a Föld körüli gyűrűt. Mivel mindkét égitest megolvadt az ütközés során, részben mozgási energiájuk miatt, ezért anyaguk fajsúlya szerint rétegződött, a nehezebb elemek így a magba kerültek.

 

Később a két bolygótest együtt fejlődött tovább, bár a fejlődéstörténetük két önálló irányt vett. A Föld légkörének, mágneses mezejének és méretének köszönhetően mások voltak a felszínformáló erők, mint kísérőjén. A Holdon a napszél és a folyamatosan a felszínre záporozó testek bombázása alakította a felszínt, mivel a kisebb test hamarabb lehűlt és a vulkáni vagy tektonikai aktivitás már a fejlődéstörténet igen korai szakaszában leállt. Éppen ezért a Hold földtani korszakait a meghatározó becsapódásokkal jelezzük, így különböztetünk meg Nectaris-korszakot, Imbrium-korszakot, Eratoszthenészi-kort, Kopernikuszi-kort.

 

A becsapódások mellett a késői nagy bombázás korszakát követően, az imbriumi-korban – 3,5-3 milliárd évvel ezelőtt – a vulkanizmus is komoly szerepet játszott a felszín kialakításában. A hatalmas, több száz kilométer átmérőjű medencéket kialakító becsapódások az adott helyeken nagyon levékonyították a kérget és így a vékony, töredezett kőzetrétegen át könnyen fel tudott törni a mélyből az olvadt kőzet. A hatalmas lávafolyások bazaltfolyamai 100-200 millió év alatt feltöltötték a nagy becsapódásos medencéket és így megszülettek a holdtengerek, a marék. Az óriási becsapódási kráterek szélén felgyűrődött, összetöredezett kőzetlemezek pedig, miután magát a medencét és a lemezek réseit kitöltötte a láva, hegyláncokként maradtak hátra. A lávafeltörések közül a legutolsó az eddig elfogadott 1 milliárd évvel szemben mintegy 50-100 millió évvel ezelőtt történhetett.

A Hold a Föld–Hold rendszer tömegközéppontja körül kering. Egy Föld körüli keringést a háttérben levő csillagokhoz viszonyítva 27,32 nap alatt tesz meg, ezt nevezzük sziderikus keringési időnek. Mivel azonban mindeközben a Nap körül is kering a Hold, ezért egy kissé tovább tart, hogy ugyanabba a fényfázisba térjen vissza. Ez az idő 29,53 napig tart, ezt nevezzük szinodikus keringési időnek. Az anomalisztikus hónap 27,55, a drakonikus hónap 27,21 nap. Kísérőnk keringési síkja nem a földi egyenlítő, hanem az ekliptikához közeli, azzal kb. 5,15°-os szöget zár be.

 

A Hold tömege csak a Föld tömegének 1/81 része, ezért a rendszer közös tömegközéppontja a Föld gömbjén belülre esik, az ábrán piros kereszttel jelölt mélységbe. Az a jelenség, hogy a Föld saját középpontja is kering ekörül a pont körül, jelentős hatással van a dagálykúpok magasságára is.

 

A Hold felszíne a földi szárazföldek összfelületének mindössze negyede.

 

Napjaink elfogadott tudományos vélekedése, hogy a Hold hatalmas szerepet játszott az élet kialakulásában. Az általa keltett apály és dagály a tengerpartok mentén ugyanis elősegítette a vízből kijutó szárazföldi életformák megjelenését.

A tengerparton élők, nyaralók számára ismert jelenség a tenger vízszintjének ritmikus emelkedése, apadása. Az árapály azonban ennél sokkal bonyolultabb jelenség, és nemcsak a tengerek vízszintjére hat, ám a köztudat helyesen köti a Holdhoz. A Hold gravitációs vonzásának hatására a földfelszín Hold felé mutató részei kissé megemelkednek (a tengervíz a leginkább, mivel a folyékony testek könnyebben változtatnak alakot erőhatásra), hullámhegyet alkotnak, az előtte és mögötte 90°-ra fekvő területek pedig kissé lesüllyednek. A hullámhegyet hívjuk dagálynak, a hullámvölgyet apálynak. A jelenségben még a Nap vonzása is szerepet játszik, ám annak hatása csak mintegy 1/3-a a Holdéhoz képest. (A dagálykúp akkor a legmagasabb, amikor a Nap–Hold–Föld ebben a sorrendben, egy egyenesen helyezkedik el, és a gravitációs hatások erősítik egymást, ilyenkor az apály is alacsonyabb. Erre újholdkor kerül sor.) Az árapály a földfelszínre gyakorolt hatása mellett visszahat az egész Föld–Hold rendszerre is. A Föld forgása lassul tőle, számítások szerint 100 évente 2,9 másodperccel, amely addig fog folytatódni, amíg a Föld forgási és a Hold keringési ideje ki nem egyenlítődik. Számítások szerint ez 1,6 milliárd év múlva következik be, amikor egy nap 55 nap hosszú lesz és a Hold is ennyi idő alatt kerüli meg a Földet. Ekkor a Hold a Földnek csak egy oldaláról lesz látható és adott helyen mindig ugyanott lesz megfigyelhető az égbolton. A Föld tengelyforgása mellett az árapály hatására a Hold folyamatosan távolodik a Földtől, évente 3,8 centiméteres sebességgel.

Köztudott, hogy a Holdnak mindig ugyanaz az oldala fordul a Föld felé. Ez azonban csak közelítőleg igaz. Az ettől való eltérést, azaz a Hold keringése során megfigyelhető billegését librációnak nevezzük. A libráció miatt a Hold felszínének kb. 59%-a bukkan elő valamikor a keringési periódus során, azaz csak 41% van mindig a túloldalon. Ha azonban mindig tökéletesen ugyanaz az oldal fordulna felénk, akkor ez az arány szinte pontosan 50-50% lenne (49,8-50,2%). A Holdnál egyszerre figyelhető meg optikai (azon belül a mozgás irányát tekintve hosszúsági és szélességi), illetve fizikai libráció.

 

A hosszúsági librációt az égitest ellipszis alakú pályája okozza. Mivel a Hold tengely körüli forgása állandó, viszont pályája ellipszis alakja miatt a keringési sebessége változó, ezért földtávolban lelassul és ekkor a nyugati oldalon mutat meg a túloldalából 7,9°-ot, földközelben pedig felgyorsul és a keleti oldalon láthatunk ugyanannyit a túloldalból.

 

A hosszúsági librációt növeli a napi parallaxis: amikor a Hold felkel, akkor a nyugati széléből látunk többet, amikor lenyugszik, akkor a keletiből, mivel a földi megfigyelő a Föld forgása következtében más irányból (a földrajzi helyétől függően több ezer kilométerrel távolabbról) látja a Hold felszínét.

 

A szélességi libráció oka, hogy a Hold keringési síkja 5°-os szöget zár be az ekliptikával; és mivel a forgástengelye a keringés során párhuzamos marad önmagával, emiatt hol kissé felülről, hol pedig kissé alulról látunk rá.

 

Ezzel szemben a fizikai libráció nem látszólagos, hanem valóságos mozgás, himbálózás. Az égitest egy nagyon kismértékű rezgő mozgást is végez egy egyensúlyi állapot körül. Ha a két égitest tömegközéppontját összekötő egyeneshez viszonyítjuk az égitestek mozgását, akkor a Hold ehhez az egyeneshez képest 0,5 szögpercnyi periodikus eltérést mutat keleti és nyugati irányban, a hossztengelye mentén.

 

A Hold sajátos mozgása miatt a Hold felszínén tartózkodó megfigyelő számára a Föld látszólagos mozgása az alábbi módon írható le:

 

Egy holdhónap során a Földlátszólagos mérete kissé változik, mert a Hold pályája nem tökéletes kör; emiatt a Föld néha közelebb van (és úgy tűnik, nagyobb), és néha távolabb (ilyenkor úgy tűnik, kisebb) minden holdhónap során.

 

Mivel a Hold pályája körülbelül 5°-os szöget zár be az ekliptikával, ezért keringése során a Föld holdhorizont feletti magassága változik; a pólusok közvetlen környezetében a Föld lassan emelkedni látszik, majd pedig lemegy a horizont alá a holdhónap során. Fontos megjegyezni, hogy a Föld is keresztülmegy egy teljes fázis-soron minden holdhónapban. A Föld és a Hold fázisai pontosan ellentétesek egymással.

A Hold felszínét kráterek borítják. Ezeknek a krátereknek nagy része meteorit becsapódások során jött létre, valószínűleg a Naprendszer korai időszakában, de a mai napig folytatódik a kráterképződés. Kráterszámlálások szerint a felénk néző oldalon mintegy 30 000 darab 1 km-nél nagyobb átmérőjű kráter van. Ettől a helyszíni megfigyelések szerint sokkal több becsapódási krátert számlál a holdfelszín, ám a földi távcsövek felbontóképessége idáig terjed. A kisebb kráterek az 1 km alatt akár a centiméteres méretig terjednek, hisz számottevő légkör hiányában a legkisebb kozmikus test is képes lejutni a felszínre és krátert vájni.

A Hold teljes felszínét – a krátereket, a hegyeket, síkságokat – regolit borítja 4-5 méter vastag rétegben, de akár 15 méter is lehet a magasabb régebbi térségben. A regolit nem más, mint púder finomságúra őrlődött holdpor, a felszín kőzeteinek a mikroszkopikus becsapódások által porrá őrölt felső rétege. A regolit képződés egy speciális eróziós folyamat, amely a holdi időjárás hatására jön létre. Az éjszakai –180 °C és a nappali +140 °C között ingadozó hőmérséklet komoly hő terhelést jelent a kőzeteknek, segítve a mállást. Emellett folyamatosan záporozik a kozmikus por a felszínre, amely akár 20–30 km/másodperces mikro becsapódásokat jelent, valamint a napszél (folyamatos, nagy sebességgel áramló részecskebombázás) is éri a Nap felé forduló felszínt. A több milliárd év alatt ezek együttes hatása púderfinomságúvá őrölte a felszín felső néhány centiméterét. A rendkívül laza felszíni réteg az Apollo-program űrhajósai számára sok nehézséget okozott: rátapadt a ruhára, később a holdjáróra (sötétre színezve megnövelte a hőelnyelését és a hűtőrendszer hő terhelését), de jól lehetett járni rajta.

 

A Földről megfigyelve két markánsan elkülöníthető felszíni forma bontakozik ki. A sötét foltokat alkotó területek és a többségben levő világosabb vidékek. Az előző korokban (amikor a technikai lehetőségek korlátossága miatt nehézségekbe ütközött a valódi felszíni formák meghatározása) a sötét területeket tengernek – latinul: mare –, a világosakat pedig szárazföldnek – terra – nevezték el. A mare területek általában hatalmas, becsapódások által vájt medencék, amelyek 3,9-3,6 milliárd évvel ezelőtt keletkeztek és amelyeket a mélyből feltörő bazaltláva töltött fel (a bazalt sötétebb színe miatt látjuk ezeket a területeket sötétebbnek). A világosabb területek az ősi holdkérget képviselik, amely a bolygótest lehűlése során szilárdult kéreggé. Ez a felszíni forma még akkor jött létre, amikor a bolygótest olvadt volt és a nehezebb anyagok lesüllyedtek, hátrahagyva a könnyű elemekben (például alumíniumban) gazdagabb anyagokat, amelyek megszilárdulva világosabb színű kőzeteket adnak. Érdekes, hogy holdtengerek szinte kizárólag a Föld felé néző oldalon helyezkednek el, a túloldalon egyedül a Ciolkovszkij-kráter tekinthető mare területnek, ám az is csak jelentéktelen kis kráter az innenső oldal hatalmas holdtengereihez képest.

 

A legjelentősebb felszínformáló erő a becsapódásos kráterképződés. A legnagyobb kráterek hatalmas medencéket alkotnak. A mérések szerint a Hold (és egyben az egész Naprendszer) legnagyobb azonosítható becsapódásnyoma a Déli-Sark-Aitken medence. Ez a Hold túloldalán helyezkedik el a déli sark és az egyenlítő között, 2240 km-es átmérővel. A medencét a későbbi korok becsapódásai számtalan új kráterrel írták felül, így azonosítása is műholdas mérésekkel sikerült. A legnagyobb, más becsapódások által még nem erodált kráter a Bailly, amelynek átmérője 295 km, mélysége 3960 m. A hatalmas becsapódások erejétől az ősi holdfelszín több helyen hegységekké gyűrődött fel, általánosak a nagy medencék partján körbefutó hegyláncok. A legmagasabb hegységek a déli sark közelében vannak, magasságuk eléri a 6100 métert. A Hold nagy területeit borító sötét foltok megszilárdult láva alkotta síkságok. A korai csillagászok úgy hitték, hogy tengerek és óceánok, ezért latin nevükben máig a "mare" (tenger) és "oceanus" (óceán). A puszta szemmel látható tengerek: Mare Tranquillitatis (Nyugalom tengere), Mare Serenitatis (Derültség tengere), Mare Fecunditatis (Termékenység tengere), Mare Vaporum (Párák tengere), Mare Humorum (Nedvesség tengere), Mare Imbrium (Esők tengere), Mare Nectaris (Nektár tengere), Mare Crisium (Veszélyek tengere), Mare Nubium (Felhők tengere), Mare Frigoris (Hidegség tengere), Oceanus Procellarum (Viharok óceánja). A Hold a Földhöz (és a Naprendszer nagyobb, gömb alakot felvett égitestjeihez) hasonlóan differenciálódott égitest, szerkezetében geokémiailag elkülöníthető kéreg, köpeny és mag létezését figyelték meg kutatók. A mai bolygókeletkezési elméletek szerint a csillagokat övező akkréciós korongokban levő anyag folyamatos ütközések során áll össze bolygócsírákká, majd végül bolygókká. A Hold az őt a Föld testéből kiszakító ütközés, majd a Föld körüli pályára állt anyag akkréciója során rengeteg ütközést szenvedett el, amelynek során hatalmas energiamennyiség szabadult fel. Ez elegendő volt, hogy a kőzeteket megolvassza. Az ily módon folyékonnyá vált test gömb alakot tudott felvenni (az űrben, súlytalanságban minden cseppfolyós test gömb alakot igyekszik felvenni). Emellett a folyékony testben a planetáris differenciáció során a nehezebb fajsúlyú anyagok lesüllyedhettek, míg a könnyebbek a felszínen maradtak. Később a magma elkezdett lehűlni és szilárd kéreg alakult ki a felszínen maradt könnyebb elemekből. Az Apollo-program helyszíni mintavételei a holdfelszínen olivint és piroxéneket talált, mint a kéreg fő alkotóelemeit, alátámasztva a fenti hipotézist. Az Apollo–15 pedig anortozitot talált, egy nagyon könnyű kristályos kőzetet, amely kétségtelenné tette a szakaszos lehűlés közbeni kristályosodás és a kémiai differenciálódás elméletét. A fizikai differenciálódást - az szilárd és olvadt részek meglétét – elsősorban a felszínen végzett szeizmológiai mérésekkel támasztották alá. Kísérő égitestünk gravitációs mezejének fő sajátosságait az ún. masconok jelentik, azaz a Hold gravitációs mezeje nem homogén. A Hold körül keringő szovjet és amerikai szondák mérései meglepő módon tömegkoncentrációkat, „csomókat” jelöltek a Hold testében, ami miatt a gravitációs mezőben is anomáliák figyelhetők meg. Ez főként a Hold körüli pályán keringő űrhajók keringésében doppler mérésekkel észlelt rendellenességekből vezethető le. Nagyobb masconok a Hold innenső oldalán találhatóak, főként a nagy becsapódások, holdtengerek közelében, a túloldalon csak elszórtan és kisebb masconok vannak. (Ez utóbbi azonban csak nagyobb hibaszázalékkal elfogadott felfedezés, mivel a Hold túloldalán repülő űreszköz doppler-észlelésére nincs mód földi eszközökkel). A nagy becsapódásnyomokkal való egyezőség felveti a masconok eredetének egyszerű magyarázatát: a feltörő kemény (sűrű szerkezetű) kőzet, a bazalt nagy koncentrációban való jelenléte lehet a jelenség magyarázata. Azonban a legnagyobb bazalttenger, az Oceanus Procellarum esetében egyáltalán nincs jele gravitációs anomáliának, míg sok, kisebb csomónál sincsenek ilyen egyértelmű jelek (például nincs bazalt a környéken), ezért a maguknak a becsapódásoknak is nyilvánvaló közük lehet a tömegkoncentrálódásokhoz (ilyen lehet a becsapódó test holditól eltérő sűrűségű anyaga, vagy a becsapódás energiája által összepréselt kőzetek miatt). A tömegcsomókat előszor a Lunar Orbiter szondák detektálták, amikor az Apollo-programhoz végeztek megfigyeléseket az emberes űrhajók pályájához, leszállásához szükséges számításokhoz. Legutoljára pedig a Lunar Prospector szállított adatokat kisebb, eddig felfedezetlen masconokról. A közhiedelemben úgy él, hogy a Holdnak nincs légköre. Földi értelemben ez valóban igaz, ám némi kigázolgásból származó rendkívül ritka légkör megfigyelhető a felszíne felett. A Hold tömegvonzása kicsi, a felszínén az első kozmikus sebesség csak egynegyede a földinek. Emiatt a könnyebb atomok (hidrogén, hélium) már a napsugárzástól nyerhetnek annyi energiát, hogy elszökjenek a felszínről, illetve a napszél energiája is elegendő, hogy magával sodorja ezeket az illékony elemeket. A Holdnak mégis van néhány nehezebb elemből álló, alig mérhető atmoszférája. A gázanyagok forrásául két fő jelenség szolgál. Az egyik a kéreg és a köpeny anyagában végbemenő radioaktív bomlási folyamatok nyomán létrejövő radon kigázolgása. A másik pedig a folyamatos bombázás miatt a felszín kőzeteiben levő gázanyag kiszabadulása. Az Apollo-program ALSEP műszerállomásainak mérései alapján köbcentiméterenként 200 000 molekula sűrűségű légkört mutattak ki a kutatók. Összehasonlításul ez 100 trilliószor ritkább a földi légkör sűrűségénél. Földi megfigyelésekkel sikerült kimutatni a légkörben káliumot és nátriumot, a radon jelenlétét pedig a Lunar Prospector szonda mérései mutatták ki. A több – sokszor véletlenszerű – forrás miatt a légkör összetétele nem állandó. Ez egyrészt a bolygó felszínéig akadálytalanul eljutó, Napból származó ibolyántúli sugárzás miatt van, mivel a sugárzás lassan ionizálja a légkör atomjait, majd a napszél ezeket az ionokat is magával sodorja. Másrészt pedig a becsapódások nyomán hol ilyen, hol olyan gázok szabadulnak fel és töltik fel a ritka légkört. A légkört az Apollo mérések összesen, átlagosan 10 000 kg-ra teszik. 2016-ban japán kutatók a Kaguja szonda mérései alapján a Földről származó oxigén jelenlétét mutatták ki a Hold felszínén. A napszél a Hold felszínét öt nap kivételével folyamatosan bombázza. Ez az öt nap akkor van, amikor a Föld a Nap és a Hold közé kerül. Ilyenkor a Föld magnetoszférája mintegy leárnyékolja a napszelet a Hold irányába, a napszél viszont a Föld légkörének felső rétegéből oxigénionokat képes magával sodorni, amik eljutnak a Hold felszínére. A kutatók szerint ez a folyamat legalább 2,5 milliárd éve zajlik. A Holdnak nincs saját fénye, csak a Nap fényét veri vissza. A Föld körüli keringése során a megvilágítottsága állandóan változik a Nap–Föld–Hold rendszer pozícióinak változása miatt. A köznyelv szerint a Hold megtelik, majd elfogy. A holdfázisok újholddal kezdődnek, ekkor a Hold a Nap és a Föld között helyezkedik el és pontosan a túloldalát világítja meg a Nap. Az „új” holdat nem látjuk, mert szorosan a Nap közelében van, és a napfényes ég lehetetlenné teszi az észlelését. Nagyjából egy hét alatt egyre növekedve éri el az első negyedet, amikor a Föld–Hold–Nap rendszer pontosan derékszöget zár be egymással (ilyenkor a Hold felénk eső oldalának felét látjuk, a keleti félgömb – a holdkorong jobb oldala – fényes, a bal oldala árnyékban van). Mivel minden nap kb. 50 perccel később kel és nyugszik, egyre többet látható a már sötét égbolton. Újabb egy hét elteltével következik a telihold. Teliholdkor a Föld kerül körülbelül a Nap és a Hold közé és a felénk eső oldalt éri a napsugár, a holdkorong teljessé válik (Ha a Föld pontosan a Nap és a Hold közé esik, akkor holdfogyatkozásról beszélünk). Ezután a Hold elkezd fogyni, egy hét múlva következik be az utolsó negyed, újra derékszöget zárnak be egymással az égitestek, csak az első negyedhez képest a Hold keringési pályájának túloldalán. A megvilágítás éppen ellenkező az első negyedhez képest, a „félhold” a nyugati oldalon – fényes és a jobb oldalin árnyékos. Egyre később kel, egyre közelebb a hajnalhoz, végül a negyedik hét végén teljesen elfogy a Hold, és eljut az újhold állapotba, ahol a ciklus újra kezdődik. Ez a ciklus átlagosan 29 nap 12 óra 44 perc alatt megy végbe, ez a szinodikus holdhónap hossza. A holdfázisok időpontjai, így a teliholdak és újholdak is évekre előre pontosan kiszámíthatók. A mindenkori megvilágított és a sötét rész határa a terminátor. Ennek közelében láthatóak a legjobban a Hold felszíni alakzatai, kráterei.  A Hold nemcsak a Nappal és a Földdel kerül különleges helyzetekbe keringése során, hanem az összes többi égitesttel, amely az ekliptika mentén (a Hold +/-5°-os keringési síkjában) láthatók. Égi kísérőnk kb. 0,5°-ot takar ki az égboltból. Mozgása során csillagokat vagy bolygókat takar el időről időre. Ezt a kitakarást, a csillagok, vagy bolygók „fogyatkozását” nevezzük okkultációnak, holdfedésnek.

A Hold megfigyelésével, a holdciklusok magyarázatával a távcső feltalálása előtt is foglalkoztak a tudósok. Galileo Galilei a saját maga készítette távcsővel való megfigyeléseiről 1610-ben számolt be a Siderius Nuncius című könyvében. Megfigyelte például, hogy félholdkor a sötét területen is vannak világos pontok. Ezek jelenlétét azzal magyarázta, hogy a Holdon is vannak hegyek és ezek csúcsát a Nap megvilágítja. Megmérte a világító pontok távolságát a sötét-világos határvonaltól és ebből becslést adott a hegyek magasságára is.

 

A 20. században a rádiótechnika kialakulásával lehetőség nyílt a Hold rádióhullámokkal történő vizsgálatára is. 1946. január 10-én az amerikai hadsereg Diana-projekt fedőnevű kísérlete sikeresen detektált a Holdra sugárzott és onnan visszaverődött radar-impulzusokat. Néhány héttel később, február 6-án a Bay Zoltán vezette magyar csoport is kimutatta a radarhullámok visszaverődését a Holdról. Az eredmények hatására alakult ki és indult fejlődésnek a csillagászat új ága, a radarcsillagászat. Az űrkorszak beköszöntével egyre bonyolultabb automata szondákkal történt a felderítés (Luna, Pioneer, Ranger, Surveyor, Lunar Orbiter stb.). A kezdeti űrszondás próbálkozások nem annyira felfedezési, mint inkább politikai célúak voltak. Ennek keretében a Szovjetunióban megkezdték a Luna-programot, míg az Egyesült Államokban a Pioneer-programot. Mindkettő célja a Hold volt – és az, hogy megelőzzék egymást. Végül a Luna-program lett a győztes: három eltitkolt sikertelen indítás után a Luna–1 érte el először a Holdat 1959. január 4-én, amikor 6000 kilométerre repült el mellette, majd a Luna–2 csapódott először a holdfelszínbe 1959. szeptember 14-én és a Luna-3 készítette az első fényképeket a Hold túloldaláról 1959. október 4-én. A Pioneer-program holdi becsapódásra tervezett első három szondája szintén kudarcot vallott és visszazuhant a Földre, mire a Pioneer–4 1959. március 4-én választ adott a Luna–1 teljesítményére. Az amerikaiak nem is próbálkoztak tovább ezzel a szondatípussal, hanem Ranger néven új eszköz tervezésébe fogtak és a Hold felszínének fotózását, illetve a becsapódást már ezzel akarták végrehajtani. A Ranger-program szondáinak a tervek szerint el kellett érniük a holdfelszínt, amelybe végül becsapódtak, ám az utolsó percekben minden korábbinál nagyobb felbontású képeket készíthettek. Rengeteg hiba után a Ranger–7 volt az első, amely teljesíteni tudta küldetését 1964. július 31-én. A következő fejlődési lépcső a sima leszállás teljesítése volt. Ez már az emberes holdprogramok jegyében zajlott: kísérletileg kellett bebizonyítani, hogy le lehet szállni űrhajóval a holdfelszínre és ott képes lesz az ember is megvetni a lábát. A Szovjetunió a Luna-program továbbfejlesztésével (gyakorlatilag ugyanazon név alatt új szondatípussal), az USA pedig a Surveyor-program beindításával látott neki a feladatnak. Ismét egy Luna szonda ért el először sikert, amikor 1966. február 3-án a Luna–9 sima leszállást mutatott be az Oceanus Procellarumon. A szonda egy kráterben landolt, így nem sokat tudott közvetíteni a holdfelszínről – nem látott ki a kráterből –, ám az első közelképeket is neki köszönhetjük. A Luna-programban összesen nyolc sikeres leszállást teljesítettek szovjet szondák, amelyből kettő automata holdjárót, a Lunohodot is vitt magával. Az első sikeres Surveyor szonda négy hónapos késéssel, 1966. június 2-án szállt le, ám jóval több képet küldött szovjet vetélytársánál. A program két kudarcba fulladt és további négy sikeres repülést tartalmazott. A leszállás nyújtotta lehetőségek helyi megfigyeléseket tettek lehetővé, de a tudósoknak és az ember holdi leszállását tervező mérnököknek szüksége volt globális adatokra, illetve fotótérképekre az egyes kijelölt leszállóhelyekről. Ehhez Hold körüli pályára kellett állítani egy űreszközt. A Szovjetunió a Luna-programban hozott létre ezért egy újabb űrszondatípust, az amerikaiak új néven indították a Lunar Orbiter-programot. Az első sikeres Hold körüli pályára állást a Luna–10 teljesítette 1966. április 3-án, ezzel a Hold első mesterséges holdja lett. Mindkét szondatípus rengeteg képet közvetített a Földre, amelyből mindkét oldalon összeállt a Hold egyenlítői területének egy minden addiginál részletesebb képe. (Erre elsősorban azért volt szükség, mert ide, az egyenlítő mentére tervezték küldeni az embert szállító űrhajókat a tervezők.) A Hold a legkézenfekvőbb célpont a csillagászati megfigyelésekhez. A Hold albedója – a fényvisszaverő képességének mutatószáma – meglehetősen alacsony, 0,12-es értékével csak harmada a Földének. A gyakorlatban ez azt jelenti, hogy nagyjából az aszfaltéval egyenértékű. Mégis hatalmas mennyiségű fényt ver vissza és a Nap után a legfényesebb égitest az égen. Látszó fényessége −12,7 magnitúdó holdtöltekor (a Napé −26,8). Érdekesség, hogy az első negyedbeli félhold nem a fele fényerősséggel ragyog a teliholdhoz képest, hanem csak kilenced akkorával. Ennek oka, hogy a Hold domborzata miatt a visszavert fény nem mindig a megfigyelő felé verődik vissza, a hegyek-völgyek szétszórják a fényt. A csillagászok számára általában nem a telihold, hanem az attól eltérő fázisok kínálnak jobb megfigyelési alkalmakat, akkor is főleg a terminátor környéki területek, mivel az alacsony napállás miatti fény-árnyék viszonyok nagyobb kontrasztokat, az egyes felszíni formák jobb láthatóságát teremtik meg.

Kék Hold:

1883-ban, amikor az indonéziai Krakatau vulkán kitört, a tudósok szerint kb. 100 megatonnányi atombomba erejének megfelelő erejű volt a kitörés. Még 600 km-re is ágyúdörgés erősségű hangot lehetett hallani. Hatalmas mennyiségű hamu érte el a Föld légkörének tetejét, és a Hold kék színűvé vált.

 

Ennek oka a hamu volt. A hamufelhő apró, 1 mikrométer méretű részecskékkel volt tele, amely pontosan a megfelelő méret volt a piros szín leárnyékolására, míg a részecskék a többi színt szabadon átengedték. A hamufelhőn átvilágító holdsugarak így kék, időnként zöld színben pompáztak. A kék Hold évekig gyönyörködtette az embereket a kitörés után. Sokszor a Nap is levendula színűvé vált. A hamufelhő miatt gyakran annyira élénk színű naplementék voltak, hogy sok helyen a tűzoltókat is kihívták, mert távoli tűzesetre gyanakodtak.

 

Kisebb erejű vulkánok is képesek voltak kékké változtatni a Holdat. Így például 1983-ban Mexikóban az El Chichon vulkán kitörése után volt látható hasonló jelenség. A kék Hold titka tehát az, hogy a levegőben sok olyan részecske legyen, amely kicsivel nagyobb, mint a vörös fény hullámhossza, és más nagyságú részecskék ne legyenek jelen. Ez ritka jelenség, de vulkánok és erdőtüzek képesek ilyen részecskéket a levegőbe juttatni.

Kék Holdnak nevezzük azt a ritkán bekövetkező naptári eseményt, amikor egy adott hónapban kétszer van telihold. Mivel a holdfázisok kb. 29,5 naponként ismétlődnek, és a naptári hónap is megközelítőleg ennyi napból áll, általában egy hónapban csak egyszer van telihold. Néha (nem egészen háromévenként) azonban előfordul, hogy ugyanabban a hónapban kétszer. Ilyen volt például 2009. december 2-án és 31-én, 2012. augusztus 2-án és 31-én és 2015 júliusában 2-án és 31-én. Ezen meghatározás szerint legközelebb 2018 márciusában (2-án és 31-én) fordul elő a jelenség. Ha egy évszakban nem három, hanem négy telihold következik be, akkor a harmadikat nevezik kék Holdnak. Megint más meghatározás szerint a naptári év tizenharmadik holdtöltéjét nevezik kék Holdnak. A "kék Hold" (Blue Moon) elnevezés elsősorban az angolszász kultúrában honos. Az elnevezésnek semmi köze sincs a kék színhez (talán szomorút jelent, mint a Kék rapszódiában) a jelenségnek nincs természettudományos jelentősége. A naptárszámításunk teljesen önkényesen választott beosztású, amely a történelem során többször is változott, és a nem európai kultúráknak is megvolt a saját, eltérő naptári rendszerük. Ezért a „kék Hold" előfordulásait bármilyen természeti jelenséggel vagy kozmikus hatással összefüggésbe hozni teljesen értelmetlen lenne.