הירח הוא הלוויין הטבעי היחיד שלכדור הארץ. הוא נקרא גםלְבָנָה אוסהר בעברית, ולונה (Luna) במינוח המדעי (בלטינית), וזאת כדי להבדילו מירחים של גורמי שמיים אחרים.קוטרו 3,474קילומטרים, מעט יותר מרבע קוטר כדור הארץ. הקרבה היחסית בגודל בין כדור הארץ לירחו היא נדירה. הגוף הנוסף היחיד במערכת השמש שיש לו ירח קרוב יחסית לגודלו שלו הואכוכב הלכת הננסיפלוטו.
על פי התאוריה המקובלת, הירח נוצר מהשברים שנשארו מהתנגשות בין כדור הארץ לגוף בגודל שלכוכב הלכתמאדים, המכונה בשםתיאה, לפני כ-4.5 מיליארד שנים.
הודות לקרבתו הרבה של הירח לכדור הארץ ניתן לצפות בו בקלות ללאטלסקופ אומשקפת, ואף להבחין במכתשים הרבים הפזורים עליו. בירח קל מאוד להבחין במהלך הלילה, ולעיתים קרובות ניתן להבחין בו גם במהלך היום. הודות לקרבתו, הירח הוא גםגרם השמיים היחיד שבני אדם נשלחו אליו ושדרכה עליו רגל אנוש. ב-1959 שיגרהברית המועצות שלושחלליות לחקר הירח:לונה 1,לונה 2 ולונה 3.תוכנית אפולו האמריקנית הייתה התוכנית היחידה שבמסגרתה נשלחו חלליות מאוישות לירח. הנחיתה המאוישת הראשונה על הירח התבצעה במשימהאפולו 11 ביולי1969, ועד1972 בוצעו במסגרת התוכנית שש נחיתות מאוישות עליו, בהן היו 12 אסטרונאוטים בסך הכול.תוכנית ארטמיס היא תוכנית חלל מאוישת שלארצות הברית שמטרתה העיקרית היא הנחתת בני אדם על הירח ב־2027.
השם "ירח" משמש לציון האלוהות הכנעניתירח, ומלים מאטימולוגיה דומה משמשות בשפות שמיות אחרות לציון גרם השמיים ופולחנו[2]. בספרות התלמודית נמנעו מהשימוש במונח "ירח" (כמו גם "שמש"), המתייחס לאלוהות הכנענית והמקראית, והעדיפו את המונח הנייטרלי "לבנה"[3].
אפיפניוס, שנולד להורים יהודים באזורבית גוברין בתחילת המאה ה־4 לספירה, תיעד את שמות כוכבי מערכת השמש לפי הפרושים, וביניהם שני השמות המוכרים לירח:ἰέρεε (ieree, כלומר "ירח", אף שהמונח לא מוכר בהקשרים אסטרולוגיים בעברית בתר־מקראיית) ו־ἀλβανά (albana, כלומר "הלבנה"), וכן מציין שהירח נקרא בפיהם גםμήνη (המילה היוונית לירח)[4][5].
מסלול הירח והשפעתו
הירח הוא גרם השמיים הקרוב ביותר לכדור הארץ, והמרחק הממוצע בין מרכזו למרכז הארץ הוא כ-384,403 קילומטר, שהם פי 30 מקוטרו של כדור הארץ, בקירוב, ומשתנה בין כ-363 אלף קילומטר (בפריגיאה – הנקודה הקרובה ביותר במסלול הירח לכדור הארץ), לבין כ-405 אלף קילומטר (באפוגיאה – הנקודה הרחוקה ביותר מהארץ במסלול הירח). המשיכה הכבידתית על-פני הירח היא כשישית מזו שעל פני כדור הארץ.
הירח משלים הקפה שלמה סביב כדור הארץ כל כ-27.3 יום (חודש סידרי). כדור הארץ מתקדם במסלולו סביב השמש במהלך החודש הסידרי, ולכן הירח אינו חוזר לאותומופע לאחר ההקפה. משך הזמן בין מופעי ירח זהים, לדוגמה בין מולד ירח אחד למשנהו, הוא כ-29.5 יום (חודש סינודי). ההבדל בין החודשים נובע ממערכות הייחוס השונות – החודש הסידרי הואזמן ההקפה במערכת בה כוכבי השבת נמצאים במנוחה, והחודש הסינודי הוא זמן ההקפה במערכת בה כדור הארץ נמצא בתנועה. מקובל להניח כי זמן ההקפה מתארך בהדרגה במשך הזמן (בשנייה אחת כל כ-500 שנה) בגלל התרחקות הדרגתית של הירח מכדור הארץ[6][7].
אם יחס ההקטנה של מערכת כדור הארץ-ירח היה עומד על 1:42,000,000, כי אזקוטר כדור הארץ היה כ-30 ס"מ (גודל של דגם תקני), וגודל הירח היה כגודלו של כדור בסיס (כ-7 ס"מ קוטר), והמרחק ביניהם היה כ-9 מטרים. ממרחק כזה לאיש העומד היכן שדגם כדור הארץ, הירח היה נראה כגודל מחק בקצה עיפרון[8].
המחשת המרחק בין כדור הארץ לירח והיחס בינו לבין גודלם של גרמי השמיים (התמונה היא בקנה מידה נכון. כלפיקסל בגודלה המקורי של התמונה מייצג כ-100 קילומטר. בתצוגה זו כל פיקסל מייצג כ-500 קילומטר). למעשה רוב תמונות מערכת השמש, לא מצוירות נכון בקנה מידה של המרחק.
גאות ושפל והתרחקות הירח
הירח זורח על הכרמל בניצני זריחה כשעמוד החשמל נראה כמצביע עליו. צולם בגבעת נשר בעיר נשר
תופעת הגאות והשפל בכדור הארץ נגרמת כתוצאה מכוח הגאות, שהוא תוצאה של ההפרשים של כוח הכבידה של הירח במקומות שונים על פני כדור הארץ.
הגאות והשפל גורמים להגדלה הדרגתית של המרחק בין הירח לכדור הארץ. הם גורמים לאיבוד אנרגיה שמאטה את מהירותסיבוב כדור הארץ סביב עצמו. מכיוון שהתנע הזוויתי הכולל במערכת כדור הארץ – ירח נשמר, המרחק בין הירח לארץ צריך לגדול[9]. כדי למדוד את קצב ההתרחקות של הירח מכדור הארץ, הציבו האסטרונאוטים שלאפולו 11 על פני הירח בשנת1969 מערכת מחזירי אור המיועדים להחזרת אור לייזר. במדידות שנערכו מאז נמצא שהירח מתרחק מכדור הארץ בקצב ממוצע של 3.8 ס"מ בשנה.
מופעי הירח
לירח מופעים שונים מכדור הארץ, במהלך החודש מופעי הירח המואר משתנים בצורה מעגלית בהתאם לשינויים במיקומם של כדור הארץ והירח מ-100% (ירח מלא) ל-0% (הירח אינו נראה כלל מכדור הארץ). לאמיתו של דבר החלק המואר של הירח אינו משתנה במהלך כל החודש (מלבד בזמןליקויי ירח) והשינוי במהלך החודש הוא רק ביכולת של הצופה מכדור הארץ לראות את הירח.
שינויים נוספים במופעי הירח המתרחשים במהלך החודש הם שעת הזריחה והשקיעה של הירח, ומיקומו של הירח בשמיים.
מופעי הירח מושפעים לעיתים מימקומו של הצופה בכדור הארץ.
מבחינת הצופה, עיתוי זריחת הירח משתנה מדי יום בהתאם למיקומו של הירח ביחס לכדור הארץ. בנוסף לכך, הצופה הדקדקן יבחין כי הירח עולה במסלול שונה מדי יום בכיפת השמיים המקומית.
עיתוי זריחת הירח ביחס לצופה בנקודה מסוימת, ניתן לניבוי כללי על פי מופעו של הירח. זאת מפני ש"מופע הירח", מעיד גם על מיקומו ביחס לכדור הארץ והשמש. מתחילת החודש הירחי עד אמצע החודש הירחי, קל להתייחס לזמן שקיעת השמש. מדי יום בזמן שקיעת השמש יראה הירח לצופה רחוק יותר מהשמש עד שבאמצע החודש הירח זורח כשהשמש שוקעת. מאמצע החודש עד סוף החודש הירחי קל להתייחס לזמן זריחת השמש. מאמצע החודש יראה הירח לצופה מדי יום קרוב יותר לשמש. משך הזמן משקיעת השמש עד זמן שקיעת הירח או מזריחת הירח עד זריחת השמש מכונה "שירות הירח"[דרוש מקור].
לדוגמה – ירח מלא, זורח עם שקיעת השמש ושוקע עם זריחתה (בכל עונות השנה). ירח ברבע הראשון (חצי ירח), יזרח בחצות היום, וישקע בחצות הליל (בכל עונות השנה).
מסלול הירח בכיפת השמיים המקומית ומיקום זריחתו ושקיעתו, משתנים גם הם, בהתאם לעונות השונות ובהתאם למופע הירח. הואיל וחילופי העונות, גורמים לשינוי מיקומו של הצופה ביחס לירח, גם אלו מובאים בחשבון. דוגמאות – ירח מלא בעונת הקיץ, זורח בדרום-מזרח ושוקע בדרום-מערב. ירח מלא בעונת החורף, זורח בצפון-מזרח ושוקע בצפון-מערב[10].
תופעת ירחהפריגיאה, או בכינויה "סופר ירח", היא תופעה בה גודלו הזוויתי של הירח המלא גדול מהממוצע בגלל הגעתו של הירח לפריגיאה, בסמיכות לזמן היותו במילוא. במצב זה גודלו הזוויתי של הירח המלא עשוי להיות גדול ב-14% יותר מגודלו באפוגיאה ובהירותו גבוהה בכ-20%. בגלל חוסר בעצם ייחוס בסביבת הירח לא ניתן להבחין בשינוי גודל הירח בעין בלתי מצוידת, אלא רק באמצעות תצלומים או מכשירי מדידה. עם זאת ניתן להרגיש בשינוי בהירותו. המרחק לירח הפריגיאה משתנה משנה לשנה. לאחר ירח הפריגיאה של2008 הלך וגדל מרחקה עד שנת2013, אז המרחק יקטן לקראת ירח הפריגיאה של 2016.
השפעות ביולוגיות
העובדה כי לכדור הארץ יש ירח אחד וגדול, תורמת ליציבות תנאי האקלים. קיומו של ירח יחיד, בניגוד למרבית כוכבי הלכת האחרים שלהם מספר ירחים, מונע התנהגותכאוטית שאופיינית לבעיה תלת או רב-גופית בפיזיקה. גודלו של הירח תורם ליציבות יחסית שלנטיית ציר הסיבוב של כדור הארץ ביחס למישור המלקה, ובכך מקבע אתעונות השנה ומונע שינויים גדולים בנטיית ציר הארץ, שיביאו למזג אוויר קיצוני והרסני[11]. אקלים יציב מקל על הישרדות אורגניזמיםחיים.
ישנםסרטנים היכולים לחוש את כבידת הירח ולהשתמש בה כסימן מקדים לגאות[12].
ישנם בעלי חיים רבים, שהם פעילי לילה. החושך עוזר להם להסתתר מטרפם או מטורפם. ככול שהלילה חשוך יותר, כך קל להם יותר לשרוד. החזרתאור השמש בידי הירח משנה את עוצמת האור הן במהלך הלילה והן בין לילה ולילה, והדבר מצריך בעלי חיים פעילי לילהלהסתגל למגוון תנאיתאורה. בהשוואה לזמן הופעתו של ירח מלא, במולד הירח האור קלוש ביותר. בנוסף, מספר השעות בהן מאיר הירח אינו קבוע, עקב שעות הזריחה והשקיעה המשתנות לאורך החודש הירחי.
בשל השפעתכוח הכבידה של כדור הארץ, נע הירח כך שהוא מפנה תמיד את אותו צד, שמכונה "הצד הקרוב", כלפי כדור הארץ. הצד הנגדי ל"צד הקרוב", שמכונה "הצד הרחוק" או "הצד הנסתר", נסתר מעינינו באופן קבוע. הצד הרחוק של הירח צולם לראשונה על ידי הגשושית הסובייטיתלונה 3 ב-1959, והוא מתאפיין במיעוט "ימות" בהשוואה לצד הקרוב.
העובדה שהירח מפנה צד אחד קבוע אל כדור הארץ מוסברת על ידינעילת גאות – סיבוב הירח סביב צירו בתקופות קדומות הואט כתוצאה מהשפעות חיכוך הנגרם מכוחות גאות מצד כדור הארץ, ומאז מהירות הסיבוב הצירי שלו משתווה למהירות הקפתו את כדור הארץ. שינויים קטנים הנגרמים מהאקסצנטריות של מסלול הירח, הנקראיםליברציות, מאפשרים צפייה בכ-59% מפני הירח מכדור הארץ לאורך זמן, אף שבכל רגע נתון ניתן לצפות רק בכ-50% מפניו.
בכל רגע נתון (חוץ מזמןליקוי ירח) לירח ישצד מואר שאור השמש מגיע אליו וצד חשוך. בשל תנועת הירח סביב כדור הארץ, שטחים אלה משתנים בכל רגע, וחוזרים לנקודת ההתחלה בכל מחזור של סיבוב הירח סביב כדור הארץ (שאורך כ-29 ימים וחצי). כיוון שמכדור הארץ רואים כל הזמן את אותו "צד גלוי" של הירח, וצד זה מואר על ידי השמש באחוזים שונים בכל יום, אנו רואים בכל יום מופע אחר של הירח. אין לבלבל בין "הצד החשוך" של הירח, שהוא הצד שאינו מואר על ידי השמש ברגע נתון, לבין "הצד הרחוק" של הירח, שבו לא ניתן לצפות מכדור הארץ כלל. להמחשה, בראש חודש עברי בעת "מולד ירח", ניתן לראות כי הצד הקרוב של הירח הוא ברובו חשוך למעט הסהר המואר שבו, המצביע מערבה. באותה עת ממש, צדו הרחוק של הירח מואר כמעט בכל שטחו.
המישורים הכהים שבהם ניתן להבחין על פני הירח אף בעין בלתי מזוינת נקראיםימות (בלטינית:Maria ברבים ו-Mare ביחיד), וזאת מפני שהתוכנים הקדמונים האמינו שמישורים אלו מכוסים מים. כמעט כל הימות הן למעשה מישורים גדולים של לבהבזלתית שנוצרה בהתפרצויות געשיות עתיקות יומין. הלבה שהתפרצה זרמה לאגני פגיעה, שהם אזורים נמוכים שנוצרו בעקבות התנגשויות של מטאורים ושביטים. (יוצא דופן הואאוקיינוס הסערות, Oceanus Procellarum, שאינו מוכל באגן פגיעה מוגדר). כמעט כל הימות נמצאות בצדו הקרוב של הירח ומכסות 31% משטחו, כאשר הימות הפזורות בצדו הרחוק של הירח מכסות 2% בלבד משטחו. ההסבר הסביר ביותר לשוני זה קשור בריכוז גבוה של גופים מייצרי חום בצד הקרוב של הירח, כפי שהודגם במפות גאוכימיות שהושגו מספקטרומטר של קרני גמא של משימתלונר פרוספקטור.
רמות
אזורים בהירים על פני הירח נקראיםTerrae (המילה הלטינית ליבשת), או רמות, מאחר שהם גבוהים יותר ממרבית הימות. כמה רכסי הרים בולטים בצדו הקרוב של הירח שוכנים בסמוך לאגני פגיעה ענקיים. בניגוד לכדור הארץ, לא ידועים הרים גדולים בירח שנוצרו כתולדה של אירועים טקטונים.
מצילומים של הגשושיתקלמנטיין (Clementine), נראה כי ארבעה אזורים הררים על שפתו שלמכתש פירי (Peary), שרוחבו 73 קילומטר בקוטבו הצפוני של הירח, נשארו מוארים במשך יממה ירחית שלמה. פסגות אלו זוכות להארה תמידית בשל הנטייה הקטנה שלציר סיבוב הירח ביחס למישור המילקה. בקוטבו הדרומי של הירח לא נמצאו אזורים דומים שזוכים להארה תמידית, על אף ששפתו שלמכתש שקלטון (Shackleton) מוארת במשך כ-80% מהיממה הירחית. תוצאה נוספת של השיפוע הקטן של צירו של הירח, היא שתחתיתם של מכתשים רבים בקוטב הירחי מוצלים באופן קבוע.
על פני השטח של הירח ניתן להבחין בבירור במכתשי פגיעה. מכתשים אלו נוצרו כאשר אסטרואידים ושביטים התנגשו בפני השטח של הירח. בסך הכול קיימים על פני הירח למעלה מחצי מיליון מכתשים בקוטר של יותר מקילומטר. מאחר שמכתשי פגיעה נצברים בקצב כמעט קבוע, מספר המכתשים לכל יחידת שטח יכול לשמש כדי לאמוד את גיל פני השטח. היעדר אטמוספירה ופגעי מזג אוויר, והתהליכים הגאולוגיים מבטיחים שרבים ממכתשים אלו השתמרו טוב יחסית בהשוואה לאלו שבכדור הארץ.
המכתש הגדול ביותר בירח, שהוא גם המכתש הגדול ביותר הידוע במערכת השמש, הואאגן איטקן של קוטב הדרום (South Pole-Aitken Basin). אגן זה נמצא בצדו הרחוק של הירח, בין הקוטב הדרומי לקו המשווה, קוטרו כ-2,240 קילומטר ועומקו כ-13 קילומטר. אגני פגיעה בולטים בצדו הקרוב של הירח הם:ים הגשמים (Imbrium),ים השלווה (Tranquillitatis),ים המשברים (Crisium) וים הנקטר (Nectaris).
רגולית
על פני השטח בירח ישנה שכבה שלרגולית אשר נוצרה בתהליכי פגיעה. שכבת הרגולית בשטחים של פגיעות עתיקות היא בדרך כלל עבה יותר מזו שנמצאת בשטחים עם פגיעות צעירות יותר. עובי שכבת הרגולית המוערך בימות הוא 3–5 מטר, וברמות כ-10–20 מטר. מתחת לשכבת הרגולית שעברהשחיקה רבה, נמצאת שכבה של "מגה-רגולית". שכבה זו עבה בהרבה, והיא כוללת סלעי אדמה סדוקים[13].
הימצאות מים
הפגזתו הממושכת של הירח בשביטים ומטאורואידים תרמה כנראה כמויות קטנות של מים לפני הירח. אם אכן כך, אור השמש גרם לפירוקם של רוב מים אלו ליסודות המרכיבים אותם – חמצן ומימן, ששניהם דלפו ברובם לחלל במשך הזמן, בשל הגרביטציה הנמוכה של הירח. עם זה, בשל הנטייה הקלה של ציר הסיבוב הירחי ביחס למישור המילקה – רק כ-1.5 מעלות – מספר מכתשים עמוקים סמוך לקטבים לא נחשפו מעולם לאור השמש, ולפיכך הם מצויים בחשכה תמידית (כגוןמכתש שקלטון). מולקולות מים שנמצאות במכתשים אלו יכולות להיות יציבות לפרקי זמן ארוכים.
גשושית קלמנטיין ביצעה מיפוי של מכתשים חשוכים כאלו בקוטב הדרומי, וסימולציות מחשב מצביעות על כך שייתכן שיש בירח עד כ-14,000קילומטרים רבועים החשוכים באופן תמידי. תוצאות מניסוי רדאר במשימה של גשושית זו, מלמדות על כיסים קטנים של מים במצב קרח קרוב לפני הקרקע, ומידע מספקטרומטר נייטרונים של משימת לונר פרוספקטור מצביע על ריכוזים גבוהים של מימן הנמצאים בשכבה העליונה של הרגולית קרוב לקטבים. הכמות הכוללת של מים במצב קרח הקיימת בירח, מוערכת בכקילומטר מעוקב אחד.
מים במצב קרח ניתן יהיה לכרות ולהפריד למרכיביהם, למימן ולחמצן, באמצעות תחנות גרעיניות או תחנות חשמליות שיצוידו בלוחות של קולטי שמש. נוכחות של כמות בת שימוש של מים על הירח היא גורם חשוב בניסיון להקים יישוב על פני הירח שיהיה בר-קיימא מבחינת עלויות, וזאת מאחר שהעברת מים מכדור הארץ יקרה. עם זאת, תצפיות עדכניות שנעשו על ידי הרדאר הפלנטרי ארסיבו (Arecibo) מצביעות על כך שמידע הרדאר מהקטבים שהתקבל מקלמנטיין ייתכן שהושפע מסלעים שיצאו ממכתשים צעירים, ולא מנוכחות של מים.
בנובמבר 2009, בעקבות הממצאים שסיפקלוויין המחקרLCROSS, יצאה נאס"א בהודעה רשמית שלפיה נמצאו מאגרי מים גדולים באזור הקוטב הדרומי של הירח[14]
ביוני 2020, נאס"א הודיעה כי חברת אסטרובוטיקס מהעירפיטסבורג תקבל כמעט 200 מיליון דולר לבניית רכב רובוטי שייקרא "VIPER" ויסייע בחיפוש ובאיתור מאגרי מים על פני הירח[15].
ביולי 2024 פורסם כי בסלע אשר נאסף על ידי החללית הסיניתצ'אנג-אה 5 נמצאמינרל המכיל מים[16].
הירח מורכב ממספר שכבות נפרדות:קרום,מעטפת וליבה. הסברה היא שמבנה זה נוצר בעקבות תהליך של שקיעת מינרלים באוקיינוס המאגמה זמן קצר לאחר יצירתו של הירח לפני 4.54 מיליארד שנה. האנרגיה שנדרשה להתכה של החלק החיצוני של הירח מיוחסת לרוב לאירוע של פגיעת ענק (השערת ההתנגשות הענקית) שלפי המשוער היה אחראי ליצירת מערכת הארץ-ירח. התגבשותו של אוקיינוס המאגמה הזה גרם למעטפתמאפי ולקרום עשיר בפלגיוקלז.
מיפוי גאוכימי רומז כי הקרום הוא בעל הרכבאנורתוציטי בעיקרו, ועובדה זו תואמת את היפותזת אוקיינוס המאגמה. מבחינת יסודות, הקרום מורכב בעיקר מחמצן,סיליקון,מגנזיום,ברזל,סידן ואלומיניום. על סמך שיטות גאופיזיות, נאמד עוביו של הקרום בכ-50 קילומטר (להשוואה, עוביו הממוצע של קרום כדור הארץ נמדד בכ-30 ק"מ).
היתוך חלקי במעטפת של הירח גרם להתפרצויות של בזלת הימות על פני הירח. ניתוח הרכב הבזלת מצביע על כך שהמעטפת מורכבת בעיקר מהמינרליםאוליבין,אורתופירוקסן וקלינופירוקסן, ושהמעטפת עשירה יותר בברזל מאשר זו של כדור הארץ. חלק מהבזלת בירח מכילה שפע גדול שלטיטניום (שמופיע במינרלאילמניט), דבר המצביע על הטרוגניות רבה בהרכב המעטפת. נמצא כי רעידות אדמה בירח מתרחשות עמוק במעטפת, כ-1,000 קילומטר מתחת לפני השטח. זה מתרחש במחזוריות חודשית וקשור ללחצי הגאות והשפל הנגרמים מהמסלול האקסצנטרי של הירח.
צפיפותו הממוצעת של הירח היא 3,346.4 ק"ג/מטר מעוקב, עובדה ההופכת אותו לירח השני בצפיפותו במערכת השמש לאחראיו. אף על פי כן, קיימות ראיות לכך שליבת הירח קטנה והרדיוס שלה הוא כ-350 קילומטר או פחות מכך, כ-20% מגודלו של הירח, וזאת בשונה מרוב הגופים הארציים האחרים שבהם הליבה מגיעה לכ-50% מגודל הגוף. הרכבה של ליבת הירח אינו ידוע היטב, אולם מקובל לשער שהיא מורכבת מברזל מתכתי יחד עם כמויות קטנות שלגופרית וניקל. ניתוח תנועת הסיבוב של הירח מרמז על כך שהליבה, לפחות בחלקה, מותכת[17].
הטופוגרפיה של הירח נמדדה באמצעות אלטימטריית לייזר וניתוח תמונות תלת-ממדיות, כשהמידע העדכני ביותר מקורו ממשימת קלמנטיין. האתר הבולט ביותר מבחינה טופוגרפית בירח הואאגן איטקן הגדול של קוטב הדרום, שבו נמצאים המקומות הנמוכים ביותר על פני הלבנה. המקומות הגבוהים ביותר בפני הירח שוכנים צפון-מזרחה מהאגן. גם באגני פגיעה גדולים אחרים, כדוגמתים הגשמים,ים השלווה,ים המשברים,ים סמית והים המזרחי, ישנם אזורים נמוכים ושפת המכתשים גבוהה. הגבהים בצד הרחוק של הירח גבוהים בממוצע בכ-1.9 קילומטר מאלו שבצד הקרוב.
לפחות 200 בורות זוהו על הירח. הגשושיתLRO גילתה פיר באזור ים השלווה המוביל למנהרה בעומק של 150 מטרים מתחת לפני הקרקע. ייתכן שהיא מנהרת לבה ועומקה מעלה את ההשערה שאולי יש בה מים קפואים. רוחב המערה 45 מטרים ואורכה עד 80 מטרים. ייתכן שהיא תוכל להגן על אסטרונאוטים מטמפרטורות קיצוניות, מפגעי קרינה וממטאוריטים[18][19].
אף שמקובל לחשוב שהירח נטולאטמוספירה אין הדבר מדויק[20]. לירח אטמוספירה דלילה ביותר שמורכבת בעיקר ממימן, מהליום, מניאון ומארגון, וכן מכמויות קטנות יותר של חומרים אחרים כמופחמן דו-חמצני,ראדון,מתאן,אמוניה, עקבות שלחמצן וכמות מזערית שלאדי מים[21].המקור לגזי האטמוספירה אינו ברור לגמרי, אך משוער כי הם נובעים ממספר מקורות: רוח השמש, קרינת השמש, מרבצי סלעים רדיואקטיביים, מיקרו-מטאוריטים וגזי פליטה של חלליות אפולו.
אטמוספירת הירח נמצאת על קו הגבול המאפשר את בלימת הידלדלותה בהשפעת רוח השמש וכוחות הכבידה שמפעיל עליה כדור הארץ. קשה לקבוע בוודאות מה מצבה העכשווי של האטמספירה: האם היא הולכת ומידלדלת, או לחלופין האם שכבת האטמוספירה מכילה את המסה הקריטית הדרושה כדי להחזיק באטמוספירה לעשרות אלפי שנים. ראיות גאולוגיות, כגון היעדר מיקרו-מכתשים, בשל התפרקותם של מטאוריטים קטנים בחדירתם לאטמוספירה, מצביעות על כך שהירח היה בעבר הרחוק בעל אטמוספירה משמעותית.
הבדל הטמפרטורות העצום בירח בין היום (100 מעלות צלזיוס) ללילה (170- מעלות צלזיוס), יוצר סחף של אטמוספירה לכיוון הצד הקר. זאת מכיוון שהגזים שבו קופאים ושוקעים על הקרקע ובכך יוצרים מפל לחצים קל אשר מושך אליו את הגזים של האזור החם.
ירח מלא
שדה מגנטי
לירח שדה מגנטי חיצוני של פחות מ-0.2 ננו-טסלה[22], או פחות מאחד חלקי מאה אלף מהשדה המגנטי של כדור הארץ. לירח אין כיום שדה מגנטי דו-קוטבי גלובלי, ומגנטיות הקרום נרכשה ככל הנראה בתחילת ההיסטוריה של הירח. לפני כ-4 מיליארד שנים, עוצמת השדה המגנטי שלו הייתה קרובה לזו של כדור הארץ כיום[22]. שדההדינמו הקדום הזה התפוגג כנראה לפני כמיליארד שנים, לאחר שליבת הירח התגבשה לחלוטין[23]. קיימת תיאוריה שחלק מהמגנטיות השיורית נובעת משדות מגנטיים זמניים, שנוצרו במהלך פגיעות גדולות בירח. התיאוריה נסמכת על כך שהאזורים בעלי מגנטיות הקרום משמעותיות ביותר נמצאים בקצוות מנוגדים שלאגני הפגיעה הענקיים[24].
השערתהמכה הגדולה, שהעלתה האסטרופיזיקאית האמריקניתרובין קאנופ(אנ'), היא המקובלת ביותר בתחילתהמאה ה-21[25]. על פיה, הירח נוצר לפני מיליארדי שנים כאשרמערכת השמש הייתה בתקופתהיווצרותה, ועצם שנקראתיאה בגודלו שלמאדים התנגש בכדור הארץ המתהווה. שברים מן הפגיעה נזרקו לחלל, התמזגו, ויצרו את הירח. אם אכן כך התרחש הדבר, ומכיוון שפני כדור הארץ מכילים בעיקרמתכות קלות יותר כמומגנזיום ואלומיניום, הירח עשוי להכיל פחותברזל מאשר כדור הארץ. לפי אותו מודל, חלק מהשברים לא התמזגו בירח המתהווה, אלא שבו והתנגשו עם כדור הארץ.
השערות אחרות
השערות נפוצות אחרות, שהיו מקובלות עד לשנות ה-80 וה-90 של המאה ה-20[26]:
השערת הבת (הביקוע) – לפי השערה זו הירח הוא חלק שניתק בעבר מכדור הארץ. העובדה כי סיבוב כדור הארץ מתארך מדי יממה בשיעור של אחד מ-120 אלף חלקי שנייה מחזקת השערה זו. זאת משום, שלפי חוקי המכניקה, חייב מומנט הסיבוב של מערכת הארץ-ירח יחד להישאר קבוע, ולכן אם כדור הארץ מאט את סיבובו, חייב הירח להגדיל את מהירות סיבובו ותוך כדי כך להתרחק מכדור הארץ. לפי השערה זו, ההתרחקות מעידה שהירח היה קרוב מאוד לכדור הארץ בעבר. יש הרואים באוקיינוס השקט את ה"צלקת" שנותרה בכדור הארץ כתוצאה מקריעת הירח[27]. אך ניתוח הרכב סלעי הירח שהובאו במשימותאפולו מצביעים על שונות גדולה ביחסיאיזוטופים של טיטניום בין קרום כדור הארץ לבין הירח, ומקובל לראות בשונות זו פסילה גורפת של ההשערות שמקור הירח בקרום כדור הארץ[28].
השערת האחות (ההשערה הבינארית) – טוענת שהירח נוצר באותה צורה ובאותו זמן בהם נוצר כדור הארץ. הירח, בשל קרבתו לכדור הארץ, נכנס למסלול סביבו. השערה זו אינה מסבירה את הפרש הגיל הגאולוגי בין הסלעים העתיקים בקרום הירח (4.2 מיליארד שנים) לבין הסלעים העתיקים בקרום כדור הארץ (3.9 מיליארד שנים).
השערת הזוג הנשוי (השבייה) – הירח נוצר מחוץ לתחום מסלול כדור הארץ, ותוך כדי תנועתו סביב השמש הוא נלכד בכוח המשיכה של כדור הארץ ונכנס איתו למסלול משותף.
לונה 1 הסובייטית הייתה הלוויין המלאכותי הראשון שהצליח להימלט מכח הכבידה של הארץ ולנוע קרוב לירח. שוגרה ב-2 בינואר 1959, עברה במרחק 5,995 ק"מ מהירח, לאחר 34 שעות טיסה, והמשיכה למסלול סביב השמש. נקראה לונה 1 אף על פי שלא הייתה הראשונה ששוגרה – לפניה היו מספר גשושיות ששיגורן נכשל.
האדם הראשון שדרך על אדמת הירח היה האסטרונאוטניל ארמסטרונג, מפקד האפולו 11. כאשר צעד על אדמת הירח אמר: "That's one small step for a man, one giant leap for mankind." "זהו צעד קטן לאדם, צעד גדול לאנושות", (בתרגום מילולי: "קפיצה ענקית לאנושות"), משפט שהפך למפורסם ביותר.
הנחיתה התבצעה במסגרת תוכנית אפולו, שבמהלכה בוצעו שש נחיתות על הירח בין השנים 1969–1972. הפעם האחרונה בה הילך אדם על הירח הייתה בדצמבר1972 במשימתאפולו 17, כאשר האסטרונאוטיוג'ין סרנן הלך על הירח.
זמן הטיסה אל הירח במסגרת תוכנית אפולו היה כ-65 שעות[29].
ב-25 בינואר1994 שוגר מכדור הארץ לוויין אמריקני בשםקלמנטין, שסבב את הירח במשך 74 ימים.תצלומי הלוויין גילו משטחיקרח בקטבים של הירח, דבר העשוי לסייע לכל תוכנית התיישבות עתידית. עוד התגלה בצד הנסתר של הירח מכתש בעומק 13 קילומטר, ובקוטר של 2,500 קילומטר, שחוקרים משערים שנוצר לפני מיליארדי שנים בהתנגשות בין הירח לגוף ענק.
בינואר 2019 הצליחה סין להנחית לראשונה חללית בצד הרחוק של הירח, הנסתר מכדור הארץ[30]. ב-22 בפברואר 2019 שוגרה בהצלחה החללית הישראלית הראשונה לירח 'בראשית', וב-11 באפריל ניסתה ללא הצלחה לנחות על הירח. החללית תוכננה ונבנתה בידי עמותתSpaceIL בשיתוףהתעשייה האווירית[31]. באופן דומה התרסקה גם נחתת ששוגרה מהחללית ההודית הראשונה לירח,צ'אנדריאן 2[32].
ציור שלמדורה לאור ירח משנת 1850.אור הירח על חוף הים, ציור משנת 1863
בתרבות האנושית הכללית
הירח מופיע בסיפורים ובאגדות שונים במגוון רב של תרבויות. בתרבויותפגניות הירח היווה כוח אלילי, ונערכו לכבודו טקסים רבים ומגוונים. השם "ירח" מגיע משמו שלאל כנעני בשם זה, ושמה של העיריריחו נגזר גם הוא משם זה. הוא גם היה האל הפטרון של ערים אחרות - למשל העיראור נחשבה כקדושה לאל הירח במיתולוגיה השומרית -נאננה.
עלהנביא מוחמד מייסד האסלאם, מסופר במקורות המוסלמיים כי ביצע אתנס חציית הירח. הנס אירע במכה לפני ההג'רה, בשנת617 לספירה, כאשר בנישבט קורייש ביקשו ממוחמד סימן המציין את אמיתות נבואתו.הנביא התפלל והירח נחצה לשני חלקים מעלג'בל א-נור. חציו הופיע מעל הר 'אבו קובייס' וחציו מעל הר 'קאייקאן', מההרים הסובבים את מכה[35].
ביהדות
בתרבות היהודית הירח תופס תפקיד חשוב. ספירת ימי החודש שלהלוח העברי נעשית על פי מחזור הירח. החודש מתחיל ב-א' –מולד הירח, ט"ו בחודש – ירח מלא, ומסתיים ב-כ"ט או ב-ל' (תלוי בחודש) – ירח אפל. חלק מהחגים (סוכות,פסח ופורים,ט"ו בשבט וט"ו באב) מכוונים לאמצע החודש הירחי, שבו הירח נראה במילואו. ישנה ברכה מיוחדת (ברכת הלבנה) שנהוג במסורת היהודית לומר כנגד הירח בסביבות רבע ראשון ועד אמצע כל חודש ירחי. על-פי התנ"ך, הירח נברא ביום הרביעי לבריאת העולם[36]. על פי אגדת חז"ל, בתחילה נבראה הלבנה בגודל זהה לגודלה (או אורה) של השמש, ואחר כך, הוקטנה לגודלה העכשווי[37]. עם נחיתתהאדם הראשון על הירח, בשנת 1969, נכתבו על ידי הרבמנחם כשר כללים כיצד על יהודים לקיים את מצוות הדת על הירח[38].
