Лунная иллюзия - это оптическая иллюзия, когда Луна, наблюдаемая рядом с горизонтом, кажется больше, чем Луна, наблюдаемая высоко в небе. Такая же, оптическая иллюзия происходит и при наблюдении за Солнцем.
Доказательством, что наблюдаемый эффект является только оптической иллюзией, могут служить фотографии сделанные при одних и тех же установках фотоаппарата, на таких фотографиях размер Луны будет одинаковым в не зависимости от того где находится Луна: высоко в небе или вблизи горизонта.
Существуют несколько различных теорий объясняющих этот эффект.
По одной из таких теорий, которая правда в данное время считается устаревшей, зрительный отдел мозга человека видит небо ни как полусферу, чем оно на самом деле является, а как плоскость. Когда мы наблюдаем облака, птиц или самолеты в небе, они кажутся наблюдателю меньше, когда они находятся вблизи горизонта, чем когда они находятся у нас над головой, поскольку видимый размер объектов уменьшается с увеличением расстояния. Луна, в отличии от земных объектов, когда находится вблизи горизонта имеет примерно такой же видимый угловой диаметр, как и когда она находится в зените, но человеческий мозг пытаясь компенсировать перспективные искажения видит диск Луны больше, чем он на самом деле. Такой эффект называется эффектом Эммерта: когда два объекта имеют одинаковый видимый размер, но один объект, находящийся дальше от наблюдателя, кажется больше.
По теории «относительного размера», которая в данное время принята большинством ученых, визуальный размер объекта наблюдения зависит в первую очередь от размера других объектов, которые мы наблюдаем одновременно. Таким образом, когда мы наблюдаем Луну близко к горизонту, в поле нашего зрения попадают и другие объекты, на фоне которых, Луна и кажется больше, чем она есть на самом деле.

Гравитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них — морские приливы и отливы. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, находящиеся на противоположных сторонах планеты. Причём одна точка — со стороны, ближайшей к Луне, а другая — с противоположной стороны Земли, наиболее удалённой от Луны. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре, поэтому выпуклость воды больше. Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30—40 см. Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно, приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление вращения Луны вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.

В июле 2008 года группа американских геологов из Института Карнеги и Университета Брауна обнаружила в образцах грунта Луны следы воды, в большом количестве выделявшейся из недр спутника на ранних этапах его существования. Позднее бо?льшая часть этой воды испарилась в космос.
Российские учёные, с помощью созданного ими прибора LEND, установленного на зонде LRO, выявили участки Луны, наиболее богатые водородом. На основании этих данных НАСА выбрало место для проведения бомбардировки Луны зондом LCROSS. После проведения эксперимента, 13 ноября 2009 года НАСА сообщило об обнаружении в кратере Кабеус в районе южного полюса воды в виде льда.
Согласно данным, переданным радаром Mini-SAR, установленном на индийском лунном аппарате Чандраян-1, всего в регионе северного полюса обнаружено не менее 600 млн title="Миллион">. тонн воды, большая часть которой находится в виде ледяных глыб, покоящихся на дне лунных кратеров. Всего вода была обнаружена в более чем 40 кратерах, диаметр которых варьируется от 2 до 15 км. Сейчас у учёных уже нет никаких сомнений в том, что найденный лёд — это именно водный лёд.
Попытки объяснить происхождение кратеров на Луне начались с конца 80-х годов XVIII века. Основных гипотез было две — вулканическая и метеоритная.
Полёты к спутнику Земли с 1964 года, совершенные американскими аппаратами «Рейнджер», а также открытие кратеров на других планетах Солнечной системы (Марс, Меркурий, Венера) подвели итог этому вековому спору о происхождении кратеров на Луне. Дело в том, что открытые вулканические кратеры (например, на Венере) сильно отличаются от лунных, схожих с кратерами на Меркурии, которые, в свою очередь, были образованы ударами небесных тел. Поэтому метеоритная теория ныне считается общепринятой.
Благодаря столкновению Луны с астероидом мы можем наблюдать с Земли метеоритные кратеры на Луне. Учёные из Парижского института физики Земли полагают, что 3,9 миллиарда лет назад столкновение Луны с крупным астероидом заставило Луну повернуться.

Хотя вышеприведенные три теории формирования Луны и объясняют ее происхождение, но все они содержат те или иные противоречия. Главенствующей теорией формирования Луны, на сегодняшний день, является теория гигантского столкновения прото-Земли с небесным телом размером с планету Марс.

После этого на Луне совершили посадку еще шесть кораблей, а всего на поверхности спутника Земли до конца 1972 года побывало 12 человек.
    Советский Союз в те же годы ответил посылкой на Луну двух управлявшихся с Земли самоходных аппаратов. Они действовали на спутнике в 1970—1971 годах («Луноход-1») и в 1973 году («Луноход-2»). Завершением советской лунной программы стал запуск космического аппарата «Луна-24», взявшего пробу грунта с глубины 2,7 метра и вернувшегося на Землю.

После окончания советской космической программы "Луна " и американской «Аполлон» исследования Луны с помощью космических аппаратов были практически прекращены. Но в начале XXI века Китай опубликовал свою программу освоения Луны, включающую кроме доставки лунохода (в 2011 году) и отправки грунта на Землю (2012), в том числе и постройку обитаемых лунных баз (2030). Считается, что это заставило остальные космические державы снова развернуть лунные программы. Так, например, Европейское космическое агентство 28 сентября 2003 запустило первый лунный зонд «Смарт-1», а  Джордж Буш 14 января 2004 объявил, что в планы США входит создание новых пилотируемых космических кораблей, способных доставить на Луну людей и луноход, с целью заложить к 2020 году первые лунные базы.

14 сентября 2007 года Япония запустила автоматический космический аппарат для исследования Луны «Кагуя», а 24 октября 2007 в лунную гонку официально вступила и КНР. С космодрома Сичан был запущен первый китайский спутник Луны «Чанъэ-1». С помощью станции учёные планируют сделать объёмную карту лунной поверхности, что в будущем может поспособствовать амбициозному проекту колонизации Луны.

22 октября 2008 года был запущен индийский аппарат Чандраян-1.

18 июня 2009 года, НАСА были запущены лунные орбитальные зонды — Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) и Lunar Crater Observation and Sensing Satellite (LCROSS). Запуск был произведён с помощью ракеты-носителя Атлас 5 со Станции Военно-Воздушных сил Мыса Канаверал во Флориде. Спутник предназначен для сбора информации о лунной поверхности, поиска воды и подходящих мест для будущих лунных экспедиций.