Ay, Dünya'nın tek doğal uydusu ve Güneş Sistemi içindeki beşinci büyük doğal uydudur. Dünya ile Ay arasında ortalama merkezden merkeze uzaklık 384.403 km, yani Dünya'nın çapının yaklaşık otuz katı kadardır. Jeofiziksel açıdan Ay, gezegen kütleli gök cismi veya uydu gezegendir. Kütlesi, Dünya'nın kütlesinin %1,2'si ve çapı 3.474 km (2.159 mi) ile Dünya'nın yaklaşık dörtte biri kadardır. Yüzeyinde kütleçekim etkisi yerçekiminin yaklaşık %17'sidir. Ay, Dünya'nın yörüngesinde bir turunu 27 gün 7 saatte tamamlar. Dünya, Ay ve Güneş geometrisinde görülen periyodik değişimler sonucunda her 29,5 günde tekrar eden Ay'ın evreleri oluşur.
Apollo 14; Apollo programının 8. mürettebatlı görevi, 3. Ay'a insanlı iniş ve ilk dağlık inişi barındıran insanlı ay göreviydi. Görev 31 Ocak 1971'de başlamış, astronotlar 5 Şubat 1971'de Ay'a inmiş ve yaklaşık 9 saatlik bir Ay yürüyüşünden sonra 9 şubatta Dünya'ya geri dönmüşlerdir. Görevin getirdiği örnekler Ay'ın volkanik faaliyetleri ve Dünya'dan seken göktaşları hakkında bilgi vermiştir.
Oberon, Uranüs'ün önemli uydularının en dışta olanıdır. Ortalama 760 km çapıyla Uranüs'ün ikinci en büyük uydusudur. 1787 yılında William Herschel tarafından keşfedilmiştir. Adı William Shakespeare'in A Midsummer Night's Dream adlı oyununda perilerin kralı olan Oberon'dan gelir. Oberon'un yörüngesi kısmen Uranüs'ün Manyotosferinde bulunmaktadır.Dış yüzeyi ile çekirdek arasındaki sınırda Sıvı su tabakası mevcut olabilir. Dış yüzeyinde çok sayıda çarpma kraterleri bulunur, yaklaşık olarak 210 kilometre çapında çarpma kraterlerinin olduğu düşünülüyor.
Lunokhod 1, Ay yüzeyinde hareket edebilen ilk iki insansız, uzaktan kumandalı yüzey aracından ilki. Sovyetler Birliği'nin Lunokhod programı kapsamında çalışmalar yürütmüştür.
Ay'da su, Ay'ın yüzeyinde bulunan sudur. Sıvı hâldeki su Ay'ın yüzeyinde kalamaz ve su buharı Güneş ışığı tarafından ayrıştırılarak ortaya çıkan hidrojen çabucak uzay boşluğunda kaybolur. Fakat 1960'lardan beri bilim insanları, Ay'ın kutuplarında soğuk ve devamlı gölgede kalan kraterlerde buzun varlığını sürdürebileceğini tahmin etmişlerdi. Su molekülleri ayrıca Ay yüzeyi üzerindeki ince gaz tabakasında tespit edilmiştir.
Selenoloji ya da aybilim, Ay'ı inceleyen bilim dalına denir. Ay'ın yapısı, Dünya'nınkinden apayrıdır. Ay'ın hatırı sayılır bir atmosferi olmadığından hava durumu ve dolayısıyla ondan kaynaklanacak bir erozyon görülmez; Ay'ın levha tektoniği yoktur ve kütleçekimi, Dünya'nınkinden azdır. Küçük boyutlarından dolayı daha çabuk soğumuştur. Yüzeyinin karmaşık morfolojisi farklı süreçlerin kombinasyonuyla, bilhassa çarpma kraterleri ve volkanizmayla meydana gelmiştir. Ay farklılaşmış bir cisim olup kabuk, manto ve çekirdekten meydana gelir.
Luna 25, Roskosmos tarafından planlanan bir Ay'a iniş görevidir. Aracın Ay'ın güney yarımküresindeki Boguslavsky kraterine inmesi planlanmaktadır. 1970'lerdeki Sovyet Luna programının sürekliliğini vurgulamak için adı Luna-Glob lander'dan Luna 25 olarak yeniden adlandırıldı.
Chang'e 3, Çin Ulusal Uzay İdaresi tarafından geliştirilen bir Ay uzay sondasıdır. Çin Ay Keşif Programı'nın ikinci aşamasının bir parçası olup bir robotik iniş aracı ve Yutu (玉兔) Ay keşif aracını içermektedir.
Chang'e 4 ilk defa Ay'ın Uzak Tarafı'na yumuşak iniş yapan Çin Ay Keşif Programı görevi. Robotik iniş takımı ve keşif aracı 7 Aralık 2018'de fırlatıldı. 3 Ocak 2019'da Ay'a iniş yaptı.
Tycho, Ay'ın Dünya'ya bakan yüzünde güney kesimde bulunan ve adını Danimarkalı astronom Tycho Brahe'den (1546-1601) alan bir çarpma krateridir. 108 milyon yaşında olduğu tahmin edilmektedir.
Huggins Ay'ın yakın tarafındaki engebeli güney dağlık bölgelerinde yer alan bir çarpma krateridir. 1935'te İngiliz gök bilimci Sir William Huggins'in ardından isimlendirilmiştir.
Mikronova, klasik bir novanın milyonda biri gücünde bir yıldız patlamasıdır. Bu fenomene, örneğin bir yoldaş yıldız gibi, yıldızın çevresinden kaynaklanan bir madde birikimi neden olur.
Ay'ın yakın yüzü', Ay'ın her zaman Dünya'dan bakan yarımküresidir. Ay kendi ekseni etrafında, Ay'ın Dünya'nın yörüngesindeki dönüşüyle aynı hızda döndüğünden Ay'ın Dünya'dan yalnızca bir tarafı görülebilmektedir.
Güney Kutbu-Aitken Havzası, Ay'ın uzak yüzünde bulunan bir çarpma krateridir. Yaklaşık 2.500 km çapında ve 6,2 ila 8,2 km derinliğinde, Güneş Sistemi'ndeki bilinen en büyük çarpma kraterlerinden biridir. Ay'da tanınan en büyük, en eski ve en derin havzadır. 4,2 ila 4,3 milyar yıl önce, Nektar Öncesi dönemde oluştuğu tahmin edilmektedir. Adını, bir uçta Ay'ın Güney Kutbu ve kuzey ucunda Aitken krateri olmak üzere havzanın zıt taraflarındaki iki özelliğinden almıştır. Bu havzanın dış kenarı, Dünya'dan Ay'ın güney kolunda yer alan ve bazen gayri resmi olarak "Leibnitz Dağları" olarak adlandırılan devasa bir sıradağ olarak görülebilir.
Surveyor programı, Haziran 1966'dan Ocak 1968'e kadar Ay'ın yüzeyine yedi robotik uzay aracı göndermiş olan bir NASA programıydı. Programın temel amacı, Ay'a yapılacak yumuşak inişlerin uygulanabilirliğini göstermekti. Surveyor aracı, dünya dışı bir cisme yumuşak iniş yapan ilk Amerikan uzay aracı olmuştur. Görevler, aracın 63 ila 65 saat sürecek olan bir çarpışma yörüngesinde doğrudan Ay'a gitmesini gerektiriyordu ve yumuşak iniş için üç dakikadan biraz fazla süren bir yavaşlama ile sona erdi.
Kepler, batıda Oceanus Procellarum ile doğuda Mare Insularum arasında uzanan bir ay çarpma krateridir. Güneydoğuda Encke krateri bulunur. Kepler, adını 17. yüzyıl Alman astronomu ve matematikçisi Johannes Kepler'den almıştır.
Fermi, duvarlı ova olarak adlandırılan kategorideki büyük bir çarpma krateridir. Adını İtalyan-Amerikalı fizikçi ve Nobel ödüllü Enrico Fermi'den almıştır. Ay'ın uzak yüzünde yer alır ve Dünya'dan görülemez. Dolayısıyla bu kraterin yörüngedeki bir uzay aracından gözlemlenmesi gerekir.
Chang'e 6, Çin Ulusal Uzay İdaresi tarafından gerçekleştirilen robotik bir Ay keşif göreviydi. Çin Ay Keşif Programı'ndaki öncüllerine benzer şekilde bu uzay aracı da adını Çin ay tanrıçası Chang'e'den almıştır.
Apollo krateri, Ay'ın uzak yüzündeki güney yarım kürede bulunan devasa bir çarpma krateridir. Bu oluşum, batı kenarının yanında bulunan büyük Oppenheimer kraterini gölgede bırakır. Barringer krateri kuzey duvarı boyunca uzanır. Güneydoğusunda Anders krateri ve doğu kenarının hemen yanında Kleymenov krateri bulunur.
Halo yörünge, yörünge mekaniği kapsamındaki üç cisim probleminde L 1, L 2 veya L 3 Lagrange noktalarından biriyle ilişkili olan periyodik ve üç boyutlu bir yörüngedir. Lagrange noktası terimi yalnızca boş uzayda var olduğu kabul edilen bir referans noktası olmasına rağmen, bu noktalarda yer alan cisimler kendine özgü olarak Lissajous yörüngesi veya Halo yörüngesi adı verilen yörüngelerde hareket edebilmektedir. Bu noktalar, iki gezegensel cismin kütleçekimsel olarak birbirine çekilmesi ile ana cismin kendi etrafındaki dönüşünü ifade eden Coriolis etkisi ve özellikle uzay araçlarının yörüngeye yerleştirilmesinde baz alınan merkezkaç kuvveti arasındaki etkileşime benzer bir nitelik taşıdığı düşünülebilir. Halo yörüngeleri, örneğin Güneş – Dünya yörüngesinde dönen uydu sistemi veya Dünya – Ay yörüngesinde dönen uydu sistemi gibi herhangi bir üç cisimli sistemde görülebilir. Her Lagrange noktasında, hem kuzey hem de güney halo yörüngelerinin sürekli "aileleri" bulunur. Halo yörüngeleri kararsız olma eğiliminde olduğundan, bilimsel amaçlara hizmet eden yapay bir uyduyu yörüngede tutmak için iticilerin kullanımı gerekebilmektedir.
