Pek çok gezegenin etrafında dönen kendi uyduları vardır. Dünya’nın uydusu Ay, Güneş Sistemi’nde bulunan uyduların en büyüklerindendir. Dünya’dan küçük, yuvarlak bir kaya, havası ve suyu olmayan kuru ve tozlu bir yerdir. Ay’ın gökyüzünde parladığını görürüz çünkü Güneş’ten aldığı ışığı yansıtır. Güneş battıktan hemen sonra doğudan yükselen dolunaya bakın. Tebşat akşamüzeri olurken batıda belirir ancak çok geçmeden ufkun altında kaybolur. Üç milyar yıldan fazla bir zaman önce büyük olasılıkla başka bir gezegen Dünya’ya çarpmış, bu çarpmayla uzaya bir kaya fırlamış ve Ay bu şekilde meydana gelmiştir. Ay’ın yüzeyine çarpan göktaşları kraterleri oluşturur.
Ay, Dünya’nın tek doğal uydusudur. Güneş Sistemi içinde beşinci büyük doğal uydudur. Dünya ile Ay arasında ortalama merkezden merkeze uzaklık 384.403 km, yani Dünya’nın çapının yaklaşık otuz katı kadardır. Ay’ın çapı 3.474 km’dir, bu da Dünya çapının dörtte birinden biraz fazladır. Dolayısıyla Ay’ın hacmi Dünya’nın hacminin %2’sidir. Kütlesi Dünya kütlesinden 81,3 kat daha düşüktür. Yüzeyinde kütleçekim etkisi yer çekiminin 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.
Ay’ın Dünya’ya karşı olan yüzünden Ay’ın görünen yüzü, diğer tarafına da Ay’ın öteki yüzü denir. Öteki yüz Ay’ın karanlık yüzü ile karıştırılmamalıdır. Ay’ın karanlık yüzü herhangi bir anda Güneş tarafından aydınlatılmayan yarıküresidir. Ayda bir kere bu yüz yeniay safhasına Ay’ın görünen yüzü olur. Ay’ın öteki yüzü ilk olarak 1959’da Sovyet uzay sondası Luna 3 tarafından fotoğraflandı. Ay’ın öteki yüzünün ayırt edici özelliklerinden biri Ay denizi (Latince: (mare, çoğulu maria) adı verilen düzlüklerin hemen hemen hiç olmamasıdır.
Ay’ın yüzeyinde gökcisimlerinin çarpması sonucu oluşan birçok krater bulunur. Çapı 1 km.’den büyük yaklaşık yarım milyon krater Ay yüzeyine göktaşlarının ve kuyrukluyıldızların çarpması sonucu oluşmuştur. Kraterler hemen hemen sabit bir oranla oluştuğu için birim alanda bulunan krater sayısı yüzeyin yaşını tahmin etmek için kullanılabilir. Atmosferin, hava olaylarının ve yakın geçmişte jeolojik etkinliklerin olmaması sayesinde bu kraterler, Dünya’dakilerin aksine oldukça iyi korunmuştur. Ay yüzeyinin ve Güneş Sistemi’nin bilinen en büyük krateri Güney Kutbu – Aitken düzlüğüdür. Bu çarpma havzası Ay’ın öteki yüzünde Güney Kutbu ile ekvator arasında yer alır; 2240 km. çapında ve 13 km. derinliğindedir. Ay’ın görünen yüzünde başlıca kraterler Mare Imbrium, Mare Serenitatis, Mare Crisium, ve Mare Nectaris’tir.
Dünya ve Ay’ın görece boyutları ve aralarındaki uzaklık, ışığın yolculuk zamanıyla birlikte ölçekli olarak gösterilmiştir. Dünya ile Ay arasında ortalama yörünge uzaklığında ışığın yüzeyden yüzeye ulaşması için geçen süre 1,255 saniyedir. Dünya ile Ay sisteminin boyutları Güneş’e göre ışık yolculuk zamanı ile kıyaslanabilir. Güneş’in ışık küresinden Dünya yüzeyine ışık 8,28 dakikada ulaşır.
Ay Kime Ait?
1959 yılında Luna 2 ve bunu izleyen diğer inişlerde birçok Sovyetler Birliği bayrağı ile ABD bayrağı Ay yüzüne sembolik olarak dikilmişse de günümüzde Ay yüzeyi üzerinde hiçbir ulus hak iddia etmemektedir. Rusya ve ABD Ay’ı uluslararası sular ile aynı statüye koyan (res communis) Dış Uzay Anlaşması’nın taraflarıdır. Bu anlaşma aynı zamanda Ay’ın yalnızca barışçıl amaçlar için kulllanılmasını emreder ve askerî üsler ile kitle imha silahlarını ve her türden silahları yasaklar. Ay kaynaklarının herhangi bir ülke tarafından tek başına kullanılmasını kısıtlayan ikinci bir anlaşma olarak Ay Anlaşması önerilmiştir ama uzay yolculuğuna çıkabilen ülkelerden hiçbiri bu anlaşmayı imzalamamıştır. Çeşitli kişiler Ay üzerinde tamamen ya da kısmen hak iddia etse de bunlar dikkate alınmamıştır.