Відстань від Землі до Місяця намагалися виміряти ще стародавні греки.
До нас дійшло тільки твір Аристарха Самоського «Про величинах і відстанях Сонця і Місяця» (III ст. до н. е..), де він вперше в історії науки спробував встановити відстані до цих небесних тіл і їх розміри.
До вирішення цього питання Аристарх підійшов дуже дотепно. Він виходив з припущення, що Місяць має форму кулі і світить відбитим від Сонця світлом. В цьому випадку, в ті моменти, коли Місяць має вигляд полудиска, вона утворює прямокутний трикутник з Землею і Сонцем:
Якщо в цей момент точно визначити кут між напрямами від Землі на Місяць і на Сонці (CAB), можна з простих геометричних співвідношень знайти, у скільки разів катет (відстань від Землі до Місяця AB) менше гіпотенузи (відстані від Землі до Сонця AC). За Аристарху, CAB=87°; отже, співвідношення цих сторін 1:19.
Аристарх помилився приблизно в 20 разів: насправді відстань до Місяця менше, ніж сонце, майже в 400 разів. Заковика полягає в тому, що точно визначити момент, коли Місяць опиняється у вершині прямого кута, лише на основі спостережень неможливо. Найменша ж неточність тягне за собою величезну відхилення від істинного значення.
Найвидатніший астроном старовини Гиппарх Нікейський у середині II століття до н. е. з великою впевненістю визначив відстань до Місяця і її розміри, прийнявши за одиницю радіус земної кулі.
У своїх обчисленнях Гиппарх виходив з правильного розуміння причини місячних затемнень: Місяць потрапляє в земну тінь, що має форму конуса з вершиною, знаходиться десь в стороні Місяця.
Схема, що пояснює визначення радіуса Місяця за методом Аристарха.
Візантійська копія X століття.
Подивіться на малюнок. Він показує положення Сонця, Землі і Місяця під час місячного затемнення. З подібності трикутників випливає, що відстань від Землі до Сонця AB у стільки разів більше відстані від Землі до Місяця BC, у скільки разів різниця радіусів Сонця і Землі (AE - BF) більше різниці радіусів Землі і її тіні на відстані Місяця (BF - CG).
Із спостережень за допомогою найпростіших угломерных інструментів випливало, що радіус Місяця становить 15', а радіус тіні приблизно 40', тобто радіус тіні більше радіуса Місяця майже в 2,7 рази. Прийнявши відстань від Землі до Сонця за одиницю, можна було встановити, що радіус Місяця майже в 3,5 рази менше радіуса Землі.
Вже було відомо, що під кутом 15' спостерігається предмет, відстань до якого перевершує його розміри в 3 483 рази. Отже, міркував Гиппарх, під кутом в 15' спостережуваний предмет буде в 15 разів ближче. Значить, Місяць знаходиться від нас на відстані, в 230 разів (3 483 : 15) перевершує її радіус. А якщо радіус Землі становить приблизно 3,5 радіуса Місяця, то відстань до Місяця дорівнює 230 : 3,5 ~ 60 радіусів Землі, або близько 30 земних діаметрів (це близько 382 тис. кілометрів).
У наш час вимірювання відстані від землі до Місяця було виконано за допомогою методу лазерної локації. Суть цього методу полягає в наступному. На поверхні Місяця встановлюється уголковий відбивач. З Землі за допомогою лазера на дзеркало відбивача направляється лазерний промінь. При цьому точно фіксується час, коли сигнал був випро. Відбитий від приладу на Місяці світло протягом приблизно однієї секунди повертається в телескоп. Визначивши точний час, за який промінь світла проходить відстань від Землі до Місяця і назад, можна встановити відстань від джерела випромінювання до відбивача.
З допомогою цього методу відстань від землі до Місяця визначено з точністю до кількох кілометрів (максимальна точність вимірювання в даний час - 2-3 сантиметри!): у середньому воно складає 384 403 км. «В середньому» не тому, що цю відстань узято з різних або приблизних результатів вимірювань, а тому, що орбіта Місяця являє собою не окружність, а еліпс. В апогеї (найбільш віддалена від Землі точка орбіти) відстань від центру Землі до Місяця 406 670 км, в перигеї (найбільш близька точка орбіти) - 356 400 км.
