Kozmoloji bilimin ilk uğraş alanlarından biri de en yakınımızda bulunan, Dünya’nın tek doğal uydusu olan Ay olmuştur.
Dünya’nın dörtte biri büyüklüğünde olan bu gök cismi en yakınımızda bulunan gök cismi olmakla kalmaz Dünya üzerinde med cezir gibi etkilerde bulunur ve özellikleriyle bilim adamların tarih boyunca ilgisini çeker. Ay 4,5 milyar yıl önce oluşmuştur. Dünya’ya ortalama uzaklığı 384 400 km’dir. Doğal bir uydu olan Ay gezegeniyle mükemmel bir uyum içerisindedir ve Dünya çevresindeki dönüş süresi 27,3 gündür.
Ay katı parçacıkların beraberliğiyle Dünya dışında oluşmuş ve muhtemelen birkaç milyar yıl önce Dünya’nın çekim kuvveti etkisiyle Dünya tarafından tutularak oluşmuş bir gök cismi. Dünya etrafındaki dönüşünü elips bir yörüngede 27,3 gün de tamamlar ve bu süreç içerisinde kendi etrafında da döner. Bu nedenle Dünya üzerinden Ay’ın yüzde 59 ve hep aynı yüzü görünür. Yüzeyinde bulunan çekim kuvvetin Dünya’nın altı da biri kadardır. Bu nedenle atmosferin olması neredeyse imkânsızdır. Çevresinde bulunan az miktardaki gaz karışımın içinde neon, helyum, argon olduğu bulunmuştur. Çekim kuvvetinin azlığı nedeniyle yüzeyinde su bulunması da imkânsızdır. Ancak uzay araştırmaları Ay’ın kuzey ve güney kutuplarında kuyruklu yıldızlardan koparak gelen buzların sıfırın altında oldukça yüksek derecelerde korunduğunu gösteriyor. Özellikle “Clementin” ve “Prospector” uzay araçlarının araştırmaları bunu doğruluyor.
Ay’ın ekvatorundaki sıcaklık ölçümleri sıcaklığın gündüz 130 derece, akşam ise -200 derece olduğunu gösteriyor. Güneş’ten aldığı ışınların yaklaşık olarak yüzde 7 sini yansıtıyor ve Ay yüzeyinde var olduğu günden beri Güneş ışığı almamış noktalar var. Ay yüzeyinde birçok kratere rastlamak mümkündür. Birçoğu göktaşı çarpmasından bir kısmı ise yanardağ patlamalarından oluşmuştur. En büyük kraterlerin çapları 300–400 km leri bulur.
Ay’ın jeolojik yapısını incelediğimizde yeni mineraller barındırmasına rağmen genel yapısı Dünya’nınkine benzer. Dünya’nınkine kıyasla bulundurduğu krom, zirkonyum ve titan oranı yüksektir. Buna rağmen sodyum, potasyum ve europyum oranı düşüktür. Ay’ın üçte biri olan demir kütlesinde karbon ve azot neredeyse hiç yoktur. Yaklaşık 56 km kalınlığında bir kabuğu,900 km kalınlığında bir mantosu ve 768 km çapında sıcak bir çekirdeği vardır. Yanardağ faaliyetlerinin yaklaşık 3 miyar yıldır olmadığı öngörülüyor. Ay’ın manyetik alanı bulunmuyor.
Ay, Dünya yüzeyinden çıplak gözle görülebiliyor. Hatta çıplak gözle Ay’daki büyük denizlerin yanında Tycho ve Copernicus adındaki kraterlerini de görülebilirsiniz. Dürbünle bakıldığı takdirde şaşırtıcı sayıda ayrıntı görebilirsiniz. Ay’ın jeolojik yapısı ve iklimsek özelliklerinden ötürü yüzeyinde oluşan izler kaybolmuyor. Yani bir astronotun ayak izine seneler sonra bile Ay’da rastlayabilirsiniz.
Ay yüzyıllardır insanlar için gizemli bir yer olmuştur. Üzerinde birçok bilimsel deneme ve gözlem yapılmıştır. Ancak bunlar arasında en önemlileri ve en çok bilinenleri ABD’nin “Apollo” ve SSCB’nin “Luna” araştırmalarıdır. Günümüzde birçok istasyon aracılığıyla ay hakkındaki bilgiler ulaştırılmaya devam etmektedir. İlk ayak basıldığı günden bu yana yüzlerce kilo taş getirilmiştir ve 20 kadar ülkeden 1000 bilim adamı Ay üzerine araştırmalarını devam ettirmektedirler.