Решающим достижением астрономии после этого переворота было открытие Ньютоном закона всемирного тяготения, давшего прочную основу для изучения движения Луны. «Я сравнил силу, необходимую для того, чтобы удержать Луну на ее орбите, — писал Ньютон, — с силой тяжести на поверхности Земли, и нашел их близко соответствующими друг другу».
Закон Ньютона позволил разработать теорию движения Луны и сравнить ее с наблюдениями. Чем точнее становились наблюдения, тем изощреннее должна была становиться теория, чтобы объяснить все более тонкие особенности в движении Лупы. Но в состоянии ли ньютоновский закон тяготения объяснить все особенности движения Луны? XVIII век стал триумфом ньютоновской небесной механики. Трудами самого Ньютона, петербургского академика Эйлера, блестящей плеяды французов Клеро, Деламбера, Лапласа, Лагранжа была создана, казалось, совершенная теория движения Луны, полностью удовлетворяющая всем требованиям наблюдений. Увы, торжество длилось недолго: уже в конце XVIII века английский астроном Галлей, сравнив моменты древних затмений с рассчитанными по таблицам движения Луны, доказал, что они не совпадают; чтобы теория и наблюдения согласовались, надо было предположить, что Луна постепенно ускоряет свой бег по небу. Существование «векового ускорения» Луны неопровержимо доказал в середине XIX века английский астроном Адамс, одновременно и независимо от Леверрье открывший «на кончике пера» новую планету — Нептун. Но гравитационная теория объяснила только половину наблюдаемого «векового ускорения»; а чем объяснить вторую половину?
Почти век продолжались поиски таинственной причины, и они привели к выдающемуся открытию: оказывается, под влиянием приливов, вызываемых Луной, вращение нашей Земли постепенно замедляется, и это замедление гигантских часов — Земли — приводит к видимому ускорению движения Луны. Значит, наша Земля хранит время неправильно! Теперь в глубоких подвалах астрономических обсерваторий отсчитывают верное время атомные часы, идущие точнее, чем вращается наша планета. Так Луна заставила нас перейти на иной эталон времени — атомный.
Но если Земля постепенно замедляет свое вращение, не может ли она остановиться, как замерла Луна, постоянно обратив к Земле одну сторону? А что тогда произойдет с Луной? Не упадет ли она на Землю или, наоборот, навсегда не покинет ли Землю? Этот вопрос тревожил умы уже давно, но уверенного ответа на него до сих пор нет. По расчетам, произведенным в конце XIX — начале XX века Дж. Г. Дарвином, внуком великого биолога, выходило, что Луна отделилась от Земли. Однако новые расчеты, проведенные в 50—60-х годах, показали, что более вероятен захват Луны из межпланетного пространства.
Долгие века астрономы, наблюдая Луну, довольствовались собственными глазами и простейшими угломерными инструментами. В начале XVII века Галилей направил на Луну первый телескоп. С началом телескопических наблюдений размеры телескопов непрерывно росли. В конце 40-х годов к Луне повернулись антенны радиотелескопов. А в 1965 году из Крымской обсерватории АН СССР на Луну был направлен луч лазера.
Сейчас лазерное лоцирование Луны стало обязательной составной частью космических экспериментов, связанных с Луной. Крупнейшие телескопы направляют на Луну импульсы мощных лазеров, а затем принимают отраженные от Луны импульсы. И хотя в итоге до Земли доходит буквально несколько фотонов, современные приборы позволяют не только уловить эту ничтожную искру света, но и с величайшей точностью измерить время ее путешествия от Земли до Луны и обратно и определить таким образом расстояние до Луны с точностью до 15 сантиметров.
Современная теория Луны представляет положение Луны с точностью всего в полкилометра. Значит, перед теоретиками новая область увлекательной работы, которая позволит проверить не только правильность ньютоновского закона всемирного тяготения, но и более точной теории тяготения, созданной Альбертом Эйнштейном.
Подлинное изучение физической природы самого близкого нам небесного тела началось той январской ночью 1610 года, когда Галилео Галилей направил на Луну только что изготовленный им телескоп. Вид Луны, открывшийся Галилею, поистине открыл дверь в новый мир: впервые человек увидел горы и долы иного небесного тела, столь похожие и в то же время отличные от любых деталей земного рельефа. Галилей же сделал первые зарисовки ‘лунной поверхности, придумал способ определения высоты лунных гор и понял, что темные пятна на Луне, заметные и невооруженным взглядом, не могут быть настоящими морями, а представляют собой обширные безводные низины.