Il campo gravitazionale della Luna è stato misurato seguendo i segnali radio emessi dai veicoli spaziali in orbita. Il principio utilizzato dipende dall’effetto Doppler, per cui l’accelerazione del veicolo spaziale line-of-sight può essere misurata da piccoli spostamenti di frequenza del segnale radio e dalla misurazione della distanza dal veicolo spaziale a una stazione sulla Terra. Poiché il campo gravitazionale della Luna influenza l’orbita di un veicolo spaziale, è possibile utilizzare questi dati di tracciamento per rilevare anomalie di gravità., Tuttavia, a causa della rotazione sincrona della Luna non è possibile tracciare i veicoli spaziali dalla Terra molto oltre le membra della Luna, quindi fino alla recente missione Gravity Recovery and Interior Laboratory (GRAAL) il campo di gravità lontano non era noto con precisione.
Accelerazione di gravità sulla superficie della Luna in m / s2. Lato vicino a sinistra, lato lontano a destra. Mappa dal modello di gravità lunare 2011.,
Una caratteristica importante del campo gravitazionale della Luna è la presenza di masconi, che sono grandi anomalie di gravità positiva associate ad alcuni dei bacini di impatto giganti. Queste anomalie influenzano in modo significativo l’orbita del veicolo spaziale intorno alla Luna, e un modello gravitazionale accurato è necessario nella pianificazione di entrambe le missioni con equipaggio e senza equipaggio. Sono stati inizialmente scoperti dall’analisi dei dati di tracciamento dell’Orbiter Lunare: i test di navigazione precedenti al programma Apollo hanno mostrato errori di posizionamento molto più grandi delle specifiche della missione.,
I masconi sono in parte dovuti alla presenza di dense colate di lava basaltica che riempiono alcuni dei bacini d’impatto. Tuttavia, i flussi di lava da soli non possono spiegare completamente le variazioni gravitazionali, e anche il sollevamento dell’interfaccia crosta-mantello è richiesto. Sulla base di modelli gravitazionali Lunar Prospector, è stato suggerito che esistono alcuni masconi che non mostrano prove per il vulcanismo basaltico del mare. L’enorme distesa di vulcanismo basaltico del mare associata a Oceanus Procellarum non causa un’anomalia di gravità positiva., Il centro di gravità della Luna non coincide esattamente con il suo centro geometrico, ma è spostato verso la Terra di circa 2 chilometri.