地球的月球宽度约为地球的四分之一。单听这个比例可能觉得平平无奇，但若把其他行星和它们的卫星放在一起比较，就会发现即使是木星和土星的巨型卫星，直径相对于各自行星也只是很小的一部分。在八大行星中，地球的卫星相对于其母行星的尺寸最大。
不过，这一特点需要附带两点说明。我们的月球并不是绝对尺寸最大的卫星；如果把矮行星也算在内，地月也不是尺寸最接近的一对。冥王星的伴星卡戎按比例来说要大得多。因此，值得探究的问题不只是“月球有多大？”，更是“与什么相比大？”
用比例可以把这个问题转化为有意义的比较，也有助于区分常常被混为一谈的3个概念：物理尺寸、引力方面的重要性，以及在天空中的视大小。太阳系互动地图展示了行星的当前位置；下面的比较则说明了这个系统的另一个特点——行星与卫星的尺寸差异有多大。
月球的宽度超过地球的四分之一
月球的半径为1,737.4千米。以地球平均半径约6,371千米计算，将月球半径除以地球半径，结果约为0.273。换句话说，月球的直径约为地球的27.3%。半径和直径的比例相同，因为两者同时乘以2，比例不会改变。
设想地球是一个直径30厘米的球体。按这个比例，月球的直径约为8.2厘米：更像一个大橙子，而不是一颗小珠子。它作为地球的伴星，尺寸相当可观。但这个模型也揭示了示意图中常见的问题。地月平均距离为384,400千米；按上述比例，两个球体的中心相距约9.1米。若图中两者几乎挨在一起，可能保留了相对尺寸，却大幅压缩了它们之间的空旷距离。
直径只是衡量这对天体关系的一种方式。月球的质量约为地球的八十一分之一，也就是大约1.2%，而非27.3%。体积随直径的立方增长：在形状相同的假设下，一个宽度为0.273倍的物体，体积只有约0.020倍，也就是约2%。
剩下的差异来自密度。月球的平均密度低于地球；地球富含铁的大型核心对其质量贡献显著。因此，卫星在行星旁边看起来尺寸惊人，并不代表它在引力方面也接近与行星势均力敌。讨论地球和月球是否类似双行星时，必须把直径和质量区分开来。
更大的卫星，也可能只是更小的伴星
木星的木卫三是太阳系中最大的卫星，直径约为5,268千米。其次是土卫六，直径约为5,149千米。两者都比水星宽，也都远宽于直径为3,474.8千米的月球。然而，它们都没有让自己的母行星显得渺小。
按照平均直径计算，木卫三的宽度仅为木星的约3.8%。土卫六的宽度约为土星的4.4%。因此，地月的27.3%比例是这两个比例的6倍以上。这并不意味着我们的月球大了6倍；而是说，它相对于自身行星的比例尺寸大了6倍以上。
海王星也提供了一个有用的比较。它最大的卫星海卫一，直径约为海王星的5.5%。这个比例大于木卫三或土卫六的比例，但仍远低于地月比例。火星则处于另一个极端：它的两颗小型、不规则卫星与行星相比微不足道。
这些比较说明，按直径给卫星排名，并不能回答哪个行星系统拥有最显眼的伴星。按物理尺寸计算，我们的月球在太阳系卫星中排名第五；但在八大行星的卫星中，按相对于母行星的比例计算，它排名第一。关于太阳系卫星的完整概览，请参阅太阳系卫星指南；这里的关键区别在于绝对尺寸排名与比例。
这是否意味着地球和月球是一对双行星？
“双行星”是个很吸引人的说法，但它没有普遍采用的正式定义。一种建议的判定方法是看两个天体的共同质心位于何处。两个天体都绕着这个点运行，这个点称为质心；较小的天体并不是绕着一个完全静止的较大天体转动。
对于地球和月球，质心位于地球内部。我们可以用质量比例估算它的位置。如果地球的质量约为月球的81倍，那么质心距地心约为地月中心间距的八十二分之一。以384,400千米的平均距离计算，结果约为4,700千米。这小于地球约6,371千米的半径；按照这个简化计算，质心位于地表下约1,700千米处。
再看看冥王星和卡戎。卡戎的宽度约为冥王星的一半，质量约为冥王星的八分之一。它们的质心位于冥王星之外，因此是更有力的双星组合范例。冥王星被归类为矮行星，所以这并不会改变地球在八大行星中的独特地位。
质心判据很有用，但它并不是完整的分类规则。质心的位置既取决于质量，也取决于间距：让同样的两个天体相距更远，质心就会离各自的中心更远。因此，质心位于较大天体之外，本身并不能确立一种获得普遍认同的“双行星”身份。按照惯例，地球仍是行星，月球仍是它的天然卫星，尽管月球相对于地球的直径格外大。
月球形成过程的一条线索
月球尺寸可观，是起源理论需要解释的若干特征之一。目前最主流的解释是巨撞击说：在地球早期，一场大规模碰撞将物质抛入轨道，随后月球由环绕地球的碎屑聚集形成。这个总体图景有充分证据支持，但撞击的具体情况以及之后的演化仍是研究课题。
单凭尺寸并不能证明这一过程。科学家还会考察系统的角动量、月球相对较小的金属核心，以及地球物质与月球物质之间的化学和同位素相似性。一个成功的解释必须能够综合说明这些观测结果，而不只是让模拟产生一颗大型卫星。
这与巨行星大型规则卫星的一般形成图景不同：人们认为，这些卫星形成于围绕正在成长的行星运行、由气体和固体物质构成的盘中。不同的形成环境可以造就行星与伴星之间不同的尺寸比例。并非所有行星系统都必须是彼此按比例缩放的复制品。
形成过程和后续演化也应当分开看待。潮汐相互作用随着时间改变了地月系统，月球目前正以每年约3.8厘米的速度远离地球。这会改变两者之间的距离，却不会改变它们的直径比例。这些相互作用也有助于解释它们同步的公转和自转关系，详情请见为什么我们总能看到月球的同一面。
为什么如此巨大的伴星在天空中看起来仍然很小
月球相对于地球的尺寸，并不等于从地球上的观察者看来它的视大小。决定视大小的是月球直径除以它与你之间的距离。用月球直径3,474.8千米除以地月中心间的平均距离384,400千米，可得约0.52度的角直径。这是一个实用的粗略估值，并非针对特定观测地点的精确预测。
这就是为什么一颗宽度超过地球四分之一的伴星，在天空中所占的范围仍然很小。两者之间的空间相对于任一天体的直径都极为辽阔。如果月球离得更远，它看起来就会更小，但不会因此在物理尺寸上变小，也不会改变它相对于地球格外巨大的尺寸比例。
区分这两者，也能帮助我们实际检验月球照片的对比。使用不同焦距、裁切方式或前景构图拍摄的照片，无法证明月球的物理尺寸发生了变化。要有意义地比较视直径，就需要保持图像比例尺一致。城市月球观测面板在月相和照明信息之外，还提供距离、高度角和方位角，方便你记录观测并了解背景情况。固定相机设置，记录距离，就能研究月球视大小的变化，同时避免将其与一个更根本的问题混淆：我们的伴星相对于地球究竟有多大。