Comme la Terre, la Lune ne reçoit qu’un demi-milliardième de toute l’énergie rayonnée par le Soleil. Ce que l’on mesure sur la Lune ou à hauteur de l’orbite terrestre n’est pas la température du vide à proprement dit mais la température effective résultant du rayonnement des différentes sources de chaleur, essentiellement celle du Soleil, les autres contributions étant négligeables.
A l’inverse, si on effectuait la même expérience sur Terre, sur une pelouse exposée au Soleil, nous savons tous que la température du thermomètre peut indiquer 40 ou 50°C alors que sous abri il ne fait peut-être que 25 ou 30°C. La mesure prise en plein Soleil est la température effective du rayonnement lorsque le thermomètre est parvenu à la température d’équilibre.
Sur la Lune la température en plein Soleil atteint 150°C et plonge côté obscure à environ -150°C. Localement, dans les crevasses qui ne voient jamais la lumière du Soleil, la température chute à -230°C.
En moyenne, la différence de température que présente un rocher entre sa face éclairée et celle plongée dans l'ombre depuis quelques heures dépasse donc 300°, une valeur plus de 10 fois supérieure aux écarts que l'on connaît sur Terre où l'atmosphère et le vent jouent un rôle régulateur. Le sous-sol est un véritable permafrost, gelé à 2 m de profondeur par -17°C pour progresser ensuite de 1.75° par mètre de profondeur.
Les équipages des missions Apollo ont aluni lorsque le Soleil était assez bas sur l'horizon, un ou deux jours après le lever local du Soleil sur leur site, ce qui fait que la température était encore relativement modérée, même après qu'ils soient restés 3 jours sur la surface lunaire.
Dans le vide, l'absence d'atmosphère ne permet pas de conduire la chaleur et le froid ne s'installe pas facilement. Par sécurité les boîtiers des caméras Hasselblad 500 étaient recouvert de matériaux argentés spécialement conçus pour refléter la lumière du Soleil et ne pas absorber sa chaleur. Les films étaient conservés dans des magazins spéciaux offrant une bonne protection contre les extrêmes de température, même lorsque les caméras étaient abandonnées en plein Soleil. Le film pouvait ainsi rester à la température d'une pièce de séjour (la température intérieure du LEM) durant plusieurs heures. Pour information, la gélatine couvrant le dos d'un film se brise par -80°C tandis que l'émulsion commence à se voiler à partir de +50°C. Elle est également sensible aux rayons X et aux autres particules de forte énergie.
Finalement les ingénieurs de la NASA ont été plutôt bien inspirés et ont tout de suite fabriqués des équipements capables de supporter les températures lunaires. C'est l'une des raisons pour lesquelles ils demandaient aux astronautes de veiller à ce que la poussière ne recouvre pas leur équipement.