我們看月球，月面總是呈現出同樣的外貌。即是說，月球在圍繞地球公轉時，總是以同一面對著地球，這種現象的產生說明月球有自轉運動，自轉方向與周期和地球公轉周期相同的。由于月球自轉周期和地球公轉周期相等，所以地球上只能看到朝向地球的半個月面，無法看到月球背面。
在月球上，一晝夜大約等于一個月。為什么月球的自轉周期這么長呢？這是由于地球對月球的引潮力長期作用的結果。地球的引潮力使月球向著地球的方向隆起（潮汐），當月球自轉時，月球隆起部分受到地球的引力，仍然保持朝向地球，這種轉動方向和月球自轉方向相反，這種作用叫潮汐摩擦。潮汐摩擦力在很長時期內不斷作用著，逐漸使月球的自轉變慢，直到隆起部分永遠朝向地球，這是月球的自轉周期等于月球的公轉周期。
月球在圍繞地球公轉過程中，朝向我們的月面呈現出一處左右、上下的擺動，這種運動叫做天平動。由于天平動現象的存在，公轉運動卻不是均因的，在近地點運動快，在遠地點運動慢。月球公轉速度的這種變化就會使地球上的觀察者有時看見月面兩邊緣之外的一小部分，有時能看見月球東邊緣之外的一小部分（經度天平動）。月球的自動軸不和公轉軌道垂直，而是成83°21′的傾角。在月球公轉過程中，月球自動軸的北端和南端輪流朝向地球，這也會使地球上的觀察者有時能直接看到月球北極之外的一小部分（緯度天平動）。由于天平動的現象，使我們看到的月面不只是一半，而是整個月面的59%，即整個月面的3/5.
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