我们看月球,月面总是呈现出同样的外貌．即是说,月球在围绕地球公转时,总是以同一面对着地球,这种现象的产生说明月球有自转运动,自转方向与周期和地球公转的方向与周期是相同的．由于月球自转周期和地球公转周期相等,所以从地球上只能看到朝向地球的半个月面,无法看到月球背面。

在月球上,一昼夜大約等于一个月．为什么月球的自转周期这么长呢？这是由于地球对月球的引潮力长期作用的结果．地球的引潮力使月球向着地球的方向上隆起(潮汐),当月球自转时,月球隆起部分受到地球的引力,仍然保持朝向地球,这种转动方向和月球自转方向相反,这种作用叫潮汐摩擦．潮汐摩擦力在很长时期内不断作用着,逐渐使月球的自转变慢,直到隆起部分永远朝向地球,这时月球的自转周期等于月球的公转周期。

月球在围绕地球公转过程中,朝向我们的月面呈现出一处左右、上下的摆动,这种运动叫作天平动．由于天平动现象的存在,公转运动却不是均匀的,在近地点运动快,在远地点运动慢．月球公转速度的这种变化就会使地球上的观察者有时看见月面西边缘之外的一小部分,有时能看见月面东边缘之外的一小部分(经度天平动)．月球的自动轴不和公转轨道垂直,而是成83°21′的倾角．在月球公转过程中,月球自转轴的北端和南端轮流朝向地球,这也会使地球上的观察者有时能直接看到月球北极之外的一小部分,有时又能看到月球南极之外的一小部分(纬度天平动)．由于天平动的现象,使我们看到的月面不只是一半,而是整个月面的59％,即整个月面的3／5。