月亮的旋轉運動，在地球引力影響下，自轉和公轉週期是一致的。因此，月亮永遠只以半個球面對著地球。月亮的公轉軌道面和地球公轉軌道面有個交角，這就使月亮自轉軸的南端和北端，每月輪流地朝向地球，在地球上，有時能看到月亮’的南極和月球的背面北極以外的部分。實際上，地球上看到的月亮表面不只是半個球面，而是月亮表面的59％。還有其餘的41％的月面（月亮的背面）呢？由於它始終揹著地球，人們沒法瞧見，千百年來，對它一直是個猜不透的謎。真是眾說紛紜，莫衷一是。有人說，月亮的背面，重力可能要比正面大一些，也許有空氣和水的存在。有人預言說，可以斷定那裡有一片環形山，既廣闊，又明亮。也有人說，地球北半球大陸多，南半球海洋多。月亮上可能也是這樣；月亮正面的中央部分是高地，月亮背面的中央部分是一片“大海”——呈暗色的平原。1959年1月2日，前蘇聯發射的“月球1號”，於1月4日飛抵距月亮6000千米的上空，拍攝一些照片傳到了地球。1959年10月4日，前蘇聯又發射了“月球3號”自動行星際站。它於10月6日開始進入繞月球的軌道飛行，7日6時30分，它已轉到月亮背面大約七千米的高空。當時地球上看到的是“新月”。月球背面正是受太陽照射的白天，是照相的大好時機。當行星際站運行於月亮和太陽之間的時候，在40分鐘內拍攝了許多不同比例的月球背面圖。然後進行顯影、定影等的自動處理，而透過電視傳真把資料發回地球。這是有史以來拍攝到的第一批月亮背面的照片。從此，這個千年奧秘終於被揭開了。月亮的背面也是像正面一樣的半球，絕大部分是山區，中央部分沒有“海”，其他地方雖有一些海，但是都比較小。背面的顏色出面而稍稍紅些。現在，科學家已經繪製成一幅較詳細的背面圖，並且給那些背面的山和“海”，按國際規定來命名。環形山以已故著名科學家名字為名的有：齊奧科夫斯基、布魯諾、居里夫人、愛迪生等。“海”有理想海和莫斯科海等。有五座環形山用中國古代石申、張衡、祖沖之、郭守敬和萬戶五位科學家的名字命名。其中規模最大的是萬戶環形山，面積約六百平方千米，它位於南半球，夾在赫茨普龍與帕那（都是英國物理學家）兩座環形山之間。神秘的引人注目的環形山是怎樣形成的呢？1966年，美國“月球太空船2號”拍攝的照片，使人們能夠仔細地看清月面上那些大量錯落、形狀不一的圓丘，同美國西北部的圓丘相似。科學家認為，它們是由月亮內部熔岩向月面鼓湧形成的。現代科學儀器觀測的結果和宇航員帶回的月亮岩石所作的分析，使科學家得出這樣的假設：火山活動和隕星撞擊這兩種自然力量在月貌的形成中都有作用。許多圓丘和較小的環形山是火山活動中形成的，而那些大環形山是隕星撞擊月亮時造成的。