衛星的自轉週期和公轉週期相等不是巧合，而是有著內在的因素。月球在地球引力長期的作用下，它的質心已經不在其幾何中心，而是在靠近地球的一邊，因此月球相對於地球的引力勢能就變得最小，在月球繞地球公轉的過程中，月球的質心永遠朝向地球的一邊，就好像地球用一根繩子將月球綁住了一樣。月球在繞地球公轉的同時進行自轉，週期27.32166日，正好是一個恆星月，所以我們看不見月球背面。這種現象我們稱“同步自轉”，或“潮汐鎖定”，幾乎是太陽系衛星世界的普遍規律。一般認為是衛星對行星長期潮汐作用的結果，它使得我們得以看到59%的月面。擴充套件資料月球本身並不發光，只反射太Sunny。月球亮度隨日月間角距離和地月間距離的改變而變化，滿月時的亮度比上下弦要大十多倍。月球平均亮度為太陽亮度的1/465000，亮度變化幅度從1/630000至1/375000。滿月時亮度平均為 -12.7等。它給大地的照度平均為0.22勒克斯，相當於100瓦電燈在距離21米處的照度。月面不是一個良好的反光體，它的平均反照率只有9%，其餘91%均被月球吸收。月海的反照率更低，約為7%。月面高地和環形山的反照率為17%，看上去山地比月海明亮。

這個是因為地球對月球引力所導致的潮汐力使月球自轉趨向於公轉週期，遠古月球自轉應該是比較快的。這個地球也一樣，遠古的一天比現在要短。人類最早發現看不見月球背面，應該是從望遠鏡被髮明開始，透過望遠鏡，人們記錄下月面的特徵地貌，發現月球對著地球的總是一面。