月球是地球唯一的衛星，它不但默默無聞地陪伴和保護著地球幾十億年，而且也為人類進行太空探索提供了「實驗田」和「跳板」。1969年7月20日，三名美國太空人敲響了月宮的大門，阿姆斯特朗第一個走下太空艙，在月球上第一次留下了人類的足跡，標誌著人類太空探索進入了一個嶄新的階段。截至目前，人類共向月球發射了100多個探測器，對於我們全面認識月球表面特徵和運行規律，提供了越來越翔實的基礎數據和影像資料。
月球的運行規律
從月球的基本特徵看，月球和地球之間的平均距離為38萬公裡，約為日地距離的1/400。月球直徑3476公裡，體積約是地球的1/49，質量7.35x10^22公斤，是地球的1/81，表面引力約為地球上的1/6。
像其他天體一樣，月球也在不停地運動中。除了在東方升起和在西方落下之外，從地球的時間來看，月亮平均每天相對於太陽方向從西向東移動超過13度，所以月亮每天比前一天要晚升起大約50分鐘。在月球繞地球公轉和地球自轉綜合作用下，月球圍繞地球公轉的周期為27.3天。
月球繞地球公轉，地球繞太陽公轉，我們無論是看太陽系的圖片還是視頻，感覺這兩個公轉的軌道似乎是重疊的，而實際上並不是這樣。在天文觀測中，將月球繞地球運行的公轉軌道叫做白道。地球圍繞太陽周期公轉的軌道叫做黃道。白道平面和黃道平面並非處在一個平面上，二者有平均5°09′的交角，這個交角叫做黃白交角，一直在4°51′到5°9′之間有規律地變化。
從軌道曲線上看，黃道和白道有兩個交點，我們叫它們黃白交點。其中一個是月球從黃道平面之下向上運行時通過的點，為升交點，另一個正好相反，是降交點。黃白交點在黃道上的位置也在發生著變化，每月退行1度多一點，大約18年退行一圈。我們在地球上能看到日食和月食的原因，正是由於黃白交角以及它的規律性退行。
潮汐鎖定
潮汐力的產生，源於兩個天體相互之間的萬有引力。在潮汐力的作用下，每個天體都會存在被沿著軌道徑向拉長的趨勢。如果自轉速度大於公轉速度，那麼在引力造成的固體或者流體形變恢復滯後性的影響下，就會在形變最大點位的靠近天體和遠離天體位置出現勢能差，從而形成與天體公轉方向相反的一個力矩，使得自轉速度逐漸放緩。反之，如果自轉速度小於公轉速度，形成的潮汐勢能差力矩會使自轉速度加快，最終都會達到自身公轉速度與中心天體自轉速度相同，一般情況下，小型天體容易被質量大很多的天體潮汐鎖定，而質量差不多的兩個天體，極有可能會相互潮汐鎖定。
在太陽以內發生潮汐鎖定的現象很多，比如太陽鎖定了水星，地球鎖定了月球，火星鎖定了兩顆衛星，土星鎖定了15顆衛星，冥王星和它的衛星卡戎互相鎖定。
從地球鎖定月球的結果來看，一方面使得其自轉周期和繞地球公轉的周期趨於一致，另一方面，也使地球自轉速度逐漸放緩，從地球剛誕生時的6個小時自轉一周變為目前的約24個小時自轉一周，而且自轉速度還在慢慢下降。據科學家測算，大約40億年後，地球自轉一圈將鎖定為43天，月球圍繞地球轉公轉一圈也會變為43天，二者永遠被鎖定在了固定的相對位置。
地球看月球和月球看地球的不同
由於地球和月球的體積有巨大差異，而且月球被地球的潮汐力鎖定，因此從地球上看月球和從月球上看地球，有著明顯的不同。
從視直徑上看，也就是目標物體全部進入眼睛觀察範圍形成的視覺角度差，月球在地球上的視直徑為0.518度，而在月球上看地球的視直徑約為1.8度，看上去要比在地球上觀察月亮大12倍以上。從亮度上看，在等距情況下，決定著兩個行星亮度的因素，除了視面積以外，還有行星表面覆蓋物的反射率、大氣層的幹擾、有無雲層等。月球上雖然沒有大氣層，光線不會被大氣層吸收，但表面土壤和巖石分布不均衡，坑坑窪窪，環形山還密度，造成反射率下降，照到地球上的光線就更加少了。而地球上雖然有大氣層，但是在白雲、冰川反射能力很強的加持下，地球表面的反射率要比月球大4倍以上，從亮度上看，月球上觀察地球要比地球上觀察月球亮60倍。從空間位置上看，由於月球被地球潮汐鎖定，其自轉周期與繞地球的公轉周期相同，因此，月球的一面會始終向著地球，從地球上看月球，這個面向地球的一面始終不會發生改變。同時，從月球上正對著地球的區域看地球的話，也因這個潮汐鎖定的緣故，地球在空中的位置是不會發生變化的，只不過由於地球的自轉速度大於月球的公轉速度，所以空中位置不變的地球，其面向月球的一面會始終發生著變化。而且，由於黃白交角的存在以及交角每天角度變化的原因，在月球上看地球，地球上的每個區域都會有機會面向月球從而被觀察到。總結一下
地球上看月球永遠是一面，但是在月球上卻能看到地球的全部，產生這個問題的原因有兩個：一是就月球被地球潮汐鎖定了，月球的自轉周期與其繞地球公轉的周期相同，二是地球由於質量較大，沒有同時被月球潮汐鎖定，自轉速度大於月球的公轉速度。但是，在月球地球相互潮汐力的影響下，地球的自轉速度是呈現逐漸下降的趨勢的，在40億年之後，地球的自轉和月球的公轉速度就會完全相同，屆時二者就會相互潮汐鎖定，無論是在地球上觀察月球，還是在月球上觀察地球，它們的空間位置都將一動不動，而且始終是固定的一面朝著對方。