月球只有一面對著地球，因為月球的自轉周期和公轉周期相同。這兩個周期的相同並非是偶然，可以說是時間積累出的必然，這種現象叫做潮汐鎖定，月球就是被地球潮汐鎖定了。
潮汐鎖定在太陽系中是一種很常見的天文現象，木星和土星擁有眾多的衛星，土星的衛星中至少有十多顆被土星潮汐鎖定了，木星也有至少接近十顆衛星被木星潮汐鎖定。更絕的是冥王星和它的衛星卡戎，它們彼此將對方潮汐鎖定了，兩顆星球彼此只有一面對著對方。
為什麼月球會只有一面對著地球呢？可以先想像一下這樣的場景：鏈球運動員在擲鏈球時需要拉著球在原地轉幾圈，轉動的過程中鏈球就是只有一個面對著鏈球運動員。這個情景和月球繞著地球轉有相似之處，鏈條給鏈球的作用力提供了鏈球做圓周運動需要的向心力，地球給月球的萬有引力提供了月球做圓周運動需要的向心力。不同之處在於萬有引力是無形的鏈條。
月球的引力能夠引起地球上的潮汐變化，潮汐作用不僅能夠作用在液體上也能夠作用在固體上。潮汐作用降低了星球的轉動動能，當月球的自轉周期降低到和公轉周期相同時月球就能夠達到一種平衡，就像鏈球只有一面對著鏈球運動員那樣只有一面對著地球。如果時間再長一些，或許幾十億年後地球也會被月球潮汐鎖定，那樣的話兩顆星球就彼此你看著我，我看著你，一起在太陽系大舞池裡跳著交誼舞。
月球的自轉周期和公轉周期可以說是嚴格地相等，但月球並非嚴格地只有一面對著地球。因為還有一個現象叫做天秤動，是觀察月球運動時在視覺上看到的月球自轉時的緩慢振蕩。
月球的天秤動是由於月球繞地的軌道是一個橢圓造成的。根據克卜勒第二定律可知，月球和地球的連線在相同時間內掃過相同的面積。這樣月球處在近地點附近時公轉速度會比較大，處在遠地點附近時公轉速度比較小。
公轉速度有快有慢，自轉角動量卻保持不變。這樣當月球處在遠地點附近時，自轉速度的超前就會使月球背面的一部分暴露給地球；當月球處在近地點附近時，自轉速度趕不上公轉的步伐，月球背面的又一部分區域就會暴露給地球。這樣在地球上看起來月球自轉的時候存在著振蕩。