实际上，月球在公转的同时也在自转。而我们之所以总看到月球的同一面，是因为它的公转周期和自转周期相同，均为27.3天（月相变化的周期为29.5天，多出的2.2天来自于地球绕太阳的公转）。这样，当月球向一个方向自传一定角度后，地球相对于月球的位置会向相同方向移动相同的角度，月球朝向地球的就总会是同一面了。
这种现象的形成并非出于偶然，而是来自于地球对月球的潮汐锁定。月球在公转过程中，受到地球的万有引力并不均匀。靠近地球的一侧，万有引力大于公转的离心力，处于这侧的岩石被拉伸，向靠近地球的方向隆起。在远离地球的一侧，受力情况相反，岩石向远离地球的方向隆起。当月球的公转速度和自传速度不同时，由潮汐力引起的隆起位置会不断改改变，但隆起位置的改变始终跟不上地球与月球中心连线方向的变化。在这个过程中，潮汐力将改变月球的自转速度，最终使得月球的自传和公转周期相同，潮汐力引起的隆起始终处于地月中心的连线上。
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