Gdyby Księżyc nie obracał się wokół osi, to pokazywałby Ziemi różne strony w zależności od położenia na orbicie. Jednak Księżyc, poruszając się po orbicie, jednocześnie obraca się z okresem równym czasowi obiegu po orbicie. Ta synchronizacja obu ruchów jest wynikiem sił pływowych (opisane jest to w książce „Planety widziane z bliska”, Warszawa 1985). Synchronizacja powoduje, że w miarę ruchu po orbicie, Księżyc pokazuje tylko jedną swoją stronę. Gdyby orbita byłaby okręgiem, to cały czas Ziemia byłaby dokładnie nad tym samym miejscem na Księżycu. Oczywiście, nawet w takiej sytuacji, patrząc z różnych miejsc na Ziemi widzielibyśmy trochę więcej niż jedną półkulę. Jednak orbita nie jest okręgiem, ale elipsą, i ruch po niej nie jest jednostajny. Natomiast ruch obrotowy Księżyca wokół jego osi jest jednostajny. Dlatego w miarę ruchu po orbicie, obrót Księżyca wokół osi nie kompensuje w każdej chwili dokładnie zmiany położenia względem Ziemi i wtedy pokazuje kawałek drugiej półkuli. Z Ziemi wygląda to tak, jakby Księżyc trochę się wahał. Ruchy te nazywamy libracjami. Libracje powodują, że Ziemia widziana z Księżyca nie znajduje się w jednym miejscu, ale waha się wzdłuż linii wschód-zachód.

Powierzchnia Księżyca jest dobrze sfotografowana z dużą rozdzielczością przez szereg sztucznych satelitów Księżyca. Z uwagi na brak atmosfery zdjęcia można było wykonać z niewielkiej odległości. Astronauci byli w kilku wybranych miejscach na widocznej stronie Księżyca i przywieźli kilkaset kilogramów skał.