Наблюдая с Земли за Луной, можно увидеть только одну её сторону, поскольку вращение Луны и нашей планеты синхронно. Миллиарды лет назад Луна осуществляла обороты вокруг своей оси, при этом гравитация Земли притягивала спутник неравномерно, замедляя его вращение. Наконец, Луна остановилась, и при её вращении вокруг Земли для нас стала видна только одна её сторона.
Если бы удалось посмотреть на систему Земля-Луна сверху вниз с Полярной звезды, то мы увидели бы, что Луна всё же крутится вокруг собственной оси. Фактически Луна, облетая Землю каждые двадцать семь с половиной дней, делает также одно полное вращение вокруг себя против часовой стрелки.
Если посмотреть на ускоренную анимацию всех фаз Луны, легко заметить странное колебание: Луна будто бы немного покачивается на своей оси. Этот процесс известен как либрация.
В целом Луна синхронно вращается вместе с Землёй, но её орбита — эллиптическая, а это значит, что двигаясь по орбите, Луна то сближается с Землёй, то от неё отдаляется.
Когда Луна наиболее приближена к нашей планете, её вращение медленнее, чем её орбитальная скорость. Благодаря этому, мы сможем видеть дополнительные восемь градусов с восточной стороны. Когда же Луна в своей наиболее отдалённой точке, то орбитальная скорость, наоборот, меньше, чем скорость её собственного вращения. В этом случае мы увидим на восемь градусов больше с западной стороны.
Либрации позволяют астрономам изучить поверхность Луны лучше, чем в случае, если б она имела круговую орбиту.
До космической эры половина Луны оставалась для нас загадкой. Второе полушарие впервые было изучено в 1959 году Советской межпланетной автоматической станцией Луна-3. Позже, в 1968 году, обратную сторону Луны человек впервые увидел своими глазами с Аполлона-8.
Два лунных полушария очень разнятся. Видимая нам сторона покрыта базальтовыми ложами, а обратная её сторона усеяна кратерами. Причины этих отличий всё ещё загадка для учёных, но существует версия, что у Земли имелся второй спутник, который столкнулся с Луной миллиарды лет назад, образовав на ней такой странный рельеф.
Ответ на вопрос «Вращается ли Луна?» утвердительный. Однако скорости её вращений вокруг Земли и своей оси одинаковы, поэтому с Земли такое вращение незаметно.