In pratica il giro di rotazione attorno al proprio asse è uguale al periodo di rivoluzione attorno alla Terra. Questo fenomeno si chiama "rotazione sincrona", e che porta a farci vedere sempre la stessa faccia della Luna.
La Luna gira effettivamente attorno al proprio asse e contemporaneamente compie un'orbita, della durata di circa 29 giorni, attorno alla Terra. La velocità di rotazione della Luna attorno al proprio asse è tale per cui essa ci rivolge sempre la stessa faccia.
Ora sappiamo cosa c'è sotto la faccia nascosta della Luna: coperti da una distesa di polvere grigia finissima, la cosiddetta regolite lunare, si susseguono vari strati prodotti dagli impatti che hanno modellato la superficie lunare nel corso di miliardi di anni.
Sulla Luna (nella foto) la temperatura di una zona illuminata si aggira intorno a +150 °C, quella di una zona d'ombra intorno a -150 °C. Non c'è gradualità: una persona distesa a pancia in su sulla Luna, sarebbe riscaldata a 150 °C sulla parte esposta e raffreddata a -150 °C sulla schiena.
Talvolta vediamo tutto il lato diurno e questo fenomeno è noto come 'Luna piena'. A volte vediamo solo un sottile spicchio luminoso, chiamato spicchio o falce di luna e a volte invece non la vediamo affatto, perché il lato esposto a noi è quello notturno. Questa fase é detta 'Luna nuova'.