Поскольку Луна обращается по орбите вокруг Земли с периодом в один месяц, угол между Землёй, Луной и Солнцем изменяется; мы наблюдаем это явление как цикл лунных фаз. Период времени между последовательными новыми лунами составляет 29,5 дней (709 часов) .
Хотя Луна и вращается вокруг своей оси, она всегда обращена к Земле одной и той же стороной. Дело в том, что Луна является телом со смещённым центром тяжести (о чём сказано ниже) . Примером таких тел в обыденной жизни является игрушка типа «Ванька-встанька» или обыкновенный молоток со стальным бойком и деревянной ручкой. Такие тела при движении по орбите подвержены влиянию, так называемого, гравитационного момента, под действием которого они всегда стремятся повернуться своей более массивной частью к источнику тяготения, вокруг которого вращаются. Этот физический эффект давно используется для ориентации искусственных спутников. Именно этот эффект и является причиной совпадения периодов вращения Луны (и не только) вокруг своей оси и вокруг Земли. Поэтому Луна всегда обращена одной стороной к источнику тяготения — об этом повествуется в классических трудах. Такое положение сложилось, ещё во время формирования Луны, когда, согласно одной из гипотез, в результате космической катастрофы большой ком вещества (будущей Луны) был вырван из недр куда более массивного тела (возможно Земли) , обладавшего атмосферой. Таким образом, в космосе оказался огненно-жидкий ком вещества, насыщенный газами. Под влиянием гравитационного момента тяжёлые породы огненно-жидкого кома стали смещаться в сторону Земли, а лёгкие фракции устремились в противоположную сторону. Растворённые в коме газы стали интенсивно испаряться, сливаясь в малые и большие пузыри, которые поднимаясь к поверхности лопались, образуя кратеры. Таким образом, поверхность Луны в тот, буквально горячий период, напоминала кипящую кашу. Газы и другие лёгкие фракции под влиянием того же гравитационного момента стали смещаться на другую сторону Луны. Именно поэтому, на обратной стороне Луны кратеров куда больше, чем на видимой с Земли стороне Луны. Далеко не все газовые пузыри успели всплыть к поверхности и прорвать её. Многие из них так и застыли в постепенно затвердевающем (из-за охлаждения) приповерхностном слое, образовав многочисленные полости с остатками реликтовых газов. Эти, давно охладившиеся, газы и поступают на поверхность Луны через трещины, образующиеся вследствие приливных напряжений в недрах Луны, что нередко наблюдаемо с Земли.
Влияние Луны на приливы и отливы
Гравитационные силы между Землёй и Луной вызывают некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них — морские приливы и отливы. Гравитационное притяжение Луны более сильное на той стороне Земли, которая повёрнута к Луне, и более слабое на противоположной стороне. Поэтому поверхность Земли, и особенно океаны, вытягиваются по направлению к Луне. Если бы мы взглянули на Землю со стороны, мы увидели бы две выпуклости, и обе они направлены в сторону Луны, но находятся на противоположных сторонах Земли. Этот эффект намного более силён в океанской воде, чем в твёрдой коре, так что выпуклость воды больше. А так как Земля вращается намного быстрее, чем Луна перемещается по своей орбите, перемещение выпуклостей вокруг Земли один раз за день даёт две высших точки прилива.