Nếu Mặt trăng từng tự quay quanh trục của nó với tốc độ nhanh hơn hoặc chậm hơn tốc độ hiện tại, lực thủy triều làm tốc độ này thay đổi dần cho đến khi chu kỳ tự quay đúng bằng chu kỳ quỹ đạo quanh Trái đất, khiến Mặt trăng luôn hướng một mặt về Trái đất - được gọi là bị khóa đồng bộ (hay khóa thủy triều, đồng bộ thủy triều).
Nguyên nhân là lực thủy triều bởi Trái đất làm biến dạng Mặt trăng liên tục nếu nó vẫn còn quay so với phương nối đến Trái đất, gây nên ma sát trong lòng Mặt trăng tiêu hao năng lượng quay này, tạo thành mômen lực cản. Qua thời gian cỡ hàng nghìn năm, trong hệ quy chiếu gắn với phương nối đến Trái đất, động năng quay của Mặt trăng biến mất vì đã chuyển hóa hết thành nhiệt năng, Mặt trăng không còn chuyển động quay so với phương nối đến Trái đất và luôn có một mặt hướng về Trái đất.
Ở trạng thái khóa thủy triều cân bằng bền, thế năng Mặt trăng nhỏ nhất và Mặt trăng chỉ có thể nằm theo một trong hai tư thế cố định đối xứng nhau qua tâm.
Như vậy, do khóa thủy triều, Mặt trăng ở trong quỹ đạo đồng bộ với Trái đất, tức là chu kỳ tự quay của Mặt trăng bằng với chu kỳ quay quanh Trái đất và bằng 27,32 ngày.
Nếu tính đến vị trí tương đối của ba vật thể khi Trái đất – Mặt trăng chuyển động quay quanh Mặt trời thì chu kỳ giao hội là 29,53 ngày. Do đó, mặc dù dạng hình cầu, Mặt trăng luôn luôn duy trì gần như một mặt hướng về Trái đất (mặt có "chú cuội ngồi gốc cây đa").
Tuy nhiên bởi hiệu ứng bình động, từ Trái đất thực tế có thể quan sát khoảng 59% bề mặt Mặt trăng. Mặt đối diện Trái đất được gọi là mặt gần (hay "mặt trước") còn mặt kia là mặt xa (hay "mặt khuất", "mặt sau"). Địa hình bề mặt Mặt trăng khá phức tạp với các miệng núi lửa, hố va chạm thiên thạch, khu vực đồng bằng rộng lớn tạo bởi dung nham của núi lửa cổ đại...
Nhìn chung ở mặt xa, địa hình bề mặt kém bằng phẳng hơn mặt gần. Nguyên nhân là Mặt trăng hầu như không có khí quyển, nên các thiên thạch gần như chuyển động tự do và va chạm với bề mặt Mặt trăng tạo ra các hố va chạm. Mặt gần ít hố va chạm hơn do lực hút của Trái đất ngăn cản một phần thiên thạch va chạm.
Câu 5: Hình ảnh quầng, tán của Mặt trăng trong câu: 'Trăng quầng trời hạn, trăng tán trời mưa' có thể dự báo được thời tiết vì nó liên quan đến: