月亮是離我們地球最近的一個天體，也是人類星際航行的第一站。要是你在晴朗的夜晚仔細觀察月亮，就會發現月麵上明暗不同的各部分的位置形狀和大小都始終保持著不變,這是什麼原因呢？
原來月亮始終是以詞一麵朝著地球。所以，我們也隻能看到朝著我們的這半個月球麵，另半個麵總是看不到的。月亮為什麼永遠的以這半麵來對著地球呢？難道月球不會自轉嗎？
月球是地球的衛星，它既繞著地球公轉，同時，也還繞著自身的一條軸自轉，就像地球繞著太陽公轉，又繞著地球軸自轉一樣。月亮的公轉周期是27天7小時43分11.5秒，而它的自轉周期恰好也是27天7小時43分11.5秒,與公轉周期一點不差，所以月亮始終以同一麵朝著地球。
可以做一個實驗來說明這個道理。在房間的中央放張桌子，桌子上放一個發光的台燈,你一麵繞著桌子在房間裏兜圏子，一麵慢慢地轉動你的身子，使你的臉始終麵朝著合燈。在這同時，請一位親友站在房邊觀察你的頭部，當你繞著台燈轉過一圈的同時，他會發現，你的頭部也正好轉過了整整一圈。
這與月亮老是以同一麵對著地球的道理完全一樣。
一、月亮上的環形山是怎樣形成的
如果用天文望遠鏡去觀測月球的表麵，你就會發現在月球表麵上，除了有許多高山和大片的平原之外，還有許多大小不一的圓圓，這些圓圈是什麼呢？天文學家告訴我們，這就是月球上的一座座環形山。
在我們能觀測到的半球上，直徑在1千米以上的環形山就有30萬座之多，有的環形山直徑可達300千米之大。這些環形山是怎樣形成的呢？有的科學家認為，月球上曾經有過劇烈的火山爆發，噴出來的物質凝固以後，就形成了現在的環形山。因為月球表麵重力很小，由於火山噴發的規模很大，因而就形成了巨大的環形山。還有的科學家認為，月亮上沒有空氣，隕星可以直接撞擊月球表麵，撞擊爆發出來的物質，堆積起來就成為現在的一座座環形山。他們通過觀察還發現，這些環形山一般都有向四麵伸展達幾千米的“輻射紋”。他們推測，這是由於隕星撞擊之後爆發的物質沒有空氣阻力，有一部分飛濺得特別遠，灑落在月球表麵上形成的。
因此,可以認為，那些較大的環形山是由火山爆發形成的，而那些小的環形山是由於隕星撞擊月球而形成的。
1.為什麼月球表麵的質量分布不均勻
本世紀60年代，美國的科學家曾把幾個月球軌道探測器發射到圍繞月球運行的軌進上。按照計算，探測器的飛行速度應該是均勻的。然而，使人驚訝的是，這些探測器在軌道上的運行速度並不均勻，有時快一些,有時慢一些。
科學家們經過進一步研究發現，探測器在飛越月球上廣大的“月海”地區時,速度就會稍稍變快一些,顯然造成這種情況的原因，隻能是月球的密度不是沿半徑方向對稱分布，在平坦的月海地區，一定是質量比較集中。這樣就產生了附加引力效應，使探測器的速度變快。
那麼,月球表麵為什麼會出現這種質量集中的現象呢?
有的科學家認為,月球上的那些環形山，是由極大的隕石撞擊出來的。這些隕石至今仍然埋在那裏，它們的主要成分可能是鐵，比月球表麵的普通物質密度大得多，因此，就呈現出質量高度集中的異常現象。
也有的科學家認為,在月球形成早期，月麵上的“海”真的是海洋，後來，海水被蒸發掉了，海底就積聚了厚厚的沉積物,是這些沉積物造成了質量集中的現象。
2.為什麼月亮的形狀天天在變化
我們知道，一年365天，太陽總是圓畫的。而月亮卻是天天在變化。從又彎又細的月牙逐漸變“胖”成為滿月，再又漸漸地變成了細鉤狀的殘月，如此周而複始不斷地變化，變化的周期是一個農曆月。
月亮的模樣為什麼會天天變呢？原來，月亮本身不會發光，人們所看到的月光，是它對太陽光的反射光。月亮是一個圓球，任何時候總是隻有半個球麵可以照到太陽光，同時我們任何時候也隻能看到半個月球麵。
月亮是地球的衛星，它圍繞著地球不停地轉動。太陽、月亮和地球三者間的相對位置，每天都不一樣。這樣，太陽光照射月亮的方向，同我們觀察月亮的視線方向的夾角，總在不斷變化,結果造成了月亮形狀的盈虧畫缺。它繞地球一整圈就是農曆的一個月，這也是它形狀循環變化的周期。
農曆初一，月亮上被陽光照亮的那半麵正好背向地球。我們就看不見月亮。農曆十五，月亮上被照亮的半麵正好朝向地球,我們就看到了一輪滿月，從初一到十五這上半個月，月亮的被照亮的半麵正逐漸地轉向地球，我們便看到了上弦新月再到滿月；麵下半個月，明亮的半麵逐漸轉動到背向著地球，我們便看到它從滿月到下弦月再到殘月，以至最後完全看不見。
3.為什麼月牙的尖總是向上翹
我們知道，月亮的形狀，總是在周而複始不斷地變化，從彎彎的月牙逐漸變成滿月，再從滿月逐漸地變成——彎細鉤狀的殘月。
你稍微留心一下就會發現，無論哪一天，呈鐮刀狀的月牙的兩個尖，總是向上方鏟起,而把“刀背”朝向太陽。這是為什麼呢？
月亮是地球的衛星，它本身不發光，月亮的光隻是太陽光照射在上麵的反射光。月亮是個球體，陽光隻能照亮它的半個球麵，不管月亮轉到什麼位置，被陽光照亮的半個球麵總是朝向太陽的。
在農曆月初的幾天裏，當我們看到月牙時，太陽已經偏西了，甚至已經落到地平線之下去了。月亮在太陽的東邊而且位置總比太陽高。月牙的凸麵，總是朝著比它位置低的太陽，即太陽照亮它的偏下半個球麵。所以我們看到的月牙尖尖就總是向上翹的。
而在農曆下半月的幾天裏,清晨太陽還在地平線下時,月亮在太陽的西邊,位置還是高於太陽，月牙的凸麵仍然是朝向比它低的太陽，太陽仍照亮它的下半個球麵，所以我們看到的月牙尖尖還是向上翹的。