无数个举头望明月的夜晚里，许多细心的小伙伴一定有过这样的疑惑——为什么不管什么时候，我看到的月亮上的景色都是一样的？其实，这个问题古人早就发现了，所以古人笔下的月亮才永远都是李白《古朗月行》里的样子：仙人垂两足，桂树何团团。白兔捣药成，问言与谁餐？蟾蜍蚀圆影，大明夜已残。那是因为：月球很久以前就已经是一颗同步自转卫星了。所以，我们在地球上永远只能看到月球的正面。
不管是月上柳梢头，还是待月西厢下，我们和古人看到的月亮上的景色几乎可以说是一模一样（不考虑月相变化的情况下），这么一想倒也挺浪漫的。当然，由于月球本身的天平动（由于轨道自转轴、离心率等因素的微小变化引起的月球周期性摆动），实际能看到的总区域会比一半要多一点（约59%）。
什么是同步自转卫星？同步自转卫星（synchronous rotation）是指卫星的自转周期和相对于中心行星的公转周期相同，所以不管卫星和行星如何转动，最终的相对效果都是卫星的同一面始终朝向行星。最常见的例子就是月球和地球：月球的自转周期和绕地球运动的公转周期都是27.3天。
为什么会产生同步自转现象？同步自转也叫潮汐锁定（tidal locking），其本质来源于中央天体对环绕天体的引力作用。
以地月系为例，由于实际的月球并不是一个质点，月球表面各点受到的引力大小随距离衰减，正面受到的地球引力会大于背面，这是我们从普（上）通（帝）视角看到的。而把视角切回月球上时，实际感受到的潮汐力是地球引力和离心力的合力（注意，离心力是非惯性系下才有的虚拟力，惯性系下是不存在离心力的），潮汐力会把月球在地月连线方向略微拉长，产生潮汐隆起（tidal bugles）。
当然，反过来，月球对地球的引力也同样会在地球产生潮汐隆起。
同步自转的影响。当一个天体进入同步自转状态之后，一切都不再变化了——正面永远是正面，背面永远是背面。同样地，前导半球（leading hemisphere）和后随半球（trailing hemisphere）的经度范围也不再变化了。当卫星上的每个点与行星的相对位置不再发生变化，卫星会逐渐产生独特的内部结构和地质、地貌特征。
还有哪些天体也在同步自转？通过上面的文字我们已经知道，只要天体间的相互作用足够强，最终都会达到同步自转。同步自转不仅一点都不神秘，而且可以说是天体轨道步入稳定的一种“常态”。事实上，太阳系内大多数体积较大的卫星，目前都是处于同步自转状态的。而太阳系外，由于距离和观测水平的限制，目前只有距太阳系51光年的牧夫座τ（Tau Boötis）和它的行星τ Boötis b组成的系统中确认有同步自转存在。
总结。同步自转一点都不神秘，这是一定条件下天体间引力作用的必然结果，不仅是太阳系中，也是全宇宙中普遍存在的现象。同步自转会在天体表面和内部会留下一些特别的“痕迹”，这些“痕迹”还能帮助我们追溯该天体曾经的地质历史。太阳系中目前已经被锁定的卫星，大多在太阳系历史的早期就已经被锁定了。目前还没被锁定的天体主要是因为离母星太远，以至于它们到达同步自转所需要的时间太久。