Добавлю, что синхронное вращение или приливный захват является равновесным состоянием и все тела стремятся к нему со временем.
Для иллюстрации -- представьте себе, что Земля и Луна соединены штангой. Штанга закреплена на обоих сторонах жестко на одном месте. Это ситуация взаимной синхронизации -- и с Земли видна одна сторона Луны, и с Луны видна одна сторона Земли. Но у нас не так, так вращаются Плутон и Харон. А у нас ситуация -- один конец закреплен жестко на Луне, а другой движется по поверхности Земли. Таким образом с Земли видна одна сторона Луны, а с Луны разные стороны Земли.
Вместо штанги действует сила притяжения. И её "жесткое крепление" вызывает приливные явления в теле, которые постепенно или замедляют, или ускоряют вращение (в зависимости от того, слишком быстро вращается спутник, или слишком медленно).
Некоторые другие тела Солнечной системы тоже уже находятся в такой синхронизации.
Благодаря фотографии мы можем всё-таки видеть больше половины поверхности Луны, не 50% -- одна сторона, а 59%. Существует явление либрации -- кажущиеся колебательные движения Луны. Вызваны они неправильностями орбит (не идеальные окружности), наклонами оси вращения, приливными силами.
Вот статья в вики. Вот картинка:
Но они же движутся ещё и вокруг собственной оси. Значит показываются и другие стороны по идее.
Луна, всё же, вращается вокруг оси
1 Да, так уж получилось. Там кратеры, "моря" - то же, что и на стороне, видной с Земли.
2 Обратная и темная - не то же самое. "Обратная" сторона (не видная с Земли) - да же самая, "темная" (не освещенная Солнцем) постоянно сдвигается.
Период обращения Луны равен периоду обращения Земли, по причинам сказанным выше. Поэтому к нам повернута одна сторона луны. 1