Это возможно вследствие особенностей орбитального движения Луны, которые называются либрациями. Либрации - видимые периодические маятникообразные колебания Луны, вследствие которых детали лунного диска для земного наблюдателя перемещаются то в одну, то в другую сторону. Различаются оптическая (геометрическая) и физическая либрации. Первая либрация обусловлена тем, что наш спутник обращается вокруг Земли неравномерно, в то время, как вокруг своей оси у Луны происходит с постоянной угловой скоростью. Вследствие этого либрация по широте у Луны составляет 7o45'. Она как бы забегает вперед, а затем отстает, показывая земному наблюдателю дополнительные части своего лимба.
Так как ось вращения Луны наклонена к плоскости ее орбиты на 83o19', то возникает широтная либрация, которая еще почти на 7o расширяет поле зрения земного наблюдателя. Наблюдатель смотрит на нее слегка сверху, или снизу.
Существует еще и суточная либрация, которая возникает вследствие того, что земной наблюдатель вследствие своего перемещения из-за суточного вращения Земли, смотрит на наше ночное светило по разным направлениям.
В результате суммы всех этих оптических либраций астрономы давно наблюдали 59% лунной поверхности.
Физическая либрация обязана своим происхождением тому, что Луна не является идеальным сферическим телом, а представляет собой трехосный эллипсоид, самая длинная ось которого отклоняется на несколько градусов от направления на Землю. Вследствие притяжения Земли возникает пара сил, порождающая колебания Луны около центра ее массы почти на 2o.