Votre question peut s'inscrire dans une problématique plus large. Le système Terre Lune n'est pas figé, c'est un système qui évolue, qui a subi une évolution: les observations montrent que la Terre tourne de moins en moins vite, et que la Lune s'éloigne de la Terre.
Le phénomène physique important à l'origine de cette évolution est l'effet de marée qui transfert l'énergie de rotation lorsque deux objets gravitent l'un autour de l'autre. Ce phénomène est plus facile à comprendre lorsqu'on décrit l'influence de la Lune sur la Terre et non pas de la Terre sur la Lune. Ce phénomène s'explique comme suit: la Lune, par son action gravitationelle, déforme la Terre et engendre le phénomène bien connu des marées. La Terre n'est pas sphérique mais plutôt oblongue (cf. dessin). Puisque la Terre tourne sur elle-même à une vitesse différente que la Lune autour de la Terre, un décalage se produit: la position de la Lune et l'axe principal de l'ellipsoide que forme la Terre ne sont pas alignés, les forces agissant sur la Terre ne sont pas ressenties de façon symétrique (Figure A), elles vont engendrer une perturbation du mouvement de l'ellipsoide oblong qu'est la Terre et vont causer son ralentissement, ceci jusqu'au moment où les vitesses angulaires s'égaliseront (période orbitale = période de rotation sur elle-même), on parle alors de synchronisation. Dans cette configuration les forces agissant sur la Terre sont symétriques et le système est stable (Figure B).
La Terre est donc en train de se synchroniser avec la Lune, de sorte que la Terre va présenter dans un futur lointain toujours la même face à la Lune.
Le champ de gravitation de la Terre ressenti par la Lune étant beaucoup plus intense que celui de la Lune, la synchronisation de la Lune par la Terre est déjà réalisée. La Lune montre donc toujours la même face aux habitants de la Terre.
Si les astres étaient des boules sphériques parfaites ne subissant aucune déformation, il n'y aurait alors pas de changement des vitesses angulaires.
Le couple Terre-Lune n'est pas le seul à subir cet effet! D'autres satellites de planètes telles que Ganymèdes, Europa, sont aussi synchronisés, ils présentent donc toujours la même face vers Jupiter.
L'effet s'applique aussi aux systèmes étoile-étoile, et aux systèmes Soleil-planètes, mais pour ces derniers la situation est compliquée et ne conduit pas toujours à une synchronisation (pour Mercure ou Venus, par exemple).
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Cette réponse a été préparée par Laurent.Eyer@obs.unige.ch