Либрация Луны – малые периодические покачивания для земного наблюдателя видимого диска Луны около общего центра. Из-за совпадения двух периодов – вращения Луны вокруг своей оси и обращения вокруг Земли – Луна постоянно обращена к Земле одним и тем же (видимым) полушарием. Т.е. мы можем видеть с Земли только 50 % лунной поверхности.

Явление либрации открыл в 1635 году Галилео Галилей. Благодаря либрации, мы можем увидеть с Земли 59% поверхности Луны. Дело в том, что вокруг Земли Луна обращается с переменной угловой скоростью: вблизи перигея (ближайшая к Земле точка орбиты Луны) движется быстрее, вблизи апогея (наиболее удалённая точка орбиты Луны) - медленнее, в то время как вращение ее вокруг собственной оси равномерно. Это позволяет увидеть с Земли западный и восточный края обратной стороны Луны - оптическая либрация по долготе.

Она достигает в максимуме ±7º45ˊ. Кроме того, в связи с наклоном оси вращения Луны к плоскости земной орбиты с Земли можно увидеть северный и южный края обратной стороны Луны (оптическая либрация по широте). Либрация по широте в максимуме достигает ±6º41'.

Дополнительные эффекты либрации возникают из-за суточного вращения Земли, когда положение наблюдателя относительно Луны изменяется на величину диаметра Земли (суточная либрация, доходящая до 1º). Она связана с небольшой удаленностью Луны от Земли и с параллаксом, который возникает при вращении Земли. В результате движения наблюдателя вместе с поверхностью Земли при её суточном вращении для наблюдения становятся доступными сначала западные области Луны, затем восточные. Период суточной либрации, естественно, составляет одни сутки. Вследствие неравномерного гравитационного притяжения Земли существует физическая либрация, доходящая до 2'. Это «покачивание» Луны, которое вызывается приливными силами со стороны Земли и проявляется в небольшом изменении периода вращения Луны вокруг своей оси. Физическая либрация происходит по сложному закону.