在我们看来，满月就像一个平面圆盘，这是因为人们在看远处的物体时，双眼得到的图像基本相同，不能形成立体的图像。但如果我们用立体镜来观察，就会发现它不是平面的。因为立体镜是根据双眼的视差原理做成的，可以让我们看到立体图像，所以，通过立体镜看的时候，月亮将是一个真正的球形。
但要想拍下月球的立体影像并非易事，因为月亮总是有一部分被遮住，除非拍摄者了解月球的不规则运动，否则很难拍出一张月球实体照片。另外，拍摄方法也很重要。实体照片是成对的，有时候拍了一张后往往需要等好几年才能拍到另一张。
我们来看一下如何才能得到月亮的立体图。月亮距离我们很遥远，对这么远的物体，我们的双眼是无法形成立体图的，要想得到月亮的立体图就必须从两个不同的地方取景，而且，这两个地方之间的距离不能小于它们到月球的距离。通过计算可以得出，月球到地球的距离大概是380000千米。在拍这样两张照片时，其中一张应该是月面中心的一点，另一张应该偏离月球经度1°，这样才能最后得出立体的图片。换句话说，这两个点的距离应该不小于6400千米，大概等于地球的半径。
其实，我们能拍出月亮的立体图，还应该感谢月球围绕地球旋转的椭圆形轨道。月球自转的同时，也在围绕地球旋转，而且，它们旋转一周的时间是相等的，月球始终以同一面朝着地球。正是由于月球的椭圆形绕地轨道，才使得我们能够看到它的侧脸。
如果月球的绕地轨道不是椭圆形，而是圆形，那么，我们将永远看不到月亮的立体图片。如图所示，图中标出了月球绕地球运转的椭圆形轨道。为了清楚起见，图中的轨道画得扁了一些。图中的点O是地球的位置，它位于椭圆的一个焦点上。根据开普勒第二定律，月球从点A到点E大概花了一个月的
的时间。由于MOQ和DEQ的面积大约均等，所以，MOQ＋OABCD=DEQ＋OABCD，即MABCD=OABCDE。即图形OABCDE与MABCD的面积相等，都是整个椭圆的
。也就是说，在
个月中，月球的运行路线是A到E。而月球自转是匀速的，在
个月的时间里它旋转了90°。在月球到达点E时它从A点绕地球旋转扫过的角度大于90°，这就使得月球的脸越过了点M，朝向了点M的左边，在月球轨道的另一个焦点P附近某处。这时，对于地球上的我们来说，可以从右边看到月球侧面的边缘。当月球运动到点F时，∠OFP比∠OEP小，这时的边缘更窄。点G为月球轨道的“远地点”，月球到达这个点的时候，跟地球的相对位置与它在“近地点”A时是相同的。当月球沿着轨道继续运动，拐弯走向反方向时，我们就会看到跟前面那个侧脸边缘相对的另一边，这条边先是慢慢变大，然后又慢慢变小，最后在点A处消失。
图月球绕地球运转的轨道。
正是由于这个原因，我们可以在地球上看到月球正面边缘的细微变化，就像围绕一架天平的中心点左右摆动，所以，在天文学上，又把这种摆动称为“天平动”，天平动的角度接近8°，确切地说是7°53′。
月球在轨道上移动时，天平动的角度会发生变化。在图中，我们以点D为圆心，用圆规画一条通过焦点O和P的弧，这条弧线与轨道的交点为点B和F。∠OBP等于∠OFP，也等于∠ODP的一半。于是，天平动在点B到达最大值的
，然后又慢慢变大。到了点D和点F之间时又慢慢变小，一开始的时候，变小的速度很慢，后来速度慢慢加快。到了轨道的下半段，天平动的大小变化跟上半段相同，只不过方向正好相反，这就是月球的“经天平动”。此外，有时我们会从南面看到月亮的侧脸，有时又会从北面看到，这是因为月球赤道平面跟月球的轨道平面成6.5°的夹角，这就是“纬天平动”，纬天平动最大可以达到6.5°，也就是说，我们可以看到整个月亮的59％，只有41％是完全看不到的。
利用天平动，摄影家可以拍摄出月球的立体图。我们在前面提到过，这需要拍摄两张照片，其中一张应该是月面中心的一点，另一张应该偏离月球经度1°，只有这样，才能得出立体的图片。比如说，在点A和点B，点B和点C，或者点C和点D等。虽然在地球上我们可以找出很多位置拍出月球的立体图片，但由于这些位置跟月球的位相差距是1.5～2个昼夜，所以有些照片拍出来后会亮得发白。这是因为，拍第一张照片的时候还处于阴影中的一小部分，但再拍第二张时，它已经走出了阴影。所以，要想拍出完美的月亮立体图片，就必须等到月亮再出现在相同的相位，并且保证前后两次拍摄时月面的纬天平动完全一致。
