Известно что Луна повернута всегда одной стороной к Земле. Значит что мы должны видеть 50% поверхности Луны. Почему мы

Выпуклость здесь совершенно не при чем. Луна - шар, но вы считаете, что повернутая от вас половина шара имеет меньшую поверхность, чем половина, повернутая к вам? То есть, с этой полушарие 59%, а той 41%, что ли? Занятное наблюдение.. .
Дело в ЛИБРАЦИЯХ.
В астрономии, либрация (от лат. lībrātiō «раскачивание» ) — очень медленное колебание (действительное или кажущееся) спутника, наблюдаемое с поверхности тела, вокруг которого он вращается. Без дополнительных уточнений слово «либрация» обычно означает кажущееся движение Луны при наблюдении с Земли.

Хотя период обращения Луны вокруг Земли равен периоду её обращения вокруг своей оси, либрация позволяет наблюдателю с Земли видеть в разные моменты времени несколько различающиеся половинки Луны. Таким образом, всего с Земли может наблюдаться 59 % лунной поверхности. Это связано с тем, что Луна вращается вокруг своей оси с постоянной скоростью, а вокруг Земли — с непостоянной, поскольку движется по эллиптической орбите, а не по круговой.

Существуют три типа либрации: по долготе, по широте и суточная либрация.

Это не так. Луна не повёрнута одной стороной, она вращается. Но вокруг себя она вращается с постоянной угловой скоростью, а вокруг Земли - по эллиптической орбите с переменной угловой скоростью. Она как будто привязана на эластичном шнурке.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/6/6d/Lunation_animation_April_2007.gif

Если бы она была повёрнута строго одной стороной, мы бы видели менее 50% поверхности.

Луна не плоская как пятак, а выпуклая. отсюда вывод..