Почему мы видим Луну то большой то маленькой, если она находится на одном и том же расстоянии от Земли?

на разном расстоянии!
смотри здесь:

http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BF%D0%BE%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80_%D0%B8_%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%86%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%80

обман зрения. сравни с мизинцем вытянутой руки, убедись, что угловой размер не меняется. То же с Солнцем.

Просто когда Луна высоко, нам не с чем сравнить ее размер, мозг отмечает, что размерчик-то невелик, всего пол-градуса. А если Луна низко, да на горизонте перед ней есть какие-то знакомые объекты - дома, деревья, мозг понимает, что она дальше этих домов и деревьев, а размером намного больше.

Объяснение (как оказалось, спорное) этого феномена впервые читал в одной из книг Я. И. Перельмана. Разумеется, эллиптическая орбита тут абсолютно не причём, если речь о сравнении "размеров" у горизонта и на зените (во-первых, сравнение идёт за-какие-то 6 часов, а Луна вращается вокруг Земли за без малого месяц; во-вторых, утром (вечером) Луна может быть дальше, чем в полночь) . Я однажды на Солнце посмотрел (утром или вечером) через маску сварщика: иллюзия исчезла.

Ученик-двоешник сам не понимает, чего хочет. Если речь идёт об изменениях в течении дня, то козе понятно, что это оптический обман: расстояние так быстро меняться не может.
Но вот в прошлом году, нам доложили, что видимый размер Луны максимален за последние десятки лет, и это было заметно на глаз. Ну, это как раз то, что Луна чешет округ Земли не по круговой орбите, а по эллипсу...

изменение углового размера луны вызванное эллиптичностью орбиты меняются незначительно. подмеченное вами заметное изменение ВИДИМОГО размера луны является оптическим обманом, на самом деле угловые размеры ее и при высоком положении и вблизи с горизонтом одинаковые. это легко проверить непосредственными измерениями.

Оба мнения верны:
1) Орбита Луны эллиптическая и расстояние до нее может меняться примерно в пределах 13%, примерно настолько же меняется и угловой размер;
2) имеются оптические иллюзии (на горизонте все объекты кажутся большими, а высоко в небе маленькими) , а также атмосферная рефракция, из-за которой Луна на горизонте не только больше, но и желтее. А еще сплюснута немного.
Левину: я бы не стал так однозначно утверждать, что "есть с чем сравнить". Во-первых, это строго не доказано, мнение спорное. Во-вторых, на морском или полевом горизонте низкая Луна все равно больше, хотя сравнивать не с чем. Скорее, дело собственно в высоте. Человек живет фактически на плоскости и все, что высоко над горизонтом, мозг подсознательно воспринимает как несущественное, а потому кажется меньше размером.

Это - иллюзия. Причем не имеющая пока однозначного объяснения.
Подробнее можно посмотреть в Википедии (Иллюзия Луны) : http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%98%D0%BB%D0%BB%D1%8E%D0%B7%D0%B8%D1%8F_%D0%9B%D1%83%D0%BD%D1%8B

Просто когда Луна высоко-низко, нам не с чем сравнить ее размер, мозг отмечает, что размерчик-то нашего разума невелик, всего "пол-градуса"=кончита. А если Луна низко-высоко, да на горизонте перед ней есть какие-то знакомые объекты - дома, деревья, наш двоичный мозг понимает, что она дальше этих домов и деревьев, а размером намного больше=меньше одновременно.

А про эллиптическую орбиту слыхал? Теперь понял? Вопрос отпал?