Почему луна освещена на по направлению к солнцу

Потому что наш мозг не может определить без ориентиров расстояние до дальних объектов. Фокусировка глаз тут уж не работает, а изображения от разных глаз уже не отличаются (на таком расстоянии мы видим объект обоими глазами под настолько близкими углами, но не способны увидеть разницы).

Итак, вот основная проблема - при отсутствии ориентиров мозг не может определить разницу расстояний до Солнца и до Луны, а соответственно проецирует их на сферу (то есть нам кажется что расстояние одинаковое). Таким образом расстояние от Солнца до горизонта (если принять Землю плоской и уходящей условно в бесконечность) кажется значительно меньшим, чем есть на самом деле. То есть Солнце относительно нас на самом деле значительно выше Луны (приблизительно во столько же раз, во сколько оно дальше Луны). Именно эту разницу "высоты" мы и наблюдаем.

Явление называется лунным терминатором.
https://www.youtube.com/watch?v=CjppDxFqE8E

Луна освещена строго по направлению к Солнцу. Просто ты неверно оцениваешь расстояния. Потому что ТАКИЕ расстояния далеко выходят за пределы возможностей твоего воображения.

Из твоего коммента к первому ответу:
"Я посмотрел видео. Но по моему оно туфтовое."

Туфтовое не видео, а линейкой ты пользуешься туфтово.

Как только тебе в след раз покажется, что луна неправильно освещена, возьми любой шарик в руку, и на вытянутой руке помести шарик в ту же часть неба, где висит луна. Если шарик будет освещать в этот момент солнце, ты увидишь на шарике точно такой же терминатор, как на луне.

На самом деле мы перспективу видим кривой, но мозг эту кривизну считает прямыми. Линия, соединяющая Солнце и Луну - кривая.
Если посмотреть на уходящие вдаль рельсы, они нам тоже покажутся прямыми, хотя тогда бы они сходись углом на конечном расстоянии.

Потому, что они не так расположены, как ты считаешь. Тебе кажется, что они на одной сфере-экране перед тобой... а Солнце на деле в 400 раз дальше. И даже если так, то соединять надо не прямой, а дугой... экран же - сфера.

Например Солнце от нас в 8 св минутах, а Луна в 1.3 св секунды