La premessa di questa domanda è sbagliata.

Se la luna si trova tra la terra e il sole (come mostrato nel diagramma) e puoi vedere la luna, allora è giorno , non notte:

Se, d'altra parte, ti trovi sul lato opposto della terra durante quella configurazione (quindi è notte), allora non puoi vedere la luna perché la terra ne blocca la visione:

Il sole non illumina solo la luna direttamente .La luna è anche illuminata dalla luce solare riflessa dalla terra.Questo si chiama earthshine .Questo rende visibili le parti della luna che ci stanno di fronte anche quando il sole è dall'altra parte.

Secondo la NASA, è stato Leonardo da Vinci a spiegarlo per primo.

Ad esempio, la parte ben illuminata di questa foto è illuminata direttamente dal sole.Il resto della luna, tuttavia, è ancora visibile e questo è dovuto a Earthshine:

Credito immagine: Steve Jurvetson

Sebbene siano già state fornite risposte eccellenti (sì, è Earthshine; sì, quando la Luna è tra il Sole e la Terra, non la vedi di notte, la vedi dal lato illuminato dalla luce del giorno della Terra) visti tutti i "rendering dell'artista" nella domanda e nelle risposte, ho pensato che potesse essere utile includere un diagramma che dimostri la scala effettiva del sistema Terra-Luna:

Questo è tutto. Ecco quanto sono piccole la Terra (a destra) e (soprattutto) la Luna (a sinistra) rispetto alla distanza tra loro.

Non ho incluso il Sole in questo diagramma. Non ho potuto. Il suo diametro sarebbe quasi quattro volte la distanza Terra-Luna. E sarebbe quasi 400 volte più distante dalla Terra della Luna:

Non sono sicuro di quanto sia visibile il singolo pixel a destra, ma quel singolo pixel è il sistema Terra-Luna, mostrato in scala rispetto al piccolo cerchio a sinistra che rappresenta il Sole, con la distanza tra i due anche al scala corretta.

Questa scala di cose potrebbe spiegare, tra le altre cose, perché le eclissi solari (quando la Luna si trova veramente tra la Terra e il Sole) sono relativamente rare.

Se è veramente tra la terra e il sole si chiama "eclissi solare" e l'ombra della luna cade sulla terra in certi punti, perché non è abbastanza grande da coprire sole intero tranne che su un percorso in ombra.

Un'eclissi solare totale si verifica quando la Luna copre completamente il disco del Sole, come si è visto in questa eclissi solare del 1999. Si possono vedere prominenze solari lungo il lembo (in rosso) così come estesi filamenti coronali.

Non si deve guardare la luna durante l'eclissi ad occhi nudi a causa del pericolo anche dalla corona di distruggere la retina. L'intensità è abbastanza forte da non consentire la presenza di ombre sulla superficie lunare, come visto sopra.

Al contrario, un

eclissi lunare totale ha la luce solare diretta completamente bloccata dall'ombra della terra. L'unica luce visibile viene rifratta attraverso l'ombra della terra. Questa luce sembra rossa per lo stesso motivo per cui il tramonto sembra rosso, a causa della dispersione a raggio elevato della luce più blu. A causa del suo colore rossastro, un'eclissi lunare totale è talvolta chiamata luna di sangue.

Il fatto che questo non accada ogni mese lunare (grazie BenHillier) è perché l ' orbita della luna attorno alla terra è inclinata.

L'inclinazione dell'orbita lunare determina anche le eclissi; le ombre si incrociano quando i nodi coincidono con la luna piena e la luna nuova, quando il Sole, la Terra e la Luna si allineano in tre dimensioni.

Il diagramma che hai disegnato è piatto, ma il sistema solare no.L'orbita della Luna non è sullo stesso piano dell'orbita della Terra.Wikipedia ha un bel diagramma:

Per questo motivo, quando la Luna è "tra" la Terra e il Sole, è di solito anche un po '"sopra" o "sotto" il Sole.Puoi osservarlo da solo: uno o due giorni dopo la luna nuova, cerca la Luna nel cielo al tramonto.Sarà sopra il Sole e l'arco luminoso punterà verso il Sole.Ma sarà anche un po 'da una parte o dall'altra.Tale angolo è una combinazione dell'angolo orbitale della Luna con l'eclittica e l ' inclinazione assiale della Terra.

(A volte si si allineano perfettamente e poi abbiamo un'eclissi solare, come menzionato in altre risposte.)

La luna gira intorno alla terra, quindi metà del tempo è tra la terra e il sole e metà del tempo la terra è tra il sole e la luna.

Quindi anche la luna sorge e tramonta, allo stesso modo in cui il sole sorge e tramonta.

Se è mezzanotte (sei sul punto opposto della terra rispetto al sole) e la luna è tra il sole e la terra non puoi vederla. Puoi vedere una mezza luna in tarda serata o al mattino presto, difficile.