Вопрос: почему Земля пока будет делать оборот вокруг Солнца будет поворачиваться к нему разными полушариями(вариант лето и зима на рисунке). Почему Луна, вращаясь вокруг Земли все время повернута к ней одним полушарием(или я что-то путаю)?
Луна повёрнута к Земле одним полушарием, но при этом её ось вращения (почти) перпендикулярна к плоскости её орбиты. Если посмотреть на систему Земля-Луна со стороны (из системы отсчёта, связанной с Солнцем), то покажется, что Луна как бы "катится" по орбите вокруг Земли. Иными словами, её осевое вращение синхронизировано с орбитальным.
Такое состояние разрешено законами механики.
Если бы ось вращения Луны лежала бы в плоскости её орбиты вокруг Земли, то она не могла бы принять такое состояние, чтобы смотреть на землю всегда одной стороной, например, полюсом. Потому что в этом случае (если смотреть из системы отсчтёта, связанной с СОлнцем), должна была бы постоянно вращаться её ось вращения.
Но законы механики таковы, что гироскоп (волчок) стремится сохранять ориентацию своей оси в пространстве. Планета -- это большой гироскоп. Ось её вращения обязана сохранять ориентацию в пространстве с высокой точностью.