Какие наблюдения доказывают, что на Луне происходит смена дня и ночи?

Самое простое наблюдение - собственными глазами фаз Луны в течение месяца. Видно наглядно, как постепенно изменяется освещение лунной поверхности Солнцем от лунного дня (две недели) до лунной ночи (следующие две недели).

Нагляднее это видно на ускоренном в сотни раз видео: