Perché la luce della luna non è dello stesso colore della luce solare?


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La luce della luna è la luce riflessa dal sole. Il sole, nello spazio, è bianco. Ma sulla Terra, quando la luce viene filtrata attraverso un'atmosfera, la luce appare gialla. Quindi, perché la luce della luna è bianca attraverso l'atmosfera?


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Inoltre, non sono d' accordo con la premessa che il sole appare giallo attraverso l'atmosfera. A volte appare giallo, a volte bianco, a volte rosso; come fa la luna. Questo sito ha una buona spiegazione.


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Il Sole sembra giallo / arancione / rosso mentre si avvicina all'orizzonte. La luna fa lo stesso. La Luna sembra bianca quando la Luna è alta nel cielo. Il sole è così intenso che non puoi guardarlo quando il sole è alto nel cielo.
Solomon Slow

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La luna piena sembra piuttosto "gialla" stasera.
Rob Jeffries,

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La luna sembra più gialla o addirittura arancione quando è vicina all'orizzonte. Questo è simile al sole. Nel pomeriggio la luce del sole è quasi bianca.
rus9384,

Risposte:


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La luce della luna è la luce riflessa dal sole.

Questo è almeno un motivo per cui non dovresti aspettarti che la Luna abbia lo stesso colore. La luce del sole che colpisce un oggetto blu, ad esempio, apparirebbe prevalentemente blu e simile. Quindi il colore che potremmo aspettarci di vedere dalla Luna verrà regolato dalle proprietà del colore della superficie della Luna.

Come accade, la regolite lunare è essenzialmente di colore grigio (cioè neutro), quindi riflette più o meno lo spettro che riceve.

Il sole, nello spazio, è bianco

No non lo è. Ci sono un paio di ragioni.

Il Sole è un oggetto eccezionalmente luminoso (per noi) e saturerà la nostra visione dei colori in modo che sembri bianco quando lo guardiamo direttamente.

Il sole è in realtà una stella gialla . Sono picchi di spettro nella gamma (visiva) blu-verde. Ci sono stelle che hanno un colore rosso o blu.

Il bianco è difficile. Il bianco è un colore percepito. Non esiste una lunghezza d'onda "bianca" nello spettro EM. Il bianco è un equilibrio tra i tre diversi sensori di colore utilizzati dalla visione umana. Il Sole stesso non è bianco perché la combinazione di colori "bianco" per cui siamo bilanciati non si basa sulla luce del Sole nel vuoto dello spazio, ma sulla luce che raggiunge la superficie della Terra e anche su ciò che viene riflesso la Terra (che fa parte dell'illuminazione ambientale che normalmente viviamo).

perché la luce della luna è bianca attraverso l'atmosfera?

La notte scorsa mi è sembrato un bel cielo limpido intorno al mio collo dei boschi e la Luna mi è sembrata gialla. Ciò varierà in base alla posizione e alle condizioni atmosferiche, ma anche alla percezione personale del colore.


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-1. La luce del sole è bianca quanto può essere bianca. È la definizione di bianco, come percepito dall'occhio umano. Non percepiamo il Sole stesso come bianco perché non possiamo guardare il Sole tranne quando è molto vicino all'orizzonte e il colore è cambiato a causa dell'eccessiva dispersione di Rayleigh (e anche allora non è consigliabile fare altro che dare un'occhiata guarda il sole).
David Hammen,

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@DavidHammen White in termini di percezione umana non è affatto semplice come la "luce del sole". La scienza del colore è piuttosto più complessa di quanto si possa pensare.
StephenG,

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Anche i più piccoli vedono che il sole sembra giallo e lo dipingono sempre in quel modo.
RedSonja,

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@RedSonja - Questo perché l'unica volta che puoi sopportare di guardare il Sole è quando è molto vicino all'orizzonte. Questo è quando l'eccessiva dispersione di Rayleigh a causa dell'angolo di elevazione molto basso fa apparire il Sole giallo o persino rosso.
David Hammen,

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Hai ragione tutti. La percezione cambierà con ciò che viene percepito come l'equilibrio neutro. Quindi una faida su Twitter se un vestito è bianco e oro o blu e nero. Il cervello di tutti interpreterà un'immagine secondo le precedenti conoscenze sul mondo fisico e proverà a rappresentarla come immagine mentale. Il sole È giallo, per definizione. A volte sembra bianco. Ma poi di nuovo, può sembrare di qualsiasi colore a chiunque, secondo qualunque cosa il loro cervello stia dicendo loro al momento. Smetti di litigare, per favore.
Stian Yttervik,

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La luce lunare riflessa è in realtà leggermente arrossata rispetto allo spettro solare incidente ( Ciocca & Wang 2013 ). Quella stessa luce viene quindi trasmessa attraverso l'atmosfera allo stesso modo della luce solare.

Qualsiasi fenomenologia (che appare contestata) secondo l'affermazione della domanda dipende esclusivamente dalle sfumature della nostra percezione del colore.

Lo spettro riflesso della luce lunare

inserisci qui la descrizione dell'immagine

Figura 8: albedos lunari geometrici medi misurati da GOME da luglio 1995, novembre 1995 e settembre 1996.

Dalle misure della luna GOME dell'ESA , tra cui la caratterizzazione dello strumento e l'albedo lunare .


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Se leggo correttamente la leggenda, i due spettri sono presi con angolazioni diverse e quindi con differenti quantità di atmosfera da attraversare. Visto che la domanda include questo come un possibile meccanismo, forse qualche ulteriore spiegazione in ordine?
AaronD,

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@AaronD In effetti, la Luna è stata osservata ad un'altitudine più elevata, quindi è meno arrossata dall'atmosfera rispetto allo spettro solare. Quindi la differenza intrinseca è (un po ') maggiore.
Rob Jeffries,

Spero non ti dispiaccia, mi sono imbattuto nella tua risposta e ho notato che il link è protetto da firewall, quindi ho aggiunto una seconda fonte dalla risposta a Why is this moon red?
UHOH

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Sorprendentemente, la luce della luna è in realtà un colore leggermente più caldo della luce solare, poiché la riflettanza della luna è più alta per lunghezze d'onda più lunghe.

Eppure, nelle notti serene, con la luna piena alta nel cielo (la minore influenza atmosferica possibile) il paesaggio intorno a noi appare bluastro , a causa dell'effetto Purkinje : a bassi livelli di illuminazione la nostra sensibilità al colore rosso diminuisce (man mano che il nostro sistema di visione gradualmente passa dalla luce diurna (coni) alla visione notturna (utilizzando celle a barra)).

Sì, la superficie della luna è abbastanza luminosa e il suo colore può essere visto correttamente (non distorto dall'effetto Purkinje). Quindi, come si collega alla domanda , dove chiediamo del colore chiaro di luna? Secondo me, tendiamo a percepire l'impressione generale del colore guardando l'ambiente circostante, non solo la fonte di luce.

Ecco perché la luce del sole sembra "calda" (più giallo) e la luce della luna sembra "fredda" (più blu - perché la nostra percezione del colore è cambiata dal livello di luce insufficiente), anche se i colori reali sono praticamente gli stessi.

In realtà, questo può persino diventare un vero problema quando si scattano foto con esposizioni molto lunghe di notte! Sembrano quasi foto di luce del giorno, distruggendo l'atmosfera del mistero.

Oggettivamente, la fotografia è corretta, ma non è ciò che vediamo con i nostri occhi . Aggiungi un po 'di tinta blu e la sensazione di notte è tornata.

Esempio: (nota le stelle, questa non è certamente una foto diurna!) Abrahim Asad - Mathimago fanni Athiri, Fuvahmulah Beach in Full Moon Night LongExposure (CC BY-ND 2.0)Luna piena


La luna piena è troppo luminosa, penso che l'effetto Purkinje sia significativo.
Rob Jeffries,

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@RobJeffries esattamente, ecco perché penso che l'impressione della "luce della luna fredda" (distorcendo il nostro giudizio sul colore della luna) sia causata dai dintorni "blu" illuminati dalla luna, anche se la superficie della luna stessa è abbastanza luminosa da mostrare il suo vero colore bianco.
szulat,

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@RobJeffries Dalla pagina Wikipedia collegata, "Questo è il motivo per cui gli esseri umani diventano praticamente daltonici a bassi livelli di illuminazione, ad esempio al chiaro di luna". Nota che è il colore delle cose illuminate dal chiaro di luna, non la superficie della luna illuminata stessa.
JollyJoker,

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@JollyJoker In effetti è quello che avevo frainteso su questa risposta. Tuttavia, la domanda riguarda chiaramente l'aspetto della luna, non l'aspetto degli oggetti illuminati dalla luna. La luna piena è abbastanza luminosa che la visione scotopica non è un problema.
Rob Jeffries,

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È ancora un prezioso contributo a questa discussione, soprattutto vista l'abbondante conversazione su come il colore del sole è discernuto nel suo riflesso dagli oggetti terreni. Grazie per aver pubblicato questo
lly

3

Sono d'accordo con il commento di Jack, è in parte un'idea sbagliata e una festa a causa del modo in cui funzionano coni e bastoncelli.

In " Alla luce della luna argentata: fatti e finzione " (da dove sono state ottenute l'illustrazione e le citazioni), di Marco Ciocca e Jing Wang, spiegano:

Pagina 365: "Le aste sono effettivamente daltoniche. La visione Scotopic ha una sensibilità ai livelli di luce maggiore rispetto a quella fotopica, ma è effettivamente daltonica. Abbiamo contorto lo spettro della luce solare mostrato in figura 5 con la risposta fotopica sopra e il risultato è mostrato in figura 8.

Figura 8 Figura 8: percezione della luce solare e della luna dovuta ai nostri occhi.

Durante il giorno la visione fotopica domina chiaramente e la conseguente distribuzione spettrale della luce percepita, anche senza considerare la mancanza di componenti blu dello spettro solare a causa della dispersione atmosferica, è chiaramente spostata verso il giallo-verde (560 nm) perché la sensibilità del cono è distorta verso quella parte dello spettro visibile $ ^ {[[20]}. La sensibilità è inferiore a 450 nm, con il picco a 560 nm che ritorna a zero a 700 nm. Pertanto la luce solare appare più forte intorno a 560 nm (giallo-verde, il colore delle palline da tennis, non sorprende), ed è per questo che pensiamo alla luce solare come dorata.

D'altra parte, le aste mostrano una risposta molto più sensibile alle lunghezze d'onda più brevi (la visione dell'asta mostra un picco intorno a 510 nm), ma non sono in grado di rilevare il colore. Per mostrare la risposta di picco delle aste abbiamo contorto il Moonspectrum della figura 5 con la risposta delle aste. Il risultato è mostrato anche nella figura 8. Se la luce fosse così bassa che solo le aste la stavano rilevando, la Luna sembrerebbe bianca perché le aste sono daltoniche e la nostra convoluzione non porterebbe a una distorsione del colore. In realtà, tuttavia, al livello della luce dei paesaggi illuminati dalla luna, gli occhi umani stanno lavorando in una condizione che è stata soprannominata visione mesopica, una combinazione tra visione fotopica e scotopica in condizioni di scarsa illuminazione[ 3 ][16,17]. I coni forniscono ancora informazioni ma a una velocità ridotta, mentre le aste, con i loro rilevamenti di livello di luce superiore, consentono una bassa sensibilità al livello di luce. In queste condizioni, le aste si accoppiano con i recettori blu nei coni per mostrare luce blu . Sembra che ci siano, quindi, ragioni fisiologiche per cui la luce della luna appare bluastra. "[3]

Pagina 366: "La nostra percezione, quindi, della luce lunare come una luce più fredda e argentata con una sfumatura blu è un'acombinazione di due effetti: uno fisico dovuto alla diminuzione dello scattering di Rayleigh mentre la Luna si alza nel cielo e una fisiologica (noto come Spostamento di Purkinje ). Lo spostamento fisiologico è perché i coni sono più sensibili alla luce giallo-verde, mentre le aste rispondono meglio alla luce verde-blu e si accoppiano ai coni blu . Questo orientamento dei nostri occhi verso lunghezze d'onda più corte in penombra crea l'illusione di una luce lunare più fredda più blu, anche se in realtà la luce lunare è complessivamente più rossa della luce solare. "[ 20 ] [ 3 ][6][20][3]

Nota: la Figura 5 da sola è fuorviante a causa della spiegazione sopra e di questo testo nel documento che spiega la Figura 5:

Pagina 363: "Abbiamo anche confrontato la Luna ad uno spettro di 57 ° di altitudine con la luce del sole nella figura 5, che è normalizzata allo stesso modo della figura 4. Poiché la luce solare diretta danneggerebbe lo spettrometro, i dati sono stati raccolti con lo spettrometro telescopio puntato verso una direzione a una distanza angolare tanto piccola dal Sole quanto prudente. Lo abbiamo fatto per proteggere lo strumento cercando nel contempo di minimizzare gli effetti atmosferici.

I dati presentati in figura 5 devono essere compensati e contorti con lo spettro della vista in condizioni di luce e buio, come mostrato in figura 8.

Riferimenti:

[3] Khann SM e Pattanaik SN 2004 Modellazione di turni blu in scene illuminate dalla luna per interazione con cono di asta J. Vision 4 316

[6] Naylor J 2002 Out of the Blue, una Skywatcher's Guide 24 ore su 24 (New York: Cambridge University Press) pp 7–11, 86–87, 195–197

[16]Stockman A e Sharpe LT 2006 Nella zona del crepuscolo: le complessità della visione mesopica e dell'efficienza luminosa Physiol oftalmico. Optare. 26 225–39

[17]Pokorny J e Cao D 2010 Contributi di coni e bastoncelli alla visione mescopica Proc. CIE (Int. Commission on Illumination) Conf. Qualità dell'illuminazione ed efficienza energetica, (Vienna)

[20] Cornsweet TN 1970 Visual Perception (New York: Academic) pp 145-8


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Ci sono molte buone risposte sofisticate qui.

Uno importante che non ho ancora visto è questo: il colore è relativo. Non intendo questo in modo scientifico o generale come altri hanno elencato (correttamente). Ma semplicemente: il colore di sfondo immediato è molto importante.

Provalo con qualsiasi campione di colore: posiziona un colore scuro e poi un colore chiaro accanto al campione. Il campione sembrerà cambiare, anche se ovviamente no. L' illusione Checker Board è una versione in bianco / nero e grigio di questo. Ma funziona anche con i colori.

Il colore accanto alla Luna cambierà il modo in cui la vediamo. Di notte, il cielo è nero o una tonalità scura e fredda. Quindi anche quando è grigio sembra brillante al bianco in contrasto. Quando vediamo la Luna durante il giorno, con un cielo blu, sembra anche bianca, ma è più debole. E stiamo vedendo la luna attraverso l' atmosfera blu Quindi questo renderà il contrasto dello sfondo diverso ma renderà anche la luce più blu.

Ma vedere la Luna di giorno è immaginato come insolito. La Luna dovrebbe rappresentare la notte, il freddo e il buio. Siamo animali sociali. La nostra percezione non è oggettiva ma anche sociale. Se vedessimo solo la Luna nel Giorno, probabilmente la considereremmo come un grigio blu. Ma poiché consideriamo la Luna principalmente di notte e la disegniamo vicino al nero - allora diventa bianca.

La domanda davvero strana che non ho ancora capito è: perché il Sole è così giallo? La nostra percezione si è evoluta con la luce bianca per adattarsi all'output del Sole, ma ancora chiamiamo il sole giallo o arancione.

Il colore è strano.

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