¿Por qué una luna llena parece uniformemente brillante desde la tierra, no debería ser más tenue en el "borde"?

Si la luna fuera una esfera uniforme, de hecho parecería más tenue en los bordes de la luna llena.

La rugosidad de la superficie es la razón principal por la que los bordes no son tan tenues como predice el modelo de esfera. Al ver una luna llena desde la Tierra, la luz viene casi detrás de nosotros. Eso significa que los bordes de la luna llena están iluminados por rayos solares casi paralelos a la superficie lunar. Ahora considere en qué lugar de la luna van a chocar esos rayos. Al igual que aquí en la tierra al amanecer o al atardecer, los objetos verticales que miran hacia el sol estarán mejor iluminados. Cuando la superficie tiene asperezas, más luz del sol reflejará más partes verticales de la superficie.

Lo que estamos viendo en los bordes de la luna llena son predominantemente las paredes de los cráteres, los lados de las rocas y similares que están orientados hacia el sol y, por lo tanto, hacia nosotros. Esta orientación promedio más plana refleja significativamente más luz de lo que lo haría una superficie de esfera lisa.

Me he preguntado lo mismo, por qué los bordes de la Luna llena no se ven más oscuros y por qué el terminador de una fase de cuarto de Luna no se ve más tenue que el punto en el borde de la Luna que está opuesto al Sol. . No es un efecto de escorzo, como en su última hipótesis, que en realidad no funciona. Si la superficie de la Luna fuera uniformemente brillante en todas las direcciones, tal vez como una pelota de ping-pong, entonces las regiones del crepúsculo y el amanecer, que reciben menos iluminación por metro cuadrado, deberían verse más oscuras. Tiene que ser algo sobre la rugosidad de la Luna que no es uniformemente brillante en todas las direcciones. El efecto de escorzo, mediante el cual vemos áreas más grandes en el borde de la Luna, simplemente no funciona así, vemos el brillo de la superficie, no el flujo por unidad de área de la superficie (y el brillo es por ángulo sólido,

Otro posible efecto a tener en cuenta es la forma en que el ojo ve el contraste: trata de limitar los pequeños contrastes cuando hay contrastes mucho más grandes en el campo de visión. Entonces, es posible que la superficie no sea tan uniformemente brillante como parece. No sé nada de eso, así que digamos a los efectos del argumento que la Luna llena es uniformemente brillante, aunque los bordes reciben menos iluminación solar por área cuadrada. Eso requeriría que el brillo emitido por la superficie de la Luna no sea uniforme, sino que alcance su punto máximo a lo largo de la dirección de donde proviene la luz solar. Ese pico tendría que ser especialmente pronunciado cuando la luz del sol proviene de un ángulo pronunciado.

De hecho, existe evidencia independiente de que el brillo de la Luna alcanza su punto máximo a lo largo de la dirección de la luz solar incidente; es bien sabido que la Luna llena proporciona a la Tierra aproximadamente diez veces más iluminación que el cuarto de fase de la Luna, a pesar de que la luna iluminada el área solo se duplica. Es un efecto de rugosidad. Muchas señales de tráfico se construyen intencionalmente para hacer lo mismo, por lo que reflejan la luz preferentemente hacia los faros que se aproximan. La Luna actúa como una versión esférica de esas señales de tráfico.

Para la luna llena, la respuesta en el OP es claramente correcta, como han confirmado otros: el brillo está relacionado con la energía solar por pie cuadrado, y cuando se ve desde el frente, los pies cuadrados aumentan a medida que avanza hacia el borde en el mismo ritmo que la energía solar por pie se desvanece. Esto supone que los reflejos son omnidireccionales (como con el polvo mate en lugar de una esfera pulida), pero parece una suposición razonable sobre el polvo lunar.

Queda la pregunta que otros han hecho: si lo anterior es correcto y el brillo se reduce desde el centro del lado que mira hacia el sol ("región del mediodía"), hasta los bordes ("región del crepúsculo"), entonces ¿por qué es el corte que vemos cuando miramos la media luna tan nítida? ¿No debería desaparecer gradualmente?

Mi sospecha es que es una cuestión de brillo/saturación.

Aquí está la imagen de Cassini de la luna de Saturno, Rea:

[a través de http://photojournal.jpl.nasa.gov/catalog/PIA07606]

Aquí está nuestra propia luna:

[a través de https://www.emaze.com/@ALRIZCWQ/David-Moon]

¿Observe cómo el primero, mucho más lejos del sol, tiene un corte mucho más lento?

Creo que es porque el punto más brillante es la luz solar mucho más tenue: está unas diez veces más lejos del sol, lo que significa, según la ley del inverso del cuadrado, que es unas 100 veces más tenue allá afuera.

Así que creo que es solo que nuestra visión está saturada. Si tomamos esa imagen lunar y la desaturamos aumentando el contraste en un 65 % mientras reducimos el brillo en un 70 %, obtenemos...

Creo que se parece mucho más al primero, aunque está claro que se han perdido muchos de los niveles.

El sol ilumina cada partícula de la luna que "ve" con la misma intensidad. Durante una luna llena vemos cada partícula de la luna desde el mismo ángulo y por lo tanto vemos cada partícula eliminada con la misma intensidad. La pendiente macro relativa de la superficie de la luna no tiene influencia en el brillo de cada partícula.