¿Por qué la luz de la luna tiene una temperatura de color más baja?

La luz de la luna tiene una temperatura de color de 4100K , mientras que la luz del sol tiene una temperatura de color más alta de más de 5000K.

Pero los objetos iluminados por la luz de la luna no se ven más amarillos a simple vista. Se ven más azules. Esto es válido para escenas interiores (como mi salón) y exteriores. Me parece contradictorio que la luz de la luna tenga una temperatura de color más baja. Pensé que el sol es la fuente de luz natural más amarilla que tenemos.

¿Se debe a la escasa sensibilidad cromática del ojo en condiciones de poca luz? En otras palabras, la luz de la luna es en realidad más amarilla, pero nuestros ojos no pueden ver el color amarillo intenso.

Si uno fuera a usar una lente gigante para concentrar la luz de la luna para alcanzar el brillo de la luz del sol, ¿aparecerán los objetos iluminados por esta luz más amarillos a la vista que los mismos objetos bajo la luz del sol? ¿Alguien ha hecho un experimento así? Busqué, pero no pude encontrar ninguno.

Alternativamente, si tomo una foto de larga exposición de un paisaje iluminado por la luna llena, y otra iluminada por la luz del sol, e igualo el balance de blancos y la exposición, ¿se verá más amarilla la foto iluminada por la luna?

¿No es porque la luz del sol proviene de la emisión, mientras que la luz de la luna proviene principalmente de la reflexión? Me gustaría ver un espectro de luz de luna, tal vez difiera significativamente del cuerpo negro. También te puede interesar esto: en.wikipedia.org/wiki/Purkinje_effect
Gracias. El efecto Purkinje parece una explicación razonable, pero debería ser comprobable usando una lente gigante o una foto de larga exposición, como sugerí. Ninguno de los tres enlaces aborda esta parte de la pregunta, que para mí es la parte más importante.
Voto para cerrar esta pregunta como fuera de tema porque se trata de una cuestión de biología: la respuesta fotópica del ojo.
@CarlWitthoft: la biofísica describe la respuesta fotópica del ojo, que es el tema de este sitio de SE. Si, en cambio, hubiera culpado a la corteza visual, eso sería un asunto de las ciencias cognitivas SE más que de la biología.SE.
Un tema tangencialmente sobre el tema xkcd.com "qué pasaría si" discutiendo el uso de una lente gigante para enfocar la luz de la luna ... what-if.xkcd.com/145
@James Eso dice que no puedes usar una lente para calentarla más que la superficie de la luna. Pero me interesa el nivel de iluminación, no el calor. ¿Podemos usar una lente para que sea lo suficientemente brillante como para tener una visión a todo color ("fotópica")?
@RobJeffries Me refiero a una temperatura de color más baja.
@KartickVaddadi, su edición probablemente fue demasiado: las ediciones deberían aclarar, pero no cambiar el núcleo de lo que hace la pregunta.
No cambió el núcleo, como escribí en mi comentario sobre mi respuesta. En cualquier caso, se ha revertido.

Respuestas (4)

Los remito a la imagen de abajo, tomada de Ciocca & Wang (2013) . Esto muestra claramente que el espectro de la luna (normalizado para tener una fuerza general similar a la de la luz solar) es más rojo que la luz solar y, por lo tanto, tiene una "temperatura de color" más baja. Esto es un hecho, no una percepción.

EDITAR: solo para aclarar cierta confusión: el OP habla de "más amarillo" porque así es como el ojo percibe un espectro más rojo (en el sentido físico de la palabra, es decir, cambiado a una longitud de onda más larga, vea la imagen). En este sentido sí, la luz de la luna es "más amarilla" que la luz del sol porque tiene un espectro más rojo.

La razón del espectro más rojo es que la reflectancia de la luna aumenta en longitudes de onda más rojas, así que como la luz de la luna es luz solar reflejada, debe ser más roja que la luz solar.

En cuanto a nuestra percepción de la luz de la luna, las opiniones varían. Si bien la luz es probablemente demasiado brillante para una verdadera visión escotópica , es probable que no sea lo suficientemente brillante para que la visión a todo color sea operativa y, por lo tanto , se hace cargo una visión mesópica inferior , con células oculares que son más sensibles a la luz azul, también conocido como el efecto Purkinje .

Esto es exactamente lo que sugieren Ciocca y Wang en su artículo. Sin embargo, hay que señalar que la diferencia entre el espectro solar y el lunar no es tan grande, sobre todo teniendo en cuenta que el ojo funciona como un detector de intensidad logarítmica. Es muy posible que la diferencia no sea lo suficientemente grande como para ser percibida por el ojo, por lo que el amplio espectro de la luna aparece básicamente blanco y que esto se acentúa si se ve contra un cielo oscuro.ingrese la descripción de la imagen aquí

Interesante. Como escribí en la pregunta, el efecto Purkinje y el efecto del cielo azul que hace que las cosas se vean amarillas pueden neutralizarse con una foto de larga exposición tomada en una noche de luna llena, con la exposición lo suficientemente larga como para que sea tan brillante como la luz del día, y comparándola con una foto diurna de la misma escena con el mismo balance de color. Podemos recortar el cielo para evitar que nos engañe el color. ¿Correcto?
@KartickVaddadi Preguntaste sobre la luz de la luna. Tiene una temperatura de color más baja. Es más rojo que la luz del sol. No sé a qué te refieres con amarillo. La luz del sol es casi blanca y la luna llena se ve blanca.
@KartickVaddadi Si de alguna manera pudiera hacer que la luna fuera tan brillante como el Sol, entonces podría parecer un poco más roja (temperatura de color más baja) que el Sol. Porque es. El efecto Purkinje hace que percibamos la luz tenue como más azul (temperatura de color más alta) de lo que percibiríamos una luz más brillante con un espectro idéntico. No "más amarillo".
@KartickVaddadi ¡Una propuesta interesante! Conjeturaría que, si deja el balance de blancos igual y solo cambia el tiempo de exposición, entonces la foto nocturna se vería en general bastante rojiza, o la escena diurna azulada. Tomados por sí solos, el sol y la luna tendrían casi el mismo color en sus respectivas imágenes, pero en contexto, el sol podría percibirse más amarillo, debido al efecto que discutí en mi respuesta.
@KartickVaddadi: lo que encontrará si intenta hacer la exposición prolongada es que los sensores de la cámara tienen todo tipo de comportamientos extraños que distorsionarán su reproducción del color durante exposiciones muy prolongadas. Esperaría que los sensores utilizados por los astrónomos tengan esto controlado.
Entonces, ¿cuánto tiempo de exposición quieres que haga? 5s en lugar de 30?
@leftaroundabout Parecía significativamente más amarillo, no un poco. Mira mi respuesta.
@RobJeffries Como te dije en otro comentario, "amarillo" significa una temperatura de color más baja. Las temperaturas de color bajas se ven amarillas a los ojos: velas, lámparas de vapor de sodio, etc. Sé que el efecto Purkinje hace que percibamos la luz tenue como más azul, nunca dije lo contrario. Mencionaste dos razones por las que no percibimos la luz de la luna como amarilla: el efecto Purkinje y el contraste con el color del cielo. El primero lo he eliminado con una larga exposición y el segundo excluyendo el cielo. ¿Qué os parece mi respuesta con las fotos?
@KartickVaddadi No entiendo qué pregunta está tratando de abordar. Su "experimento" parece confirmar que la luz de la luna tiene una temperatura de color diferente a la luz del sol. Lo sabíamos: el espectro está en mi respuesta. No ha eliminado nada en absoluto sobre por qué el ojo (no una cámara) percibe la luz de la luna y la luz del sol como más o menos del mismo color. Cuando digo "más rojo" lo digo en el sentido de Física de tener una longitud de onda más larga (este es un sitio de Física, no un sitio de fotografía).
@RobJeffries No discutamos si llamarlo "más amarillo" o "más rojo", ya que estamos de acuerdo en que queremos decir lo mismo. En cuanto a sus otros puntos, vea mi comentario sobre mi respuesta.

Además del efecto Purkinje, otra cosa que contribuye a la percepción diferente es el contraste con la luz ambiental :

  • Cuando el sol está alto en el cielo, la luz ambiental es la del cielo. Rayleight-dispersión azul. Contra eso, cualquier cosa directamente iluminada por el sol aparece ligeramente amarilla.
  • Cuando el sol está bajo, la misma dispersión actúa como un filtro, lo que significa que la luz del sol es amarilla/naranja cuando te llega.
    • Por cierto, eso también es cierto para la luna cuando está cerca del horizonte: ¡entonces se ve mucho más roja!
    • Cuando el sol está bajo, la luz ambiental también tiene una temperatura mucho más baja, lo que significa que cualquier objeto que emita luz por sí mismo aparecerá más azul en comparación, incluida la luna, si está más alta en el cielo. (Lo que generalmente debe ser, para ser visible durante el día).
  • Por la noche, la luz ambiental no está dominada por la luz de la luna dispersada por Rayleigh, sino por la luz de las estrellas (o, en regiones urbanas, más bien por el resplandor del cielo). Esto no es azul, por lo tanto, no lleva a que la luna se perciba más amarilla de lo que realmente es.

Para probar un poco esta hipótesis, hice esta imagen:

Dos veces el mismo círculo gris, una vez sobre fondo estrellado, una vez azul cielo. Este último debería aparecer más amarillo.Bueno... tengo que decir que no funciona del todo convincentemente: los dos blancos se ven bastante similares. De hecho son lo mismo. ¿El fondo azul te parece un poco más amarillo? No estoy seguro.

Pero el efecto es ciertamente mucho más pronunciado si en realidad estás rodeado de cielo azul. En particular, como acabo de recordar: esta “corrección automática del balance de blancos” funciona con cierto retraso. Un objeto blanco sobre un fondo verde puede seguir pareciendo blanco, pero mira fijamente una pantalla verde durante unos minutos y todo lo demás se verá teñido de púrpura. Creo que esto en realidad tiene que ver con el cansancio de los receptores de color en el ojo. Por la noche, tus ojos tienen mucho tiempo para adaptarse al punto blanco, y así todo se verá más azul, incluida la luna. Agregue a esto que las fuentes de luz artificial tradicionales tienen una temperatura de color muy baja: los ojos se adaptarán a ellas, más que a las fuentes de luz natural remotas.

Interesante, gracias. ¿Qué opinas de mi comentario sobre la respuesta de Rob Jeffries?
¿Es la llamada luz de luna dispersada por Rayleigh "azul de medianoche"?
Sí, supongo que sí. La luz de luna dispersa de Rayleigh es más notable en luna llena, medianoche, y luego es, de hecho, azul, obviamente. Pero esa luz no domina el cielo nocturno, todavía ves estrellas y, a menudo, también brillan en el cielo.
Debo ser el único que conozco que no tiene balance de blancos automático. Esa infame foto en color del vestido me hizo decir "azul y dorado".

Tomé una foto durante el día, a las 2PM:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Tomé una foto por la noche (4 AM) de la misma escena, iluminada por la luna llena. Esta es una foto de larga exposición (30 segundos) con aproximadamente la misma exposición:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Ajusté su balance de color para que coincidiera con la foto del día (temperatura = 5100 y tinte = +3 en Lightroom). La escena iluminada por la luna tiene un fuerte color amarillento:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Esto prueba que la luz de la luna tiene una temperatura de color más baja. No es una ligera diferencia de color, sino enorme.

Este experimento excluye el efecto de:

  • cielo azul que hace que las cosas en el suelo se vean amarillas en comparación (porque no hay cielo en esta foto, y el balance de color es el mismo para ambas fotos).
  • el ojo no puede percibir los colores o los percibe incorrectamente (efecto Purkinje) cuando está oscuro.
  • sol o luna en el horizonte (porque están altos en el cielo para esta foto)
Entonces, para que quede claro... la tercera foto se tomó con la misma configuración que la primera, excepto una exposición más larga y una hora del día diferente.
Esto no tiene nada que ver con (a) por qué la luna tiene una temperatura de color más baja (el título de su pregunta) o (b) cómo el ojo percibe la luz de la luna (ya que tomó fotografías con una cámara). Tus conclusiones también son incorrectas. Una cámara no nos dice nada sobre el efecto Purkinje, porque ese es un efecto de la percepción y la fisiología de tu ojo. El hecho de que su foto aparezca amarilla simplemente confirma de una manera bastante no cuantificada que la luz de la luna tiene una temperatura de color más baja que el sol. Pero eso ya lo sabíamos.
@leftaroundabout Sí
@RobJeffries Cambié el título de la pregunta a "Si la luz de la luna tiene una temperatura de color más baja, ¿por qué no se ve amarilla a la vista?" Eso era lo que realmente preguntaba el cuerpo de la pregunta, así que cambié el título para que sea coherente y preciso. Perdón por la confusión anterior. Las respuestas que me dieron sobre por qué el ojo percibe las cosas de manera diferente son los tres factores que mencioné al final de mi respuesta. Excluyéndolos, pude verificar que la luz de la luna sí tiene una temperatura más baja.
Aunque le di un +1, porque es una demostración interesante, creo que es injusto para el esfuerzo que la gente hizo para responder la pregunta del título original para hacer un cambio tan drástico para que sea una pregunta nueva. Es como tirar de una alfombra. En tu pregunta original no cuestionabas que la luna tuviera menor temperatura, lo das como dato y haces otra pregunta. Lo justo es dejar la pregunta original, hacer una nueva y responderla con esta hermosa demostración.
No estoy de acuerdo. La pregunta siempre fue sobre la inconsistencia entre lo que leo y lo que me dicen mis ojos, y la versión original de la pregunta mencionaba el experimento de usar una exposición prolongada para verificar que la luz de la luna efectivamente tiene una temperatura de color más baja.
Sí, completamente injusto. Si tiene una pregunta diferente, es decir, ¿cómo verifico que la luz de la luna y la luz del sol tienen colores diferentes, entonces hágala como una pregunta diferente? Su edición cambió por completo el significado de la pregunta.
Te equivocas. La pregunta siempre tuvo dos partes: verificar que la luz de la luna tiene una temperatura de color más baja y comprender por qué es así. Ambos aspectos estaban en la pregunta original y ambos aspectos están en la versión editada. Por lo tanto, la pregunta no se modificó de manera significativa, ya sea por mi edición o por su reversión. Obtuve las respuestas que estaba buscando, que es todo lo que me importa en este momento. Y me ayudaste, por lo que voté tu respuesta y por lo que te agradezco.
Pensé que el sol es la fuente de luz natural más amarilla que tenemos.

¿Qué te hizo pensar eso? Es prácticamente, por definición, la fuente de luz más blanca que tenemos, ya que la luz del sol es lo que juzgamos todos los colores.

Ahora la luz solar directa está bastante cerca de un espectro de emisión de cuerpo negro. La luna, no tanto. Es luz reflejada, por lo que asignar una temperatura de color real no reflejará mucho la realidad, ya que una temperatura de color implica una distribución espectral completa, y la luna tiene el espectro del sol modificado por su coeficiente de reflexión promedio dependiente de la longitud de onda. Su propia temperatura es tal que su propia radiación de cuerpo negro no contribuirá significativamente a la parte visible del espectro.

El color rojizo de un eclipse lunar se atribuye a la luz dispersa de la atmósfera terrestre en lugar del "resplandor" de la luna llena inmediatamente anterior.

Así que dudo que una "temperatura de color" tenga mucho sentido para la luna.

Una temperatura de color para la luna tiene tanto sentido como una temperatura de color para el sol. Tampoco lo son los cuerpos negros y ciertamente no después de pasar por la atmósfera de la Tierra; vea la imagen en mi respuesta.
@RobJeffries No estoy de acuerdo contigo. El sol podría generar energía a través de la fusión, que produce un espectro de energía definido (fotónico) (no térmico). Pero esos fotones se crean en el núcleo. El fotón tarda muchos (miles de) años en llegar a la fotosfera, donde finalmente podemos observarlo, momento en el cual se habrá termalizado.
@aron Mira el espectro. Además, su comprensión del proceso físico es completamente incorrecta. Los fotones visibles que vemos del Sol provienen de la fotosfera y de diferentes profundidades a temperaturas que van desde aproximadamente 3500 K en las manchas solares hasta 10 000 K en las playas. Es decir, es un espectro multitemperatura con características de absorción y es solo una aproximación a un cuerpo negro con temperatura efectiva de 5770K.
@RobJeffries Esa es una interpretación, ciertamente. Sin embargo, la fotosfera obtiene su energía de los fotones del núcleo. Podemos modelar el proceso como un fotón saliendo del núcleo dispersándose constantemente. Entonces podemos modelar ese proceso como movimiento browniano. Por supuesto, todo es aproximado. Pero según sus cálculos, no existe tal cosa como un Blackbody.
@aron es la interpretación correcta. Toda mi carrera la he pasado adaptando espectros detallados (no "aproximados") a las estrellas. Ninguno de ellos son cuerpos negros y, si lo fueran, no podría determinar su abundancia química, ni nada más que una temperatura bruta y un área de emisión.
@RobJeffries Mi punto es que los espectros de energía se han termalizado, un proceso que lleva mucho tiempo bajo el sol, lo que da las características de un emisor de cuerpo negro. La luz (reflejada) de la luna no pasa por un proceso que la termalice. Lo que dijiste es como decir que 'ni una llama ni un espejo tienen "temperatura de color" porque tampoco lo son los verdaderos cuerpos negros'.
@aron Photons en el núcleo son rayos X duros. Los mismos fotones no rebotan y emergen en la fotosfera. Las fotosferas de muchas estrellas, incluido el Sol, no se calientan por difusión de fotones. La energía se transporta desde las capas más profundas a la superficie predominantemente por convección. Eso no es muy relevante para el hecho de que los espectros estelares solo se aproximan toscamente como cuerpos negros.
@aron Pareces haber leído mal mi comentario inicial. No dije que no se pudiera asignar una temperatura de color a la luna (aunque debería haber dicho la luz de la luna), dije que tenía la misma validez que la temperatura de color de la luz solar. Ambas son aproximaciones deficientes al espectro real (que no es de cuerpo negro), lo cual es obvio si solo observa los espectros en lugar de discutir.
¿Por qué la luz de la luna tiene una temperatura de color más baja?
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