¿Qué hace que los materiales en la Luna se vean tan diferentes cuando el sol está alto?

La superficie de la Luna se ve muy diferente en las imágenes del orbitador tomadas al mediodía local que en las imágenes de otros momentos. Aquí hay dos ejemplos de los mismos lugares en el cráter Lalande. En cada imagen, la sección superior se tomó cerca de la puesta del sol local (ángulo de incidencia del sol 68 o ) y la sección inferior se tomó cerca del mediodía local (ángulo de incidencia del sol 12 o ):

cráter de impacto fresco en el pico central del cráter Lalande

Las anteriores son imágenes M1096551351LC y M1103624254LC (que se voltea horizontalmente en la pantalla en línea). El cráter que se muestra tiene unos 80 m de diámetro. Coordenadas aproximadamente 4,47 o S por 8,6 o W.

grandes trozos de escombros en el borde sur del cráter Lalande

Las imágenes de arriba son M1154271821RC (que está al revés en la pantalla en línea) y nuevamente M1103624254LC. El campo de escombros de cantos rodados blancos tiene unos 120 m de ancho. Está en las coordenadas aproximadamente 4,85 o S por 8,6 o W.

Todas estas imágenes fueron tomadas con la cámara de ángulo estrecho del Lunar Reconnaissance Orbiter, por lo que son solo del espectro de luz visible (pero grabadas en blanco y negro). He estado tratando de entender cómo funcionan los grandes cambios en el tono aparente. Esta publicación de blog del proyecto Moon Zoo dice que los impactos frescos y sus eyecciones son brillantes porque

sus superficies recién expuestas y rotas están limpias y brillantes y tienen un albedo relativamente alto en comparación con el material de yegua maduro y más oscuro sobre el que se encuentran

¿Significa esto básicamente que las superficies de las partículas son más suaves a nivel microscópico? ¿También hay una diferencia química? He leído sobre el efecto de oposición , pero eso no parece relevante. Y nada de esto explica lo negro , ¿qué es eso?

Aquí hay un par de otras imágenes del área, la primera también del LRO, que muestra variaciones de temperatura superficial normalizadas, y la segunda de Clementine, que muestra madurez óptica, fotografiada en el espectro UV.

Temperatura superficial promedio del instrumento Diviner Madurez óptica de Clementine

Es interesante comparar los pares de NAC con las imágenes. Hay diferencias notables, pero no son tan pronunciadas.
@PearsonArtPhoto, ¿te refieres a las versiones C y E? He pensado en preguntar sobre esos pares en una pregunta separada. No he encontrado una explicación de cuál es la diferencia. No hay ninguna referencia a que haya filtros en el NAC. Hice un poco de nitidez en la parte superior de la primera imagen, de lo contrario, los colores no se han tocado. Y estiré la parte inferior de la segunda imagen para que tuviera la misma escala.
¿Cuáles son los tiempos de exposición en estas imágenes?
@ named2voyage, el orbitador escanea el suelo a medida que se mueve, por lo que el tiempo de exposición aquí se aplica a cada línea de la imagen. El cuadro tomado cerca del mediodía local que aparece en ambos ejemplos enumera una duración de exposición de línea de 0,00051 s. La tomada cerca del atardecer en la parte superior tiene un tiempo de exposición de línea de 0.00069 s. El de cerca del atardecer en el fondo fue 0.00068.
@kimholder Me pregunto si la diferencia de un par de milisegundos en el tiempo de exposición es suficiente para producir artefactos "extraños" en las imágenes del atardecer.
@ named2voyage en los del atardecer? Esos son los que estoy acostumbrado a mirar, son los del mediodía los que me parecen raros. Los tenía enumerados al revés en la pregunta anterior, lo arreglé ayer. Así que estamos de acuerdo en que los del mediodía son los que tienen los grandes contrastes de color, ¿no? En el caso de ambos tipos, ahora he examinado varios de ellos, y este tipo de fenómenos son comunes. Acabo de elegir dos ejemplos intrigantes.
@kimholder Oh, son los del mediodía. Eso hace que el ángulo de luz tenga sentido, pero no explica las extrañas manchas oscuras.
@kimholder Me pregunto si los puntos más oscuros tienen una mayor presencia de las esferas de hierro mencionadas aquí en la página 1668. Al atardecer hay un bajo contraste entre las regiones altamente reflectantes y las regiones altamente absorbentes, pero al mediodía las regiones reflectantes brillan intensamente y las regiones absorbentes contrastan. oscuramente con el resto del regolito.

Respuestas (1)

Las dos imágenes difieren principalmente en su rango dinámico entre las partes más oscuras y más brillantes de la imagen. Aquí hay algunos números para comenzar:

  • el albedo de la Luna varía entre 0,1 y 0,3. Es decir, los puntos más brillantes son tres veces más brillantes que los más oscuros, dada una iluminación idéntica.
  • Las cámaras fotográficas tienen un rango de al menos 10 órdenes de magnitud entre un píxel/grano completamente oscuro y completamente saturado en la película.
  • el ojo humano puede distinguir hasta 20 órdenes de magnitud.

Si bien no pude encontrar números precisos para la iluminación de las sombras dentro de los cráteres de las Lunas, la diferencia con las áreas iluminadas directamente por el Sol es de muchos órdenes de magnitud; de hecho, hay afirmaciones sobre lo difícil que fue para los astronautas ver cualquier detalle. dentro de las sombras.

Ahora veamos las imágenes. Los más bajos tomados al mediodía no tienen (m) ninguna sombra, por lo que la diferencia entre los puntos oscuros y los brillantes está dada por el albedo y quizás un orden de magnitud. Los superiores muestran sombras muy pronunciadas y por tanto rango dinámico de varios órdenes de magnitud. Los pequeños cambios en el albedo son simplemente demasiado pequeños para ser visibles.

En fotografía, es común no mostrar la imagen en bruto "exactamente como" capturada en la película o el sensor. Siempre hay (y siempre ha habido, incluso en los comienzos de la fotografía analógica) un paso de desarrollo que permite ajustar el brillo y el contraste.

Los pares de imágenes se procesan posteriormente de forma individual para utilizar la gama completa de brillo disponible para las imágenes desde el blanco hasta el negro y, por lo tanto, no se pueden utilizar para dar una impresión directa del contraste real.

No podemos recuperar los datos originales de las imágenes procesadas, pero podemos intentar hacerlas más similares utilizando los números de albedo anteriores. Con una cantidad similar de contraste en ambos (es decir, un paso de brillo en la imagen corresponde al mismo paso de brillo en la realidad), la comparación podría verse así:

comparación de imágenes con contraste similar

Interesante, creo que sigo esto, sin embargo, a) ¿podría aclarar su frase "dos imágenes son posprocesadas"? ¿Se refiere a los pares de imágenes en el OP? Eso tiene sentido, simplemente no se indica explícitamente. También b) No entiendo muy bien lo que hiciste en el último paso donde dices "Con una cantidad similar de contraste en ambos". ¿Podrías explicar esto un poco más junto con las nuevas imágenes?
@Puffin ¿Está mejor ahora?
Sí, eso tuvo sentido tan pronto como lo leí. Especialmente una vez que vi la última imagen. Hay versiones que se ven bastante similares, simplemente nunca conecté los puntos de que estas imágenes eran un intento de hacer que las características fueran más visibles al aumentar el contraste, no una representación precisa de lo que vería una persona. Creo que agregar el párrafo sobre brillo y contraste lo hace más claro, esas son cosas con las que mucha gente tiene experiencia.
¿Qué hace que los materiales en la Luna se vean tan diferentes cuando el sol está alto?
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