Una luna más brillante que es más difícil de ver

Un efecto interesante en la óptica no lineal es que un material que de otro modo es transparente a una cierta longitud de onda, puede volverse opaco a esa misma longitud de onda si la intensidad es lo suficientemente alta.

Ahora, deje que la atmósfera de su planeta muestre este comportamiento para la luz polarizada con cierta polarización, y deje que la intensidad de la luz proveniente de la estrella sea lo suficientemente alta como para desencadenar esto.

• la luz reflejada por la luna tendrá una polarización preferencial
• por la noche la atmósfera será transparente a esa polarización, y por lo tanto la luna visible
• a medida que la estrella comienza a emitir su luz, la atmósfera se vuelve cada vez más opaca a la radiación polarizada, bloqueando efectivamente la luz proveniente de la luna sobre el planeta y reduciendo su luminosidad aparente hasta el punto de volverse invisible.

^{( Si bien las otras respuestas me parecen bastante buenas, creo que hay una posible solución que es bastante plausible pero que aún no se ha mencionado ) .}

TL; DR: Es posible que desee hacer que su cielo sea más brillante y su luna más azul, más oscura y más grande (los últimos tres para que su brillo permanezca igual, mientras que hace menos contraste con el cielo).

La razón por la que algunos objetos no son visibles a la luz del día desde la Tierra es (aproximadamente) que el cielo mismo (la atmósfera, concretamente) brilla al difundir la luz del Sol, eclipsando a la mayoría de los objetos celestes. Se dice que la Luna tiene más brillo superficial que el cielo.

A continuación, escribiré sobre magnitudes , que son una medida arbitraria de brillo. Admite valores negativos, y cuanto menor sea la magnitud, más brillante. es logarítmico con base$2.5$, lo que significa que una diferencia en 1 magnitud significa que un objeto es$2.5$veces más brillante que el otro.

La magnitud aparente de un objeto (brillo total) es el resultado de un brillo superficial integrado a través de su ángulo sólido visible (el área aparente del cielo que cubre):

$S=m+2.5\log_{10}A$, donde:

• $S$es el brillo de la superficie del objeto
• $m$es su magnitud aparente, y
• $A$es su area en segundos de arco ²

Para la Luna: con un tamaño aparente de alrededor de medio grado (30 minutos de arco, 1800 segundos de arco):

• $A=\left(\frac{D}{2}\right)^2\pi=900^2\pi\approx2.5\times10^6$, y$m=-12.7$para la fase completa . Asi que:

• $S=-12.7+2.5\log_{10}2.5\times10^6\approx-12.7+2.5\times6.4=3.3$de media

Para el cielo: El cielo es brillante porque dispersa alrededor del 6% de la luz del Sol . Asumiendo condiciones óptimas esto significa:

• $A=2.67\times10^{11}\,\mathrm{arcsec}^2$, media esfera

• $m=−26.74-2.5\log_{10}6\%\approx−26.74-2.5\times-1.2\approx-23.7$

• $\therefore S\approx-23.7+2.5\log_{10}2.67\times10^{11}\approx-23.7+2.5\times11.42=-23.7+28.6=4.9$de media.

  Pero en realidad es más complicado que eso. No es constante, varía según el color , la altitud, la humedad, la elevación del Sol y la distancia angular del punto en el cielo que está mirando. Pero aparentemente puede estar en un rango sobre$6$magnitudes de ancho .

Todo esto significa que la Luna es$2.5^{1.6}\approx4.3$veces más brillante que el cielo diurno en promedio. A su vez, un cielo extraterrestre podría eclipsar a una luna por una serie de efectos combinados que hacen que esta proporción sea más baja:

1. La atmósfera podría dispersarse más por la luz de la estrella, haciendo que el cielo sea más brillante. No sé qué gases/espesor/densidad necesitarías, ni el brillo máximo que podrías alcanzar, pero un límite absoluto es un 50% superior a nuestro 6% considerando que la mitad de la luz se dispersa en el espacio (como referencia,$\frac{50\%}{6\%}=8.67$, o sobre$2.3$magnitudes, pero no se podía ver el Sol, ya que la atmósfera necesitaría dispersar toda su luz). Si es posible llegar al 25%, el brillo de la Luna y el del cielo se igualan, haciendo que la primera sea (casi) invisible la mayor parte del tiempo.
2. La luna podría tener una tonalidad más parecida a la del cielo (es decir, podría ser más azul ), disminuyendo el contraste entre ambos.
3. La luna podría ser tan brillante como la de la Tierra, pero más débil en términos de brillo superficial. Como referencia, una luna dos veces más ancha (ya sea más grande o más cercana) cubriría cuatro veces más área, necesitaría 4 veces menos brillo superficial para alcanzar la misma magnitud aparente. Ahora la Luna ya está oscura (con un albedo = 13,6%), pero puedes llegar a 1/4 de eso , con algunos objetos en el sistema solar que son aún más oscuros . Esta Luna también tendría que ser menos densa, para que no interfiera con la rotación y las mareas del planeta.

Mi consejo, para que sea realista y se asegure de que su luna sea eclipsada por su cielo durante todo el día, es usar una combinación de estos efectos: por ejemplo, una atmósfera dos o tres veces más brillante, una luna casi igualando el tono del cielo. , un 70% más ancho y un tercio más brillante .

La superficie de la luna puede reflejar la luz de manera diferente dependiendo de su ángulo de incidencia.

Imagina que la luna (con exactamente el mismo ciclo y ritmo) refleja la luz solo cuando los rayos de luz forman un ángulo mayor que$\frac{\pi}{4}$rad ($45$°) con la superficie de la Luna. Esto puede suceder con una fina capa de vidrio que lo cubra: la luz quedaría "atrapada".

Cuando la Luna está bajo el horizonte, se refleja algo de luz hacia la Tierra, mientras que durante el día no se ve nada desde el planeta.

Puede tener otro efecto: la luz se refleja de forma diferente dependiendo de su longitud de onda. Tendría dos efectos secundarios: humanos especiales (con conos especiales en sus ojos) podrían ver la Luna durante el día y si la luna parece ser blanca durante la noche, surgiría y desaparecería de una manera colorida (blanco a amarillo, naranja y rojo o blanco a púrpura a través de tonos de azul) en el crepúsculo.

La solución más simple: su planeta está continuamente envuelto en nubes. La luna proporcionará luz, pero las nubes la difundirán para que los habitantes no la reconozcan como una fuente puntual.