¿Por qué la luz de la luna no es del mismo color que la luz del sol?

La luz de la luna es luz reflejada por el sol.

Esta es al menos una de las razones por las que no debe esperar que la Luna tenga el mismo color. La luz del sol que golpea un objeto azul, por ejemplo, aparecería predominantemente azul y similar. Entonces, el color que podríamos esperar ver de la Luna se ajustará por las propiedades de color de la superficie de la Luna.

Da la casualidad de que el regolito lunar es esencialmente de color gris (es decir, neutro), por lo que refleja más o menos el espectro que recibe.

El sol, en el espacio, es blanco.

No, no es. Hay un par de razones.

El Sol es un objeto excepcionalmente brillante (para nosotros) y saturará nuestra visión del color para que parezca que es blanco cuando lo miramos directamente.

El Sol es en realidad una estrella amarilla . Sus picos de espectro en el rango (visual) azul-verde. Hay estrellas que tienen un color rojo o azul.

El blanco es complicado. El blanco es un color percibido. No hay una longitud de onda "blanca" en el espectro EM. El blanco es un equilibrio entre los tres sensores de color diferentes que utiliza la visión humana. El Sol en sí no es blanco porque la combinación de colores "blanco" para la que estamos equilibrados no se basa en la luz del Sol en el vacío del espacio, sino en la luz que llega a la superficie de la Tierra y también en lo que se refleja desde la Tierra (que es parte de la iluminación ambiental que normalmente experimentamos).

¿Por qué la luz de la luna es blanca a través de la atmósfera?

Parecía un bonito cielo despejado anoche alrededor de mi cuello del bosque y la Luna me parecía amarilla. Esto variará con su ubicación y condiciones atmosféricas, pero también con su percepción personal del color.

La luz de la luna reflejada en realidad está ligeramente enrojecida en comparación con el espectro solar incidente ( Ciocca & Wang 2013 ). Esa misma luz se transmite a través de la atmósfera exactamente de la misma manera que la luz del sol.

Cualquier fenomenología (que parece disputada) según el reclamo en la pregunta se debe únicamente a los matices de nuestra percepción del color.

Figura 8: Albedos lunares geométricos promedio medidos por GOME desde julio de 1995, noviembre de 1995 y septiembre de 1996.

De las mediciones lunares GOME de la ESA , incluida la caracterización de instrumentos y el albedo lunar .

Sorprendentemente, la luz de la luna es en realidad un color ligeramente más cálido que la luz del sol, ya que la reflectancia de la luna es mayor para longitudes de onda más largas.

Sin embargo, en noches despejadas, con la luna llena alta en el cielo (la menor influencia atmosférica posible) el paisaje que nos rodea parece azulado , debido al efecto Purkinje : a niveles de iluminación bajos, nuestra sensibilidad al color rojo disminuye (a medida que nuestro sistema de visión cambia de visión diurna (conos) a visión nocturna (usando células de bastón)).

Sí, la superficie de la luna es lo suficientemente brillante y su color se puede ver correctamente (no distorsionado por el efecto Purkinje). Entonces, ¿cómo se relaciona con la pregunta , donde preguntamos sobre el color de la luz de la luna? En mi opinión, tendemos a percibir la impresión general del color mirando el entorno, no solo la fuente de luz.

Es por eso que la luz del sol se ve "cálida" (más amarilla) y la luz de la luna se ve "fría" (más azul, porque nuestra percepción del color cambia por el nivel de luz insuficiente), aunque los colores reales son más o menos los mismos.

De hecho, ¡esto puede incluso convertirse en un verdadero problema cuando se toman fotos de exposición muy larga por la noche! Se ven casi como fotos a la luz del día, destruyendo la atmósfera de misterio prevista.

Objetivamente, la fotografía es correcta, pero no es lo que vemos con nuestros propios ojos . Agregue un poco de tinte azul y la sensación de noche está de vuelta.

Ejemplo: (tenga en cuenta las estrellas, ¡ciertamente esta no es una foto diurna!) Abrahim Asad - Mathimago fanni Athiri, Fuvahmulah Beach en Full Moon Night LongExposure (CC BY-ND 2.0)

Estoy de acuerdo con el comentario de Jack, en parte es un concepto erróneo y una fiesta debido a la forma en que funcionan las varillas y los conos.

En " A la luz de la luna plateada: realidad y ficción " (de donde se obtuvieron la ilustración y las citas), de Marco Ciocca y Jing Wang, explican:

Página 365: "Los bastones son efectivamente daltónicos. La visión escotópica tiene una mayor sensibilidad a los niveles de luz que la fotópica, pero es efectivamente daltónica. Convolucionamos el espectro de luz solar que se muestra en la figura 5 con la respuesta fotópica anterior y el resultado se muestra en la figura 8.

Figura 8: Percepción de la luz del sol y la luz de la luna debido a nuestros ojos.

Durante el día, la visión fotópica domina claramente, y la distribución espectral resultante de la luz percibida, incluso sin considerar la falta de componentes azules del espectro solar debido a la dispersión atmosférica, se desplaza claramente hacia el amarillo verdoso (560 nm) porque la sensibilidad del cono está sesgada. hacia esa parte del espectro visible $^{[20]}. Hay poca sensibilidad por debajo de 450 nm, con el pico a 560 nm volviendo a cero a 700 nm. Por lo tanto, la luz del sol parece más fuerte alrededor de 560 nm (amarillo-verde, el color de las pelotas de tenis, como era de esperar), y es por eso que pensamos en la luz del sol como dorada.

Por otro lado, los bastones muestran una respuesta mucho más sensible hacia longitudes de onda más cortas (la visión con bastones muestra un pico alrededor de 510 nm), pero no pueden detectar el color. Para mostrar la respuesta máxima de los bastones, convolucionamos el espectro lunar de la figura 5 con la respuesta de los bastones. El resultado también se muestra en la figura 8. Si la luz fuera tan baja que solo los bastones la detectaran, la Luna se vería blanca porque los bastones son daltónicos y nuestra convolución no conduciría a un sesgo de color. En realidad, sin embargo, en el nivel de luz de los paisajes iluminados por la luna, los ojos humanos funcionan en una condición que se ha denominado visión mesópica, una combinación entre la visión fotópica y escotópica en condiciones de poca luz.$^{[16, 17]}$. Los conos siguen proporcionando información pero a un ritmo reducido, mientras que los bastones, con sus detecciones superiores de nivel de luz, permiten una sensibilidad de bajo nivel de luz. En estas condiciones, los bastones se acoplan a los receptores azules de los conos para mostrar luz azul.$^{[3]}$. Parece haber, por lo tanto, razones fisiológicas por las que la luz de la luna parece azulada".

Página 366: "Nuestra percepción, entonces, de la luz de la luna como una luz plateada más fría con un matiz azul es una combinación de dos efectos: uno físico debido a la disminución de la dispersión de Rayleigh a medida que la Luna se eleva en el cielo y uno fisiológico (conocido como el turno de Purkinje$^{[6]}$). El cambio fisiológico se debe a que los conos son más sensibles a la luz verde-amarilla, mientras que los bastones responden mejor a la luz verde-azul.$^{[20]}$y pareja de nuevo a conos azules$^{[3]}$. Este sesgo de nuestros ojos hacia longitudes de onda más cortas en condiciones de poca luz crea la ilusión de una luz de luna más fría y azul, a pesar de que la luz de la luna es en general más roja que la luz del sol".

Nota: la figura 5 por sí sola es engañosa debido a la explicación anterior y este texto en el documento que explica la figura 5:

Página 363: "También comparamos el espectro de la Luna a una altitud de 57° con la luz solar en la figura 5, que está normalizada de la misma manera que en la figura 4. Dado que la luz solar directa dañará el espectrómetro, los datos se recopilaron con el telescopio-espectrómetro apuntando hacia una dirección a una distancia angular tan pequeña como sea prudente del Sol. Lo hicimos para proteger el instrumento y, al mismo tiempo, tratar de minimizar los efectos atmosféricos.

Los datos presentados en la figura 5 deben compensarse y combinarse con el espectro de la vista en condiciones de luz y oscuridad, como se muestra en la figura 8.

Referencias:

[3]Khann SM y Pattanaik SN 2004 Modelado del cambio de azul en escenas iluminadas por la luna mediante interacción de cono de varilla J. Vision 4 316

[6]Naylor J 2002 Out of the Blue, una guía de Skywatcher de 24 horas (Nueva York: Cambridge University Press) págs. 7–11, 86–87, 195–197

[16]Stockman A y Sharpe LT 2006 En la zona crepuscular: las complejidades de la visión mesópica y la eficiencia luminosa Ophthalmic Physiol. Optar. 26 225–39

[17]Pokorny J y Cao D 2010 Contribuciones de bastones y conos a la visión mescópica Proc. CIE (Comisión Internacional de Iluminación) Conf. Calidad de Iluminación y Eficiencia Energética, (Viena)

[20]Cornsweet TN 1970 Visual Perception (Nueva York: Academic) págs. 145-8

Hay muchas respuestas buenas y sofisticadas aquí.

Uno importante que aún no he visto es este: el color es relativo. No me refiero a esto de una manera científica o general como otros han enumerado (correctamente). Pero simplemente: el color de fondo inmediato es muy importante.

Pruébelo con cualquier muestra de color: coloque un color oscuro y luego uno claro al lado de la muestra. La muestra parecerá cambiar, aunque por supuesto no lo ha hecho. El Checker Board Illusion es una versión en blanco/negro y gris de este. Pero también funciona con colores.

El color al lado de la Luna cambiará la forma en que la vemos. Por la noche, el cielo es negro o de un tono oscuro y fresco. Entonces, incluso cuando es gris, parece brillante en contraste con el blanco. Cuando vemos la Luna de día, con un cielo azul, también se ve blanca, pero es más tenue. Y estamos viendo la luna a través de la atmósfera azul. Eso hará que el contraste de fondo sea diferente pero también hará que la luz sea más azul.

Pero se imagina que ver la Luna durante el día es inusual. Se supone que la Luna representa la noche, el frío y la oscuridad. Somos animales sociales. Nuestra percepción no es objetiva sino también social. Si solo viéramos la Luna en el Día, probablemente pensaríamos en ella como azul grisáceo. Pero dado que consideramos la Luna principalmente de noche y la dibujamos junto al negro, entonces se vuelve blanca.

La pregunta realmente extraña que todavía no he resuelto es: ¿por qué el Sol es tan amarillo? Nuestra percepción ha evolucionado la luz blanca para que coincida con la salida del Sol, pero todavía llamamos al sol amarillo o naranja.

El color es raro.