Por que a luz da lua não é da mesma cor que a luz do sol?

A luz da lua é refletida pelo sol. O sol, no espaço, é branco. Mas na Terra, quando a luz é filtrada através de uma atmosfera, a luz aparece amarela. Então, por que o luar é branco através da atmosfera?

A luz da lua é refletida pelo sol.

Esta é pelo menos uma razão pela qual você não deve esperar que a Lua tenha a mesma cor. A luz do sol atingindo um objeto azul, por exemplo, pareceria predominantemente azul e similar. Portanto, a cor que esperamos ver da Lua será ajustada pelas propriedades de cor da superfície da Lua.

Acontece que o regolito lunar é essencialmente de cor cinza (ou seja, neutro), portanto reflete mais ou menos o espectro que recebe.

O sol, no espaço, é branco

Não não é. Existem algumas razões.

O Sol é um objeto excepcionalmente brilhante (para nós) e irá saturar nossa visão de cores, de modo que pareça branco quando a olharmos diretamente.

O Sol é na verdade uma estrela amarela . São picos de espectro na faixa azul-verde (visual). Existem estrelas que têm uma cor vermelha ou azul.

O branco é complicado. Branco é uma cor percebida. Não há comprimento de onda "branco" no espectro EM. O branco é um equilíbrio entre os três sensores de cores diferentes que sua visão humana usa. O Sol em si não é branco porque a combinação de cores "branco" para a qual estamos equilibrados se baseia não na luz do Sol no vácuo do espaço, mas na luz que atinge a superfície da Terra e também no que é refletido a Terra (que faz parte da iluminação ambiente que normalmente experimentamos).

por que o luar é branco através da atmosfera?

Ontem à noite parecia um belo céu claro em volta do meu bosque e a lua parecia amarela para mim. Isso varia de acordo com sua localização e condições atmosféricas, mas também com sua percepção pessoal da cor.

O luar refletido é realmente ligeiramente avermelhado em comparação com o espectro solar incidente ( Ciocca & Wang 2013 ). Essa mesma luz é então transmitida através da atmosfera exatamente da mesma maneira que a luz solar.

Qualquer fenomenologia (que parece contestada), de acordo com a afirmação da pergunta, é puramente reduzida às nuances de nossa percepção de cores.

Figura 8: Lua geométrica média albedos medida pelo GOME de julho de 1995, novembro de 1995 e setembro de 1996.

Das medições da lua GOME da ESA , incluindo a caracterização do instrumento e o albedo da lua .

Surpreendentemente, a luz da lua é na verdade uma cor ligeiramente mais quente que a luz do sol, pois a refletância da lua é maior para comprimentos de onda mais longos.

No entanto, em noites claras, com a lua cheia alta no céu (a menor influência atmosférica possível), a paisagem ao nosso redor parece azulada , devido ao efeito Purkinje : em baixos níveis de iluminação, nossa sensibilidade de cor vermelha diminui (conforme nosso sistema de visão gradualmente muda da luz do dia (cones) para a visão noturna (usando células da haste)).

Sim, a superfície da lua é brilhante o suficiente e sua cor pode ser vista corretamente (não distorcida pelo efeito Purkinje). Então, como isso se relaciona com a pergunta , onde perguntamos sobre a cor do luar? Na minha opinião, tendemos a perceber a impressão geral da cor olhando para os arredores, não apenas para a fonte de luz.

É por isso que a luz do sol parece "quente" (mais amarela) e a luz da lua parece "fria" (mais azul - porque nossa percepção de cores é alterada pelo nível insuficiente de luz), mesmo que as cores reais sejam praticamente as mesmas.

De fato, isso pode até se tornar um problema real ao tirar fotos de exposição muito longas à noite! Eles parecem quase fotos da luz do dia, destruindo a atmosfera de mistério pretendida.

Objetivamente, a fotografia está correta, mas não é o que vemos com nossos próprios olhos . Adicione um pouco de tonalidade azul e a sensação noturna está de volta.

Exemplo: (observe as estrelas, essa certamente não é uma foto da luz do dia!) Abrahim Asad - Mathimago fanni Athiri, Praia Fuvahmulah na Exposição Longa da Noite da Lua Cheia (CC BY-ND 2.0)

Eu concordo com o comentário de Jack, é parcialmente equívoco e parte devido à maneira como as hastes e os cones funcionam.

Em " À luz da lua prateada: fato e ficção " (de onde a ilustração e as citações foram obtidas), por Marco Ciocca e Jing Wang, eles explicam:

Página 365: "As hastes são efetivamente daltônicas. A visão escotópica tem uma sensibilidade mais alta aos níveis de luz do que a fotópica, mas é efetivamente daltônica. Criamos o espectro da luz solar mostrado na figura 5 com a resposta fotópica acima e o resultado é mostrado na figura 8)

Figura 8: Percepção da luz solar e do luar devido aos nossos olhos.

Durante o dia, a visão fotópica domina claramente e a distribuição espectral resultante da luz percebida, mesmo sem considerar a falta de componentes azuis do espectro solar devido à dispersão atmosférica, é claramente deslocada para verde-amarelo (560 nm) porque a sensibilidade do cone é influenciada em direção à parte do espectro visível $ ^ {[20]}. Há pouca sensibilidade abaixo de 450 nm, com o pico em 560 nm retornando a zero a 700 nm. Portanto, a luz solar parece mais forte em torno de 560 nm (verde-amarelo, a cor das bolas de tênis, sem surpresa), e é por isso que pensamos na luz solar como dourada.

Por outro lado, as hastes mostram uma resposta muito mais sensível a comprimentos de onda mais curtos (a visão da haste mostra um pico em torno de 510 nm), mas são incapazes de detectar cores. Para mostrar o pico de resposta das hastes, envolvemos o Moonspectrum da figura 5 com a resposta das hastes. O resultado também é mostrado na figura 8. Se a luz fosse tão baixa que apenas as hastes a detectassem, a Lua pareceria branca porque as hastes são daltônicas e nossa convolução não levaria a um viés de cor. Na realidade, no entanto, no nível da luz das paisagens iluminadas pela lua, os olhos humanos estão trabalhando em uma condição que foi apelidada de visão mesópica, uma combinação entre visão fotópica e escotópica sob pouca luz[ 3 $^{[16, 17]}$. Os cones ainda estão fornecendo informações, mas a uma taxa reduzida, enquanto as hastes, com suas detecções superiores de nível de luz, permitem baixa sensibilidade ao nível de luz. Sob essas condições, as hastes acoplam-se a receptores azuis nos cones para mostrar a luz azul . Parece haver, portanto, razões fisiológicas pelas quais o luar parece azulado ".$^{[3]}$

Página 366: "Nossa percepção, então, da luz da lua como uma luz mais fria e prateada com um tom azulado é uma combinação de dois efeitos: um físico devido à diminuição da dispersão de Rayleigh à medida que a Lua se eleva no céu e um fisiológico (conhecido como Mudança de Purkinje ). A mudança fisiológica ocorre porque os cones são mais sensíveis à luz verde-amarela, enquanto as hastes respondem melhor à luz verde-azulada e voltam a cones azuis . Esse desvio de nossos olhos em direção a comprimentos de onda mais curtos sob luz fraca cria a ilusão de um luar mais frio e azul, embora o luar seja realmente mais vermelho que a luz do sol. "[ 20 ] [ 3 $^{[6]}$$^{[20]}$$^{[3]}$

Nota: A Figura 5, por si só, é enganosa devido à explicação acima e a este texto no artigo que explica a Figura 5:

Página 363: "Também comparamos a Lua no espectro de altitude 57 ° com a luz solar na figura 5, que é normalizada da mesma forma que na figura 4. Como a luz solar direta danifica o espectrômetro, os dados foram coletados com o telescópio-espectrômetro apontado em uma direção a uma distância angular tão pequena quanto a prudente do Sol. Fizemos isso para proteger o instrumento e, ao mesmo tempo, tentar minimizar os efeitos atmosféricos.

Os dados apresentados na figura 5 precisam ser compensados ​​e convoluídos com o espectro da visão sob condições de luz e escuridão, conforme mostrado na figura 8.

Referências:

[3] Khann SM e Pattanaik SN 2004 Modelando a mudança azul em cenas iluminadas pela lua por interação com cone de haste J. Vision 4 316

[6] Naylor J 2002 Out of the Blue, um Skywatcher Guide de 24 horas (Nova York: Cambridge University Press) pp 7-11, 86-87, 195-197

[16]Stockman A e Sharpe LT 2006 Na zona do crepúsculo: as complexidades da visão mesópica e da eficiência luminosa Ophthalmic Physiol. Optar. 26 225–39

[17]Pokorny J e Cao D 2010 Contribuições da haste e do cone para a visão mescópica Proc. CIE (Comissão Internacional de Iluminação) Conf. Qualidade da iluminação e eficiência energética, (Viena)

[20] Cornsweet TN 1970 Percepção visual (New York: Academic) pp 145-8

Existem muitas respostas sofisticadas e boas aqui.

Um ponto importante que ainda não vi é o seguinte: a cor é relativa. Não quero dizer isso de uma maneira científica ou geral, como outras pessoas listaram (corretamente). Mas simplesmente: a cor imediata do fundo é muito importante.

Experimente com qualquer amostra de cor: coloque uma cor escura e depois uma clara ao lado da amostra. A amostra parece mudar, mas é claro que não. O Checker Board Illusion é uma versão em preto / branco e cinza. Mas também funciona com cores.

A cor que a Lua está ao lado mudará como a vemos. À noite, o céu é preto ou uma sombra escura e fresca. Portanto, mesmo quando está cinza, parece brilhante em branco. Quando vemos a Lua durante o dia, com um céu azul, ela também parece branca, mas é mais fraca. E estamos vendo a lua através da atmosfera azul. Então, isso fará o contraste do fundo ser diferente, mas também fará a luz ficar mais azul.

Mas imaginar a Lua durante o dia é incomum. Supõe-se que a lua represente a noite, e fria e escura. Nós somos animais sociais. Nossa percepção não é objetiva, mas também social. Se apenas víssemos a Lua durante o dia, provavelmente a consideraríamos como azul acinzentado. Mas como consideramos a Lua principalmente à noite e a desenhamos ao lado do preto - ela se torna branca.

A pergunta realmente estranha que eu ainda não descobri é: por que o sol é tão amarelo? Nossa percepção evoluiu a luz branca para combinar com a saída do Sol, mas ainda chamamos o sol de amarelo ou laranja.

A cor é estranha.