¿Por qué la luna parece bastante plana a simple vista?

Question

Cuando miro la imagen de la bola normal los "bordes" aparecen algo más oscuros. Aquí hay una imagen al azar que acabo de encontrar en la búsqueda de imágenes :)

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y así es como puedo decir que es "redondo". O eso supongo.

En cambio, cuando se trata de la Luna, los "bordes" aparecen al menos tan brillantes como el centro. Esta es una imagen de la Luna de la NASA

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Asumo que no es photoshop, pero no puedo estar seguro.

Para comparar, aquí está la imagen del Hubble de Júpiter, se puede ver que los bordes son algo más oscuros por lo que parece más "redondo".

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Nuevamente asumo que esto no está photoshopeado pero no puedo estar seguro.

¿Hay algo especial en la forma en que la Luna refleja la luz? ¿Es sólo por la distancia que el ojo desnudo no puede decir que es "más redonda"?

Answer 1

La luna parece plana porque es muy rugosa y, por tanto, no es un reflector lambertiano perfecto.

Muchos objetos aburridos están bien descritos por Ley del coseno de Lambert la intensidad observada en una superficie ideal de reflexión difusa es directamente proporcional al coseno del ángulo $\theta$ entre la dirección de la luz incidente y la normal de la superficie ( $I=\min(0, I_0 \cos(\hat{l} * \hat{n} ))$ donde $\hat{n}$ es el vector normal y $\hat{L}$ el vector de dirección de la luz).

Sin embargo, esta es una mala aproximación para objetos muy rugosos . El problema es que la superficie está llena de facetas que apuntan en diferentes direcciones, pero vemos una media de su contribución lumínica. Esto significa que una zona de la luna cercana al borde tendrá algunas facetas que apuntan directamente al sol y que difunden la luz lambertiana hacia nosotros, por lo que se ve más brillante, y una zona justo en el centro tendrá algunas facetas en la sombra, por lo que se ve más oscura. Esto puede ser manejado por funciones de iluminación más elaboradas como el modelo Oren-Nayar ( más ).

Hay otros aspectos de la geología lunar que hace que sea ligeramente retrorreflectante (véase también oleada de la oposición ), reduciendo aún más el contraste entre el centro y el borde. Gran parte de esto se debe a la ocultación de las sombras: cuando se mira casi a lo largo de las líneas de luz solar, no se ven las sombras proyectadas por los objetos porque, por supuesto, están detrás de los objetos y, por tanto, oscurecidas para la visión.

Júpiter es presumiblemente más plano que la Luna (y en realidad refleja la luz mediante un proceso de dispersión diferente). Marte también es bastante áspero y, por tanto, de aspecto plano en las imágenes del telescopio.

Answer 2

La luz dispersa se considera en la literatura como una luz difusiva, luz que pasó un número de eventos de dispersión antes de salir del material de dispersión. La luz difusa debe obedecer la ley de dispersión del coseno de Lambert. En el caso de la luz unidireccional dispersada hacia atrás desde la superficie de una esfera, el significado es la máxima intensidad de dispersión en el centro de la esfera, y un descenso a cero hacia la periferia por la ley del coseno. La luna llena parece uniforme y la gente sigue asumiendo que la luz se dispersa de forma difusa desde ella. Más aún. La imagen de esfera casi uniforme es común a todos los planetas y sus lunas, incluida la Tierra observada desde el espacio y la Luna. De los miles y miles de fotos verdaderas, no hay ninguna foto verdadera que obedezca la ley del coseno de Lambert. Las únicas fotos que obedecen a la ley son fotos renderizadas, fotos que son al menos parcialmente simuladas. En contra de todo esto, si se supone que la dispersión es principalmente un evento único, entonces todos los dipolos de dispersión son directamente estimulados por la radiación de luz en el material de dispersión iluminado. Entonces la dispersión por ellos debe ser coherente, y entonces la luna llena y todos los demás cuerpos iluminados, con una geometría de iluminación similar, deben ser uniformes, al menos aproximadamente. La luna llena nos dice que la dispersión de un solo evento es dominante. Quizás con pequeñas correcciones de dispersión múltiple. ¿Por qué es dominante el evento único? Parece que el efecto es geométrico y estadístico. Si consideramos la dispersión de un suceso, la de dos sucesos y la de múltiples sucesos, la probabilidad del suceso disminuirá al aumentar el número de dispersiones. El evento único tiene una probabilidad de al menos el 50% y es el evento más fuerte. Casi todo el fondo que nos rodea es una luz de dispersión simple. La luz difusa verdadera es bastante rara.