При обсуждении цвета луны всегда возникает вопрос, который многих ставит в тупик: почему тёмная луна нам кажется ярко-серебристой?
Луна - это знают уже все - объект очень тёмный, с низким коэффициентом отражения. На Луне есть светлые поверхности - материки, с коэффициентом отражения 12-15%, есть тёмные поверхности - моря, которые отражают 7-8% падающего света или менее. На земле такие объекты выглядят по светлоте примерно как тёмно-коричневый шкаф. Лунные "моря" имеют низкий коэффициент отражения из-за относительно высокого количества оксида железа (FeO), вещества очень тёмного.
Вполне вероятно, что именно оксид железа придаёт морям тёмный оттенок.
Но с другой стороны, на ночном небе луна кажется ярко-белой. А в телескоп вообще, воспринимается ослепительно яркой.
Почему же тогда тёмную луну мы видим ночью ярко-серебристой?
Ответ довольно прост: по той же самой причине, по которой белые облака нам кажутся чёрными - из-за фона, на который они проецируются.
В солнечный день верхняя часть облака выглядит ярко-белой, а вот поверхность, обращённая к земле, воспринимается тёмно-серой из-за того, что менее освещена. В центре следующей фотографии мы видим два тёмно-серых облачка на фоне большого белого.
Они не освещены солнцем, находятся в тени большого облака, но это точно такие же БЕЛЫЕ облака. Как только эти облака выйдут из тени, они станут для нас опять ярко-белыми. Но кажутся они нам тёмными сейчас просто из-за того, что проецируются на более яркий фон. Если фон будет ещё ярче или если облака окажутся в сильной тени, то они будут казаться нам не просто серыми, а уже чёрными. Такую "картину" мы видим часто на закате. И нас совсем не удивляет, что совершенно белые облака выглядят чёрными.
Причём вот что интересно. Когда солнце садится за горизонт, небо на западной стороне ещё светлое, а на противоположной, восточной стороне уже стало тёмным. Если в это время по небу проходит большая полоса облаков, то та часть, которая проецируется на яркий закат, будет казаться чёрной, силуэтной, а другая часть облаков на восточной стороне будет по-прежнему оставаться белой НА ФОНЕ ТЁМНОГО НЕБА.
Другими словами говоря, то, каким будет восприниматься объект -светлым или тёмным - зависит от фона, на который он проецируется.
Есть такая зрительная иллюзия: равномерная серая полоса проецируется на "градиентный" фон (фон меняется от чёрного к белому).
Левая часть полосы, которая проецируется на тёмный фон, нам кажется светлее, в то время как правая часть полосы на светлом фоне, наоборот, становится к краю всё темнее и темнее.
Это – субъективное восприятие, можно сказать, что обычная зрительная иллюзия, вызванная работой наружных коленчатых тел в глазу человека. Называется это свойство нашего восприятия – явление одновременного контраста.
Вот как это явление одновременного контраста выглядит в движении (гифка).
Яркость для человека – понятие субъективное, относительное. Зависит от окружения. Про один и тот же объект, мы можем сказать, что он белый и тут же назвать его чёрным.
Вот, например, у нас в комнате белые стены и белый потолок. И на одну из стен мы проецируем изображение со слайд-проектора.
То, что стена белая, в этом у нас нет никакого сомнения. В левой нижней части кадра лежит черная звуковая колонка. А теперь взгляд мы переводим на картинку. Картинка яркая. Мы видим белый снег. Он ярче, чем белая стена в комнате. Мы видим чёрные теневые участки Кремлевской стены. Но ведь чёрный объект в изображении – это неосвещённый проектором участок белой стены. Этот тёмный участок картинки на экране освещён только рассеянным в комнате светом. Если взять яркомер и объективным прибором замерить этот участок, то он покажет, что теневая (почти чёрная) часть кремлёвской стены и белая стена в нашей комнате – это одна и та же яркость. Но в первом случае стену под экраном мы принимаем субъективно за белое, а в другом случае точно такую же яркость (теневая часть кремлёвской стены) воспринимаем, как чёрное. И всё из-за того, что наш "чёрный" участок окружён более ярким фоном (белым снегом).
Чтобы получить психологически качественную картинку на киноэкране, вполне достаточно, чтобы самый яркий объект (например, снег) был в 20 раз ярче окружающего фона. Тогда яркий объект будет нам казаться белым, а то, что в 20 раз меньше по яркости, уже будет восприниматься как "чёрное".
Теперь, когда вы придёте смотреть фильм в кинотеатр, наверняка подумаете: "Вот белый экран. Пока не начался фильм, он нам кажется белым, потому что рядом с ним есть более тёмные объекты (чёрная бархатная полоса вокруг экрана). Но вот на экран пустили луч кинопроектора. И теперь "белым" мы стали считать место, высвеченное проектором, а та часть экрана, куда свет не попал (тёмная одежда актёра, тёмный ствол дерева), стала для нас "чёрным" участком." В этом месте белый экран стал в нашем восприятии чёрным.
И вот теперь, я думаю, уже совсем нетрудно понять, почему луна кажется нам "серебристой". Рядом с луной на небе нет белого листа бумаги, относительно которого мы поняли бы, что луна – тёмная. Но есть ночная темнота, чёрный фон. И относительно этого фона луна кажется почти белой.
Даже днём материковая часть луны ярче голубого неба примерно в 3-4 раза. Разница небольшая, и луна нам кажется бледной, малоконтрастной.
Но вот наступают сумерки. Небо начинает постепенно темнеть. Разница в яркости между луной и небом становится всё более заметной. Когда небо станет в 20 раз темнее, чем поверхность луны, материки луны будут казаться белыми. А уж когда совсем стемнеет, и небо станет чёрным, разница достигнет значения 7500 раз (по моим промерам в черте города). Будет ощущение, что там, вместо луны, на чёрном небе находится какое-то серебряное зеркальце, которое отражает свет. Вот потому и называют луну в этот момент "ярко-серебристой".
*
С вами был кинооператор Л.Коновалов.
До новых встреч!