Почему Луна невооруженным глазом кажется довольно плоской?

Луна выглядит плоской, потому что она очень шероховатая и, следовательно, не является идеальным ламбертовским отражателем.

Многие тусклые объекты хорошо описываются законом косинуса Ламберта : интенсивность, наблюдаемая с идеальной диффузно отражающей поверхности, прямо пропорциональна косинусу угла$\theta$между направлением падающего света и нормалью к поверхности ($I=\min(0, I_0 \cos(\hat{l} * \hat{n} ))$куда$\hat{n}$- нормальный вектор и$\hat{L}$вектор направления света).

Однако это плохое приближение для очень грубых объектов . Проблема в том, что поверхность полна граней, направленных в разные стороны, но мы видим средний вклад их света. Это означает, что пятно на Луне у края будет иметь несколько граней, направленных прямо на Солнце и распространяющих ламбертовский свет к нам, выглядя ярче, а пятно прямо в центре будет иметь несколько граней в тени, выглядя темнее. С этим можно справиться с помощью более сложных функций освещения, таких как модель Орена-Наяра ( подробнее ).

Есть некоторые дополнительные аспекты лунной геологии, которые делают ее слегка ретроотражающей (см. Также всплеск оппозиции ), еще больше уменьшая контраст между центром и краем. Многое из этого связано с сокрытием теней: когда вы смотрите почти вдоль линий солнечного света, вы не увидите теней, отбрасываемых объектами, потому что они, конечно же, находятся за объектами и, следовательно, скрыты от вашего зрения.

Юпитер предположительно значительно более плоский, чем Луна (и на самом деле отражает свет посредством другого процесса рассеяния). Марс также довольно шероховатый и, следовательно, выглядит плоским на снимках в телескоп.

Рассеянный свет рассматривается в литературе как диффузный свет, свет, который прошел ряд актов рассеяния, прежде чем покинуть рассеивающий материал. Диффузно рассеянный свет должен подчиняться закону косинуса рассеяния Ламберта. В случае однонаправленного света, рассеянного назад от поверхности сферы, имеется в виду максимальная интенсивность рассеяния в середине сферы и спад до нуля к периферии по закону косинуса. Полная луна выглядит однородной, и люди продолжают предполагать, что свет рассеивается от нее диффузно. Больше чем это. Почти однородное сферическое изображение является общим для всех планет и их спутников, включая Землю, наблюдаемую из космоса, и Луну. Из тысяч и тысяч настоящих фотографий нет ни одной настоящей фотографии, которая подчинялась бы закону косинуса Ламберта. Единственными фотографиями, которые действительно подчиняются закону, являются обработанные фотографии, фотографии, которые хотя бы частично смоделированы. Вопреки всему этому, если предположить, что рассеяние является в основном единичным событием, то все рассеивающие диполи непосредственно стимулируются световым излучением на освещаемом рассеивающем материале. Тогда рассеяние на них должно быть когерентным, а тогда полная луна и все остальные освещаемые тела при схожей геометрии освещения должны быть равномерными, хотя бы приблизительно. Полнолуние говорит нам о том, что рассеяние единичных событий является доминирующим. Возможно с небольшими поправками на многократное рассеяние. Почему единичное событие доминирует? Кажется, что эффект является геометрическим и статистическим. Если рассматривать рассеяние на одно событие, рассеяние на два события, рассеяние на несколько событий, то вероятность события будет уменьшаться с увеличением числа рассеяний. Одиночное событие имеет вероятность не менее 50% и является самым сильным событием. Почти весь фон, который нас окружает, представляет собой однократно рассеянный свет. Истинный диффузно рассеянный свет встречается довольно редко.