Warum hat Mondlicht eine niedrigere Farbtemperatur?

Mondlicht hat eine Farbtemperatur von 4100 K , während Sonnenlicht eine höhere Farbtemperatur von mehr als 5000 K hat.

Aber Objekte, die vom Mondlicht beleuchtet werden, sehen für das Auge nicht gelber aus. Sie sehen blauer aus. Dies gilt für Indoor-Szenen (wie meine Halle) und für Outdoor. Ich finde es nicht intuitiv, dass Mondlicht eine niedrigere Farbtemperatur hat. Ich dachte, die Sonne sei die gelbste natürliche Lichtquelle, die wir haben.

Liegt das an der schlechten Farbempfindlichkeit des Auges bei Dämmerlicht? Mit anderen Worten, Mondlicht ist eigentlich gelber, aber unsere Augen können die intensive gelbe Farbe nicht sehen?

Wenn man eine riesige Linse verwenden würde, um das Mondlicht zu konzentrieren, um die Helligkeit des Sonnenlichts zu erreichen, würden Objekte, die von diesem Licht beleuchtet werden, für das Auge gelber erscheinen als dieselben Objekte unter Sonnenlicht? Hat jemand so ein Experiment gemacht? Ich habe gesucht, aber keine gefunden.

Wenn ich alternativ ein Langzeitbelichtungsfoto einer vom Vollmond beleuchteten Landschaft und ein anderes vom Sonnenlicht beleuchtetes Foto mache und den Weißabgleich und die Belichtung angleiche, wird das mondbeleuchtete Foto gelber aussehen?

Liegt es nicht daran, dass Sonnenlicht durch Emission entsteht, während Mondlicht hauptsächlich durch Reflexion entsteht? Ich würde gerne ein Spektrum von Mondlicht sehen, vielleicht unterscheidet es sich erheblich von dem des Schwarzkörpers. Das könnte Sie auch interessieren: en.wikipedia.org/wiki/Purkinje_effect
Vielen Dank. Der Purkinje-Effekt scheint eine vernünftige Erklärung zu sein, sollte aber, wie ich vorgeschlagen habe, mit einer riesigen Linse oder einem Langzeitbelichtungsfoto beweisbar sein. Keiner der drei Links spricht diesen Teil der Frage an, der für mich der wichtigste Teil ist.
Ich stimme dafür, diese Frage als nicht zum Thema gehörend zu schließen, da dies eine Frage der Biologie ist: die photopische Reaktion des Auges.
@CarlWitthoft - Die photopische Reaktion des Auges wird durch die Biophysik beschrieben, die für diese SE-Site ein Thema ist. Wenn Sie stattdessen dem visuellen Kortex die Schuld gegeben hätten, wäre das eher Sache der Kognitionswissenschaften als der Biologie.SE.
Ein tangential zum Thema xkcd.com "Was-wäre-wenn"-Diskussion über die Verwendung einer riesigen Linse zum Fokussieren von Mondlicht ... what-if.xkcd.com/145
@James Das sagt, dass Sie kein Objektiv verwenden können, um es heißer als die Oberfläche des Mondes zu machen. Aber ich interessiere mich für die Beleuchtungsstärke, nicht für die Wärme. Können wir eine Linse verwenden, um es hell genug zu machen, dass wir ein vollständiges Farbsehen haben ("Photopic")?
@RobJeffries Ich meine eine niedrigere Farbtemperatur.
@KartickVaddadi Ihre Bearbeitung war wahrscheinlich etwas zu viel - Bearbeitungen sollten klären, aber nicht den Kern dessen ändern, was die Frage stellt.
Es hat den Kern nicht verändert, wie ich in meinem Kommentar zu meiner Antwort geschrieben habe. Jedenfalls ist es wieder rückgängig gemacht worden.

Antworten (4)

Ich verweise Sie auf das Bild unten aus Ciocca & Wang (2013) . Dies zeigt deutlich, dass das Spektrum des Mondes (normalisiert auf eine ähnliche Gesamtstärke wie Sonnenlicht) röter als Sonnenlicht ist und daher eine niedrigere "Farbtemperatur" hat. Das ist eine Tatsache, keine Wahrnehmung.

BEARBEITEN: Nur um Verwirrung zu beseitigen - das OP spricht von "gelber", weil das Auge so ein röteres Spektrum wahrnimmt (im physikalischen Sinne des Wortes, was zu einer längeren Wellenlänge verschoben bedeutet - siehe Bild). In diesem Sinne ist Mondlicht "gelber" als Sonnenlicht , weil es ein röteres Spektrum hat.

Der Grund für das rötere Spektrum ist, dass das Reflexionsvermögen des Mondes bei röteren Wellenlängen größer wird, also da Mondlicht reflektiertes Sonnenlicht ist, muss es röter sein als Sonnenlicht.

Was unsere Wahrnehmung des Mondlichts betrifft, gehen die Meinungen auseinander. Während das Licht wahrscheinlich zu hell für echtes skotopisches Sehen ist, ist es wahrscheinlich nicht hell genug, um volles Farbsehen zu ermöglichen, und daher setzt ein schlechteres mesopisches Sehen ein, mit Augenzellen, die empfindlicher für blaues Licht sind – auch bekannt als der Purkinje-Effekt .

Genau das schlagen Ciocca & Wang in ihrem Artikel vor. Es muss jedoch darauf hingewiesen werden, dass der Unterschied zwischen Sonnen- und Mondspektrum nicht so groß ist, insbesondere wenn man bedenkt, dass das Auge als logarithmischer Intensitätsdetektor arbeitet. Es ist durchaus möglich, dass der Unterschied nicht groß genug ist, um vom Auge wahrgenommen zu werden, so dass das breite Spektrum des Mondes grundsätzlich weiß erscheint und dies verstärkt wird, wenn es gegen einen dunklen Himmel gesehen wird.Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Interessant. Wie ich in der Frage geschrieben habe, können der Purkinje-Effekt und der Effekt des blauen Himmels, der die Dinge gelb aussehen lässt, durch ein Langzeitbelichtungsfoto neutralisiert werden, das in einer Vollmondnacht aufgenommen wurde, wobei die Belichtung lang genug ist, um es so hell wie Tageslicht zu machen, und Vergleichen Sie es mit einem Tagesfoto derselben Szene mit derselben Farbbalance. Wir können den Himmel ausschneiden, um nicht durch seine Farbe irregeführt zu werden. Richtig?
@KartickVaddadi Du hast nach Mondlicht gefragt. Es hat eine niedrigere Farbtemperatur. Es ist röter als Sonnenlicht. Ich weiß nicht, was du mit Gelb meinst. Sonnenlicht ist fast weiß und der Vollmond sieht weiß aus.
@KartickVaddadi Wenn Sie den Mond irgendwie so hell wie die Sonne machen könnten, erscheint er möglicherweise etwas röter (niedrigere Farbtemperatur) als die Sonne. Denn es ist. Der Purkinje-Effekt lässt uns schwaches Licht als blauer (höhere Farbtemperatur) wahrnehmen, als wir ein helleres Licht mit einem identischen Spektrum wahrnehmen würden. Nicht "gelber".
@KartickVaddadi Ein interessanter Vorschlag! Ich würde vermuten, dass, wenn Sie den Weißabgleich beibehalten und nur die Belichtungszeit ändern, das Nachtfoto insgesamt ziemlich rötlich oder die Tageslichtszene bläulich aussehen würde. Für sich genommen hätten Sonne und Mond in ihrem jeweiligen Bild fast dieselbe Farbe, aber im Kontext könnte die Sonne aufgrund des Effekts, den ich in meiner Antwort besprochen habe, gelber wahrgenommen werden.
@KartickVaddadi: Was Sie feststellen werden, wenn Sie versuchen, die Langzeitbelichtung zu machen, ist, dass Kamerasensoren alle möglichen seltsamen Verhaltensweisen aufweisen, die ihre Farbwiedergabe bei sehr langen Belichtungen verzerren. Ich würde erwarten, dass Sensoren, die von Astronomen verwendet werden, dies kontrolliert haben.
Wie lange soll ich also belichten? 5s statt 30?
@leftaroundabout Es sah deutlich gelber aus, nicht geringfügig. Siehe meine Antwort.
@RobJeffries Wie ich dir in einem anderen Kommentar gesagt habe, bedeutet "Gelb" eine niedrigere Farbtemperatur. Niedrige Farbtemperaturen sehen für die Augen gelb aus – Kerzen, Natriumdampflampen usw. Ich weiß, dass der Purkinje-Effekt dazu führt, dass wir schwaches Licht als blauer wahrnehmen – ich habe nie etwas anderes gesagt. Sie haben zwei Gründe genannt, warum wir Mondlicht nicht als gelb wahrnehmen – den Purkinje-Effekt und den Kontrast zur Farbe des Himmels. Ersteres habe ich durch Langzeitbelichtung eliminiert, letzteres durch Ausschluss des Himmels. Was haltet ihr von meiner Antwort mit den Fotos?
@ KartickVaddadi Ich verstehe nicht, welche Frage Sie ansprechen möchten. Ihr "Experiment" scheint zu bestätigen, dass Mondlicht eine andere Farbtemperatur als Sonnenlicht hat. Das wussten wir – das Spektrum steckt in meiner Antwort. Sie haben überhaupt nichts darüber eliminiert, warum das Auge (nicht eine Kamera) Mondlicht und Sonnenlicht als mehr oder weniger die gleiche Farbe wahrnimmt. Wenn ich "röter" sage, meine ich es im Sinne der Physik, eine längere Wellenlänge zu haben (dies ist eine Physik-Site, keine Fotografie-Site).
@RobJeffries Lassen Sie uns nicht darüber diskutieren, ob wir es "gelber" oder "röter" nennen sollen, da wir uns einig sind, dass wir dasselbe meinen. Was Ihre anderen Punkte betrifft, lesen Sie bitte meinen Kommentar zu meiner Antwort.

Neben dem Purkinje-Effekt trägt auch der Kontrast zum Umgebungslicht zur unterschiedlichen Wahrnehmung bei :

  • Wenn die Sonne hoch am Himmel steht, ist das Umgebungslicht das des Himmels. Rayleight-streuendes Blau. Dagegen erscheint alles, was direkt von der Sonne angestrahlt wird, leicht gelblich.
  • Wenn die Sonne niedrig steht, wirkt die gleiche Streuung als Filter, was bedeutet, dass das Sonnenlicht gelb/orange ist , wenn es Sie erreicht.
    • Das gilt übrigens auch für den Mond, wenn er nah am Horizont steht: Er sieht dann viel röter aus!
    • Wenn die Sonne tief steht, hat auch das Umgebungslicht eine viel niedrigere Temperatur, was bedeutet, dass jedes selbstemittierende Objekt im Vergleich dazu blauer erscheint – einschließlich des Mondes, wenn er höher am Himmel steht. (Was es im Allgemeinen sein muss, um tagsüber sichtbar zu sein.)
  • Nachts wird das Umgebungslicht nicht von Rayleigh-gestreutem Mondlicht dominiert, sondern von Sternenlicht (oder in städtischen Regionen eher von Himmelslicht). Das ist nicht blau, führt also nicht dazu, dass der Mond gelber wahrgenommen wird, als er wirklich ist.

Um diese Hypothese etwas zu testen, habe ich dieses Bild gemacht:

Zweimal derselbe graue Kreis, einmal über sternenklarem, einmal himmelblauem Hintergrund. Letzteres sollte gelber erscheinen.Naja... es funktioniert nicht ganz überzeugend muss ich sagen – die beiden Weißen sehen sich ziemlich ähnlich. Sie sind in der Tat gleich. Erscheint es Ihnen durch den blauen Hintergrund etwas gelber? Ich bin mir nicht sicher.

Aber der Effekt ist sicherlich viel ausgeprägter, wenn Sie tatsächlich von blauem Himmel umgeben sind. Insbesondere, wie ich mich gerade erinnerte: Diese „automatische Weißabgleichkorrektur“ arbeitet zeitverzögert. Ein weißes Objekt auf grünem Hintergrund mag immer noch weiß aussehen, aber wenn Sie ein paar Minuten lang auf einen grünen Bildschirm starren , sieht alles andere lila aus. Ich denke, das hat tatsächlich mit der Ermüdung der Farbrezeptoren im Auge zu tun. Nachts haben Ihre Augen viel Zeit, sich an den Weißpunkt zu gewöhnen, und dadurch sieht alles blauer aus, einschließlich des Mondes. Hinzu kommt, dass traditionelle künstliche Lichtquellen eine sehr niedrige Farbtemperatur haben – die Augen werden sich eher an diese anpassen als an die entfernten natürlichen Lichtquellen.

Interessant, danke. Was halten Sie von meinem Kommentar zu Rob Jeffries Antwort?
Ist das sogenannte „mitternachtsblaue“ Rayleigh-gestreute Mondlicht?
Ja, ich denke schon. Rayleigh-Streumondlicht ist vor allem bei Vollmond um Mitternacht zu sehen, und dann ist es tatsächlich blau – offensichtlich. Aber dieses Licht dominiert nicht den Nachthimmel, man sieht immer noch Sterne und oft auch Himmelsglühen.
Ich muss der einzige sein, den ich kenne, der keinen automatischen Weißabgleich hat. Dieses berüchtigte Farbfoto führte dazu, dass ich „Blau und Gold“ sagte.

Ich habe tagsüber um 14 Uhr ein Foto gemacht:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe nachts (4 Uhr morgens) dieselbe Szene fotografiert, die vom Vollmond beleuchtet wurde. Dies ist ein Langzeitbelichtungsfoto (30 Sekunden) mit ungefähr der gleichen Belichtung:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich habe die Farbbalance an das Tagesfoto angepasst (temp = 5100 und tint = +3 in Lightroom). Die mondbeschienene Szene hat eine stark gelbliche Farbe:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dies beweist, dass Mondlicht tatsächlich eine niedrigere Farbtemperatur hat. Es ist kein kleiner Unterschied in der Farbe, sondern ein riesiger.

Dieses Experiment schließt die Wirkung aus von:

  • blauer Himmel lässt Dinge auf dem Boden im Vergleich gelb erscheinen (weil auf diesem Foto kein Himmel zu sehen ist und die Farbbalance für beide Fotos gleich eingestellt ist).
  • Auge kann bei Dunkelheit Farben nicht oder falsch wahrnehmen (Purkinje-Effekt).
  • Sonne oder Mond am Horizont (weil sie für dieses Foto hoch am Himmel stehen)
Also, um das klarzustellen ... das dritte Foto wurde mit den gleichen Einstellungen wie das erste aufgenommen, außer längerer Belichtung und anderer Tageszeit?
Dies hat überhaupt nichts damit zu tun, (a) warum der Mond eine niedrigere Farbtemperatur hat (der Titel Ihrer Frage) oder (b) wie das Auge Mondlicht wahrnimmt (da Sie mit einer Kamera fotografiert haben). Auch deine Schlussfolgerungen sind falsch. Eine Kamera sagt nichts über den Purkinje-Effekt aus, denn das ist ein Effekt der Wahrnehmung und der Physiologie Ihres Auges. Die Tatsache, dass Ihr Foto gelb erscheint, bestätigt lediglich auf eine eher unquantifizierte Weise, dass Mondlicht eine niedrigere Farbtemperatur als die Sonne hat. Aber das wussten wir schon.
@leftaroundabout Ja
@RobJeffries Ich habe den Titel der Frage geändert in "Wenn Mondlicht eine niedrigere Farbtemperatur hat, warum erscheint es dem Auge nicht gelb?" Das war es, was der Hauptteil der Frage wirklich fragte, also habe ich den Titel geändert, um konsistent und genau zu sein. Sorry für die Verwirrung vorhin. Die Antworten, die mir gegeben wurden, warum das Auge Dinge anders wahrnimmt, sind die drei Faktoren, die ich am Ende meiner Antwort erwähnt habe. Indem ich sie ausschloss, konnte ich nachweisen, dass das Mondlicht tatsächlich eine niedrigere Temperatur hat.
Obwohl ich ein +1 gegeben habe, weil es eine interessante Demonstration ist, halte ich es für unfair gegenüber den Bemühungen, die die Leute unternommen haben, um die ursprüngliche Titelfrage zu beantworten, um eine so drastische Änderung vorzunehmen, dass es sich um eine neue Frage handelt. Es ist, als würde man einen Teppich ziehen. In Ihrer ursprünglichen Frage haben Sie nicht in Frage gestellt, dass der Mond eine niedrigere Temperatur hatte, Sie geben es als Datum an und stellen eine andere Frage. Es ist fair, die ursprüngliche Frage zu verlassen und eine neue zu stellen und sie mit dieser schönen Demonstration zu beantworten.
Ich stimme dir nicht zu. Die Frage drehte sich immer um die Inkonsistenz zwischen dem, was ich las, und dem, was meine Augen mir sagen, und die ursprüngliche Version der Frage erwähnte das Experiment, eine Langzeitbelichtung zu verwenden, um zu überprüfen, ob das Mondlicht tatsächlich eine niedrigere Farbtemperatur hat.
Ja, völlig ungerecht. Wenn Sie eine andere Frage haben – nämlich, wie ich nachprüfe, dass Mondlicht und Sonnenlicht unterschiedliche Farben haben, stellen Sie sie als eine andere Frage. Ihre Bearbeitung hat die Bedeutung der Frage vollständig geändert.
Du liegst falsch. Die Frage hatte immer zwei Teile – zu überprüfen, ob Mondlicht eine niedrigere Farbtemperatur hat, und zu verstehen, warum das so ist. Beide Aspekte waren in der ursprünglichen Frage vorhanden, und beide Aspekte sind in der bearbeiteten Version vorhanden. Daher wurde die Frage weder durch meine Bearbeitung noch durch Ihr Rollback wesentlich geändert. Ich habe die Antworten bekommen, nach denen ich gesucht habe, und das ist alles, was mich an dieser Stelle interessiert. Und Sie haben mir geholfen, wofür ich Ihre Antwort positiv bewertet habe und wofür ich Ihnen danke.
Ich dachte, die Sonne sei die gelbste natürliche Lichtquelle, die wir haben.

Was hat dich dazu gebracht, das zu denken? Es ist per Definition so ziemlich die weißeste Lichtquelle, die wir haben, da wir alle Farben im Sonnenlicht beurteilen.

Jetzt ist direktes Sonnenlicht ziemlich nah an einem Schwarzkörper-Emissionsspektrum. Der Mond, nicht so sehr. Es handelt sich um reflektiertes Licht, daher wird die Zuweisung einer tatsächlichen Farbtemperatur die Realität nicht allzu sehr widerspiegeln, da eine Farbtemperatur eine ganze spektrale Verteilung impliziert und der Mond das Spektrum der Sonne hat, das durch seinen wellenlängenabhängigen durchschnittlichen Reflexionskoeffizienten modifiziert wird. Seine eigene Temperatur ist so, dass seine eigene Schwarzkörperstrahlung nicht wesentlich zum sichtbaren Teil des Spektrums beiträgt.

Die rötliche Farbe einer Mondfinsternis wird eher dem Streulicht der Erdatmosphäre zugeschrieben als dem „Nachglühen“ des unmittelbar vorangehenden Vollmonds.

Daher bezweifle ich, dass eine "Farbtemperatur" für den Mond viel Sinn macht.

Eine Farbtemperatur für den Mond ist genauso sinnvoll wie eine Farbtemperatur für die Sonne. Es sind auch keine Schwarzkörper und schon gar nicht nach dem Durchgang durch die Erdatmosphäre - siehe das Bild in meiner Antwort.
@RobJeffries Ich stimme dir nicht zu. Die Sonne könnte Energie durch Fusion erzeugen, die ein definiertes (Photonen-) Energiespektrum (nicht thermisch) erzeugt. Aber diese Photonen werden im Kern erzeugt. Es dauert viele (tausende von) Jahren, bis das Photon die Photosphäre erreicht, wo wir es endlich beobachten können, bis es thermischisiert ist.
@aron Schau dir das Spektrum an. Außerdem ist Ihr Verständnis des physikalischen Prozesses völlig falsch. Die sichtbaren Photonen, die wir von der Sonne sehen, stammen aus der Photosphäre und aus verschiedenen Tiefen bei Temperaturen von etwa 3500 K in Sonnenflecken bis 10.000 K in Plagen. Dh es ist ein Multitemperaturspektrum mit Absorptionsmerkmalen und ist nur eine Annäherung an einen schwarzen Körper mit einer Effektivtemperatur von 5770K.
@RobJeffries Das ist sicherlich eine Interpretation. Die Photosphäre bezieht ihre Energie jedoch aus Photonen aus dem Kern. Wir können den Prozess als ein Photon modellieren, das sich ständig aus dem Kern herausbewegt. Dann können wir diesen Prozess als Brownsche Bewegung modellieren. Natürlich alles ungefähr. Aber Ihrer Einschätzung nach gibt es so etwas wie einen Schwarzen Körper nicht.
@aron es ist die richtige Interpretation. Meine ganze Karriere habe ich damit verbracht, detaillierte (nicht „ungefähre“) Spektren an Sterne anzupassen. Keiner von ihnen ist ein schwarzer Körper, und wenn sie es wären, wäre ich nicht in der Lage, ihre chemische Häufigkeit oder irgendetwas anderes zu bestimmen, abgesehen von einer groben Temperatur und einem Emissionsbereich.
@RobJeffries Mein Punkt ist, dass die Energiespektren thermalisiert wurden, ein Prozess, der in der Sonne lange dauert, was Eigenschaften eines Schwarzkörper-Emitters ergibt. Das Licht (reflektiert) vom Mond durchläuft keinen Prozess, der es thermalisiert. Was Sie gesagt haben, ist so, als würden Sie sagen, dass „weder eine Flamme noch ein Spiegel eine „Farbtemperatur“ haben, weil beide keine echten schwarzen Körper sind“.
@aron Photonen im Kern sind harte Röntgenstrahlen. Die gleichen Photonen prallen nicht herum und treten an der Photosphäre aus. Die Photosphären vieler Sterne, einschließlich der Sonne, werden nicht durch Photonendiffusion erhitzt. Die Energie wird überwiegend durch Konvektion aus tieferen Schichten an die Oberfläche transportiert. Das ist nicht sehr relevant für die Tatsache, dass Sternspektren nur grob als schwarze Körper angenähert werden.
@aron Du scheinst meinen ersten Kommentar falsch gelesen zu haben. Ich habe nicht gesagt, dass dem Mond keine Farbtemperatur zugeordnet werden kann (obwohl es Mondlicht hätte sagen sollen), ich habe gesagt, dass es die gleiche Gültigkeit hat wie eine Farbtemperatur für Sonnenlicht. Beide sind schlechte Annäherungen an das tatsächliche (Nicht-Schwarzkörper-) Spektrum - was offensichtlich ist, wenn Sie sich die Spektren tatsächlich nur ansehen, anstatt zu streiten.
Warum hat Mondlicht eine niedrigere Farbtemperatur?
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