Was lässt Materialien auf dem Mond so anders aussehen, wenn die Sonne hoch steht?

Die Oberfläche des Mondes sieht auf Orbiter-Bildern, die um die Mittagszeit aufgenommen wurden, ganz anders aus als auf Bildern aus anderen Zeiten. Hier sind zwei Beispiele für dieselben Orte im Lalande-Krater. In jedem Bild wurde der obere Abschnitt in der Nähe des lokalen Sonnenuntergangs (Sonneneinfallswinkel 68 ° ) und der untere Abschnitt in der Nähe des lokalen Mittags (Sonneneinfallswinkel 12 ° ) aufgenommen:

frischer Einschlagskrater in der zentralen Spitze des Lalande-Kraters

Oben sind die Bilder M1096551351LC und M1103624254LC (die in der Online-Anzeige horizontal gespiegelt sind) dargestellt. Der abgebildete Krater hat einen Durchmesser von etwa 80 m. Koordinaten etwa 4,47 o S mal 8,6 o W.

große Schuttbrocken am Südrand des Kraters Lalande

Die obigen Bilder sind M1154271821RC (das in der Online-Anzeige auf dem Kopf steht) und erneut M1103624254LC. Das weiße Geröllfeld hat einen Durchmesser von etwa 120 m. Es hat Koordinaten von etwa 4,85 o S mal 8,6 o W.

Alle diese Bilder wurden mit der Schmalwinkelkamera des Lunar Reconnaissance Orbiter aufgenommen, sie sind also nur im sichtbaren Lichtspektrum (aber in Schwarzweiß aufgenommen). Ich habe versucht zu verstehen, wie die großen Änderungen im scheinbaren Ton funktionieren. Dieser Blogbeitrag des Moon Zoo-Projekts besagt, dass frische Einschläge und ihre Auswürfe hell sind, weil

Ihre neu freigelegten und gebrochenen Oberflächen sind sauber und glänzend und haben eine relativ hohe Albedo im Vergleich zu dem reifen, dunkleren Stutenmaterial, auf dem sie liegen

Bedeutet das im Grunde, dass Partikeloberflächen auf mikroskopischer Ebene glatter sind? Gibt es auch einen chemischen Unterschied? Ich habe über den Oppositionseffekt gelesen , aber das scheint nicht relevant zu sein. Und nichts davon erklärt das schwarze Zeug – was ist das?

Hier sind ein paar andere Bilder des Gebiets, das erste ebenfalls vom LRO, das normalisierte Oberflächentemperaturschwankungen zeigt, und das zweite von Clementine, das die optische Reife zeigt, aufgenommen im UV-Spektrum.

Durchschnittliche Oberflächentemperatur vom Diviner-Instrument Optische Reife von Clementine

Es ist interessant, die NAC-Paare mit den Bildern zu vergleichen. Es gibt deutliche Unterschiede, aber sie sind nicht ganz so ausgeprägt.
@PearsonArtPhoto meinst du die C- und E-Versionen? Ich habe darüber nachgedacht, in einer separaten Frage nach diesen Paaren zu fragen. Ich habe keine Erklärung für den Unterschied gefunden. Es gibt keinen Hinweis darauf, dass es irgendwelche Filter auf dem NAC gibt. Beim ersten Bild habe ich oben leicht nachgeschärft, sonst sind die Farben nicht berührt worden. Und ich habe den unteren Rand des zweiten Bildes gedehnt, um es auf den gleichen Maßstab zu bringen.
Wie sind die Belichtungszeiten auf diesen Bildern?
@called2voyage Der Orbiter scannt den Boden, während er sich bewegt, daher gilt die Belichtungszeit hier für jede Zeile des Bildes. Das Bild, das in beiden Beispielen in der Nähe des lokalen Mittags aufgenommen wurde, listet eine Zeilenbelichtungsdauer von 0,00051 s auf. Das Bild oben, das bei Sonnenuntergang aufgenommen wurde, hat eine Zeilenbelichtungszeit von 0,00069 s. Der von nahe Sonnenuntergang im unteren war 0,00068.
@kimholder Ich frage mich, ob der Unterschied von ein paar Millisekunden in der Belichtungszeit ausreicht, um "seltsame" Artefakte in den Sonnenuntergangsbildern zu erzeugen.
@called2voyage in den Sonnenuntergängen? Das sind die, an die ich gewöhnt bin, es sind die mittags, die mir komisch vorkommen. Ich hatte sie vorher in der Frage rückwärts aufgelistet, ich habe es gestern behoben. Wir sind uns also einig, dass die mittags die mit den großen Farbkontrasten sind, oder? Bei beiden Arten habe ich mir jetzt eine Reihe von ihnen angesehen, und diese Art von Phänomenen sind häufig. Ich habe nur zwei faszinierende Beispiele herausgesucht.
@kimholder Oh, das sind die mittags. Das macht den Lichtwinkel sinnvoll, erklärt aber nicht die seltsamen dunklen Flecken.
@kimholder Ich frage mich, ob die hier auf Seite 1668 erwähnten Eisenkügelchen in den dunkleren Flecken stärker vorhanden sind. Bei Sonnenuntergang besteht ein geringer Kontrast zwischen stark reflektierenden Regionen und stark absorbierenden Regionen, aber mittags leuchten die reflektierenden Regionen hell und die absorbierenden Regionen kontrastieren dunkel mit dem Rest des Regoliths.

Antworten (1)

Die beiden Bilder unterscheiden sich hauptsächlich in ihrem Dynamikumfang zwischen den dunkelsten und hellsten Bildpartien. Hier sind ein paar Zahlen für den Anfang:

  • Die Albedo des Mondes variiert zwischen 0,1 und 0,3. Dh die hellsten Stellen sind bei gleicher Beleuchtung dreimal heller als die dunkelsten.
  • Fotokameras haben einen Bereich von mindestens 10 Größenordnungen zwischen einem vollständig dunklen und einem vollständig gesättigten Pixel / Korn auf Film.
  • das menschliche Auge kann bis zu 20 Größenordnungen unterscheiden.

Während ich keine genauen Zahlen für die Beleuchtung von Schatten in Mondkratern finden konnte, beträgt der Unterschied zu direkt von der Sonne beleuchteten Bereichen viele Größenordnungen - tatsächlich gibt es Aussagen darüber, wie schwierig es für Astronauten war, Details zu sehen innen Schatten.

Schauen wir uns nun die Bilder an. Die unteren, die mittags aufgenommen wurden, haben (viele) keine Schatten, daher wird der Unterschied zwischen dunklen und hellen Flecken durch Albedo und vielleicht eine Größenordnung angegeben. Die oberen zeigen sehr ausgeprägte Schatten und damit mehrere Größenordnungen Dynamikumfang. Die kleinen Änderungen in der Albedo sind einfach zu klein, um sichtbar zu sein.

In der Fotografie ist es üblich, das Rohbild nicht „genau so“ zu zeigen, wie es auf Film oder Sensor aufgenommen wurde. Es gibt immer (und gab es schon immer, sogar in den Anfängen der analogen Fotografie) einen Entwicklungsschritt, der es erlaubt, Helligkeit und Kontrast anzupassen.

Die Bildpaare werden einzeln nachbearbeitet, um den vollen Helligkeitsbereich der Bilder von Weiß bis Schwarz zu nutzen, und können daher nicht verwendet werden, um einen direkten Eindruck des tatsächlichen Kontrasts zu vermitteln.

Wir können die Originaldaten nicht aus den verarbeiteten Bildern abrufen, aber wir können versuchen, sie mithilfe der obigen Albedo-Zahlen ähnlicher zu machen. Bei ähnlichem Kontrast in beiden (d. h. eine Helligkeitsstufe im Bild entspricht der gleichen Helligkeitsstufe in der Realität), könnte der Vergleich so aussehen:

Bildvergleich mit ähnlichem Kontrast

Interessant, ich denke, ich folge dem, aber a) könnten Sie Ihren Satz "zwei Bilder werden nachbearbeitet" klären - meinen Sie die Bildpaare im OP? Das macht Sinn, es wird nur nicht explizit gesagt. Auch b) Ich verstehe nicht ganz, was Sie im letzten Schritt getan haben, wo Sie sagen "Mit einem ähnlichen Kontrast in beiden" - könnten Sie das bitte in Verbindung mit den neuen Bildern etwas näher erläutern?
@Puffin Ist es jetzt besser?
Ja - das machte sofort Sinn, als ich es las. Besonders als ich das letzte Bild gesehen habe. Es gibt Versionen, die ziemlich ähnlich aussehen, ich habe nur nie die Punkte verbunden, dass diese Bilder ein Versuch waren, die Merkmale durch Erhöhen des Kontrasts besser sichtbar zu machen, nicht eine genaue Darstellung dessen, was eine Person sehen würde. Ich denke, das Hinzufügen des Absatzes über Helligkeit und Kontrast macht es klarer, das sind Dinge, mit denen viele Leute Erfahrung haben.
Was lässt Materialien auf dem Mond so anders aussehen, wenn die Sonne hoch steht?
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