月亮及光

蓝色
红色
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月亮之所以会发光,是因为它的表面反射了来自太阳的光。尽管有时月球看起来非常明亮 但它只反射了3%到12%的太阳光

从地球上看月球的亮度,取决于月球在绕地球轨道上的位置。月球每29.5天绕地球一圈,在其旅程中,太阳从不同的角度照射它。

这个月球绕地球的运动↪Zs_200A↩--↪Zs_200A↩和地球同时绕太阳运行↪Zs_200A↩--↪Zs_200A↩说明了月球的不同相位(满月、四分之一月等)。在月球绕地球运行的任何一点上,只有一半的表面是面向太阳的,因此,只有一半的月球被照亮。另一半表面远离太阳,处于阴影之中。

现在,我在1998年拍摄了我的第一张月光照片,用的是我父亲的老式柯达相机。当然,结果几乎是看不见的。很明显,我不知道自己在做什么。但我知道,在星空下的感觉 是我需要以某种方式捕捉到的, 我必须找到一种方法去做它。

我一度离开了月光摄影。若干年后,我读到月光的亮度在很多档次的范围内变化极大,要提前算出某个场景的亮度几乎是不可能的。晴天下月光的亮度和类似条件下太阳光的亮度一样,很容易预测。

导致月光亮度变化的因素有好几种。最明显的是月相。在四分之一相位和满月之间,月光的亮度大约会有10倍的变化,仅根据漫反射和地球、太阳、月亮的位置的几何关系。这大约是三档半的光线,这是相当可观的。另一个因素是地、月、日三者之间的距离,由于地月轨道不是完美的圆,所以会发生变化。地球与太阳的距离从近日点的0.9833天文单位到远日点的1.0167天文单位不等。地球到月球的距离,从极近点的356400公里到极远点的407000公里不等。落在一个物体上的光量是随着与光源距离的倒数平方而变化的,所以这些距离变化的综合效应是相当明显的。月球照度变化的范围,日距变化为6.9%,月距变化为30%。这相当于三分之一档的亮度,在使用幻灯片胶片时,这足以改变照片的气氛。

月光亮度的第三个因素是所谓的对立效应。月球表面覆盖着小的玻璃质颗粒,可以作为奇妙的逆反射器。如果你与太阳和月亮之间的连线成一个小角度,那么相对于单纯的漫反射,从月亮上发出的光量就会急剧增加。科学文献中介绍的这种效应的幅度有相当大的范围,从1.35到20的系数不等!无论你选择使用什么数值,这个效果至少是三分之一档的光,因此使用幻灯片胶片意义重大。

最后一个给月光亮度带来变化的参数是大气衰减,或者用天文学家的术语说是大气消光。这说明了当月球的光通过地球大气层时,被吸收或散射的光量。其中涉及两个因素:每给定数量的空气在光中的减少量("消光系数")和光路中的空气量("空气质量")。有三种主要现象会影响到消光系数:分子吸收、分子(雷利)散射和气溶胶散射(比分子大的颗粒)。关于这些单独因素的更多信息,请参见我的大气衰减 网页。总的来说,对于干燥、清晰的空气来说,消光系数值很小,但对于潮湿、多尘的空气来说,消光系数值可能很大。而且光线通过的空气量可以从月亮在你正上方时的一个"空气团"到月亮在地平线上时的40个"空气团"不等。

那么月光能有多亮呢?最亮的月光发生在月亮在近地点,地球在近日点,正值月圆相位的时候。你永远不可能让月球在理论上最满的阶段,与太阳正对着地球,因为每当月球走到那里,它就会进入地球的阴影,我们就会发生月食!但假设月食没有发生,我们可以假设:相位角为零,视空气,每个空气团的"消光系数"为0.11级,月亮在天顶上,所以月光通过一个"空气团",亮度为0.0462英尺烛光(LV-2.0),忽略"对立效应"。如果我们把"对立效应"计算在内,亮度可能是35%到20倍不等(请注意,35%是科学文献中比较认可的数值,这将使LV为-1.7)。我曾经在冬天中旬在凯尔索沙丘上用Gossen Luna-Pro入射光仪测量过月光亮度,LV=-2.2,所以这个结果是可信的。

有一个经验法则,有时被称为"卢尼11法则",它说我们应该把月亮看成是太阳的25万倍,这将使我们使用的快门速度比"阳光16法则"中使用的1/(胶片速度)慢18档。这将要求我们使用比"阳光16规则"中使用的1/(胶片速度)值慢18档的快门速度,在f/16的月光条件下,在ISO速度等级为100的情况下,这相当于44分钟(未校正互惠失败!)。在月光充足的条件下,在平均的地月距离和地日距离下,在月亮高高在上,空气清晰的情况下,这已经足够接近有用了。实际上,由于太阳的天文视幅为-26.74,满月的天文视幅为-12.73,太阳比月亮亮18.6档,更像是40.2万倍。因此,使用这个规则几乎确保了至少2/3档的曝光不足↪Zs_200A↩-↪Zs_200A↩这实际上可能是好的,因为大多数时候,你希望曝光不足给人的印象是图像中的夜晚。

令人惊讶的是,月光的颜色其实比太阳光略微暖和一些,因为月光对较长波长的反射率较高。然而,在晴朗的夜晚,当满月高悬在天空中时(尽量少受大气影响),我们周围的景物却呈现出蓝色,这是因为珀金杰效应:在低照度下,我们对红色的敏感度会降低(因为我们的视觉系统逐渐从白天(锥体)切换到夜间视觉(使用杆状细胞))。

这就是为什么阳光看起来很"暖"(黄的比较多),而月光看起来很"冷"(蓝的比较多--------因为光照度不足改变了我们对颜色的感知),尽管真实的颜色是差不多的。

事实上,这甚至可以成为一个真正的问题,在夜间拍摄非常长的曝光照片!他们看起来几乎像白天的照片,破坏了预期的神秘气氛。它们看起来几乎像白天的照片,破坏了预期的神秘气氛。客观地说,照片是正确的,但它不是我们亲眼所见。加点蓝色调,夜晚的感觉就回来了。

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