Déjà deux optiques différentes réglées sur la même focale et la même ouverture ne laissent pas passer la même quantité de lumière à cause des constructions optiques qui changent du tout au tout. Il suffit de comparer le 100-400mm F/4.5-5.6L IS au 400mm F/5.6L avec deux fois moins de lentilles pour se dire que ça ne peut pas réagir de la même façon. Le vignetage serra différent et par conseconce les pertes moyenne de lumière dans les lentilles aussi.

Ensuite, l'oeil humain s'adapte très vite à un changement équivalent de 1 ou 2 diaph de lumière. Regarde une eclipse de soleil partiel à 95% (20 fois moins de lumière qu'en temps normal), on ne s'en rend même pas compte quand elles ont lieu, on a l'impression que c'est un jour normal... Le temps était très nuageux sur tes photos, une obstruction partielle du soleil par un nuage aura vite fait de te faire perdre l'équivalent de 1 ou 2 diaph sans que tu ne t'en rendes compte...

Après, tu utilises quel mode d'évaluation de l'exposition ? Si tu utilises le mode ponctuel ou pondéré sur le centre, un léger décalage dans le cadrage à vite fait de changer drastiquement l'exposition calculé pour le même cailloux avec les mêmes réglages. Met toi sur ponctuel au centre ou pondéré au centre et vise la pleine lune à minuit en pleine pastile puis cole là dans un coin, tu vas voir la différence d'exposition calculé entre les deux cadrages qui ont pourtant la même quantité de lumière au dixième de % près.

Enfin, les réglages marchent par 1/3 de valeur... Une diference infime sur le temps d'expo optimal peut faire qu'avec la même focale et la même ouverture, dans un cas tu sois à une exposition plus proche de T, et dans l'autre plus proche de T + 1/3 de T. Et là, d'un seul coup t'as une difference de 1/3 de diaph pour une expo au depart quasi identique.