Теория Луны, или почему наш спутник у горизонта гораздо больше, чем над головой
Москва, 16.06.2021, 07:25:56, редакция ПРОНЕДРА.РУ, автор Елена Черненко.
Ежемесячно мы можем видеть наш спутник Луну на небе «полнолицей». Иногда светило оказывается прямо над головой, а порою будто лежит на линии горизонта. И нам кажется, что во втором случае она бывает гораздо большего размера.
Ясно, что Луна не может быть то меньше, то больше в физическом смысле, но почему тогда создается такая оптическая иллюзия? О ней говорят многие ученые, а не только простые любители понаблюдать за ночным небом. К слову, такой же эффект мы наблюдаем, когда смотрим на восходящее или заходящее Солнце, а также на перемещающиеся по небосклону созвездия.
Теория кажущейся удалённости объясняет, почему Луна у горизонта больше, чем высоко в небе
Разницу в размерах Луны в зависимости от ее положения на небе заметили не мы, а еще наши далекие предки. Древнегреческий астроном и философ- стоик Клеомед за 200 лет до нашей эры упоминал в своих трудах о том, что Луна у горизонта кажется гораздо больше. Он объяснил, что наш мозг «видит» небо как купол, а не плоскость, потому для глаз все объекты вдали кажутся большими.
Луна возле линии горизонта обладает таким же видимым угловым диаметром, как и высоко в небе. Однако мозг отличает ее от объектов, располагающихся на земле, и компенсирует искажения перспективы.
Многие столетия ученые не могли дать точного объяснения этому феномену, и лишь в 1962 году стало ясно, что главную роль в восприятии размеров светила имеют наглядные ориентиры. То есть мы подсознательно сравниваем размер всего, что лежит перед нами на плоскости земли, с тем, что видим в конце перспективы. Так как мы знаем, что Луна находится условно у горизонта, мозг считает, что объект удален больше других. Но как только другие объект исчезают из поля зрения, Луна уже не так впечатляет своими размерами.
Противники этой теории доказали, что иллюзия размера Луны может и не зависеть от других объектов. Наблюдая за ней в темный светофильтр, ученые заметили, что светило вновь казалось большим у горизонта, притом что никаких земных объектов видно не было.
Теория о роли конвергенции глаз
В разные годы появлялись и другие теории, например, следующая. Так, размер Луны может зависеть от степени конвергенции глаз смотрящего. Когда человек поднял глаза на линию горизонта, усилились импульсы к конвергенции глаз, потому и появилась иллюзия.
А когда мы смотрим вверх, на небо, то глаза автоматически дивергируют. То есть нам может казаться, что Луна такая большая у горизонта, и такая маленькая высоко в небе по причине конвергенции глаз.
Но нашлись ученые, которые отвергли и эту теорию. В доказательство ее несостоятельности они привели простой пример. Когда Луна постепенно «набирает высоту», ее размеры начинают стремительно сокращаться, при этом человек еще не меняет положение головы и так же смотрит вперед.
Теория относительного размера
И все же ученые склонны считать, что все в этом мире относительно, кажущиеся размеры Луны в том числе. Мы обязательно сравниваем все, что видим. Луна у горизонта воспринимается не обособленно, ведь глаз также видит и постройки, деревья, горы. Именно на их фоне кажется, что ночное светило больше. А вот высоко в небе оно уже не так удивляет своими размерами, несмотря на то, что оно все равно гораздо больше для земного наблюдателя, чем любые планеты и звезды.
Эту проблему описали не только астрономы, но и психолог Герман Эббингауз. Он показал иллюзию с помощью обычных разноцветных кругов, нарисованных на листе. Слева располагался оранжевый круг в центре больших синих кругов, а справа — такой же оранжевый в окружении маленьких. Человеческий мозг воспринимает как объект большего размера тот, который справа. Это происходит потому, что мы невольно сравниваем его с фигурами, которые находятся в непосредственной близости. Но на самом деле оба оранжевых круга одного размера.
Этот же эффект происходит при наблюдении за Луной. На фоне земных объектов она всегда будет казаться больше, впрочем, это очень радует романтиков и мечтателей, ведь большая Луна — захватывающее зрелище.
Источник
Почему Луна над горизонтом кажется больше?
Древние догадывались (а мы благодаря фототехнике и измерительным приборам знаем точно), что размер Луны неизменен вне зависимости от того, близка она к горизонту или, напротив, сияет высоко в небе. Глаза, однако, дают нам ощущение того, что у горизонта спутник больше, а высоко в небе — меньше. 
Уходящая луна на фоне горы Цвайершпитце (1858 метров над уровнем моря). Верхняя долина Рейна, Швейцария. Фото: EPA / ИТАР-ТАСС
Восход Луны над горами Санта Круз, Калифорния, США.
Иллюзия Луны — оптическая иллюзия, которая заключается в том, что Луна низко над горизонтом кажется в несколько раз больше, чем когда она находится высоко в небе (около зенита). На самом деле угловой размер Луны практически не зависит от её высоты над горизонтом. Иллюзия возникает и при наблюдениях Солнца и созвездий. Свидетельства о феномене сохранились с древних времён и зафиксированы в различных источниках человеческой культуры. В настоящее время существует несколько различных теорий, объясняющих эту иллюзию.
Широко распространено заблуждение, бытующее как минимум со времён Аристотеля (IV век до н. э.), заключающееся в том, что бо́льший размер Луны у горизонта объясняется увеличением, создаваемым атмосферой Земли. На самом деле астрономическая рефракция у горизонта, наоборот, немного уменьшает наблюдаемый размер Луны по вертикали и не влияет на размер по горизонтали.
В результате лунный диск около горизонта виден приплюснутым.
Есть и ещё один фактор, из-за которого угловой размер Луны около горизонта слегка меньше, чем когда она в зените. С перемещением Луны от зенита к горизонту расстояние от неё до наблюдателя возрастает на величину земного радиуса, и её видимый размер уменьшается на 1,7 %.
Кроме того, угловой размер Луны слегка меняется в зависимости от её положения на орбите. Поскольку её орбита заметно вытянута, в перигее (ближайшей к Земле точке орбиты) угловой размер Луны составляет 33,5 угловых минут, а в апогее — на 12 % меньше (29,43 угловых минут)[ 1 ][ 2 ]. Эти незначительные изменения не связаны с кажущимся многократным увеличением Луны у горизонта: оно представляет собой ошибку восприятия. Измерения с помощью теодолита и фотографии Луны на различной высоте над горизонтом показывают неизменность размера, около половины градуса, а проекция лунного диска на сетчатку невооружённого глаза наблюдателя всегда имеет размер около 0,15 мм.
| |
Самый простой способ продемонстрировать иллюзорность эффекта — это подержать небольшой объект (например, монетку) на вытянутой руке, прикрыв при этом один глаз. Сравнивая размер объекта с большой Луной у горизонта и с маленькой Луной высоко в небе, можно увидеть, что относительный размер не изменяется. Можно также сделать из листа бумаги трубу и смотреть через неё только на Луну, без окружающих объектов — иллюзия исчезнет.
Возможные объяснения иллюзии
Угол зрения и воспринимаемый размер.
Размер видимого нами объекта может быть определён либо через его угловой размер (угол, который образуют входящие в глаз лучи от краёв объекта) либо через его физический размер (реальный размер, например в метрах). Эти два понятия различаются с точки зрения человеческого восприятия. Например, угловые размеры двух одинаковых объектов, помещённых на расстоянии 5 и 10 метров от наблюдателя, различаются почти в два раза, однако, нам, как правило, не кажется, что ближний объект в два раза больше. И наоборот, если более удалённый объект имеет тот же угловой размер, что и более близкий, мы будем его воспринимать как в два раза больший (закон Эммерта).
На данный момент не достигнуто согласия по вопросу, из-за чего Луна кажется больше у горизонта — из-за бо́льшего воспринимаемого углового размера или из-за бо́льшего воспринимаемого физического размера, то есть кажется ли она как находящаяся ближе или как увеличившаяся в размере.
Вообще, полного объяснения этой особенности человеческого восприятия до сих пор не существует. В 2002 году Хелен Росс и Корнелис Плаг выпустили книгу «Загадка лунной иллюзии» , в которой, рассмотрев различные теории, сделали вывод: «Ни одна теория не победила». К тому же решению пришли авторы сборника «Лунная иллюзия», выпущенного в 1989 году под редакцией М. Хершенсона .
Существует много различных теорий, объясняющих иллюзию Луны. Ниже перечислены лишь основные из них.
В 1940-х годах Боринг (Boring, 1943; Holway & Boring, 1940; Taylor & Boring, 1942) и в 1990-х Судзуки (Suzuki, 1991,1998) предложили объяснение иллюзии Луны, согласно которому, кажущаяся величина Луны зависит от степени конвергенции глаз наблюдателя. То есть иллюзия Луны — это результат усиления импульсов к конвергенции глаз, возникающих у наблюдателя, когда он поднимает взгляд наверх (чтобы посмотреть на Луну в зените), а глаза сами по себе стремятся дивергировать. Из-за того, что конвергенция глаз является одним из признаков близости объекта, наблюдателю кажется, что объект высоко в небе меньше по размеру.
В одном из экспериментов Холуэй и Боринг (Holway & Boring, 1940) просили испытуемых сравнить воспринимаемую ими величину Луны с одним из световых дисков, спроецированных на расположенный рядом с ними экран. В первой серии эксперимента испытуемые сидели на стуле. Наблюдая за Луной, находящейся близ горизонта (на уровне глаз наблюдателя), они выбирали диск, который значительно превосходил по величине тот, который они выбирали, когда наблюдали за Луной, находящейся в зените (подняв глаза под углом 30°). Во второй серии испытуемые наблюдали за Луной лёжа на столе. Когда они лежали на спине и смотрели на Луну в зените или когда они были вынуждены закидывать голову назад и поднимать глаза вверх, чтобы из положения на спине увидеть Луну на горизонте, результаты были противоположными. Луна близ горизонта казалась им меньше по величине, чем Луна в зените.
Противники данной гипотезы утверждают, что иллюзия увеличенной Луны быстро затухает при увеличении высоты светила над горизонтом, когда необходимость запрокидывать голову и поднимать глаза вверх ещё не возникает.
Теория относительного размера.
Иллюзия Эббингауза
По теории относительного размера воспринимаемый размер зависит не только от размера на сетчатке, но и от размеров остальных объектов в поле зрения, которые мы наблюдаем одновременно. При наблюдении Луны близко к горизонту мы видим не только Луну, но и другие объекты, на фоне которых спутник Земли кажется больше, чем есть на самом деле. Когда же Луна находится в небе, бескрайние просторы неба заставляют её выглядеть меньше.
Данный эффект был продемонстрирован психологом Германом Эббингаузом. Круг, окружённый маленькими кругами, представляет собой Луну у горизонта и окружающие её маленькие объекты (деревья, столбы и т. п.), а круг, окружённый более крупными объектами, представляет собой Луну в небе. При том, что оба центральных круга имеют одинаковый размер, многим людям кажется, что правый круг на картинке больше. Этот эффект может проверить каждый, вынеся из комнаты во двор какой-нибудь крупный предмет (например, стол). На открытом пространстве он будет выглядеть явно меньше, чем в помещении.
Противники данной теории указывают на то, что пилоты самолётов тоже наблюдают данную иллюзию, хотя в их поле зрения наземных объектов нет.
|
 |
Теория кажущейся удалённости впервые была описана у Клеомеда примерно в 200 г. н. э. Теория предполагает, что Луна у горизонта выглядит больше Луны в небе из-за того, что она кажется дальше. Мозг человека видит небо не как полусферу, чем оно на самом деле является, а как сплюснутый купол. Наблюдая за облаками, птицами и самолётами, человек видит, что они уменьшаются при приближении к горизонту. В отличие от земных объектов, Луна, находясь вблизи горизонта, имеет примерно такой же видимый угловой диаметр, как и в зените, но человеческий мозг пытается компенсировать перспективные искажения и предполагает, что диск Луны должен быть физически больше.
