Illusion av månen ( "månillusion" ) - en optisk illusion , som består i det faktum att månen lågt ovanför horisonten verkar vara flera gånger större än när den står högt på himlen (nära zenit ). Faktum är att månens vinkelstorlek är praktiskt taget oberoende av dess höjd över horisonten. Illusionen uppstår också när man observerar solen och stjärnbilderna . Bevis på fenomenet har bevarats sedan urminnes tider och registrerats i olika källor för mänsklig kultur (till exempel i krönikor ). Det finns för närvarande flera olika teorier för att förklara denna illusion.
Det finns en utbredd missuppfattning, som går tillbaka åtminstone till Aristoteles tid ( 4:e århundradet f.Kr. ), att månens större storlek nära horisonten beror på ökningen som skapas av jordens atmosfär . Faktum är att astronomisk brytning nära horisonten, tvärtom, minskar månens observerade vertikala storlek något och påverkar inte den horisontella storleken. Som ett resultat ses månskivan nära horisonten tillplattad.
Det finns en annan faktor, på grund av vilken månens vinkelstorlek nära horisonten är något mindre än när den är i zenit. Med månens rörelse från zenit till horisonten ökar avståndet från den till observatören med värdet av jordens radie och dess skenbara storlek minskar med 1,7%.
Dessutom ändras Månens vinkelstorlek något beroende på dess position i dess omloppsbana. Eftersom dess omloppsbana är märkbart långsträckt, vid perigeum (punkten i omloppsbanan närmast jorden), är månens vinkelstorlek 33,5 bågminuter och vid apogeum är den 12 % mindre (29,43 bågminuter) [1] [2 ] . Dessa mindre förändringar är inte relaterade till den uppenbara multipla ökningen av månen nära horisonten: det är ett perceptuellt fel. Teodolitmätningar och fotografier av Månen på olika höjder över horisonten [3] visar en konstant storlek, cirka en halv grad, och månskivans projektion på näthinnan i observatörens blotta öga har alltid en storlek på cirka 0,15 mm.
Det enklaste sättet att visa effektens illusoriska karaktär är att hålla ett litet föremål (som ett mynt) på armlängds avstånd samtidigt som det täcker ett öga. Om man jämför storleken på ett föremål med en stor måne nära horisonten och en liten måne högt på himlen kan man se att den relativa storleken inte förändras. Du kan också göra ett rör av ett pappersark och titta igenom det bara på Månen, utan omgivande föremål - illusionen kommer att försvinna.
Storleken på ett föremål som vi ser kan bestämmas antingen genom dess vinkelstorlek (den vinkel som bildas av strålarna som kommer in i ögat från föremålets kanter) eller genom dess fysiska storlek (verkliga storleken, till exempel i meter). Dessa två begrepp skiljer sig från människans synvinkel. Till exempel skiljer sig vinkelmåtten för två identiska föremål placerade på ett avstånd av 5 och 10 meter från observatören med nästan två gånger, men som regel verkar det inte för oss att det närmaste föremålet är dubbelt så stort. Omvänt, om ett mer avlägset föremål har samma vinkelstorlek som ett närmare, kommer vi att uppfatta det som dubbelt så stort ( Emmerts lag ).
För tillfället finns det ingen överenskommelse om huruvida Månen verkar större nära horisonten – på grund av en större upplevd vinkelstorlek eller på grund av en större upplevd fysisk storlek, det vill säga om den verkar vara närmare eller ökad i storlek.
I allmänhet finns det fortfarande ingen fullständig förklaring av denna egenskap hos mänsklig perception . År 2002 publicerade Helen Ross och Cornelis Plag Månillusionens gåta [4] , där de, efter att ha övervägt olika teorier, kom fram till: "Ingen teori har vunnit." Författarna till samlingen "Moon Illusion" publicerad 1989 under redaktion av M. Hershenson [5] kom till samma beslut .
Det finns många olika teorier för att förklara månillusionen. Nedan listas bara de viktigaste.
På 1940-talet föreslog Boring (1943; Holway & Boring, 1940; Taylor & Boring, 1942) och på 1990-talet Suzuki (1991, 1998) en förklaring till månillusionen, enligt vilken månens skenbara magnitud beror på grad konvergens av betraktarens ögon. Det vill säga, illusionen av månen är resultatet av en ökning av impulserna mot konvergens av ögonen som uppstår i observatören när han tittar upp (för att titta på månen i zenit ), och ögonen själva tenderar att divergera . Eftersom ögonkonvergens är ett av kännetecknen för ett objekts närhet, verkar det för en observatör som ett objekt högt på himlen är mindre.
I ett experiment bad Holway och Boring (1940) försökspersoner att jämföra deras upplevda månens storlek med en av ljusskivorna som projicerades på en skärm bredvid dem. I den första serien av experimentet satt försökspersonerna på en stol. När de observerade månen nära horisonten (i nivå med observatörens ögon), valde de en skiva som var mycket större än den de valde när de observerade månen i zenit (höjde sina ögon i en vinkel på 30 °). I den andra serien tittade försökspersonerna på månen medan de låg på ett bord. När de låg på rygg och tittade på månen i dess zenit, eller när de tvingades luta sina huvuden bakåt och lyfta upp sina ögon för att se månen vid horisonten från sin ryggläge, var resultaten motsatta. Månen nära horisonten tycktes dem vara mindre i storlek än månen i sin zenit.
Motståndare till denna hypotes hävdar att illusionen av en förstorad måne snabbt bleknar med en ökning av höjden på armaturen ovanför horisonten, när behovet av att kasta tillbaka huvudet och höja ögonen ännu inte uppstår.
Teorin om uppenbar avlägsenhet beskrevs först av Cleomedes runt 200 e.Kr. e. Teorin antyder att månen vid horisonten ser större ut än månen på himlen på grund av att den verkar längre bort. Den mänskliga hjärnan ser inte himlen som ett halvklot, vilket det verkligen är, utan som en tillplattad kupol. När man tittar på moln, fåglar och flygplan ser en person att de minskar när de närmar sig horisonten. Till skillnad från jordiska objekt har månen, när den är nära horisonten, ungefär samma skenbara vinkeldiameter som vid zenit , men den mänskliga hjärnan försöker kompensera för perspektivförvrängningar och antar att månens skiva måste vara fysiskt större.
Experiment utförda 1962 av Kaufman och Rock (Kaufman & Rock) [6] visade att visuella landmärken är en viktig faktor för att skapa illusionen (se Ponzo illusion ). Månen nära horisonten är i slutet av sekvensen av landskapsobjekt , träd och byggnader, som berättar för hjärnan om dess stora avstånd. När landmärken tas bort från synen blir den stora månen mindre.
Motståndare till denna teori pekar på förekomsten av en illusion även när man observerar en stjärna genom ett mörkt ljusfilter, när föremålen som omger den är omöjliga att skilja.
Enligt teorin om relativ storlek beror den upplevda storleken inte bara på storleken på näthinnan, utan också på storleken på andra föremål i synfältet , som vi observerar samtidigt. När vi observerar månen nära horisonten ser vi inte bara månen, utan också andra föremål, mot vilka jordens satellit verkar större än vad den faktiskt är. När månen är på himlen gör himlens stora vidder att den ser mindre ut.
Denna effekt demonstrerades av psykologen Hermann Ebbinghaus . Cirkeln omgiven av små cirklar representerar månen vid horisonten och omgivande små föremål (träd, stolpar, etc.), medan cirkeln omgiven av större föremål representerar månen på himlen. Medan båda mittcirklarna är lika stora, tror många att den högra cirkeln är större på bilden. Alla kan kontrollera denna effekt genom att ta ett stort föremål (till exempel ett bord) ut från rummet och in på gården. I öppet utrymme kommer det att se klart mindre ut än inomhus.
Motståndare till denna teori påpekar att flygplanpiloter också observerar denna illusion, även om det inte finns några markobjekt i deras synfält.
Enligt denna teori kan månillusionen uppstå på grund av att den mänskliga hjärnan inte uppfattar himmelssfären som ett tredimensionellt objekt, utan som dess projektion på ett plan. Eftersom astronomiska observationer oftast utförs i vertikalt läge, är detta plan ytan på en cylinder med en bas som står på horisontlinjen (dess axel går genom observatören och zenit). Det förväntas intuitivt att ju högre ett objekt är över horisonten, desto större bör dess projektion på ytan av en imaginär cylinder vara (som händer med Grönland i Mercator-projektionen ). Men när det gäller Månen ändras inte dess vinkelstorlek, så hjärnan tolkar detta som en minskning av Månens observerade storlek med avståndet från horisonten. Som en bekräftelse på denna teori kan du använda en välkänd teknik för att övervinna månillusionen - titta på Månen vid horisonten genom dina ben upp och ner. Ett annat sätt att testa teorin om kartografisk perception är att observera månen medan den ligger på marken. Men samtidigt är det viktigt att månen vid horisonten är bakom observatörens krona, annars, när huvudet vrids, kommer himlakropparna igen att börja projiceras på cylinderns yta.
Specialdesignade experiment [7] gjorde det möjligt att kvantitativt jämföra inverkan av olika faktorer som föreslagits för att förklara illusionen. I synnerhet höjningen av observatörens huvud (teorin om ögonkonvergensens roll) påverkar storleksförändringen, men mycket svagt (den skenbara storleksförändringen är 1,04 gånger), förändringen i månskivans färg eller ljusstyrka påverkar praktiskt taget inte den skenbara storleken, och närvaron av en horisontlinje eller dess optiska modell (teorin om skenbar avstånd och relativ storlek) leder till en skenbar förändring av skivans storlek med en faktor på 1,3–1,6, och Den exakta förändringen beror på landskapets egenskaper.
| Måne | ||
|---|---|---|
| Egenheter | ||
| Månens bana | ||
| Yta | ||
| Selenologi | ||
| Studie | ||
| Övrig | ||