Иллюзия Луны — это оптическая иллюзия , из-за которой Луна у горизонта кажется больше, чем выше на небе . Оно известно с древних времен и зафиксировано в различных культурах. [1] [2] Объяснение этой иллюзии до сих пор обсуждается. [2] [3] [4]
Угол, под которым с точки зрения наблюдателя образует диаметр полной Луны, можно измерить непосредственно с помощью теодолита , чтобы показать, что он остается постоянным, когда Луна поднимается или опускается на небо. Фотографии Луны на разных высотах также показывают, что ее размер остается прежним. Простой способ продемонстрировать, что эффект является иллюзией, — это держать небольшой камешек (скажем, шириной 0,33 дюйма или 8,4 миллиметра) на расстоянии вытянутой руки (25 дюймов или 64 сантиметра) с закрытым одним глазом, располагая камешек так, чтобы он закрывал ( затмевает) полную Луну, когда она находится высоко в ночном небе. Затем, когда кажущаяся очень большой Луна окажется на горизонте, тот же камешек покроет и ее, показывая, что размер Луны не изменился.
В разных полнолуниях угловой диаметр Луны может варьироваться от 29,43 угловых минут в апогее до 33,5 угловых минут в перигее — изменение видимого диаметра около 14% или видимой площади на 30%. [5] Это происходит из-за эксцентриситета орбиты Луны .
Размер наблюдаемого объекта можно объективно измерить либо как угловой размер (угол зрения, под которым он находится перед глазом, соответствующий доле поля зрения , которое он занимает), либо как физический размер (его реальный размер, измеряемый в скажем, метры). Однако воспринимаемый размер лишь слабо связан с этими концепциями. Например, если два одинаковых, знакомых объекта расположены на расстоянии пяти и десяти метров соответственно, то более удаленный объект занимает примерно половину угла зрения более близкого объекта, но обычно он воспринимается как имеющий тот же размер (феномен называется постоянством размера ), а не половиной размера. И наоборот, если более удаленный объект находился под тем же углом, что и более близкий объект, то он обычно воспринимается как вдвое больший.
Поэтому один вопрос, касающийся иллюзии Луны, заключается в том, кажется ли Луна на горизонте больше, потому что ее воспринимаемый угловой размер кажется больше, или потому, что ее воспринимаемый физический размер кажется больше, или какая-то комбинация того и другого. В настоящее время нет единого мнения по этому вопросу. Последнее исследование иллюзии Луны было проведено психологами, специализирующимися на человеческом восприятии. Книга «Иллюзия Луны» 2013 года под редакцией Хершенсона предлагает 19 глав, написанных различными исследователями иллюзий, пришедшими к разным выводам. [3] После рассмотрения множества различных объяснений в своей книге « Тайна лунной иллюзии» 2002 года Росс и Плаг приходят к выводу: «Ни одна теория не одержала победу». [6] Они утверждают, что размер иллюзии варьируется, но обычно очевидное увеличение диаметра составляет примерно 50 процентов. Наиболее важным фактором является вид местности, но есть небольшой вклад и других факторов, таких как угол взгляда, поза и движения глаз. [ нужна цитата ]
Птолемей пытался объяснить иллюзию Луны атмосферной рефракцией в « Альмагесте» , а позже (в « Оптике ») как оптическую иллюзию из-за кажущегося расстояния [7] [8] или трудности взгляда вверх, хотя интерпретации этого отчета в «Альмагесте» Оптика спорная. [9] Точно так же Клеомед (около 200 г. н. э.) в своей книге по астрономии приписывал иллюзию как рефракции, так и изменениям видимого расстояния. [2] В «Книге оптики» (1011–1022 гг. н. э.) Ибн аль-Хайсам (Альхазен) повторил преломление в качестве объяснения, но также предложил более подробное объяснение, основанное на промежуточных объектах и кажущемся расстоянии.
Благодаря дополнительным работам ( Роджера Бэкона , Джона Печама , Витело и других), основанным на объяснении Ибн аль-Хайсама, иллюзия Луны стала восприниматься как психологический феномен в 17 веке. [10]
Теория кажущегося расстояния, по-видимому, впервые была четко описана Клеомедом около 200 г. н. э. Теория предполагает, что Луна на горизонте выглядит больше, чем Луна в зените, потому что она выглядит дальше. Ибн аль-Хайсам был более конкретен: его аргумент заключался в том, что оценка расстояния до объекта зависит от наличия непрерывной последовательности промежуточных тел между объектом и наблюдателем; однако, поскольку между Землей и Луной нет никаких промежуточных объектов, воспринимаемое расстояние слишком короткое, и Луна кажется меньше, чем на горизонте. [2] Исследователи утверждают [11] , что гипотеза кажущегося расстояния проблематична с научной точки зрения, поскольку она объясняет восприятие как следствие восприятия: Луна смотрит дальше, потому что выглядит больше. Однако за этими отношениями, вероятно, стоят сложные внутренние процессы.
В 1813 году Шопенгауэр писал об этом, что иллюзия Луны является «чисто интеллектуальной или церебральной, а не оптической или чувственной». [12] Мозг принимает сенсорные данные, поступающие к нему от глаза, и воспринимает большую Луну, потому что «наше интуитивно воспринимающее понимание считает все, что видно в горизонтальном направлении, более отдаленным и, следовательно, более крупным, чем объекты, которые видны в вертикальном направлении». [13] По мнению Шопенгауэра, мозг привык видеть объекты земного размера в горизонтальном направлении, а также под влиянием атмосферной перспективы.
Если воспринимается, что Луна находится в непосредственной близости от других объектов, видимых на небе, можно ожидать, что она также будет удаляться по мере приближения к горизонту, что должно привести к уменьшению изображения на сетчатке . Но поскольку ее изображение на сетчатке примерно одинакового размера независимо от того, находится оно вблизи горизонта или нет, мозг, пытаясь компенсировать перспективу , предполагает, что низкая Луна должна быть физически больше.
Обширные эксперименты Кауфмана и Рока в 1962 году показали, что решающим причинным фактором иллюзии является изменение структуры сигналов на расстояние, сравнимое с иллюзией Понцо . Горизонт Луны воспринимается как конец участка местности, уходящего вдаль, в сопровождении далеких деревьев, зданий и т. д., и все это указывает на то, что она должна быть очень далеко, в то время как эти сигналы отсутствуют на горизонте. зенитная луна. Эксперименты многих других исследователей дали тот же результат; а именно, когда из изображения большой на горизонте Луны вычитаются визуальные признаки большого расстояния, она кажется меньше. Когда к изображению зенитной Луны добавляются графические намеки на увеличенное расстояние, она кажется больше.
Потенциальная проблема теории кажущегося расстояния заключалась в том, что немногие люди (возможно, около 5%) воспринимают горизонт Луны как более крупный и далекий. Действительно, большинство людей (около 90%) говорят, что Луна на горизонте выглядит больше и ближе , чем Луна в зените (Boring, 1962; Hershenson, 1982; McCready, 1965, 1986; Restle, 1970). Большинство остальных говорят, что она выглядит больше и находится примерно на том же расстоянии, что и зенитная Луна, а некоторые люди вообще не сообщают об отсутствии лунной иллюзии. Однако ответ о том, что Луна на горизонте кажется больше, но не ближе, чем Луна в зените, может быть вызван тем, что логика зрителя сбивает с толку его восприятие; поскольку зритель знает, что Луна не может быть физически дальше, он не осознает этого восприятия. Это подкрепляется идеей о том, что мозг не воспринимает сознательно расстояние и размер, поскольку пространственная осведомленность является подсознательной, ретинокортикальной когнитивной функцией. В соответствии с возможностью того, что сообщаемое расстояние до Луны обусловлено логикой, а не восприятием, является вывод о том, что эти различные отчеты — некоторые сообщают о более близких расстояниях, а другие нет — вероятно, связаны с предвзятостью ответов. [11] Тем не менее, объяснение кажущегося расстояния чаще всего встречается в учебниках.
Исторически самой известной альтернативой теории «кажущегося расстояния» была теория «относительного размера». Это утверждает, что воспринимаемый размер объекта зависит не только от размера его сетчатки, но и от размера объектов в его непосредственном визуальном окружении. В случае иллюзии Луны объекты вблизи горизонта Луны (то есть объекты на горизонте или вблизи него) демонстрируют мелкие детали, из-за которых Луна кажется больше, в то время как зенитная Луна окружена большими пространствами пустого неба. из-за этого он кажется меньше. [14]
Эффект иллюстрируется классической иллюзией Эббингауза , когда круг кажется больше, когда он окружен кругами меньшего размера, чем когда он окружен кругами большего размера.
Согласно гипотезе «угла взгляда», иллюзия Луны создается изменениями положения глаз на голове, сопровождающими изменения угла подъема Луны. Хотя когда-то это объяснение было популярным, оно больше не пользуется большой поддержкой. [3] Глядя через ноги на горизонт, Луна действительно заметно уменьшает иллюзию, но это может быть связано с тем, что изображение на сетчатке перевернуто. Поднятие глаз или наклон головы в вертикальном положении дает лишь очень небольшое уменьшение иллюзии. [2]
Иммануил Кант ссылается на иллюзию Луны в своем тексте «Критика чистого разума» 1781 года, когда пишет, что «астроном не может удержаться от того, чтобы увидеть луну при ее восходе больше, чем через некоторое время после этого, хотя эта иллюзия его не обманывает». [15] Шопенгауэр (1813) цитировался выше. Уэйд [1] кратко резюмирует исторические ссылки на лунную иллюзию, начиная с Аристотеля ; он перечисляет цитаты Аристотеля (~ 330 г. до н. э.), Птолемея (~ 142, 150), Ибн аль-Хайсама (Альхазена) (1083 г.), Джона Пешама (~ 1280 г.), Леонардо да Винчи (~ 1500 г.), Рене Декарта (1637 г.). , Бенедетто Кастелли (1639), Пьер Гассенди (1642), Томас Гоббс (1655), Ж. Роо (1671), Николя Мальбранш (1674), Уильям Молинье (1687), Дж. Уоллис (1687), Джордж Беркли (1709) , Дж. Т. Дезагулье (1736 г.), У. Портерфилд (1737 г.), Р. Смит (1738 г.), К. Н. Ле Кэт (1744 г.), Д. Хартли (1749 г.), Томас Янг (1807 г.) и Карл Фридрих Гаусс (1830 г.).
