Загадка лунной иллюзии: почему Луна у горизонта кажется больше?
Когда полная Луна показывается над линией горизонта, она выглядит огромной. Это любопытное явление, ведь в таком положении Луна находится дальше всего от нас и должна бы казаться немного меньше, чем когда она в зените.
«Фактически вы смотрите сквозь расстояние, равное радиусу Земли, так что [Луна] на один земной радиус дальше, чем когда она прямо над головой», — объяснила Live Science Сюзанна Кохлер, астроном и представитель Американского астрономического общества.
Так почему же Луна у горизонта кажется больше?
Эта загадка, названная «лунной иллюзией», озадачивала наблюдателей неба тысячелетия — и по сей день «мы не до конца понимаем, как она работает», сказала Кохлер. Ранние объяснения, включая идеи Аристотеля, связывали иллюзию с увеличивающими свойствами тумана или рефракцией (преломлением) света в атмосфере. Однако современные фотографии опровергают эту теорию, показывая, что рефракция скорее сплющивает изображение Луны, а не увеличивает его.
Таким образом, лунная иллюзия, вероятно, — «это что-то, что происходит внутри мозга» при построении нашего восприятия размера, считает Барт Боргхёйс, нейробиолог из Луисвиллского университета, написавший в студенческие годы обзорную работу на эту тему и теперь изучающий зрительное восприятие.
Исследователи предложили множество объяснений того, как размер Луны обманывает наш мозг, отметила Кохлер. Одна из идей заключается в том, что когда Луна находится у горизонта, она контрастирует с более мелкими объектами на поверхности Земли, такими как деревья и здания. Однако, добавила Кохлер, Луна всё равно кажется больше даже на «лишённой особенностей равнине», например, над океаном, что указывает на действие более сложных факторов.
Наиболее доказанная теория, часто цитируемая в учебниках, сосредотачивается на ошибках, возникающих, когда мы используем расстояние для оценки размера. Согласно Боргхёйсу, восприятие размера — это «двухэтапный процесс». Сначала наша сетчатка фиксирует угловой размер объекта. А затем мы оцениваем его истинный размер, учитывая воспринимаемое расстояние до него — принцип зрительного восприятия, известный как закон Эммерта.
Этот принцип работает и в случае с Луной, как показало исследование, опубликованное в журнале Science в 1962 году. Исследование обнаружило, что когда смоделированная Луна показывается в конце горизонтальной панорамы, люди воспринимают её больше, потому что ландшафт создаёт ощущение, что она дальше. Напротив, когда Луна показывается без какого-либо ландшафта, где нет индикаторов, указывающих на визуальное расстояние, иллюзия увеличения исчезает.
Это наблюдение «многократно повторялось в психофизических экспериментах»: заполненное пространство воспринимается как более протяжённое и длинное, чем пустое», — сказал Боргхёйс Live Science.
В результате «большинство из нас воспринимает небо как своего рода сплющенную чашу», сказала Кохлер, хотя технически небосвод — это полусфера. Это ещё один способ осмыслить лунную иллюзию. При «сплющенном» небе объект на горизонте кажется нам дальше, чем если бы он был над головой, что заставляет нас думать, что объект того же углового размера на самом деле больше, когда он ниже в небе.
Эта идея схожа с основой иллюзии Понцо, где линии одинаковой длины кажутся разными из-за их размещения на рисунке с перспективой.
Вы также можете увидеть эту иллюзию в действии с помощью домашнего эксперимента. Если вы несколько секунд будете смотреть на яркий объект, например, лампочку, а затем переведёте взгляд на пустую стену, вы, скорее всего, увидите более тёмное послеизображение (послеобраз), которое должно сохранять один и тот же угловой размер независимо от того, на что вы смотрите. Однако, переведя взгляд с дальней стены на более близкую, вы можете заметить, что видимый размер пятна меняется. «Это самая наглядная небольшая проверка или эксперимент, который можно сделать», — сказал Боргхёйс.
Эти иллюзии сохраняются, даже если мы знаем об ограничениях нашего мозга в оценке размеров. Тем не менее, «наблюдать за Луной во всех её фазах — всегда отличная идея, потому что это действительно круто», — сказала Кохлер. «Но возможность одновременно заглянуть и в увлекательный мир науки о мозге — это вдвойне здорово».
Интересно, что лунная иллюзия — не единственный пример «обмана зрения» в астрономии. Подобный эффект наблюдается и с созвездиями: когда они находятся низко над горизонтом, нам также может казаться, что они выглядят крупнее и величественнее, чем в зените. Этот феномен лишний раз подчёркивает, насколько субъективно и зависимо от контекста наше восприятие пространства.
Современные исследования с помощью технологий виртуальной реальности и отслеживания движений глаз позволяют глубже изучить нейронные механизмы, стоящие за иллюзией. Учёные предполагают, что ключевую роль играет не только визуальный контекст, но и положение нашего тела, а также бессознательные ожидания мозга о структуре мира.
Таким образом, простое наблюдение за восходом Луны превращается в удивительную демонстрацию сложной работы человеческого сознания. Это напоминание о том, что даже в эпоху высоких технологий и точных измерений некоторые из самых завораживающих загадок лежат на стыке внешнего мира и внутреннего опыта — прямо у нас над головой, в свете нашего ближайшего небесного соседа.
