Iluzja księżyca

Ten artykuł dotyczy iluzji, w której Księżyc wydaje się większy w pobliżu horyzontu. Aby zapoznać się z iluzją, w której pozorne źródło oświetlenia nie odpowiada pozycji Słońca na niebie, zobacz terminator księżycowy .

Księżyc żniw

Złudzenie Księżyca to złudzenie optyczne , które powoduje, że Księżyc wydaje się większy blisko horyzontu niż wyżej na niebie . Jest znany od czasów starożytnych i odnotowywany przez różne kultury. Wyjaśnienie tej iluzji jest nadal przedmiotem dyskusji.

Dowód iluzji

Kąt, pod jakim znajduje się Księżyc w pełni w oku obserwatora, można zmierzyć bezpośrednio teodolitem, aby pokazać, że pozostaje on stały, gdy Księżyc wschodzi lub opada na niebie. Fotografie Księżyca na różnych wysokościach również pokazują, że jego rozmiar pozostaje taki sam. Prostym sposobem wykazania, że ​​efekt jest iluzją, jest trzymanie małego kamyka (powiedzmy o szerokości 0,33 cala lub 8,4 milimetra) na wyciągnięcie ręki (25 cali lub 64 centymetry) z jednym okiem zamkniętym, ustawiając kamyk tak, aby zakrywał ( zaćmienia) Księżyc w pełni, gdy jest wysoko na nocnym niebie. Następnie, gdy pozornie bardzo duży Księżyc pojawi się na horyzoncie, ten sam kamyk również go zakryje, ujawniając, że nie nastąpiła zmiana w rozmiarze Księżyca, ponieważ kamyk nadal będzie zakrywał Księżyc.

Pomiędzy różnymi pełniami księżyca średnica kątowa Księżyca może wahać się od 29,43 minuty łuku w apogeum do 33,5 minuty łuku w perygeum - wzrost o około 14% pozornej średnicy lub 30% pozornej powierzchni. Wynika to z ekscentryczności orbity Księżyca .

Możliwe wyjaśnienia

Na tej symulowanej linii horyzontu Księżyc wydaje się większy w pobliżu odległych budynków niż w pobliżu.

Rozmiar obserwowanego obiektu można obiektywnie zmierzyć jako rozmiar kątowy (kąt widzenia, pod jakim znajduje się on w oku, odpowiadający proporcji zajmowanego przez niego pola widzenia ) lub jako rozmiar fizyczny (jego rzeczywisty rozmiar mierzony w, powiedzmy metry). Postrzegany rozmiar jest jednak tylko luźno powiązany z tymi pojęciami. Na przykład, jeśli dwa identyczne, znajome obiekty zostaną umieszczone odpowiednio w odległości pięciu i dziesięciu metrów, wówczas obiekt bardziej oddalony znajduje się naprzeciw mniej więcej połowy kąta widzenia obiektu bliższego, ale zwykle jest postrzegany jako obiekt tej samej wielkości (zjawisko do którego odnosi się stałość rozmiaru ), a nie o połowę mniejszy. I odwrotnie, jeśli bardziej odległy obiekt znajdował się pod tym samym kątem co obiekt bliższy, zwykle jest postrzegany jako dwa razy większy.

Dlatego jedno pytanie dotyczące iluzji Księżyca dotyczy tego, czy horyzont Księżyca wydaje się większy, ponieważ jego postrzegany rozmiar kątowy wydaje się większy, czy też dlatego, że jego postrzegany rozmiar fizyczny wydaje się większy, czy też jest to jakaś kombinacja obu. Obecnie nie ma konsensusu w tej kwestii. Najnowsze badania nad iluzją Księżyca zostały przeprowadzone przez psychologów specjalizujących się w ludzkiej percepcji. Książka The Moon Illusion z 2013 roku , pod redakcją Hershensona, zawiera 19 rozdziałów napisanych przez różnych badaczy iluzji, którzy doszli do różnych wniosków. Po przejrzeniu wielu różnych wyjaśnień w ich książce The Mystery of the Moon Illusion z 2002 roku , Ross i Plug podsumowują: „Żadna teoria nie okazała się zwycięska”. Twierdzą, że rozmiar iluzji jest zmienny, ale zwykle jest to widoczny wzrost średnicy o około 50 procent. Najważniejszym czynnikiem jest widok terenu, ale istnieje niewielki wkład innych czynników, takich jak kąt patrzenia, postawa i ruchy gałek ocznych. [ potrzebne źródło ]

Załamanie i odległość

Ptolemeusz próbował wyjaśnić iluzję Księżyca poprzez refrakcję atmosferyczną w Almagest , a później (w Optyce ) jako złudzenie optyczne spowodowane pozorną odległością lub trudnością patrzenia w górę, chociaż interpretacje relacji w Optyce są kwestionowane. Podobnie Cleomedes (około 200 rne) w swojej książce o astronomii przypisał iluzję zarówno refrakcji, jak i zmianom pozornej odległości. W Księdze optyki (1011–1022 ne), Ibn al-Haytham (Alhazen) powtarzające się załamanie jako wyjaśnienie, ale zaproponował również bardziej szczegółowe wyjaśnienie oparte na interweniujących obiektach i pozornej odległości.

Dzięki dodatkowym pracom ( Rogera Bacona , Johna Pechama , Witelo i innych) opartym na wyjaśnieniu Ibn al-Haythama, iluzja Księżyca została zaakceptowana jako zjawisko psychologiczne w XVII wieku.

Hipoteza pozornej odległości

Chmury w pobliżu horyzontu są zwykle dalej od widza, podczas gdy te wysoko na niebie są bliżej, co sprawia wrażenie płaskiej lub delikatnie zakrzywionej powierzchni nieba.

Teoria pozornej odległości najwyraźniej została po raz pierwszy jasno opisana przez Cleomedesa około 200 rne. Teoria sugeruje, że horyzont Księżyca wygląda na większy niż Księżyc w zenicie, ponieważ wydaje się być dalej. Ibn al-Haytham był bardziej konkretny: jego argumentem było to, że ocena odległości obiektu zależy od istnienia nieprzerwanej sekwencji ciał interweniujących między obiektem a obserwatorem; jednakże, ponieważ między Ziemią a Księżycem nie ma obiektów pośrednich, postrzegana odległość jest zbyt mała, a Księżyc wydaje się mniejszy niż na horyzoncie. Naukowcy argumentowali, że hipoteza pozornej odległości jest problematyczna z naukowego punktu widzenia, ponieważ wyjaśnia postrzeganie jako konsekwencje postrzegania: Księżyc patrzy dalej, ponieważ wydaje się większy. Jednak prawdopodobnie za tym związkiem kryją się złożone procesy wewnętrzne.

W 1813 roku Schopenhauer napisał o tym, że iluzja Księżyca jest „czysto intelektualna lub mózgowa, a nie optyczna ani zmysłowa”. Mózg pobiera dane zmysłowe, które są mu dostarczane z oka i wychwytuje duży Księżyc, ponieważ „nasze intuicyjnie postrzegające rozumienie traktuje wszystko, co jest widziane w kierunku poziomym, jako bardziej odległe, a zatem większe niż obiekty widziane w kierunku pionowym”. Według Schopenhauera mózg jest przyzwyczajony do widzenia obiektów wielkości ziemskiej w kierunku poziomym, a także do tego, jak wpływa na nie perspektywa atmosferyczna.

Diagram przedstawiający Księżyc widziany na tle chmury tej samej wielkości na różnych wysokościach nieba. Kiedy Księżyc jest wysoko, chmury, na których się znajduje, są bliżej widza i wydają się większe. Kiedy Księżyc jest nisko na niebie, te same chmury są dalej i wydają się mniejsze, dając złudzenie większego Księżyca.

Jeśli Księżyc jest postrzegany jako znajdujący się w pobliżu innych obiektów widocznych na niebie, można by oczekiwać, że będzie się również oddalał, gdy zbliża się do horyzontu, co powinno skutkować mniejszym obrazem na siatkówce . Ale ponieważ jego obraz na siatkówce jest w przybliżeniu tej samej wielkości, niezależnie od tego, czy znajduje się blisko horyzontu, czy nie, mózg, próbując skompensować perspektywę , zakłada, że ​​nisko położony Księżyc musi być fizycznie większy.

Obszerne eksperymenty przeprowadzone w 1962 roku przez Kaufmana i Rocka wykazały, że kluczowym czynnikiem sprawczym iluzji jest zmiana wzorca wskazówek dotyczących odległości, porównywalna z iluzją Ponzo . Horyzont Księżyc jest postrzegany jako znajdujący się na końcu odcinka terenu oddalającego się w oddali, któremu towarzyszą odległe drzewa, budynki itp. księżyc w zenicie. Eksperymenty przeprowadzone przez wielu innych badaczy przyniosły ten sam wynik; mianowicie, gdy obrazowe wskazówki dotyczące dużej odległości są odejmowane od panoramy dużego horyzontu Księżyca, wydaje się on mniejszy. Kiedy obrazkowe wskazówki wskazujące na zwiększoną odległość zostaną dodane do panoramy Księżyca w zenicie, wydaje się on większy.

Potencjalnym problemem dla teorii pozornej odległości było to, że niewielu ludzi (być może około 5%) postrzega horyzont Księżyca jako większy i dalej. Rzeczywiście, większość ludzi (być może 90%) twierdzi, że horyzont Księżyca wygląda zarówno na większy, jak i bliższy niż Księżyc w zenicie (Boring, 1962; Hershenson, 1982; McCready, 1965, 1986; Restle, 1970). Większość pozostałych twierdzi, że wygląda na większą i mniej więcej w tej samej odległości, co Księżyc w zenicie, a kilka osób nie zgłasza żadnej iluzji Księżyca. Jednak odpowiedź, że Księżyc na horyzoncie wydaje się większy, ale nie bliżej niż Księżyc w zenicie, może być, ponieważ logika widza zaburza jego percepcję; ponieważ widz wie, że Księżyc nie może istnieć fizycznie dalej, nie są świadomie postrzegani. Potwierdza to pomysł, że mózg nie postrzega świadomie odległości i rozmiaru, ponieważ świadomość przestrzenna jest podświadomym poznaniem korowym siatkówki. Zgodnie z możliwością, że zgłoszona odległość Księżyca jest spowodowana logiką, a nie percepcją, odkrycie, że te różne raporty - z niektórymi zgłaszającymi bliższe odległości, a inne nie - jest prawdopodobnie spowodowane błędem w odpowiedzi. Niemniej jednak wyjaśnienie pozornej odległości jest najczęściej spotykane w podręcznikach.

Hipoteza względnej wielkości

Iluzja Ebbinghausa . Dolne środkowe koło otoczone małymi okręgami może reprezentować Księżyc na horyzoncie, któremu towarzyszą obiekty o mniejszym zasięgu wizualnym, podczas gdy górne środkowe koło przedstawia Księżyc w zenicie otoczony obszarami nieba o większym zasięgu wizualnym. Chociaż oba środkowe okręgi są w rzeczywistości tego samego rozmiaru, dla wielu osób dolny wydaje się większy.

Historycznie najbardziej znaną alternatywą dla teorii „pozornej odległości” była teoria „względnej wielkości”. Oznacza to, że postrzegany rozmiar obiektu zależy nie tylko od jego rozmiaru na siatkówce, ale także od rozmiaru obiektów w jego bezpośrednim otoczeniu wizualnym. W przypadku iluzji Księżyca obiekty w pobliżu horyzontu Księżyca (czyli obiekty na horyzoncie lub w jego pobliżu) wykazują drobne szczegóły, które sprawiają, że Księżyc wydaje się większy, podczas gdy Księżyc w zenicie jest otoczony dużymi obszarami pustego nieba które sprawiają, że wydaje się mniejszy.

Efekt ilustruje klasyczna iluzja Ebbinghausa , w której koło wydaje się większe, gdy jest otoczone mniejszymi kręgami, niż gdy jest otoczone większymi kręgami.

Hipoteza kąta widzenia

Zgodnie z hipotezą „kąta patrzenia” iluzja Księżyca jest wytwarzana przez zmiany położenia oczu w głowie towarzyszące zmianom kąta elewacji Księżyca. Choć kiedyś popularne, to wyjaśnienie nie ma już dużego poparcia. Patrzenie nogami na horyzont Księżyc zauważalnie zmniejsza iluzję, ale może to być spowodowane odwróceniem obrazu na siatkówce. Podnoszenie oczu lub przechylanie głowy w pozycji wyprostowanej powoduje tylko niewielką redukcję iluzji.

odniesienia historyczne

Immanuel Kant odnosi się do iluzji Księżyca w swoim tekście Krytyka czystego rozumu z 1781 r., Kiedy pisze, że „astronom nie może powstrzymać się od zobaczenia księżyca większego podczas jego wschodu niż jakiś czas później, chociaż nie daje się zwieść tej iluzji”. Powyżej cytowano Schopenhauera (1813). Wade krótko podsumowuje historyczne odniesienia do iluzji księżyca, poczynając od Arystotelesa ; wymienia cytaty Arystotelesa (~330 pne), Ptolemeusza (~142, 150), Ibn al-Haytham (Alhazen) (1083), Jana Pechama (~1280), Leonardo da Vinci (~1500), René Descartes (1637), Benedetto Castelli (1639), Pierre Gassendi (1642), Thomas Hobbes (1655), J. Rohault (1671), Nicolas Malebranche (1674), William Molyneux (1687) , J. Wallis (1687), George Berkeley (1709), JT Desaguliers (1736), W. Porterfield (1737), R. Smith (1738), CN Le Cat (1744), D. Hartley (1749), Thomas Young (1807) i Carla Friedricha Gaussa (1830).

Dalsza lektura

Linki zewnętrzne

Pobrano z „ https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Moon_illusion&oldid=1140151362 ”