Луна и солнце у горизонта больше чем в зените
Почему Солнце и Луна кажутся у горизонта больше?
Чем обусловлено кажущееся увеличение размеров Солнца у горизонта?
Действительно, Солнце и Луна у горизонта всегда кажутся нам в несколько раз большими, чем вдали от него. Вместе с тем точные измерения показывают, что реальные угловые размеры этих тел на небе меняются совсем незначительно. Следовательно, мы имеем дело с иллюзией.
Одно из объяснений кажущегося возрастания размеров Луны и Солнца у горизонта было предложено еще Птолемеем (II в. н.э.) и состоит в следующем. Если светило находится у горизонта, то непроизвольно мы относим его к большему расстоянию от нас на воображаемом небосводе, чем в том случае, когда оно наблюдается высоко над горизонтом. Но поскольку угол, под которым виден диаметр светила, в обоих случаях почти один и тот же (зто подтверждают измерения), то реальный его диаметр у горизонта кажется увеличенным. Поясним сказанное.
Живя на поверхности Земли, мы привыкаем к тому, что самые удаленные от нас объекты (облака, деревья, холмы, дома, волны и т.д.) находятся почти всегда у самого горизонта. Причем обычно, чем они ближе к горизонту, тем они дальше от нас. Когда же мы оцениваем «на глаз» угловой размер объекта, то в качестве единицы измерения используем некий субъективный «стандартный угол», который соответствует стандартному объекту на стандартном расстоянии от нас. Последнее возрастает по мере приближения объекта к горизонту. Это приводит к уменьшению единичного стандартного угла, поскольку его величина обратно пропорциональна расстоянию (обратная пропорциональность получается только для достаточно малых углов).
С верхнего этажа высотного здания автомобиль внизу кажется меньшим, чем в случае, когда он наблюдается на точно таком же расстоянии с первого этажа.
Так же один и тот же протяженный небесный объект у горизонта кажется большим, чем вдали от него, так как в первом случае он охватывает больше стандартных единиц измерения угла, чем во втором. Это относится и к дискам Луны и Солнца, и к звездным конфигурациям в созвездиях.
Проблему нельзя считать решенной до конца. Понятия «стандартный объект», «расстояние» и «угол» остаются довольно расплывчатыми. Возможно, их конкретный смысл различен для разных наблюдателей, а для одного и того же наблюдателя может быть различен в разное время. Иначе говоря, степень кажущегося увеличения размеров Луны и Солнца у горизонта может зависеть от условий наблюдений.
«Иллюзия Луны»
Нам кажется, что Солнце или Луна на закате (или на восходе) выглядят больше, когда они высоко в небе. Именно кажется, я не случайно выделил это слово. Все происходит у нас в мозгу, на сетчатке глаза их диаметр в любом случае остается одинаковым. Есть несколько объяснений этого эффекта и, кстати, к единому мнению, почему так происходит, ученые еще не пришли.
А то, что происходит в мозгу, иллюстрирует этот рисунок
Наш мозг считая, что это изображение обладает глубиной, принимает все объекты за размещенные в пространстве. Верхний отрезок воспринимается как расположенный дальше, чем нижний. А при условии, что оба отрезка оставляют равный след на сетчатке глаза, но один из них дальше, мозг посылает сознанию сигнал, что верхний отрезок больше.
Тот же эффект мы видим и на этом рисунке
А теперь вернемся к Солнцу и Луне.
Интуитивно наш мозг видит небо в виде приплюснутого купола, полагая, что объекты, расположенные ближе к горизонту находятся значительно дальше, чем объекты, которые находятся над головой. Облака в небе — хороший пример этого эффекта. Облака у горизонта, находятся дальше и кажутся меньше, чем облака, которые находятся над наблюдателем. И мозг считает, что Луна у горизонта, по аналогии с облаками, должна быть меньше. А так как в действительности ее размер не меняется, то мозг сам увеличивает ее. И нам кажется, что Луна больше. Кроме того, мозг сравнивает Луну с предметами, находящимися у горизонта, например, с уменьшившимися в размерах деревьями. С Солнцем наш мозг поступает так же.
То, что увеличение размера Луны это только иллюзия, подтверждают и нехитрые опыты.
Сделайте бумажную трубку и посмотрите через нее на низко стоящую Луну. Неожиданно обнаружится, что Луна уменьшилась до обычных размеров, потому что мы не видим теперь других предметов у горизонта и их перспективного уменьшения. Уберите трубку, и Луна снова становится большой!
Еще можно сделать две фотографии Луны: когда она находятся высоко в небе и когда у горизонта. Размер диска на фотографиях будет одинаковым (естественно, что фото нужно делать при одинаковом фокусном расстоянии объектива).
Изменение размера — это всего лишь иллюзия, оптический обман, порождаемый «обработкой» изображения нашим мозгом!
Иногда на восходе или на закате можно наблюдать приплюснутость, а порою и совсем странные искажения солнечного или лунного диска. Чаще всего такие искажения наблюдаются у Солнца на закате в тихие безоблачные дни. Всему виной рефракция — преломление лучей в атмосфере Земли.
Луч света, идущий, например, от звезды (точка 1), искривляется в атмосфере и мы видим звезду выше её истинного положения, в точке 2.
Это значит, что благодаря рефракции мы видим звезду, уже зашедшую за горизонт. Чем выше над горизонтом находится звезда, тем меньшую толщу атмосферы приходится преодолевать лучу, и тем меньшие возникают преломления.
С Солнцем немного сложнее. По аналогии с приведенной выше картинкой, при заходе Солнца, когда оно уже опустилось за горизонт, мы продолжаем его видеть — рефракция приподнимает диск. А на восходе Солнце еще находится под горизонтом, а мы, благодаря рефракции, его уже видим. Т.е. день для нас наступает раньше, а заканчивается позже. Но Солнце, в отличие от звезды, имеет видимые размеры. И лучи, идущие от его нижнего края, преломляются сильнее, чем те, которые идут от верхнего. Это происходит потому, что нижним лучам приходится преодолевать большую толщу атмосферы Земли. И, соответственно, преломляются они по разному, нижний край приподнимается немного сильнее верхнего — диск оказывается сплюснутым.
Почему Солнце и Луна у горизонта кажутся такими большими?
Почему Солнце и Луна у горизонта кажутся такими большими?
Нам кажется, что Солнце или Луна на закате (или на восходе) выглядят больше, когда они высоко в небе. Именно кажется, я не случайно выделил это слово. Все происходит у нас в мозгу, на сетчатке глаза их диаметр в любом случае остается одинаковым. Есть несколько объяснений этого эффекта и, кстати, к единому мнению, почему так происходит, ученые еще не пришли.
Интуитивно наш мозг видит небо в виде приплюснутого купола, полагая, что объекты, расположенные ближе к горизонту находятся значительно дальше, чем объекты, которые находятся над головой. Облака в небе — хороший пример этого эффекта. Облака у горизонта, находятся дальше и кажутся меньше, чем облака, которые находятся над наблюдателем. И мозг считает, что Луна у горизонта, по аналогии с облаками, должна быть меньше. А так как в действительности ее размер не меняется, то мозг сам увеличивает ее. И нам кажется, что Луна больше. Кроме того, мозг сравнивает Луну с предметами, находящимися у горизонта, например, с уменьшившимися в размерах деревьями. С Солнцем наш мозг поступает так же.
То, что увеличение размера Луны это только иллюзия, подтверждают и нехитрые опыты.
Сделайте бумажную трубку и посмотрите через нее на низко стоящую Луну. Неожиданно обнаружится, что Луна уменьшилась до обычных размеров, потому что мы не видим теперь других предметов у горизонта и их перспективного уменьшения. Уберите трубку, и Луна снова становится большой!
Еще можно сделать две фотографии Луны: когда она находятся высоко в небе и когда у горизонта. Размер диска на фотографиях будет одинаковым (естественно, что фото нужно делать при одинаковом фокусном расстоянии объектива).
Изменение размера — это всего лишь иллюзия, оптический обман, порождаемый «обработкой» изображения нашим мозгом!
Почему луна на горизонте кажется больше, чем в зените
Содержание статьи
Некоторые тайны Луны еще ждут своей разгадки. Ученые предлагают разные гипотезы, но ни одна не объясняет всего. Одна из таких загадок – явление, известное как «иллюзия Луны».
Иллюзия Луны
Данное явление может наблюдать каждый, и для этого не нужен телескоп, достаточно ясного неба. Если посмотреть на ночное светило во время его восхода или захода, т.е. в то время, когда Луна видна низко над линией горизонта, а затем взглянуть на нее в зените, нетрудно заметить, что диаметр лунного диска меняется. Низко над горизонтом она выглядит в несколько раз больше, чем высоко в небе.
Разумеется, сам размер Луны измениться не может, меняется лишь то, как она выглядит с точки зрения земного наблюдателя.
Как объяснить
Попытки объяснить данное явление предпринимались еще в Древней Греции. Именно тогда была высказана мысль, что в иллюзии повинна атмосфера Земли, но современные ученые с этим не согласны. Лучи небесных светил действительно преломляются в атмосфере, но видимый размер Луны у горизонта из-за этого не увеличивается, а уменьшается.
Разгадку «увеличения» и «уменьшения» Лугы следует искать не столько в физических явлениях, сколько в особенностях человеческого зрительного восприятия. Доказать это можно с помощью простейшего опыта: если закрыть один глаз и посмотреть на какой-нибудь маленький предмет (например, монету) на фоне «большого» лунного диска над горизонтом, а затем – на фоне «маленькой» Луны в зените окажется, что соотношение размеров диска и этого предмета не изменилось.
Одна из гипотез связывает «увеличение» лунного диска с сопоставлением его с земными ориентирами. Известно, что чем больше расстояние от наблюдателя до объекта, тем меньше проекция объекта на сетчатку, тем «меньше» он с точки зрения наблюдателя. Но зрительному восприятию свойственна константность – постоянство воспринимаемого размера объектов. Отдаленный объект человек видит именно как отдаленный, а не маленький.
Лунный диск, находящийся низко над линией горизонта, располагается «позади» домов, деревьев и прочих объектах, которые видит человек, и воспринимается как более отдаленный. С точки зрения константности восприятия это является искажением воспринимаемого размера, которое должно быть компенсировано, и «отдаленная» Луна становится «большой». Когда же Луна видна в зените, ее размер не с чем сравнивать, поэтому иллюзии увеличения не возникает.
Другая гипотеза объясняет это явление дивергенцией (расхождением) и конвергенцией (сведением) глаз. Глядя на Луну в зените, человек запрокидывает голову, что вызывает дивергенцию глаз, которую приходится компенсировать конвергенцией. Сама по себе конвергенция связана с наблюдением приближенных к наблюдателю объектов, поэтому Луна в зените воспринимается как более близкий объект, чем на горизонте. При сохранении размера диска «более близкий» означает «меньший».
Впрочем, ни одну из данных гипотез нельзя назвать безупречной. Иллюзия Луны ждет своей разгадки.
astro-talks
форум для любителей астрономии
Самые частые «астрономические» вопросы и мифы
Модератор: Ernest
Самые частые «астрономические» вопросы и мифы
Сообщение Ernest » 23 янв 2012, 10:30
Действительно при первом же взгляде мы удивляемся огромному диску Луны или Солнца на закате или восходе, в то время как высоко над горизонтом он совсем не поражает воображение. Встречаются забавные науко-подобные объяснения этого явления, например, его связывают увеличивающим действием атмосферы вблизи горизонта. На самом деле это сугубо иллюзорный факт. Простейшие угловые измерения показывают, что по сравнению с зенитом, изменение видимого углового размера диска Луны/Солнца у горизонта ничтожно (диски светил у горизонта вследствие дифференциальной атмосферной рефракции «плющит», то есть сжимает по вертикали, кроме того Луна у горизонта на 7 тыс. км. дальше от нас чем в зените) и ни как не может быть объяснением феномена. Очевидно, что Луна у горизонта нам только представляется огромной! Эффект сугубо психологический.
Самые частые «астрономические» вопросы и мифы
Сообщение Ernest » 30 янв 2012, 11:18
Что за яркая звезда стала светить мне в окно по вечерам?
Самые частые «астрономические» вопросы и мифы
Сообщение Ernest » 28 апр 2012, 08:58
Каким должен быть телескоп, чтобы увидеть звезды не как точки, а в виде пусть бы и маленьких, но дисков?
Звезды и так в телескоп не видны именно в виде точек. Дефекты оптики, дифракция на краях объектива телескопа, возмущения атмосферы приводят к тому, что изображения звезд размываются и видны в телескопы как пятна более-менее регулярной, часто довольно прихотливой формы. Однако эти пятна имеют мало общего с изображением собственно дисков звезд. Для того, чтобы зафиксировать диски звезд надо преодолеть пределы разрешения накладываемые несовершенствами оптики телескопа и атмосферы. На современных крупных телескопах это решается при помощи так называемой адаптивной оптики, когда форма зеркала подстраивается под те возмущения, которые возникают на пути света к фотоприемнику. Это очень сложная и высоконаучная техника, но и она не в силах преодолеть предел накладываемый волновой природой света. Телескоп для построения изображения использует только ту часть света, испущенного объектом наблюдения, которая проходит через его объектив (главное зеркало). То есть получает только частичную информацию об объекте. Эта частичность, связанная с ограниченными размерами объективов телескопов (их входной апертуры), и приводит к проявлениям дифракции, которая замыливает самые тонкие детали изображения. Чем входная апертура телескопа больше, тем проявления дифракции меньше и тем больше шансов различить диски самых близких к нам звезд.
Самые частые «астрономические» вопросы и мифы
Сообщение Ernest » 09 дек 2012, 10:50
Есть-ли какие-то астрономические предпосылки
для «Конца Света» 21-го декабря 2012 года?
Солнце как обычно в этот день проецируется на область Млечного Пути окружающую знаменитые туманности «Лагуна» и «Трехраздельная».
Планеты Солнечной системы также имеют ни чем не примечательную конфигурацию: Марс в Стрельце примерно в 25 градусах впереди (к востоку от) Солнца, Меркурий в Змееносце в 15 градусов позади (к западу от) Солнца, Венера в Скорпионе в 23 градусах позади Солнца, Сатурн в Деве в 50 градусах позади Солнца, Юпитер в Тельце в оппозиции к Солнцу, Луна в первой четверти в Рыбах.
В этот день будет на исходе метеорный поток Гемениды и примерно в максимуме не очень интенсивный поток Урсид.
На верхней границе ковша Большой Медведицы можно будет наблюдать умеренно яркую телескопическую комету C/2012 K5 LINEAR.
Самые частые «астрономические» вопросы и мифы
Сообщение Ernest » 13 янв 2013, 11:04
Видны-ли звезды на дневном небе из колодца (через печную трубу)?
Re: Самые частые «астрономические» вопросы и мифы
Сообщение Plinius » 12 мар 2013, 16:23
Тоже вроде как по теме, если кто не читал.
Почему звезды в ясную морозную погоду мерцают?
Сообщение Ernest » 02 янв 2015, 09:04
Почему звезды мерцают?
Понимая теперь природу мерцания звезд, можно делать какие-то выводы и в отношении этого явления.
Яркие звезды заметнее мерцают и переливаются цветами радуги просто ввиду особенностей зрения, которому труднее уследить быстропеременные изменения блеска и цвета тусклых объектов.
Мерцание тем интенсивнее, чем более неустойчива погода, интенсивнее восходящие и нисходящие потоки в атмосфере.
Ну а как-же планеты?
Почему блеск планет более устойчив и в меньшей степени поддается динамике неоднородностей атмосферы? Хотя планеты и представляются невооруженному глазу точечными объектами сродни звездам их угловой размер во много тысяч раз больше чем у звезд. Скажем, Юпитер это диск угловым диаметром около 40 угловых секунд (диски даже самых близких звезд видны под углом в тысячные доли угловой секунды). Для того, чтобы заставить его мерцать, надо, чтобы все точки этого диска синхронно попали под действие одной и той-же воздушной линзы. То есть эта «линза» на расстоянии 5 км (типичная высота на которой локализуется слой воздушных линз) должна иметь размер более 1 метра, в то время как типичный их размер много меньше (порядка 200 мм). То есть различные части диска Юпитера находятся под воздействием независимых воздушных линз разной силы и знака, их усредненное действие приводит к тому что глаз получает от этой планеты примерно одну и ту-же сумму света.