Луна только поднялась над крышами и деревьями, и на несколько минут привычный спутник Земли выглядит почти неправдоподобно большим. Через пару часов тот же диск оказывается высоко в небе и будто заметно уменьшается. Особенно ярко этот эффект проявляется во время полнолуния.
Такое восприятие известно как лунная иллюзия. Люди наблюдают ее тысячи лет, однако даже сегодня у ученых нет единого объяснения, которое полностью описывало бы механизм этого эффекта. Зато несколько популярных версий уже можно уверенно отбросить.
Становится ли Луна больше у горизонта
Физический размер Луны, конечно, не зависит от того, где мы видим ее на небе. Почти не меняется и ее видимый угловой размер. Угловым размером называют угол, под которым объект виден наблюдателю. Для Луны он составляет примерно половину градуса.
Более того, при прочих равных Луна у горизонта находится от наблюдателя немного дальше, чем та же Луна высоко в небе. NASA указывает, что разница может составлять около 1,5%. Причина проста. Когда Луна находится высоко над головой, точка на поверхности Земли, где стоит наблюдатель, расположена ближе к ней. У горизонта добавляется расстояние, обусловленное радиусом Земли.
Получается любопытная вещь. В момент, когда Луна кажется особенно огромной, ее реальный угловой размер может быть даже чуть меньше, чем несколько часов спустя.
Проверить это можно без астрономических приборов. NASA предлагает сравнить Луну с ногтем на пальце вытянутой руки или посмотреть на нее через узкую бумажную трубку. Когда окружающий пейзаж исчезает из поля зрения, впечатление огромного диска обычно заметно ослабевает.
Почему тогда Луна кажется такой большой
Здесь начинается самая интересная часть. Точного ответа пока нет. NASA прямо отмечает, что убедительной единой теории лунной иллюзии до сих пор не существует. Исследователи связывают ее с тем, как зрительная система оценивает расстояния и размеры объектов.
Когда Луна находится низко, рядом с ней обычно есть знакомые ориентиры. Дома, деревья, холмы, вышки и другие объекты уходят вдаль и помогают мозгу оценивать глубину пространства. Лунный диск оказывается частью этой картины и может восприниматься гораздо крупнее.
Одно из возможных объяснений опирается на иллюзию Понцо. Ее классический пример легко представить по железнодорожным рельсам. Параллельные рельсы визуально сходятся вдали, поэтому два одинаковых по длине предмета, помещенные в разные части такой сцены, могут казаться разными по размеру. Мозг учитывает предполагаемое расстояние и корректирует оценку величины объекта.
Лес, дома и линия горизонта могут усиливать похожий эффект с Луной. Поэтому низкий диск над городом зачастую впечатляет сильнее, чем Луна посреди почти пустого неба.
Однако одной иллюзией Понцо вопрос не закрывается. NASA обращает внимание на наблюдения астронавтов, которые тоже сообщали о лунной иллюзии, хотя привычного земного пейзажа перед ними не было. Поэтому ученые рассматривают и другие механизмы восприятия расстояния и пространства.
Увеличивает ли Луну атмосфера и почему диск бывает оранжевым
Версия про атмосферную линзу звучит убедительно, но наблюдения ее не подтверждают. Земная атмосфера не превращает Луну у горизонта в увеличенное изображение. Атмосферная рефракция, то есть искривление света при прохождении через слои воздуха разной плотности, действует иначе.
Около самого горизонта рефракция может немного сжать изображение Луны по вертикали. Нижний край диска испытывает более сильное преломление, чем верхний. Поэтому восходящая или заходящая Луна иногда выглядит слегка приплюснутой. NASA демонстрирует этот эффект на серии фотографий Луны, сделанных у горизонта и позже той же ночью.
Зато атмосфера действительно меняет цвет. Свет от низкой Луны проходит через значительно более длинный участок земной атмосферы, чем свет от Луны высоко в небе. По дороге сильнее рассеиваются короткие синие волны, поэтому до наблюдателя доходит относительно больше желтого, оранжевого и красного света.
Количество аэрозолей, пыли и дыма тоже влияет на оттенок. По этой причине в один вечер Луна у горизонта выглядит бледно-желтой, а в другой становится насыщенно-оранжевой или красноватой.
| Что мы видим | Что происходит на самом деле |
|---|---|
| Луна кажется огромной у горизонта | Основную роль играет зрительное восприятие. Точный механизм лунной иллюзии пока обсуждается |
| Диск кажется приплюснутым | Атмосферная рефракция сильнее смещает нижнюю часть изображения |
| Луна желтая или оранжевая | Ее свет проходит более длинный путь через атмосферу, где сильнее рассеиваются короткие волны |
| Размер Луны немного меняется в течение месяца | Меняется расстояние между Землей и Луной из-за формы лунной орбиты |
Как проверить лунную иллюзию самостоятельно
Самый наглядный эксперимент можно провести с камерой. Лучше выбрать вечер около полнолуния, когда Луну получится снять сначала возле горизонта, а затем значительно выше.
- Установите камеру в одном месте и выберите определенное фокусное расстояние.
- Сфотографируйте Луну вскоре после восхода.
- Не меняйте фокусное расстояние и настройки кадрирования.
- Через некоторое время снимите Луну еще раз, когда она поднимется выше.
- Откройте оба исходных кадра в одинаковом масштабе и сравните диаметр диска.
Разницы, похожей на ту, которую видит глаз, на снимках не окажется. Возможны небольшие изменения из-за движения Луны и положения наблюдателя, а возле горизонта диск может быть чуть сжат по вертикали из-за рефракции.
Есть и более простой способ — уже упомянутая бумажная трубка. Если посмотреть через нее на большую Луну над домами так, чтобы в поле зрения остался только диск, исчезнет значительная часть визуальных ориентиров, которые мозг использует для оценки расстояния.
Здесь же кроется секрет многих впечатляющих фотографий с гигантской Луной над башней, человеком или деревом. Фотограф снимает удаленный объект длиннофокусным объективом. В кадре и Луна, и земной ориентир получаются крупными, поэтому снимок выглядит гораздо драматичнее того, что наблюдатель увидел бы обычным взглядом.
Лунная иллюзия и суперлуние: в чем разница
Реальные изменения видимого размера Луны все же существуют. Ее орбита не представляет собой идеальную окружность, поэтому расстояние до Земли постепенно меняется. Ближайшую к Земле точку орбиты называют перигеем, а самую дальнюю — апогеем.
Суперлунием обычно называют полнолуние, происходящее вблизи перигея. Сам термин не относится к официальной астрономической номенклатуре. NASA использует распространенное определение, при котором полная Луна находится в пределах 90% от минимального расстояния, достигаемого на соответствующей орбите.
Разница здесь уже физическая. По данным NASA, полная Луна в перигее может выглядеть до 14% крупнее и до 30% ярче, чем в апогее. Без фотографии для сравнения изменение размера заметить трудно.
Лунная иллюзия работает независимо от суперлуния. Обычное полнолуние у горизонта тоже может казаться громадным. Если же суперлуние восходит над домами или деревьями, два эффекта совпадают: небольшой реальный прирост углового размера дополняется гораздо более заметным зрительным впечатлением возле горизонта.
Вопросы и ответы
Почему Луна кажется большой у горизонта?
Это лунная иллюзия, возникающая при обработке зрительной информации мозгом. Окружающий пейзаж и восприятие расстояния, вероятно, участвуют в эффекте, однако единого полного научного объяснения пока нет.
Действительно ли Луна становится больше возле горизонта?
Нет. Положение Луны возле горизонта само по себе не увеличивает ее угловой размер. Для наблюдателя на поверхности Земли она в этот момент даже немного дальше, чем когда находится высоко в небе.
Увеличивает ли Луну земная атмосфера?
Нет. Атмосферная рефракция возле горизонта способна слегка сжать изображение Луны по вертикали, но эффекта огромного диска она не создает.
Почему Луна у горизонта оранжевая?
Свет низкой Луны проходит более длинный путь через атмосферу. Синие волны сильнее рассеиваются, поэтому в дошедшем до наблюдателя свете увеличивается доля желтых, оранжевых и красных оттенков.
Почему на фотографиях Луна бывает невероятно большой?
Такой эффект часто получают длиннофокусным объективом, снимая Луну вместе с удаленным зданием, деревом или человеком. Большое фокусное расстояние позволяет крупно показать и Луну, и далекий объект в одном кадре.
Чем лунная иллюзия отличается от суперлуния?
Лунная иллюзия относится к зрительному восприятию Луны возле горизонта. При суперлунии расстояние до Луны действительно меньше обычного, поэтому ее угловой размер немного увеличивается.
Как убедиться, что Луна у горизонта не стала больше?
Сфотографируйте Луну возле горизонта и высоко в небе с одинаковым фокусным расстоянием, затем сравните диаметр диска на исходных кадрах. Огромной разницы, которую ощущает глаз, измерение не покажет.
