Този сайт използва бисквитки (cookies). Ако желаете можете да научите повече тукПриемам
20 октомври 2017
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Говорят медиците
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Лунни и суперлунни илюзии (видео)

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 16 ноември 2016 в 10:1532340

Медийната истерия около "Суперлуната" накара много хора да погледнат луната (може би за първи път от много време) още от изгрева й и да ахнат, че тя наистина е "огромна", а интернет пространството се изпълни с многобройни фотографии на нашият естествен спътник, заемащ почти цялото пространство на снимките.

Според редактора на Sky & Telescope Кели Бийти (Kelly Beatty) дори опитните наблюдатели не могат да забележат разлика в размера на луната, а може би само повече яркост. 

Терминът "Суперлуна" създава изкуствено високи очаквания за това, което обикновеният човек може да види, пише Кели Бийти. 

И отправяйки нетърпелив поглед към Луната попадаме в капана на една оптична илюзия, наречена "лунна илюзия", заради която близо до хоризонта Луната изглежда много по-голяма, отколкото когато е високо в небето (около зенита). В действителност ъгловият размер на Луната практически не зависи от нейната височина над хоризонта. Подобна илюзия се случва и ако наблюдаваме Слънцето и съзвездия.

Вероятно още сте под въздействието на подобни фотографии, а може би сте виждали и такива:

Монтаж? Не! Фотографите използват дългофокусна оптика, за да излезе на снимката Луната огромна.

Интересно е, че всъщност на фотографиите Луната изглежда с един и същ размер на хоризонта и високо в небето. Но ние я виждаме различна. Защо? 

Размерът на лунния диск е непроменен, това е илюзия

Още в древността са предполагали, а днес знаем със сигурност, благодарение на фотографската и геодезична техника, че размерът на Луната е непроменен, независимо от това дали е близо до хоризонта или грее високо в небето. Очите ни обаче ни дават усещането, че на хоризонта тя е по-голяма.

Широко разпространено е заблуждението, дошло още от времената на Аристотел (IV век до н. е.), че по-големият размер на Луната близо до хоризонта е заради пречупване на светлината от земната атмосфера. Това не е вярно - въпреки че атмосферата променя възприемания цвят на Луната, тя не увеличава образа й. Всъщност астрономическата рефракция близо до хоризонта, напротив, малко намалява наблюдаемия размер на Луната вертикално и не влияе на хоризонталния размер. В резултат лунният диск се вижда леко сплескан при хоризонта.

Серия от снимки, направени от астронавта Дон Петит от Международната космическа станция, показващи "сет" на пълнолунието на 16 април 2003 г. (причина за серията е орбиталното движение на космическа станция). Както светлината на небесен обект преминава през нашата атмосфера се пречупва, така че Луната изглежда вертикално смачкана, оставяйки своята хоризонтална ширина непроменена

Има и още един фактор, заради който ъгловият размер на Луната близо до хоризонта дори малко по-малък отколкото, когато е в своя зенит. Тя всъщност е по-далеч от наблюдателя при хоризонта с един земен радиус и нейният видим размер трябва да е по-малък с 1,7 %.

За да уверите себе си, вземете лист хартия и го навийте на руло като тясна тръба. Насочете го към изгряващата луна и коригирайте размера на тръбата, докато стане е малко по-голям от диаметъра на Луната. Залепете тръбата, така че размерът й да се запази, и погледнете Луната отново няколко часа по-късно, когато тя е по-високо в небето. Ще видите, че запълва едно и също пространство.

Снимки на издигащите се луни показват, че са идентични по размер.

Илюзията на Луната започва да се приема като психологически феномен през 17 век. В момента съществуват няколко различни теории, защо се появява тази илюзия.

Пълно обяснение на това особено човешко възприятие все още няма. През 2002 година Хелън Рос и Корнелис Плаг издават книгата си "Тайната на лунната илюзия" (The Mystery of The Moon Illusion. Exploring Size Perception), в която, след като разглеждат различните теории, заключават: "Нито една теория не победи". До същото решение стигат авторите на "Лунната илюзия", издадена през 1989 г. под редакцията на М. Хершенсон (Hershenson). 

Има много различни теории за лунната илюзия, ще изброим само основните от тях.

Няма съмнение, че има нещо общо с това как ние възприемаме небесните обекти на фона на земна обстановка. 

Теория на относителния размер 

Според теорията на относителния размер възприеманият размер зависи не само от размера на образа върху ретината, но и от размера на други обекти в полезрението в същото време. При наблюдение на Луната близо до хоризонта, виждаме не само Луната, но и други обекти, на фона на които Луната изглежда по-голяма, отколкото всъщност е. Когато Луната е високо в небето, безкрайните простори на небето я правят да изглежда по-малка.

Този ефект е демонстриран от психолога Херман Ебингхауз (Hermann Ebbinghaus).


Противниците на тази теория сочат, че пилотите на самолети също наблюдават тази илюзия, въпреки че в тяхното полезрение няма наземни обекти.

Теория на привидната отдалеченост

Теория на привидната отдалеченост за първи път е описана от Клеомед около 200 г. пр.н.е. Теорията предполага, че Луната изглежда по-голяма близо до хоризонта, поради това, че изглежда по-далеч. Човешкият мозък вижда небето не като полусфера, каквото е всъщност, а като сплескан купол. Наблюдавайки облаци, птици и самолети, човек забелязва, че те намаляват с приближаването си към хоризонта.



Според теорията, Луната над хоризонта се вижда извън "купола", затова мозъкът ни е склонен да й приписва по-големи размери. (Схеми: J. Antonides, Т. Kubota)


За разлика от земните обекти Луната, когато е близо до хоризонта, има един и същ видим ъглов диаметър като в зенита си, но човешкият мозък се опитва да компенсира изкривяването на перспективата и предполага, че дискът на Луната трябва да е физически по-голям.

Експерименти, провеждани през 1962 година от Кауфман и Рок (Kaufman и Rock) показват, че значителен фактор за създаването на илюзията са визуалните ориентири, т.нар. илюзия на Понцо (Ponzo). Луната близо до хоризонта се оказва в края на последователност от обекти от ландшафта, дървета и сгради, която указва на мозъка на какво разстояние е тя. Когато се премахнат подробностите от пейзажа, голямата Луната се смалява.

Интересно обяснение предлагат Джоузеф Антонидес (Joseph Antonides) и Тоширо Кубота (Toshiro Kubota) в статията си в arxiv.org "Binocular disparity as an explanation for the moon illusion". Те проверяват теорията на относителния размер на Ебингхауз, но типичният размер привидното увеличение на обектите в тази илюзия е равен на 10%. А привидното увеличение на Луната до хоризонта е двукратно (при най-ниска позиция и не във всички ширини). Най-интересното е, отбелязват авторите, че илюзията на Ебингхауз, както повечето оптични илюзии, не изчезват на снимка. Луната на фотографиите не изглежда по-голяма всъщност.

Горе - реално изглеждаща Луна над обсерватория в южната част на Ню Хемпшир. Долу: - фотографията е трансформирана, за да се покаже огромния диск, който много хора мислят, че виждат по време на "Суперлуната". Снимка: Rick Fienberg/ Sky & Telescope

Изследователи се обръщат към друга теория, според която информацията, попадаща в зрителната кора на мозъка, идва от два различни потока. Първият е бинокулярното зрение. Когато изображението от двете очи е еднакво, обектът трябва да бъде далеч и колкото повече си приличат образите от двете очи, толкова е по-далеч.

Вторият източник използва вградения в нашето възприятие модел на света. Ние интуитивно възприемаме небето като намиращо се на някаква крайно отдалечена от нас дистанция, а Слънцето, Луната и звездите - като разположени пред небето спрямо нас, а самото небе служи за фон.

Спрямо небесните обекти това създава противоречие. Бинокулярното зрение не лъже - Луната наистина е по-далеч от небето и тази разлика е стотици пъти.

Мозъкът ни не може да работи въз основа на толкова различни данни и се опитва да заличени противоречието. Затова изкривява на лунната проекция, като преувеличава разликите в картина, идваща от едно и другото око, а именно тези разлики са мярка за отдалечеността на обекта. Степента на изкривяване зависи от привидното разстояние до небето. Близо до земята, където дърветата и други обекти са видими на неговия фон, небето изглежда по-близо, което намалява противоречието между двата канали на информация. Затова при хоризонта изкривяване е сведена до минимум, а мозъкът позволява на очите да видят обекта голям.

Как може да се провери идея? Антонидес и Кубота измерват промените на видимия размер на Луната при различен ландшафт - открито поле, долина, планини, градски пейзаж и т. н. Интересно е да се разберете и съществува ли тази илюзия за хора без бинокулярно зрение.

Освен това илюзията изчезва, ако погледнем Луната близо до хоризонта с главата надолу.

Пълнолунието декември 1990 г., заснето от мисията STS-35 Space Shuttle .

Противниците на тази теория посочат, че илюзията съществува, дори ако Луната се наблюдава през тъмен светлинен филтър, когато околните обекти са неразличими.

Опитите за обяснение продължават.

Как определяме видимите размери. Законът на Емерт

Размерът на видим обект може да се определи или чрез ъгловия размер (ъгълът, образуван от входящите лъчи в окото от краищата на обекта) или чрез преценка на физическите му размери. Тези две концепции се различават от гледна точка на човешкото възприятие. Например, ъгловите размери на два еднакви обекта, поставени на разстояние 5 и 10 метра от наблюдателя, се различават почти двойно, но ние не сме склонни да мислим, че близкият обект е два пъти по-голям. И обратното, ако по-отдалеченият обект има един и същи ъглов размер като близкия, ние ще го възприемем като два пъти по-голям. Тази психофизическа закономерност, свързана с особеностите на зрителното възприятие се нарича закон на Емерт.

Математически законът на Емерт може да бъде формулиран по следния начин:

D = k · α · r 
където:

D - възприеман размер;
k - коефициент на пропорционалност;
α - ъгълът, под който се вижда обектът  (ъглов размер);
r - видимo разстояние до обекта.

Коефициентът на пропорционалност k е неопределен и може да се пропусне, тъй като възприемането на размера е доста относително.

По този начин:

D ~ α · r 

Или възприеманият размер на обекта е пропорционален на произведението на разстоянието r и ъгловият размер α. Ъгловият размер α заменя обекта с размера на неговото изображение върху ретината. 

За равноотдалечени обекти, формулата на Емерт се свежда до:

D1 / D2 = α1 / α2 

Влиянието на дистанцията върху възприемания размер може да се наблюдава, създавайки на ретината послеобраз, който може да бъде получен като се гледа ярка светлина за кратко време или друг обект по-дълго време. Изглежда, че той се увеличава по размер, когато се очаква да е на по-голямо разстояние. Обаче увеличението на възприемания размер е значително по-малко, отколкото може да се предскаже геометрично, която поражда съмнения относно геометричната интерпретация.


Препоръчани материали

Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Разни

Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.