Какая Луна больше — у горизонта или в зените? / Хабр
Если задать вопрос случайному респонденту о том, в каком случае Луна имеет больший видимый размер — когда она у горизонта или высоко в небе, вероятнее всего вы получите ответ, что “у горизонта Луна больше”. Если спросите о том, почему человек так считает, то узнаете, что ваш собеседник много раз видел большую Луну низко над домами и деревьями. Больше всего она была ровно на самом восходе. А высоко в небе Луна всегда была гораздо меньшей на вид.
Безусловно, есть люди, которые могут ответить иначе. Но большинство голосуют в пользу большой Луны у горизонта и маленькой высоко в небе.
Отдельно замечу, что кто-то может говорить о Луне в зените — в высшей точке небосвода — там Луна совсем маленькая (как может показаться). Но с территории России увидеть Луну точно в зените нельзя. И хотя в самой южной точке России — в труднодоступных районах Кавказа — на границе с Азербайджаном — в некоторые периоды, повторяющиеся раз в 18 лет, высота Луны может достигать 79 градусов (11 градусов до зенита не хватает — и это для не вовлеченного в астрономию человека уже “почти там”), но в подавляющем большинстве населенных пунктов Луна не забирается в небо выше 60 градусов, а ведь это только ⅔ на пути к зениту.
Человек, тысячелетиями живший собирательством плодов, аграрным трудом, и по сей день с большим усилием поднимает голову вверх. В его восприятии все, что выше 45 градусов — это уже в зените.
Вернемся к Луне
Мне тоже много лет в моей жизни казалось очевидным, что у горизонта Луна больше, крупнее, а значит — ближе к Земле. Причем, разница эта казалась весьма существенной. Но все поменялось, когда я стал изучать астрономию в Московском Планетарии. Я тогда был в 5-м классе, и не смотря на то, что астрономия во многом базируется на геометрии, которую в школе мы тогда еще не проходили, много внезапно перевернулось с головы на ноги, и встало на свои места.Да и как раньше такое могло представляться иначе?!
Посмотрите сами:
Человечек, наблюдающий Луну у горизонта, расположен дальше от Луны на радиус Земли, если сравнивать его расположение с тем, которое имеет по отношению к Луне наблюдатель, созерцающий Луну в зените.
На схеме все очевидно, но насколько это было бы очевидно в реальной жизни?
Вообще ни на сколько.
Более того, очевидно обратное.
Но почему?
Потому что человек — не угломерный инструмент, не транспортир какой-нибудь. Человек — существо воспринимающее мир субъективно, и исключительно через сравнение одного объекта с другим, да и то — весьма искаженно.Например:
Луна низко висит над домами. Её можно сравнить с каким-нибудь домом. Например, Луна примерно соответствует размеру какого-то далекого дома. Получаем 1:1 — Луна как дом. Но мы же понимаем, хотя и не проговариваем это: Дом далеко, но он сам по себе большой — больше человека, а значит и Луна большая. Больше ничего здесь не надо, в сознании укрепилась мысль, что Луна размером с дом. И даже, если Луна имеет угловой размер меньше, чем дом, может включиться другой механизм восприятия: Дом темный, а Луна светлая. А, как известно, “белый цвет полнит”.
А теперь смотрим на Луну высоко в небе — сравнить её там не с чем, кроме как с самим небом, которое огромно — небо превышает Луну в угловых размерах в 360 раз!
Какая Луна в сравнении с небом? — маленькая! Очень маленькая.
Вот и все причины, по которым Луна у горизонта кажется большой.
Но это не все, что можно сказать о размерах Луны
Многие замечали, что у горизонта Луна (как и Солнце) слегка сплюснутое. Величина этой диспропорции (которая сходит на нет по мере увеличения высоты светил над горизонтом) хорошо заметна глазом, и может достигать 10 и более процентов. Это не полтора процента. Это хорошо заметно глазом.Откуда это берется? Вряд ли Луна сплющивается сама по себе. К тому же, кто-то на планете в соседнем часовом поясе видит Луну уже поднявшуюся повыше, и вполне себе круглую, а не дынеобразную.
Когда Луна высоко, её свет достигает наблюдателя сквозь атмосферу самой прямой дорогой — с минимальным поглощением и почти не преломляясь в воздухе. Воздух — среда преломляющая световые лучи, изменяющая их направление — как вода или стекло, но несколько слабее.
Если Луна высоко, то её свет входит в атмосферу в направлении близком (ну, условно) к перпендикулярному, что не создает значительных оптических искажений.
Но когда Луна низко над горизонтом, её лучи достигают наблюдателя входя в атмосферу очень полого, преломляются сильнее, и вот тут происходят интересные эффекты.
В результате этих эффектов вертикальный видимый размер Луны — правильно! — уменьшается. А горизонтальный остается практически таким же, как если бы Луна была в зените.
Опять мы сталкиваемся с тем, что положение Луны у горизонта приводит к уменьшению её видимых размеров. В данном случае за счет атмосферной рефракции (вот так правильно называется это явление — “атмосферная рефракция”). Влияние атмосферной рефракции на видимый размер Луны гораздо заметнее, нежели изменение её углового поперечника в случае разницы в расстоянии — в предыдущем случае. Но рефракция влияет только на вертикальный размер. Сильно влияет. В момент восхода — в зависимости от сезона и температуры воздуха — Луна может превратиться буквально в “лепешку”… ладно, в тыкву. Но уже через несколько минут сплюснутость лунного лика перестанет бросаться в глаза и окажется совершенно незаметной.
Более всего описанный эффект проявляется в первые минуты после восхода, или за несколько минут до захода — это в равной мере касается и Луны, и Солнца, и даже планет, но планеты сильно меркнут на небольших высотах, и заметить их метаморфозу можно только в телескоп.
Но и это еще не все
Луна сама по себе бывает либо дальше от Земли, либо ближе к ней. И это самая серьезная причина того, что видимый размер Луны может меняться от ночи к ночи в течение месяца.В самом начале статьи я использовал для простоты среднее расстояние от Земли до Луны —
Но происходят такие изменения медленнее — не за сутки, а за месяц… хотя, на самом деле, немного быстрее. Луне требуется 27 с небольшим суток, чтобы сделать круг по своей орбите — от точки перигея (где она ближе всего к Земле), добраться до апогея (где расстояние от Луны до Земли максимальное), и вновь вернуться в перигей.
Цикл смены лунных фаз немного длиннее — почти 30 суток.
То и другое в астрономии называется месяц, но в первом случае это так называемый “сидерический месяц” — период времени, за который Луна делает полный оборот по своей орбите, оказываясь вновь в направлении тех же звезд.
Во втором случае мы имеем дело с “синодическим месяцем” — периодом времени, за который проходит полный цикл смены лунных фаз. Это чуть больше полного оборота по орбите, ведь фазы Луны определяются взаимным положением Луны и Солнца. И сделав оборот по орбите, Луна еще 2 дня догоняет Солнце, сместившееся по эклиптике на целое созвездие.
У разницы между сидерическим и синодическим месяцами есть интересное следствие:
В одном календарном году укладывается 12 синодических месяцев и 13 сидерических месяцев.
Это не так
За год Луна 12 раз полностью меняет все свои фазы. Но оборотов по орбите делает 13. На один оборот больше.Один оборот разменивается на то, чтобы догнать убегающее Солнце.
В последние годы очень популярным является термин “суперлуние”. Астрономы очень его не любят, и говорят, что никаких суперлуний не бывает. Есть полнолуние, новолуние, первая и последняя четверть. А такой фазы Луны, как “суперлуние” в науке нет. Зато, не слишком погруженные в науку люди с восторгом встречают сообщения в желтых СМИ о том, что нас ждет встреча с необыкновенно большой Луной — самой крупной за последние 5 тысяч лет.
Истина всегда находится где-то посередине — между нигилизмом ученых в отношении термина “суперлуние”, и попытками журналистов раздуть из Луны сенсацию.
Сам по себе термин “суперлуние” не плохой и не хороший. Он означает, что перигей своей орбиты Луна пройдет в фазе близкой к полнолунию. Луна одновременно будет и полной, и самой большой за месяц.
Как мы уже знаем, в несколько раз больше, чем обычно, Луна на вид не станет — только на несколько процентов. И саму по себе эту разницу люди не замечают. Но когда им говорят: “Посмотрите, в это полнолуние Луна необыкновенно большая”, большинство поддается внушению, и соглашается: “Действительно, какая огромная!”
Правильно подобранные слова способны увеличить воображаемый размер Луны не на проценты, а в разы! И человек остается в убеждении, что однажды видел такую большую Луну, какая бывает в 5000 лет один раз, и ему невероятно повезло.
На самом деле — ничего особенного, ведь Луна каждые 27 суток примерно одинаково сближается, с Землей. Если это сближение совпало с полнолунием, то масло в огонь добавляет именно сама полнота Луны — её полный вид убеждает зрителя в её больших размерах.
Но ведь бывает, что прохождение перигея орбиты застает Луну в серповидной фазе. И тогда этот тонкий серп уже не кажется особенно большим — не может казаться большим то, что тонкое и хрупкое — это, друзья, психология. А если сделать снимок Луны — фотоаппаратом с максимальным зумом (я думаю, что 5x вполне хватит) в разные дни, а лучше — раз в неделю делать снимки, при сравнении изображений вы увидите разницу. А на небе глазом — вряд ли.
Можете провести такой эксперимент. Фотографируйте Луну в разные дни, и отмечайте, в какой из дней Луна показалась Вам самой большой. И потом сравните свои ощущения с тем, что получилось на фотографиях. Окажется, что реально большой Луна была, например, в фазе первой четверти (половинка обращенная округлостью на запад), а субъективное ощущение было, конечно, в пользу полной Луны.
Если Луна оказывается в полнолунии и в точке перигея орбиты практически одновременно — в пределах одних суток, то когда в следующий раз такое произойдет?
Через месяц Луна в точке перигея орбиты окажется уже не полной — до полнолуния ей будет недоставать еще две ночи (та самая разницу между сидерическим и синодическим месяцами), а еще через месяц Луна будет в перигее практически половинкой… Разница только нарастает.
Но, как говаривал Козьма Прутков, кто садиться ужинать слишком поздно, рискует превратить ужин в ранний завтрак.
Рано или поздно, полнолуние настигнет Луну в перигее с обратной стороны. Случится это примерно через год. Но — нет — не ровно через год. Хотя, казалось бы, если перицентр лунной орбиты направлен всегда в сторону одного и того же созвездия, то и суперлуния должны повторять примерно раз в год.
Но все дело в том, что орбита Луны тоже поворачивается со всеми своими ключевыми точками. Это очень сложное вращение. Потому что, например, точки перигея и апогея (линия апсид) делают круг почти за 9 лет, а узлы лунной орбиты (в которых орбита Луны пересекается с плоскостью эклиптики — вблизи этих точек случаются затмения) оборачиваются за 18 лет — этот период называется сарос, или круг затмений.
В завершении этого лунного обзора традиционное музыкальное приложение: альбом, посвященный полному циклу смены лунных фаз — то, что мы называем лунным месяцем, или упомянутым в статье «синодическим месяцем», в начале которого Луна рождается тонким серпом, набирает яркость и жизненную силу, становится полной, а потом убывает, возвращаясь к виду тонкого серпа, а потом умирает…
«Музыка Небесных Сфер — часть 2 — рождение, жизнь и смерть»
Лунная иллюзия: Другая версия
Предложен еще один вариант ответа на вековой вопрос, почему Луна кажется больше у горизонта, чем в зените.
Луна
Оптическая иллюзия
Item 1 of 3
1 / 3
Джозеф Антонидес (Joseph Antonides) и Тосиро Кубота (Toshiro Kubota) из Университета Саскуэханны (США) заново открыли дебаты вокруг известной оптической иллюзии. Согласно их теории, иллюзия возникает из-за несоответствия между оценками расстояний, которые мозг дает на основании субъективной картины мира и по данным бинокулярного зрения.
То, что увеличение Луны у горизонта — именно иллюзия, а не оптический эффект, не оспаривается. Этому существует множество фотографических подтверждений: на снимках с постоянными настройками камеры Луна не меняет свой размер на всем пути от зенита до горизонта. Открытым остается вопрос о причинах возникновения этой иллюзии.
Пожалуй, самое известное объяснение основывается на предположении, что угловой размер Луны воспринимается в сравнении с находящимися на фоне неё объектами.
Луна у горизонта непроизвольно сравнивается с объектами известных нам (и немалых) размеров (деревья, здания и т. п.) и кажется «крупнее крупного». Аналогичный эффект получил название иллюзии Эббингауза.
Антонидес и Кубота указывают на два недостатка этой теории. Во-первых, во всех экспериментах с иллюзией Эббингауза наблюдатели отмечали лишь 10%-ное кажущееся увеличение объекта, а Луна может «вырастать» и вдвое. Во вторых, она не объясняет, почему эффект исчезает на фото и видео, в отличие от иллюзии Эббингауза, которую легко запечатлеть.
Новая теория основана на предположении, что мозг оценивает расстояние двумя различными способами. Первый — на основании картинки, предоставляемой бинокулярным зрением. Чем меньше отличий между проекциями изображения на сетчатку левого и правого глаза, тем более далеким воспринимается объект. Второй — на основании «встроенной» картины мира: для зрительной коры не существует понятия «бесконечности», и мозг пытается воспринимать небо как сферу, удаленную от нас на некоторое (пусть и большое) расстояние, с помещенными перед ней Луной, Солнцем и звездами.
Тут и возникает противоречие: бинокулярное зрение утверждает, что Луна ничуть не ближе, чем «небесная сфера». Мозг разрешает это противоречие, увеличивая проекцию Луны, причем это искажение проявляется тем сильнее, чем меньше условное расстояние до «небесной сферы». А наличие у горизонта тех же зданий и деревьев заставляет мозг «привязывать» к ним небо: вот дом, а сразу за ним — «небесная сфера». Поэтому Луна кажется крупнее, чем в зените. Когда мы смотрим вверх, небо воспринимается как нечто чрезвычайно далекое.
По сообщению Technology Review
Почему Луна иногда кажется больше?
toggleГлавная > Небольшие изменения > Жизнь
Источник: Getty ImagesИллюзия луны иногда заставляет луну казаться больше, но как это работает на самом деле?
Луна — один из самых завораживающих небесных объектов на нашем небе. Говорят, что он контролирует многие аспекты жизни на Земле, от приливов и отливов до самого нашего настроения. В зависимости от времени года и вашего местоположения на планете Луна может выглядеть очень по-разному, но почему Луна иногда кажется больше? Этот оптический трюк якобы укоренен в нашей зрительной коре, хотя вам придется продолжать читать, чтобы узнать, как он работает на самом деле.
Продолжение статьи под рекламой
Почему луна иногда кажется больше?
Во-первых, мы хотим заверить вас, что Луна на самом деле не становится больше, чем всегда — по крайней мере, пока. Согласно Времени и Дате , частые изменения размера Луны являются прямым результатом ее сближения с орбитой Земли и некоторых умных иллюзий с помощью принудительной перспективы.
На протяжении своего 29,5-дневного обращения вокруг планеты Луна немного приближается к Земле. Если вам посчастливится смотреть на Луну в одно из этих времен, вы можете заметить, что лунное тело вырисовывается вдоль линии горизонта. Эту оптическую иллюзию ученые называют лунной иллюзией.
Статья продолжается под рекламой
Источник: Getty ImagesЧто вызывает иллюзию луны?
Эта лунная иллюзия может показаться простым объяснением иногда увеличивающегося размера Луны, но близость — это только часть уравнения. По данным НАСА, ученые на самом деле не знают, почему лунная иллюзия оказывает такое выраженное влияние на то, как мы воспринимаем Луну.
Судя по всему, он не должен казаться таким близким, как кажется. Даже спустя тысячи лет у ученых, похоже, нет хорошего объяснения этому явлению.
Продолжение статьи ниже рекламного объявления
Основное объяснение связано с тем, как мы уже видим объекты, приближающиеся к горизонту. Наш мозг воспринимает эти объекты как находящиеся ближе или дальше. Во многом это связано с перспективой. Вспомните, как Фродо выглядел ниже Гэндальфа в фильмах «Властелин колец ». Этот эффект фильма был достигнут за счет принудительной перспективы и искусно спроектированных декораций и реквизита, но результаты говорят сами за себя.
Это, в сочетании с относительным размером Луны, может объяснить, насколько явно проявляется эта иллюзия. Деревья, горы и здания, уже казавшиеся карликами на фоне луны, усугубляют это иллюзорное увеличение размеров и близости. Тем не менее, астронавты НАСА на орбите также столкнулись с иллюзией Луны, и у них не было таких объектов на переднем плане, чтобы усилить иллюзию.
Продолжение статьи под рекламой
Источник: Getty ImagesЛуна приближается к Земле?
Нет, Луна не приближается к Земле. На самом деле кажется, что Луна вообще начинает удаляться от нашей планеты. Согласно BBC News , компьютерное моделирование обнаружило, что Луна, которая находилась на расстоянии около 14 000 миль от Земли во время своего формирования, немного сдвинулась за 4,5 миллиарда лет.
Сегодня между ним и Землей около четверти миллиона миль, и он все еще движется. Текущие прогнозы показывают, что Луна удаляется и удаляется со скоростью примерно 1,48 дюйма в год, что примерно соответствует скорости роста человеческих ногтей. И когда он в конце концов покинет нашу орбиту, жизнь на Земле уже никогда не будет прежней.
Реклама
Еще из Green Matters
Последние новости Жизнь Новости и обновления
Реклама
Почему у Луны есть фазы?
Может показаться, что Луна меняет форму, но на самом деле яркая поверхность, которую вы видите, и «лунный свет», достигающий Земли, на самом деле являются солнечным светом, отражающимся от лунной поверхности.
Поскольку Луна вращается вокруг нашей планеты, ее переменное положение означает, что Солнце освещает разные области, создавая иллюзию того, что Луна со временем меняет форму.
Лучший способ понять лунные фазы — это регулярно выходить в ясную ночь, когда Луна в небе, и наблюдать за ней. Подробнее об этом читайте в нашем руководстве о том, как наблюдать за Луной.
В среднем на расстоянии 384 400 км от Земли это ошеломляет невооруженным глазом, а в бинокль или небольшой телескоп — впечатляюще. Это также отличная цель для фотографирования. Подробнее об этом читайте в нашем руководстве о том, как фотографировать Луну, или в руководстве для начинающих по астрофотографии.
Фазы Луны. Внутренний круг показывает, как выглядит Луна, если смотреть с высоты ее северного полюса, а внешний круг показывает фазу, которую мы видим с Земли в это время. Предоставлено: BBC Sky at Night Magazine
Луна кажется безмятежной, но она мчится на восток со скоростью 3682 км/ч, и, поскольку ее почти круговая орбита наклонена всего на 5° относительно земной, она более или менее следует эклиптике.
видимый путь Солнца) по небу.
Вы, наверное, заметили, что Луна всегда повернута к нам одним и тем же лицом. Это потому, что он делает один оборот вокруг своей оси ровно за то же время, которое требуется для обращения вокруг Земли — 27 дней и семь часов.
Фазы Луны в южном полушарии Луис Рохас М., Сантьяго, Чили, 13 октября – 17 октября 2018 г. Оборудование: Canon EOS Rebel T6i, 102-мм ED-рефрактор Explore Scientific, крепление iOptron iEQ30 Pro.
Эта синхронизация называется приливной блокировкой и является результатом гравитационного воздействия Земли на молодую Луну во время ее формирования.
Во время своего эллиптического путешествия вокруг Земли Луна проходит через «фазы» — термин, который мы используем для описания того, какая часть лунного диска кажется освещенной, если смотреть с Земли.
Эта эллиптическая орбита в сочетании с фазами также приводит к появлению так называемого суперлуния.
Фазы Луны. Фото: Yaorusheng / Getty Images
На самом деле Луна всегда освещена наполовину, просто мы не видим ее такой.
Какую бы фазу мы ни наблюдали, на обратной стороне Луны происходит противоположная фаза.
И хотя мы видим только одного терминатора (название, данное разделительной линии между светлой и темной частями лунной поверхности), проносящегося справа налево по лунному диску в любой момент времени, на самом деле их двое совершают кругосветное плавание. ровно 180° друг от друга; утренний терминатор (который открывает лунный день) и вечерний терминатор (который оставляет за собой ночь).
Извините, Pink Floyd, у Луны нет постоянной темной стороны.
Чего многие люди не осознают (хотя это совершенно логично), так это того, что между фазами Луны и временем ее восхода существует связь.
Новолуние
Новолуние (видимость 1%) от Мартина Мартадинаты.
В этой фазе наш спутник невидим. Когда Солнце и Луна находятся на одной стороне Земли, они восходят вместе, но мы не можем видеть Луну, поскольку она скрыта в солнечном свете. В любом случае, там особо не на что смотреть, так как его лицо к нам полностью в тени.
Восковой полумесяц
Авторы и права: Сара и Саймон Фишер.
Продолжая свое путешествие, западный (правый) край Луны освещается солнцем, образуя тонкий полумесяц. Утренний терминатор начинает ползти со скоростью 15,5 км/ч с запада на восток.
Первая четверть
Авторы и права: Пол Ликориш
Этот сбивает с толку неастрономов, потому что он явно похож на половину Луны, хотя и называется четвертью Луны. Это потому, что терминатор завершил четверть (90°) своего 360° путешествия вокруг Луны.
Больше похоже на это
По этой логике полную Луну следует называть полулунием, но это просто глупо, правда? В этой фазе Луна восходит в полдень и заходит в полночь. Вдоль терминатора солнечный свет под низким углом создает длинные тени, отбрасывая близлежащие кратеры и горы на резкий рельеф — идеально подходит для лунных наблюдений.
Восковая горбинка
Авторы и права: Харви Скут.
В этой фазе Луна почти полностью освещена.
Зона дневного света выглядит яйцевидной (выпуклой) и ежедневно увеличивается в размерах (вощение).
Полнолуние
Полнолуние в Перигее Тома Ховарда
На полпути утреннего терминатора Луна находится на противоположной стороне Земли от Солнца, ее ближняя сторона полностью освещена и ослепительна. Бестеневой, обесцвеченный и плоский на вид, он не годится для наблюдения — обидно, потому что в этой фазе он восходит с заходом Солнца, заходит с восходом Солнца и виден всю ночь!
Увядающий горбыль
Авторы и права: Сара и Саймон Фишер
Западный край Луны сгущается тьмой, когда в поле зрения появляется вечерний терминатор. Освещенная солнцем яйцевидная область уменьшается (ослабевает).
Последний квартал
Авторы и права: Эндрю Макнот.
Прошло семь дней и девять часов после полнолуния, и сейчас, когда 90° к западу от Солнца, освещена только восточная (левая) половина Луны. В этой фазе он восходит в полночь и заходит в полдень и, как и в фазе первой четверти, предлагает ошеломляющие виды.
Убывающий полумесяц
Фото: Anadolu Agency / Getty Images
Только на восточной окраине, залитой солнцем, вы сможете полюбоваться красивым полумесяцем в форме буквы «С». Уменьшаясь ежедневно (убывая), она вскоре исчезнет, когда завершится лунный цикл и Луна вернется к «новой». Хотя Луна может оставаться обращенной к нам одним и тем же лицом, наблюдать за ней ежедневно меняется.
Благодаря лунной либрации мы можем наблюдать чуть больше половины поверхности Луны. Фото: Пит Лоуренс
В течение лунного цикла Луна одновременно колеблется как в широтном, так и в долготном направлении. Эти колебания известны как либрации.
Либрация по широте — кивание — происходит из-за того, что ось Луны слегка наклонена относительно земной, что позволяет нам немного заглянуть за ее северный, а позднее в этом месяце — и южный полюса.
Либрация долготы — сотрясение — происходит потому, что Луна движется быстрее всего, когда находится ближе всего к Земле, и медленнее, когда дальше всего.