Видимый размер луны: ОБ УГЛОВЫХ РАЗМЕРАХ СОЛНЦА И ЛУНЫ

Лунная иллюзия: теории возникновения | Почему Луна то большая, то маленькая

Огромная Луна, висящая над горизонтом, выглядит завораживающе. Но что, если мы вам скажем, что часть её великолепия – это обман зрения? Над загадкой лунной иллюзии человечество бьется с четвертого века до нашей эры. Давайте узнаем о ней побольше и посмотрим, будет ли Луна для нас всё так же очаровательна.

Содержание

• Почему Луна сегодня такая большая?
• Что такое иллюзия Луны?
• Как доказать, что большая Луна на небе – это всего лишь иллюзия?
• Теории возникновения иллюзии Луны
  • Древняя теория: атмосферное увеличение
  • Теория сплющенного купола
  • Иллюзия Эббингауза
  • Иллюзия Понцо
  • Микропсия конвергенции
• Почему все эти теории неубедительны?
• Как сфотографировать большую Луну?
• Интересные факты

Почему Луна сегодня такая большая?

Луна может казаться больше по двум причинам:

1. Это суперполнолуние – полная Луна в момент максимального или близкого к максимальному сближения с Землей;
2. Это иллюзия Луны – обман зрения, при котором Луна кажется больше, когда она висит низко у горизонта.

Чтобы узнать подробнее о первой причине, читайте наш путеводитель по суперлуниям. Здесь мы расскажем об иллюзии Луны.

Что такое иллюзия Луны?

Иллюзия Луны – это обман зрения, при котором Луна выглядит больше у горизонта, чем в зените. Солнце и созвездия также подвержены этой иллюзии. Впервые о ней написал греческий философ Аристотель в «Метеорологии» (350 г. до н.э.). Он считал, что этот феномен связан с особенностями отражения света. И до сих пор нет единого точного объяснения, из-за чего возникает иллюзия Луны.

Как доказать, что большая Луна на небе – это всего лишь иллюзия?

Единственное, что мы знаем точно о лунной иллюзии:

она у нас в головах. И вот как проверить это:

• Сфотографируйте огромную Луну у горизонта и маленький лунный диск в зените с одинаковыми настройками камеры. Когда вы сравните две фотографии, то не увидите никакого различия в размерах. (Дальше в этой статье мы расскажем, как сфотографировать Луну, чтобы она казалась большой на снимке).
• Сверните лист бумаги и зафиксируйте так, чтобы огромная Луна помещалась в отверстие впритык. Подождите, пока Луна взойдет и посмотрите на нее снова через бумажную трубу — вы увидите, что лунный диск заполняет ровно столько же места.
• Самый забавный способ выявить иллюзию Луны — посмотреть на нее снизу вверх между собственных ног. Так мозг не будет воспринимать окружающие Луну объекты как знакомые и поэтому не будет создавать иллюзию.

Вам даже не обязательно сравнивать низкую Луну с Луной в зените, чтобы моментально разрушить иллюзию. Если вы просто посмотрите на «огромную» Луну через бумажную трубу или на фотографии, которую вы только что сделали, вы сразу же разочаруетесь, потому что иллюзия работает только когда вы видите Луну в реальном времени и соответствующем пейзаже.

Теории возникновения иллюзии Луны

Луна кажется большой из-за оптической иллюзии, но вопрос — какой? На него до сих пор нет точного ответа, так что ученые продолжают исследования. Давайте рассмотрим несколько наиболее распространенных теорий.

Древняя теория: атмосферное увеличение

В 4 в. до н.э. Аристотель писал, что небесные тела выглядят больше у горизонта. Он предполагал, что атмосфера Земли действует как водная линза, увеличивая изображения Луны, Солнца и звезд, когда они висят низко у горизонта. Греко-египетский астроном Птолемей и греческий астроном Клеомед предлагали похожие теории во 2 веке н.э.

Теория сплющенного купола

В 11 веке н.э. арабский ученый Ибн аль-Хайсам предложил теорию, согласно которой мы воспринимаем небосвод не как полусферу, а как слющенный купол, поэтому расстояние до наивысшей точки на небе кажется короче, чем расстояние до горизонта. Теория утверждает, что мы воспринимаем лунный диск в зените ближе и меньше, а низко висящая Луна кажется нам дальше, и мозг адаптирует ее размер, делая его визуально больше. Наш мозг просто не понимает, что расстояние от Луны до нас не особенно изменяется от ее положения на небосводе.

Иллюзия Эббингауза

Согласно иллюзии, открытой в 1890-х годах немецким психологом Германом Эббингаузом, мы воспринимаем размеры объектов в соответствии с контекстом. В самой известной версии этой иллюзии используются два круга: первый окружен большими кругами, а второй окружен маленькими кружками. Первый круг кажется нам меньше, хотя они одинакового размера. Что касается Луны, она может казаться больше, когда ее окружают деревья, дома и горы, по сравнению с Луной, висящей посреди огромного небесного простора.

Иллюзия Понцо

Как продемонстрировал итальянский психолог Марио Понцо в 1911 году, если мы поместим два одинаковых объекта поперек сходящихся линий, верхний объект будет казаться больше, чем нижний. Феномен также называется «иллюзией железнодорожных путей». Дома, деревья и другие объекты могут служить «железнодорожными путями», создавая линейную перспективу, при которой Луна находится далеко от нас, поэтому ее видимый размер кажется больше.

Микропсия конвергенции

Как утверждается в одной из новейших теорий под названием микропсия конвергенции, наш мозг оценивает расстояние до объектов и их видимый размер по фокусу глаз. Когда мы смотрим на Луну у горизонта, мы фокусируемся на далекое расстояние и воспринимаем Луну как отдаленный большой объект. Когда же мы наблюдаем Луну высоко в небе, нашим глазам не на чем сфокусироваться. Поэтому они настраиваются на стандартное фокусное расстояние длиной всего пару метров, и наш мозг считает, что Луна маленькая и висит совсем близко.

Почему все эти теории неубедительны?

Какими бы интересными эти теории ни казались, для каждой из них найдутся контраргументы:

• Древние теории атмосферного увеличения опровергаются сразу же, как только вы сравните размеры Луны у горизонта и в зените и увидите, что они одинаковы.
• Теории Понцо и Ибн аль-Хайсама предполагают, что Луна у горизонта должна казаться дальше, но большинству людей, наоборот, лунный диск кажется ближе в этот момент.
• Теория Эббингауза не объясняет, почему астронавты и пилоты самолетов также видят иллюзию Луны, хотя рядом с ней нет более мелких объектов для сравнения.
• Даже новая теория микропсии конвергенции устраивает не всех ученых. Они говорят, что иллюзия Луны также возникает у пожилых людей и людей с имплантированными линзами, у которых нет аккомодации глаз, необходимой для микропсии конвергенции.

Как сфотографировать большую Луну?

Чтобы Луна казалась огромной на снимке, вам тоже необходимо создать иллюзию, но используя технические средства. Вот простое руководство:

• Используйте фотоаппарат с длиннофокусным объективом: неудивительно, что чем сильнее вы приближаете, тем больше будет выглядеть Луна.
• Поместите другие объекты (деревья, здания, людей) на передний план, чтобы было с чем сравнить размер Луны. Так работает иллюзия Эббингауза, о которой мы писали выше. Луна будет выглядеть гораздо внушительнее, проплывая на фоне здания, чем на черном пустом небе.
• Следите за экспозицией и используйте штатив, чтобы получить четкий снимок.
• Продумайте композицию снимка заранее. Чтобы узнать, когда Луна будет лучше всего выглядеть в выбранном пейзаже, воспользуйтесь приложением Ephemeris — этот инструмент поможет вам выбрать идеальные условия для съемки.

Интересные факты

• Луна становится желтой или оранжевой на горизонте. Свет Луны проходит сквозь больший объем воздуха у горизонта. В результате короткие волны синего спектра рассеиваются, а более длинные волны красного спектра доходят до нас. Это единственное реальное воздействие земной атмосферы на низко висящую Луну.
• Низкая Луна, на самом деле, примерно на 1,5% меньше, чем Луна над головой. У горизонта она находится примерно на 6 400 км дальше от нас, чем когда висит в зените. Тем не менее, эта разница в размерах не ощутима на глаз.
• Планетарии вынуждены делать изображение Луны у горизонта в два раза больше, чтобы она выглядела, как на настоящем небе . Иллюзия Луны работает только с настоящей Луной, так что планетариям приходится жертвовать точностью во благо реализма.
• Лунную иллюзию часто путают с суперлунием, хотя суперлуния не настолько огромны, как предполагает их название. Суперлуние выглядит на 7% больше, чем обычная Луна, а из-за иллюзии Луны диск нашего спутника кажется нам примерно в два раза больше, чем Луна над головой.

Подведем итог: Луна кажется больше около горизонта из-за лунной иллюзии. Этот обман зрения до сих пор не имеет единого точного объяснения, но мы можем продолжать поиски ответа, наслаждаясь загадочной красотой Луны.

Какой у Луны диаметр и на каком расстоянии от Земли она находится

Украшением ночного неба помимо россыпи звезд, безусловно, является Луна. Благодаря сочетанию ее размера и расстояния до Земли, она является вторым по яркости небесным объектом и может полностью заслонить солнечный диск во время затмения. Неудивительно, что ночное светило не одно тысячелетие притягивает к себе внимание человечества.

Если бы у Земли не было Луны, многое сложилось бы иначе:

• сутки были бы значительно короче;
• смена времен года и климат характеризовались бы нестабильностью;
• происходили бы менее выраженные приливы и отливы;
• появление на планете жизни в ее теперешнем виде было бы под вопросом.

Содержание:

• Диаметр Луны
• Какое расстояние от Земли до Луны
• Как наглядно оценить размер Луны и ее расстояние до Земли
• Видимый размер Луны с Земли
• Меняется ли размер Луны
• Видео

Диаметр Луны

Среднее значение диаметра Луны не слишком большое по космическим меркам число — 3474,1 км. Это приблизительно в два раза меньше, чем расстояние от Москвы до Владивостока.

Тем не менее Луна занимает пятое место по размеру среди естественных спутников планет Солнечной системы:

1. Ганимед.
2. Титан.
3. Каллисто.
4. Ио.
5. Луна.

А вот уже при сравнении размеров спутников по отношению к их планетам Луне нет равных. Имея диаметр, составляющий четверть земного, она занимает первое место. Кроме того, ее размер больше, чем у Плутона.

Какое расстояние от Земли до Луны

Расстояние от Земли до Луны — величина непостоянная. В среднем между центрами планеты и ее естественного спутника 384 400 километров. В этом пространстве поместилось бы еще примерно 30 Земель, а свету для преодоления такого расстояния нужно 1,28 секунды.

Что если бы до ближайшего небесного тела можно было добраться на автомобиле со скоростью 95 км/час? Учитывая, что вся дистанция — это примерно 10 окружностей Земли, на путешествие ушло бы столько же времени, как и на 10 объездов планеты по экватору. То есть чуть меньше шести месяцев. Пока быстрее всего расстояние до Луны преодолела межпланетная станция «Новые горизонты», которая на своем пути к Плутону пересекла орбиту спутника спустя восемь с половиной часов после запуска.

Орбита Луны не идеальный круг, а овал (эллипс), внутри которого находится Земля. В разных точках он расположен ближе или дальше от планеты. Из-за этого, при вращении вокруг общего с Землей центра масс, спутник то приближается, то отдаляется. Так, меньше всего километров разделяет небесные тела, когда ночное светило находится в месте орбиты под названием перигей. В точке, обозначающейся как апогей, спутник наиболее отдален от планеты. Минимальное расстояние — 356 400 км, а максимальное — 406 700 км. Таким образом, дистанция колеблется от 28 до 32 земных диаметров.

Первые близкие к верным оценки расстояния до «соседки» Земли были получены еще во II в. н. э. Птолемеем. В наше время, благодаря современным светоотражающим приборам, установленным на спутнике, расстояние удалось измерить наиболее точно (с погрешностью в несколько см). Для этого на Луну направляют лазерный луч. Потом отмечают, за какой период он вернется к Земле, отразившись. Зная скорость света и время, за которое он достиг датчиков, несложно вычислить расстояние.

Как наглядно оценить размер Луны и ее расстояние до Земли

Земной диаметр примерно в 4 раза больше Лунного, а объем — в 64 раза. Расстояние до ночного светила равно примерно 30 диаметрам планеты. Чтобы наглядно оценить дистанцию от Земли до ее спутника и сравнить их размеры, понадобятся два мяча: баскетбольный и теннисный. Соотношения диаметров:

• Земли (12 742 км) и Луны (3474,1 км) — 3,7: 1 ;
• стандартного баскетбольного мяча (24 см) и теннисного (6,7 см) — 3,6:1.

Значения довольно близкие. Таким образом, если бы Земля была размером с баскетбольный мяч, то ее спутник — с теннисный.

Можно попросить людей представить, что Земля — это баскетбольный мяч, а Луна теннисный, и показать, насколько в таком масштабе спутник удален от планеты. Большинство, скорее всего, предположат расстояние от 30 см до нескольких шагов.

На самом деле, чтобы показать верное расстояние, придется отойти на чуть больше, чем семь метров. Так, между планетой и ее спутником в среднем 384 400 км, а это примерно 30 Земель или соответственно 30 баскетбольных мячей. Умножение диаметра спортивного снаряда на 30 дает результат 7,2 м. Это примерно 9 мужских или 11 женских шагов.

Видимый размер Луны с Земли

360 угловых градусов — вся окружность небесной сферы. При этом ночное светило занимает на ней примерно половину одного градуса (в среднем 31 минуту) — это угловой (видимый) диаметр. Для сравнения: ширина ногтя указательного пальца на расстоянии вытянутой руки — это примерно один градус, то есть две Луны.

По уникальному стечению обстоятельств видимые размеры Солнца и Луны для жителей Земли почти одинаковы. Это возможно из-за того, что диаметр ближайшей звезды в 400 раз превышает диаметр спутника, но и находится дневное светило во столько же раз дальше. Благодаря такому совпадению среди всех планет, вращающихся вокруг Солнца, только на Земле можно наблюдать его полное затмение.

Меняется ли размер Луны

Конечно же, истинный диаметр спутника остается одинаковым, однако видимый размер может меняться. Так, Луна кажется заметно больше во время восхода и заката. Когда ночное светило низко над горизонтом, расстояние до наблюдателя не уменьшается, а, наоборот, немного увеличивается (на радиус Земли). Визуальный эффект, казалось бы, должен быть обратным. Единого ответа, объясняющего причину иллюзии, нет. С уверенностью можно лишь заявить, что это красивое явление своим существованием обязано только особенностям работы человеческого мозга, а не, например, влиянию атмосферы Земли.

Расстояние между Луной и Землей периодически меняется от максимального (в апогее) до минимального (в перигее). Вместе с дистанцией варьируется и видимый диаметр спутника: от 29,43 до 33,5 угловой минуты. Благодаря этому возможны не только полные затмения, но и кольцевые (когда видимый размер Луны в апогее меньше солнечного диска). Примерно раз в 414 дней полнолуние совпадает с прохождением перигея. В это время можно наблюдать максимально большое ночное светило. Явление получило довольно громкое название суперлуние, однако видимый диаметр в этот момент всего лишь на 14% больше обычного. Разница очень незначительная, и простой наблюдатель отличий не заметит.

Благодаря точным измерениям расстояния, ученым удалось обнаружить сравнительно медленное, но постоянное увеличение дистанции между Землей и ее спутником. Скорость, с которой Луна отдаляется, — 3,8 см в год — слишком мала, чтобы можно было заметить существенное уменьшение видимого размера светила. Примерно в таком же темпе растут человеческие ногти. Тем не менее через 600 млн лет Луна настолько отдалится и, соответственно, уменьшится для земных наблюдателей, что полные солнечные затмения останутся в прошлом.

Стоит отметить, что спутник Земли, образовавшийся по современной теории от столкновения планеты с большим объектом 4,5 миллиарда лет назад, изначально находился в 10−20 раз ближе. Однако полюбоваться небом, украшенным светилом в 10−20 раз большего диаметра, чем сейчас, тогда было некому.

Видео

Понять, насколько далеко Луна находится от Земли, вы сможете, посмотрев это видео.

Иллюзия Луны

Иллюзия Луны Добрый день, студент вводной астрономии!

Поскольку вы были достаточно заинтересованы, чтобы спросить, я передать вам следующее. Это что касается вопроса видимого размера Луны, как она выглядит на небе.

Надпись: Восход луны над Сиэтлом. Кредит Шей Стивенс.

Первый эффект настоящий. Угловой диаметр из Луна пропорциональна отношению физического диаметра Луны (3476 км) к его расстоянию от Земли (около 384 400 км от земной центр в среднем). Используя малоугловое приближение, этот угловой диаметр при измерении от центра Земли получается около 0,518 градусов (31,1 угловая минута; потребуется небольшая поправка, чтобы учесть в тот факт, что наблюдатель лежит где-то на поверхности Земли). Однако, центр Луны может находиться на расстоянии 406 600 км и почти 356 600 км из центр земли ¹ . Эти угловые диаметры составляют 0,490 градуса (29,4 дуги). минут) и 0,558 градуса (33,5 угловых минуты), как измерено там. Этот разница в угловом диаметре примерно 4,1 угловых минуты (около 13% из средний угловой размер Луны) заметен человеческому глазу.

Поэтому некоторые полные луны кажутся больше, потому что охватывают большего углового диаметра на небе (Луна оказывается ближе к Земля).

Надпись: любезно предоставлено Earth Science Picture дня; расстояния и угловые диаметры измеряются на наблюдатель, а не в центре Земли. Исходный веб-сайт можно найти здесь.

Но в феномене видимого размера Луны есть нечто большее, чем просто…

Второй эффект иллюзорный. Для разнообразие причин, связанных с тем, как человеческий глаз и мозг работают вместе, человеческий мозг интерпретирует лежащую у горизонта полную луну как появление больше, чем когда он лежит высоко в небе, вдали от горизонта. Ты Можно проверьте сами, что угловой диаметр Луны точно такой же у горизонта, как если бы он был высоко в небе, удерживая объект на расстоянии вытянутой руки, угловой размер которого соответствует угловому размеру луна (см.

также верхнее фото). Вы можете пойти сюда, здесь, здесь и здесь для дополнительная информация о это иллюзия — психофизиологические объяснения все еще спорный! НАСА имеет веб-страницу с хорошим описанием проблемы и несколькими ссылками Чтобы получить больше информации. Та же иллюзия применима к восходу или заходу солнца. Солнце.

Теперь иногда эти эффекты могут работать вместе, чтобы производить «действительно большая Луна», поскольку она находится у горизонта. Восходящий (или заходящий) полная Луна, находящаяся в перигее (самое близкое приближение к Земле), будет верно кажутся очень большими вдоль горизонта. Часть эффекта настоящий, часть иллюзия.

Спасибо за ваш интерес,

Профессор Користа

---

¹ Примечание что эти крайности не обнаруживаются в пределах одной лунной орбиты (или месяца). Более типичные значения перигея и апогея для одной лунной фазы цикла (или лунной орбиты) составляют 363 100 км и 405 700 км. Кроме того, времена перигея и апогея равномерно распределяются между лунными фазами во времени — они не всегда происходят вблизи полнолуния.

Положения и размеры космических объектов

перейти к содержанию

Астрономы используют угловую меру для описания видимого размера объекта в ночном небе. Угол — это отверстие между двумя линиями, которые встречаются в одной точке, а угловая мера описывает величину угла в градусах, обозначаемую символом °. Полный круг делится на 360 °, а прямой угол равен 90°. Один градус можно разделить на 60 угловых минут (сокращенно 60 угловых минут или 60′). Угловую минуту также можно разделить на 60 угловых секунд (сокращенно 60 угловых секунд или 60 дюймов). 

Угол, покрываемый диаметром полной Луны, составляет около 31 угловой минуты или 1/2 ° , поэтому астрономы говорят, что угловой диаметр Луны составляет 31 угловую минуту, или Луна стягивает угол в 31 угловую минуту.

Если вы вытянете руку на длину вытянутой руки, вы сможете использовать пальцы для оценки угловых расстояний и размеров в небе. Угол вашего указательного пальца составляет примерно 1 ° , а расстояние поперек ладони составляет около 10 °.

Формула малых углов

Угловые размеры объектов показывают, какую часть неба объект, кажется, покрывает. Однако угловой размер ничего не говорит о реальном размере объекта. Если вы вытяните руку, глядя на полную луну, вы можете полностью закрыть луну большим пальцем, но, конечно, луна намного больше вашего большого пальца, она только кажется меньше из-за своего расстояния. Насколько большим кажется объект, зависит не только от его размера, но и от расстояния до него. Видимый размер, фактический размер объекта и расстояние до объекта могут быть связаны формулой малого угла:

D = θ D / 206,265

D = линейный размер объекта
θ = угловой размер объекта, в Arcsec
D = Расстояние до объекта

Пример:

= расстояние до объекта

:

= расстояние до объекта

.

Определенный телескоп на Земле может видеть детали размером до 2 угловых секунд. На каком максимальном расстоянии можно было разглядеть детали размером с рост обычного человека (1,6 м)?

d = 206 265 D / θ = 206 265 × 1,6 м / 2 = 165 012 м = 165,012 км

Это намного меньше расстояния до Луны (примерно 384 000 км), поэтому этот телескоп не сможет увидеть астронавта, идущего по Луне. (На самом деле ни один земной телескоп не может.)

Практические вопросы

1. Среднее расстояние до Луны составляет примерно 384 000 км. Луна стягивается под углом 31 угловая минута, или около 1/2°. Используйте эту информацию и формулу малого угла, чтобы найти диаметр Луны в километрах.
2. На каком расстоянии вы должны держать четвертак (диаметром около 2,5 см), чтобы он вытянулся под углом 1°?

Ответы:

1. Диаметр Луны около 3463 км
2. Вам придется держать ее на расстоянии 1,43 метра.

   No related posts.