Почему Луна такая большая

Фото: Reuters

На ночном небосклоне диск Луны предстает примерно того же размера, что днем Солнце. Когда Луна его затмевает, они совпадают точно, будто части конструктора. Это простое совпадение: размеры нашего спутника примерно в 400 раз меньше, чем звезды, но находится он в 400 раз дальше — и видимые угловые размеры их почти одинаковы.

Впрочем, это временно: Луна удаляется от нас на 3,8 см в год, что должно быть заметно на достаточно больших промежутках времени. В эпоху динозавров Луна выглядела крупнее и могла затмевать Солнце с запасом, не оставляя видимой даже сияющую корону. Зато через пару сотен миллионов лет она не сможет закрыть целиком даже солнечного диска.

С размерами Луны связана и одна зрительная иллюзия: низко над горизонтом она выглядит заметно крупнее, чем когда находится ближе к зениту. Некоторые наблюдатели сообщают о том, что она вырастает едва ли не вдвое. Иллюзия известна с древности — и с той же поры люди пытаются ее объяснить. Аристотель полагал, что виной всему земная атмосфера, действующая на манер огромного увеличительного стекла.

Самая популярная сегодня гипотеза связывает этот феномен со знаменитой иллюзией Эббингауза, которая демонстрирует, что субъективное восприятие размеров объекта зависит от контекста, в который он помещен. Находясь у горизонта, Луна оказывается окруженной силуэтами деревьев, домов, размеры которых мы можем оценить точнее, — и в сравнении с ними кажется более крупной, чем поднимаясь вверх, где остается в полном одиночестве и словно съеживается на фоне огромного неба.

Это объяснение, однако, объясняет далеко не все. Классическая иллюзия Эббингауза обычно увеличивает видимые размеры процентов на 10, но никак не вдвое. Она прекрасно передается на фотографиях — а вот Луна на них всегда одинакова, и высокая, и низкая. К сожалению, лучшей гипотезы долгое время не существовало. Лишь недавно работающий в США профессор Тоширо Кубота и его студент выдвинули новую идею.

По мнению авторов, в основе "лунной иллюзии" — как в основе большинства зрительных иллюзий — лежит сбой в работе систем мозга, которые отвечают за восприятие и интерпретацию визуальной информации. Однако речь идет о сбое не в методах оценки размеров, как с иллюзией Эббингауза, а в подходах к оценке расстояния.

Первый из них — бинокулярное зрение — работает лишь на небольших дистанциях. Как только разница в изображениях объекта с обоих глаз оказывается неразличимо малой, бинокулярное зрение перестает приносить пользу. В этом случае оно позволяет сказать лишь, что объект находится слишком далеко.

Второй компонент оценки расстояний — субъективная трехмерная модель мира, на основе которой мозг интерпретирует двухмерные изображения, получаемые с глаз. Она учитывает законы перспективы и частичную непрозрачность атмосферы. Но она лишь модель, и работает она по формальным правилам.

Ссылаясь на более ранние работы, профессор Кубота выделяет два важных для "лунной иллюзии" принципа действия этой модели:

— Достаточно однородные участки воспринимаются как цельные поверхности.

— Небольшие объекты, нарушающие однородность, воспринимаются как находящиеся перед поверхностью, а не как видимые сквозь дыру в ней.

В соответствии с этим, темное ночное небо воспринимается непрерывной изогнутой поверхностью, а Луна — объектом, расположенным ближе него. С другой стороны, бинокулярное зрение говорит, что Луна так же далека, как и сам "свод небес". Возникает одно из бесчисленных противоречий, которые мозг решает, грубо вмешиваясь в модель реальности.

Он просто увеличивает видимые размеры Луны — так, чтобы она выглядела явно находящейся ближе купола небес. Степень вносимого искажения определяется конкретными условиями. Когда Луна спускается низко к горизонту, размеры увеличиваются резко, в соответствии с размерами видимых поблизости предметов. Когда она поднимается высоко, искажение минимально: угловые размеры все равно не с чем сравнить.

Чтобы проверить свою идею, ученые планируют искусственно воспроизвести иллюзию на компьютере. Для этого достаточно сделать картинку, нарушающую согласованность работы двух методов оценки расстояния, которые использует наш удивительный мозг.