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中秋佳节 用科学的目光赏月

作者: 张晓云ZXY   点击次数:    发布时间: 2019-09-10 13:45

  来源:科技日报

  又到一年中秋佳节。自古以来人们就有中秋赏月的习俗,也流传下来许多脍炙人口的赏月诗篇。每当农历十五、十六之际,人们就会想起那句耳熟能详的“人有悲欢离合,月有阴晴圆缺”。中秋赏月是因为那时月亮最大吗?每个人观测到的月亮大小一样吗?事实上,天行有常,这些人们在赏月时的疑问都有着科学的解答。

  中秋节的月亮最大吗?

  这是一个最常见的“误会”。我们知道,一年之中会出现12到13次满月,中秋满月只是其中之一,它的大小、亮度遵循月亮变化的一般规律,与其他月份相比并无特殊。只不过由于历史文化的原因,人们对中秋的月亮寄托了更多的情感,但月亮还是那个月亮,并无任何不同。

  月亮确实会有大有小,但这是因为月亮的视直径与它到观测者的距离有关。月球是在一个椭圆轨道上围绕地球公转的。月球距离地球最近可达363300千米,最远可达405500千米。当月球位于近地点附近时,视直径达到最大的33‘26’‘;而当月球运行到远地点附近时,视直径会减小到29’22‘’左右。这种月地距离的变化导致月球视直径的变化,与在远地点相比,近地点月亮的视直径要大上约14%,面积大了约30%,月亮大小差别自然明显。所以当月亮位于公转轨道的近地点时,它的确是最大的。如果此时恰逢满月,我们就会见到经常见诸报端的“超级月亮”。

  不同地区看到的月亮一样大吗?

  地月距离会导致月球大小的不同,那在地球不同纬度观测月球,会产生大小不同的观感吗?这其实是一种“蓬佐错觉”。“蓬佐错觉”是一种视错觉(又称“铁轨错觉”),最早由意大利心理学家马里奥·蓬佐说明。

  如上图所示,图中的两条黄色线段,怎么看都感觉上面那条更长,而其实二者完全一样。原因有二:一是人们的日常直觉。如果远近不同的两个物体在视网膜上呈现出相同大小的像,我们会自然地判断出距离远的那个物体尺寸更大;二是,蓬佐错觉图中,两条黄线大小相同、在视网膜上成像相等,但我们的大脑根据直线透视原理,会认为上面的黄线更远,因此根据日常直觉,会判断出它比下面的黄线更大。反馈的综合结果就是,在我们看来,上面的黄线显得又长又宽。

  在观测天空时,还有另一个心理现象:我们会很自然地认为天空像个倒扣的碗(天圆地方),并且地平线比头顶距离更远。所以我们会不自觉地认为地平线上的月亮要比头顶的月亮更远一些,由于它和头顶的月亮在视网膜上成像相等,再加上“蓬佐错觉”,我们就会很自然地认为地平线上的月亮更大。而恰恰相反的是,月亮越高反而越大。这是因为对于观测者而言,月亮居于头顶要比月亮在地平线近了差不多一个地球半径。只是由此导致的月球视直径的变化很小,人眼根本无法察觉。

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