基于最新视觉理论对月亮错觉现象的解释

【摘 要】：地平线上的月亮和太阳看起来总是比头顶天空中的月亮和太阳大一些，这种现象被
称之为月亮错觉。我们观察地平线尽头天空时，视觉上会认为空间是按地面或地面平行线方
向延伸到远处，而仰望头顶天空时则认为空间是按以眼为中心的视线方向延伸到远处。观察 地平线尽头附近天空和太阳时，类似于视线与地面成一定角度观察公路远近路面的情况：视
线以一定角度观察路面时，路面视觉宽度随视距增加而变窄的程度较小，因而地平线尽头附 近的太阳看起来就会相对较大；我们观察头顶天空和太阳时，类似于视线与路面方向重合时
观察公路远近路面的情况：视线与路面方向重合时看到的路面视觉宽度随视距增加而变窄的 程度较大，因而，头顶天空中太阳看起来就会相对显得较小。不同视线角度看到的路面视觉
宽度随视距增加而变窄程度，可以通过最新视觉理论计算出来，计算结果表明：视线/路面 成一定角度时看到的远处路面视觉宽度，是视线/路面同一个方向时看到的远处路面视觉宽
度的 1.5～1.7 倍左右，这和实验测得的月亮错觉差率基本上是一样的。 关键词：月亮错觉；两小儿辩日；铁轨错觉；视距离理论；视觉计算
中图分类号：B842.2
1．引言
地平线上的月亮和太阳看起来总是比头顶天空中的月亮和太阳大一些，这种现象被称之 为月亮错觉（moon illusion）。地平线附近的彩虹、星座等看起来也会比头顶天空的彩虹、星 座等大一些，因此，也有人将月亮错觉现象叫天体错觉[1]。
公元前七世纪前，古中国和古希腊就有过关于月亮错觉的记载[2]，比如《列子》中“两 小儿辩日”的故事。2000 多年来，历史上出现过各种关于月亮错觉现象产生原因的解释，却 始终没有形成一个普遍被承认的统一观点。 产生月亮错觉现象的原因，可以肯定地说，不是傍晚和中午阳光投射到大气层表面的面积大 小不同引起的。如果傍晚地平线上太阳看起来比较大的原因是由于傍晚阳光斜射大气层表面 而具有较大的照射面积所引起，傍晚地平线上太阳应该比中午头顶天空太阳具有更大的视 角。可实际测量的结果表明，傍晚地平线附近太阳投射到眼里的视网膜小像和中午头顶天空 中太阳投射到眼里的视网膜小像基本上是相等的，傍晚地平线上太阳的视觉直径却是头顶天 空中太阳视觉直径的 1.5～2 倍左右[3]。下表是作者和一些朋友于 99 年 7 月份测得的早午晚 天空中太阳视角（表 1），以及太阳视觉直径大小的评估（表 2）。表中可以看出，早午晚太 阳视角基本上是一样大的，均为 34′～36′左右，早晚太阳视觉直径和傍晚太阳视觉直径之比
在 1.6～1.8 倍之间。

测量方法：在一把 2m 长木尺上的 0 刻度点，固定一个直径 11mm 的圆环，单眼沿着木尺方向透过圆环观
察不同位置的太阳。移动环——眼之间距离，使得眼看到的太阳外径圆周刚好和圆环内径圆周相吻合，此 时记录下环——眼之间的距离，我们就可以根据圆环直径和环——眼间距计算出不同位置的太阳视角大小。
测量和计算结果表明：天空各个位置的太阳所成视角基本上是一样的，均为 35′左右。