月亮刚升起时巨大无比？真相并不简单

初升的满月

图片来源：NASA

今天就是中秋节了，不少人已经备好了月饼，准备晚上一睹大圆月的风采。不过，你有没有过这样的经历？傍晚时分，一轮巨大的满月刚从地平线升起，大得惊人，仿佛伸手就能触摸。可几个小时后，当它升到头顶，却变得平平无奇，甚至有点“缩水”了？

难道月亮在赶路的过程中还会变小吗？别被你的眼睛骗了！今天，我们就来扒一扒这个欺骗了人类数千年的视觉魔术。

困扰千年的谜题

这个被称为“月亮错觉”的谜题，让古代大哲学家们也愁白了头。

亚里士多德曾把锅甩给了“大气层”，他认为地平线附近的薄雾和水汽像个巨大的“放大镜”，让月亮变大了。但现代摄影术啪啪打脸：用相同的参数、镜头和相机拍下的月亮在任何位置物理大小都一样。

大气折射会让地平线附近的月亮看起来被压扁

图片来源：NASA APOD

更扎心的是，大气折射不仅不会放大月亮，反而会因为光线偏折，让地平线上的月亮看起来像个被坐扁了的橙子，而不是变大。

既然物理世界没变，那么问题出在哪呢？

地面参照物的误导？

实际上，直到今天，科学家仍然无法完全解释造成“月亮错觉”的原因。不过，其中一个重要的解释是 “地面参照物”的误导。

当你看着地平线，视线中充满了树木、建筑或山脉。大脑会不自觉地拿月亮和这些地面物体做对比。相比之下，当月亮升入空无一物、广袤无垠的夜空时，失去了参考系，它自然显得“娇小”了。

庞佐错觉示意图，

有没有发现铁轨上方的月亮或蓝线看起来似乎更宽些

图片来源：live science & timeanddate

这个解释与一个世纪前发现的庞佐错觉（Ponzo Illusion）原理完全一致。

在庞佐错觉里，你可以想象两条平行的铁轨向远方延伸，在铁轨上方画两条等长的水平线。由于透视法的作用，大脑感知到铁轨在汇聚，于是认定上方的那条线处于“更远”的位置。既然成像相等但距离更远，大脑便自动判定：上方那条线一定更大。

大脑，悄悄把天空改成了浅碟形

有意思的是，在像海洋这样“没有特征的平面”上，月球看起来仍然更大。NASA网站还曾报道，他们的宇航员在绕地轨道上也报告看到了“月亮错觉”。

在没有任何树木、山脉或电线杆作为参照物的海面和太空中，月亮为什么依然会“变”大？这表明还有更多因素在起作用。

在 1962 年《科学》杂志发表的一项经典研究中，科学家通过实验证明，问题出在人类大脑对天空形状的底层设定上：在我们的感知里，天空并不是一个完美的半球，而是一个“扣在大地上的浅碟子”。

月亮的视大小与大脑对天空的感知有关，

我们的大脑通常将天空视为一个扁平的穹顶。

图片来源：BBC

在这个认知模型里，地平线看起来比头顶要遥远得多。当月亮出现在地平线时，即便没有具体的参照物，大脑一看：“哇，这东西离得这么远，在视网膜上居然还这么大，那它本尊一定是个巨无霸！”

于是，大脑直接给你“P”出了一个放大的月亮。

大脑如何放大月亮?

如果你觉得上面的解释只是某种心理暗示，那神经科学给出的证据则更加“硬核”。

2006年，《自然-神经科学》(Nature Neuroscience)发表了一项利用功能性磁共振成像（fMRI）的研究。

科学家扫描了受试者的大脑，发现尽管地平线上的月亮和天顶上的月亮在视网膜上的大小相同，但地平线上的月亮（被感知为遥远而大）在初级视觉皮层中激活的区域更大。

功能性磁共振成像（fMRI），

是一种神经影像学技术。

其原理是利用磁振造影来测量神经元活动

所引发之血液动力的改变。

图片来源：哈佛大学

这意味着，这种欺骗发生在视觉信号进入大脑的最早期阶段。这不是你想出来的错觉，而是你大脑硬件层面的“自动扩图”。

亲自上手：在客厅感受大脑“扩图技能”

看到这里，你可能想问：我怎么知道我的大脑也在悄悄执行这个“自动扩图”程序呢？

其实，你不需要昂贵的 fMRI 设备，在家里就能亲自抓获大脑“搞小动作”的现行。这个实验能让你瞬间明白，大脑是如何根据“距离”来强行修改“大小”的：

1.制造残像：盯着一个明亮的灯泡看几秒钟（注意不要看太久，以免灼伤眼睛）。

2.近距离观察：闭上眼，立刻看向旁边一面很近（约 0.5 米）的白墙，你会看到一个灯泡的暗色残像。

3.远距离切换：接着，迅速将视线移向远处，比如走廊尽头或窗外的远墙（约 5 米）。

接下来，就是见证奇迹的时刻！你会发现，那个残像在远墙上看起来大得离谱！

虽然残像在视网膜上的尺寸从头到尾都没变，但大脑发现你的视线聚焦在了“远处”，于是启动了那套“远物补偿”程序，强行修改了你感知到的比例。这就是“月亮错觉”在你客厅里的微缩演示。

刚刚升起的满月

图片来源：NASA

尽管是大脑的小伎俩让初升的月亮看起来更大，但是还是建议你在下次满月时去感受一番地平线升起的明月。

你甚至还可以试着做一个略显滑稽的动作：弯下腰，从自己的胯下倒着看一眼月亮。

由于倒转了视觉信号，大脑对地形的固有认知会被瞬间破坏，那套“自动扩图”程序也会因为逻辑混乱而暂时关闭。

许多人发现，这样看过去的月亮会瞬间“缩水”，变回那个平平无奇的小圆盘。

你敢在人来人往的公园里试试这个“拆穿大脑”的硬核动作吗？欢迎在评论区分享你的“胯下赏月”心得！

1.https://www.kepuchina.cn/article/articleinfo?business_type=100&classify=0&ar_id=724339

2.https://www.livescience.com/space/the-moon/why-does-the-moon-look-larger-when-its-on-the-horizon

3.https://www.science.org/doi/10.1126/science.136.3520.953

4.https://www.nature.com/articles/nn1641

作者：蝌蚪君
审核：刘颖 李培元 张超 杨柳
审核专家：刘勇 中国科学院国家空间科学中心研究员、中国航天科普大使