为什么在地平线附近的月亮看起来显然要大得多

时间:2023-11-15 08:29:03

【题】如图所示,相比于高挂在天空正上方的月亮,在地平线附近的月亮看起来显然要大得多,既然这样,为什么我们不能在这个更大一些的月亮上看到月亮上更多的细节呢?

为什么在地平线附近的月亮看起来显然要大得多

【解】只有当我们用更大的视角去观察这些细节时,才能够在客体上辨别出新的细节。假如可以用更大的视角去观测地平线附近的月亮,相比它高挂在正天空上时,我们理所应当看到更多的细节。但是实际上,相比月球在空中高挂时,我们的视角在它徘徊在地平线附近时并没有任何的扩大。月亮离观察者并没有更近,反之很容易推测,它在这种情况下离观察者的距离甚至会比当空高挂时更远。

为什么在地平线附近的月亮看起来显然要大得多

虽然这个问题并不需要过多地和光在地平线附近的折射率联系起来,但是并不是说在这里大气折射原理——我们经常引用它来解释这种现象——就一点作用也没有。我们从玛丽雅·契诃娃对她的作家哥哥(契诃夫)的回忆中可以看出,这种错误的影响在人们的心中是多么流行。玛丽雅·契诃娃在这样写道:

有一次碰到一个夏日宁静无云的傍晚,巨大的红彤彤的太阳在地平线附近移动,我们突然冒出一个问题:为什么太阳落下的时候比正午时要大得多、红得多?长时间的争论后我们觉得,大概这时候太阳已经落到地平线以下了,但是大气层对它来说就像一个玻璃棱镜一样,将太阳的影像折射过来被我们看到,但是已经不是自己原来自然的颜色和大小了。

一本科普杂志上还刊登有这样一种解释,虽然它并不比刚才契诃娃的浅显见解更具有说服力,但我们不妨也引用一下:

太阳和月亮在地平线时看起来比它们正当空时要大,是因为在地平线附近大气层的折射率会猛增,在地平线上到达峰值。这使得太阳和月亮在地平线上都以一个更大的红色圆盘的样子出现。

但是实际上,如图所示,不仅折射率没有增加,甚至还使得太阳和月亮在垂直方向上的直径有所减少,成了椭圆形状。可以肯定的是,这些天体与大气折射是没有一点关系的,尽管它们看起来更大的原因还没有最终被查明。

为什么在地平线附近的月亮看起来显然要大得多

综上所述,观察到的地平线附近的球体增大与用望远镜或者是显微镜观察到的物体大小的增减是两回事,这是我们应突出强调的一点。光学仪器之所以能够改变落在我们视网膜上的物体的像,是通过改变进入眼睛的光线的方向实现的。

光学仪器只是改变了落在视网膜上的物体镜像的大小,但却不会改变被观察物体本身的大小,也不会改变物体和我们之间的距离。影像被拉长以后就会落到更多的视觉神经末梢上;本应在神经末梢上汇聚一点的影像在没有光学仪器时会变得难以分辨,被感知为分散且扩大的一团模糊。

然而,我们在地平线上看到的天体在视觉上的放大并不是这种情况;我们之所以在这个变大的圆盘上不可能看到月亮表面更多的细节,是因为在视网膜上月亮的影像并没有扩大。