2018基于最新视觉理论对月亮错觉现象的解释(上)(1)

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　　【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  简历大全 http:///html/jianli/
Abstract:The moon and sun appears larger near the horizon than it does while higher up in the sky, it is called
"moon illusion ". When we observed the sky near the horizon,we think that the visual space extend to
the distance along the direction of the ground or the ground parallel lines;yet we looking up at the sky overhead,we think that the visual space extend from eye to the distance along the line of sight extension. We observed sky and sun near the horizon,it similar that observed the road surface in some perspective: when we observed the road surface in some perspective, the visual width of the road narrowing smaller with the increase in distance,so the moon and sun appears larger near the horizon.When we observed
the sun high in sky,it is similar that observed the road surface when the attention of direction coincides
with the direction of the road:when the sight have the same direction with the road, the visual width of
the road narrowing larger with the increase in distance,so the sun and the moon high in sky appears smaller.   http://
Keywords: moon illusion; Ponzo illusion; apparent distance theory; visual computing
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（mooillusion）。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。  代写论文 http://
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。
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评估方法：准备各种直径的圆环，圆环直径分别从 5cm～45cm 每间隔 2cm 一个圆环，共 20 个圆环备用。
然后测试者分别观察中午 12：00 的太阳和傍晚 19：00 的太阳（注意观察太阳时佩戴深色眼镜），并用双手 放在眼前 30cm 距离左右的地方，比量出感觉印象中太阳直径面积大小。然后，另一个人在准备好的圆环 中试探找出和双手直径接近的圆环，这样，就能够测得每个观察者印象中中午和傍晚太阳知觉直径大小。
目前较为流行的关于月亮错觉现象产生原因的解释，是一种叫做视距离理论（apparent
distance theory）的观点[4]。由于早晚太阳视角大小是固定不变的，傍晚地平线上太阳看起来 比较大的原因，就被认为是傍晚地平线上太阳放到了更远处理解，而中午头顶天空中太阳被 放到了较近处理解的结果。至于为什么地平线附近太阳为什么会被理解得更远一些，中午头 顶天空中太阳会被理解得更近一些的原因，则被认为是通过动眼神经调节的结果：观察地平 线附近天空的时候，地面上的树木建筑等物体存在或穹顶的天空形状会诱发动眼神经调节产 生更远的视觉距离感。表面上看，视距离理论是无可辩驳的，因为几乎没有人会怀疑太阳视 觉直径大小的形成，是特定大小的太阳视角空间被放远到一定距离上理解的结果。可事实上， 星星和太阳的视觉直径，并不是由星星和太阳视角和视距计算出来的。夜空里星星看起来镶 嵌在天边上，星星的视觉距离和天空的视觉距离是一样的，天空在视觉中至少有 2000m 以 上的距离，小颗星星的视角差不多为视网膜最低分辨率视角 60″（1′）左右。如果星星视觉直径是星星视角被放 到一定距离上理解的 结果，星星的视觉直 径就应该为2л20001/36060=0.5815m=581cm，很明显，夜空里星星的视觉直径绝对不会超过 0.5m 大 小，五人以上的观察结果表明，夜空里的星星视觉直径大约在 5～10mm 左右。同样，太阳 视觉直径、视角和视觉距离之间，也不存在几何上的函数对应关系。太阳的视角为 36′左右， 傍晚地平线附近太阳看起来至少有 150m 以上距离，按照太阳视觉距离和太阳视角计算出来 的太阳视觉直径大小应该为 2л15036/36060=1.57m，而表 2 调查的结果表明，地平线上太 阳视觉直径最多不超过 50～100cm 大小。如果一个人视觉中地平线上太阳直径为 40cm，则 依据边角关系计算出来的太阳视觉距离为 25m 左右，25m 仅仅相当于一栋 6 个单元的楼房 长度的一半，任何人的视觉经验中，傍晚地平线上的太阳看起来也会比 25m 距离大许多。 动眼神经对眼肌的调节能力会因为仰视天空和平视地平线附近天空而有所不同吗？不论仰 视天空还是平视天空，视觉上都会以尽可能调节到看得更远为原则，而动眼神经的最大生理 调节能力在仰视头顶天空和平视地平线尽头天空时应该是一样的。