Почему солнце на закате кажется больше чем в зените, хотя физически находится дальше от наблюдателя
Диаметр Солнца всегда постоянен — это действительно так, и он равен 1/108 радиана (1/2 градуса) .
Но размер Солнца все-таки кажется нам гораздо больше при восходе и закате. Угловые размеры Солнца и Луны около горизонта воспринимаются нами в 2,5-3,5 раза большими, чем когда они высоко в небе.
В книге М. Миннарта «Свет и цвет в природе» объясняется этот психологический эффект: кажущаяся сплюснутость небесного свода. Мы воспринимаем Солнце и Луну на таком же расстоянии, как и окружающее их небо, поэтому низкое Солнце представляется нам во много раз дальше, чем высокое. Так как его угловой размер остается одинаковым, мы бессознательно приписываем Солнцу в несколько раз большую величину. Кажущаяся форма неба — определяющий фактор в видимом размере Солнца.
Определить угловой размер Солнца безопасным методом можно, измерив параметры его проекции от небольшого отверстия, например от листвы деревьев. В этом случае его угловой размер
С = D / L (в радианах) ,
где D — диаметр проекции Солнца на экран; L — расстояние от отверстия до экрана.
Любопытно, что угловые размеры Солнца и Луны приблизительно совпадают, что позволяет наблюдать корону Солнца во время его полного затмения.
[ссылка заблокирована по решению администрации проекта]
если внимательно приглядеться, то на закате — солнце ещё и сплюснутое.. . и красное. это влияние сферической атмосферы
— более того когда мы видим солнце на горизонте, оно ниже горизонта!! !
а размер — это относительное понятие и связано с «аккомодацией» глаза и психологическим эффектом — солнце кажется больше над горизонтом по сравнению со зданиями на горизонте.. .
а в зените — маленькое по сравнению с птицами.. . и облаками
Это оптическая иллюзия. Солнце (да и луна тоже) соверщенно одинаковых размеров что в зените, что на горизонте. Просто в зените его размеры не с чем сравнить, поэтому оно кажется меньше.
Атмосфера вызывает РЕФРАКЦИЮ солнца. Рефрация наоборот УМЕНЬШАЕТ размер солнца по вертикали. С этой иллюзией она никак не связана. Так же из-за рефракии можно наблюдать восход солнца раньше чем он есть на самом деле, а закат — позже. Видимые размеры при этом не меняются ни капли.
Физически на закате солнце находится дальше от наблюдателя лишь на величину земного радиуса то-есть где-то 3000 метров. То есть оно дальше всего на 0,000002%. Вы эту величину даже прибором не почувствуете.
Источник
Почему Солнце на горизонте выглядит таким большим?
На фоне поразившей меня новости о том, что 3% населения России считают, что Земля плоская, я размышлял на космические темы и вспомнил, что очень давно хотел рассказать вам про иллюзию Луны.
___
❓ Почему Луна и Солнце на горизонте выглядят в несколько раз более крупными, чем в зените?
___
✍Есть много разных объяснений. Самое популярное связано с тем, что видимый размер Луны увеличивается за счет преломления лучей в атмосфере. Атмосфера, по данному мнению, выступает как увеличительное стекло. Критика этой версии связана с тем, что феномен атмосферной рефракции (преломление лучей в атмосфере) меняет видимое положение объекта в пространстве, но практически не влияет на его величину. Относительно реального положения Луны и Солнца мы всегда видим их смещенными в сторону зенита, это да, но размер объектов меняться не должен. При этом если провести эксперимент и измерить линейкой видимый размер Солнца в зените и на горизонте, то они будут примерно одинаковыми. Это тоже говорит не в пользу этой теории.
Так почему же мы любуемся красотой Солнца во время заката?
___
❗️ У этого явления есть психологическое объяснение.
Простыми словами можно сказать, что увеличение Солнца на горизонте – это простая оптическая иллюзия. Сейчас постараюсь по возможности просто объяснить, в чем она заключается.
___
❕ Одна из особенностей нашего восприятия связана с тем, что видимый размер предмета напрямую не связан с тем, сколько места на нашей сетчатке занято проекцией этого предмета.
___
❕ Простой пример. Двухлитровая бутылка воды, стоящая в метре от нас, может занимать 2% площади сетчатки нашего глаза. Если мы переставим бутылку на расстояние 10 метров от нас, то ее проекция на сетчатке будет занимать, к примеру, уже только 1% от площади всей сетчатки, но видимый размер бутылки при этом не изменится. Мы по-прежнему сможем оценить реальный размер этой бутылки за счет огромного количества других факторов. Психика не ориентируется только на проекцию предмета на сетчатке, она анализирует искривление хрусталика глаза, конвергенцию глаз, количество других объектов ДО видимого предмета, количество других объектов, которые помещаются на сетчатку ВМЕСТЕ с предметом, и т.д. После вот такой сложной аналитической работы мозг говорит: «да это же обычная двухлитровая бутылка, просто она далеко, потому выглядит маленькой», и запускает в сознание искаженный, увеличенный образ этой бутылки. Она кажется нам нормальной даже на большом расстоянии. А что будет, если мы поставим литровую бутылку ближе к нам, а двухлитровую – дальше от нас таким образом, чтобы их проекции на сетчатке по размеру не отличалась? Правильно, мозг увидит, что размер объектов на сетчатке одинаковый, а значит тот объект, который находится дальше, должен быть больше. И именно эта информация поступает в сознание, в следствие чего мы видим двухлитровую бутылку больше литровой несмотря на ее удаление. Вот такая вот сложная работа мозга.
___
❗️ Этот механизм называется константностью. Мы видим предметы такими, какие они есть, независимо от того, насколько далеко они от нас. Ни один человек не скажет, что самолет держится на воздухе только благодаря тому, что на такой высоте он реально становится настолько маленьким, насколько мы его таким видим с земли. Каждый человек в курсе реального размера самолета независимо от размера его проекции на сетчатке. Так вот, константность, по-видимому, играет ключевую роль и в иллюзии Луны/Солнца. Когда Солнце находится высоко на фоне чистого неба, то психика никак не может вычислить ни расстояние, ни реальный размер. Приходится ориентироваться только на размер проекции Солнца на сетчатке. А вот когда Солнце опускается на горизонт, то у психики появляется масса инструментов для оценки расстояния. Точнее, мозг видит, что, во-первых, даже самые далекие видимые объекты находятся ближе Солнца, а во-вторых, размер проекции Солнца на сетчатке зачастую больше, чем размеры проекций даже самых удаленных объектов. Что это значит для мозга? Это значит, что скорее всего это Солнце просто гигантское. В результате мозг выдает нам в сознание увеличенный образ.
___
❕ Как можно проверить действительность этого предположения? Когда увидите крупное Солнце, скройте все объекты с горизонта так, чтобы осталось одно Солнце на чистом (желательно безоблачном) небе (без земли, домов, деревьев), Солнце в течение нескольких секунд должно стать нормального размера.
Источник
«Иллюзия Луны»
Нам кажется, что Солнце или Луна на закате (или на восходе) выглядят больше, когда они высоко в небе. Именно кажется, я не случайно выделил это слово. Все происходит у нас в мозгу, на сетчатке глаза их диаметр в любом случае остается одинаковым. Есть несколько объяснений этого эффекта и, кстати, к единому мнению, почему так происходит, ученые еще не пришли.
А то, что происходит в мозгу, иллюстрирует этот рисунок
Наш мозг считая, что это изображение обладает глубиной, принимает все объекты за размещенные в пространстве. Верхний отрезок воспринимается как расположенный дальше, чем нижний. А при условии, что оба отрезка оставляют равный след на сетчатке глаза, но один из них дальше, мозг посылает сознанию сигнал, что верхний отрезок больше.
Тот же эффект мы видим и на этом рисунке
А теперь вернемся к Солнцу и Луне.
Интуитивно наш мозг видит небо в виде приплюснутого купола, полагая, что объекты, расположенные ближе к горизонту находятся значительно дальше, чем объекты, которые находятся над головой. Облака в небе — хороший пример этого эффекта. Облака у горизонта, находятся дальше и кажутся меньше, чем облака, которые находятся над наблюдателем. И мозг считает, что Луна у горизонта, по аналогии с облаками, должна быть меньше. А так как в действительности ее размер не меняется, то мозг сам увеличивает ее. И нам кажется, что Луна больше. Кроме того, мозг сравнивает Луну с предметами, находящимися у горизонта, например, с уменьшившимися в размерах деревьями. С Солнцем наш мозг поступает так же.
То, что увеличение размера Луны это только иллюзия, подтверждают и нехитрые опыты.
Сделайте бумажную трубку и посмотрите через нее на низко стоящую Луну. Неожиданно обнаружится, что Луна уменьшилась до обычных размеров, потому что мы не видим теперь других предметов у горизонта и их перспективного уменьшения. Уберите трубку, и Луна снова становится большой!
Еще можно сделать две фотографии Луны: когда она находятся высоко в небе и когда у горизонта. Размер диска на фотографиях будет одинаковым (естественно, что фото нужно делать при одинаковом фокусном расстоянии объектива).
Изменение размера — это всего лишь иллюзия, оптический обман, порождаемый «обработкой» изображения нашим мозгом!
Иногда на восходе или на закате можно наблюдать приплюснутость, а порою и совсем странные искажения солнечного или лунного диска. Чаще всего такие искажения наблюдаются у Солнца на закате в тихие безоблачные дни. Всему виной рефракция — преломление лучей в атмосфере Земли.
Луч света, идущий, например, от звезды (точка 1), искривляется в атмосфере и мы видим звезду выше её истинного положения, в точке 2.
Это значит, что благодаря рефракции мы видим звезду, уже зашедшую за горизонт. Чем выше над горизонтом находится звезда, тем меньшую толщу атмосферы приходится преодолевать лучу, и тем меньшие возникают преломления.
С Солнцем немного сложнее. По аналогии с приведенной выше картинкой, при заходе Солнца, когда оно уже опустилось за горизонт, мы продолжаем его видеть — рефракция приподнимает диск. А на восходе Солнце еще находится под горизонтом, а мы, благодаря рефракции, его уже видим. Т.е. день для нас наступает раньше, а заканчивается позже. Но Солнце, в отличие от звезды, имеет видимые размеры. И лучи, идущие от его нижнего края, преломляются сильнее, чем те, которые идут от верхнего. Это происходит потому, что нижним лучам приходится преодолевать большую толщу атмосферы Земли. И, соответственно, преломляются они по разному, нижний край приподнимается немного сильнее верхнего — диск оказывается сплюснутым.
Источник
Почему Солнце и Луна выглядят больше возле горизонта?
Вновь отвечаем на вопрос подписчика:
Объясните почему размер солнца на закате всегда больше в 2-3 раза чем в полдень ведь расстояние до солнца одинаково.
Многие замечали, что Солнце и Луна выглядят значительно большими, когда находятся низко над горизонтом и меньшими когда они высоко в небе. Однако, это не более чем иллюзия, обман зрения.
Существует распространённое заблуждение, что причиной является атмосферная рефракция — свет от Луны и Солнца находящихся над горизонтом проходят через более толстый слой атмосферы, чем при нахождении в Зените. И этот слой как бы выступает в роли линзы, но легко убедиться в том, что это не так. Если вы воспользуетесь теодолитом (прибор для измерения горизонтальных и вертикальных углов), то легко подтвердите, что угловой размер Луны и Солнца не меняется в зависимости от их положения на небе.
Другим простым способом убедиться в том, что Луна и Солнце имеют одинаковый размер независимо от их положения на небосводе является фотография. Достаточно сделать серию снимков Луны/Солнца в разные моменты движения этих небесных тел по небу и сравнить их размеры на получившихся снимках. Если параметры съемки будут одинаковы на всём протяжении съемки, то и размеры Солнца/Луны на снимках окажутся одинаковыми.
В случае с Луной так и вообще Луна возле горизонта имеет чуть меньший (на 1.5%) угловой размер, чем в зените. Связано это с тем, что находясь у горизонта Луна находится немного дальше от наблюдателя (на величину радиуса Земли) чем в зените.
И хотя угловой размер Луны действительно меняется вследствие эллиптичности её орбиты эти изменения в течение дня практически незаметны и не могут влиять на возникновение иллюзии.
Данная иллюзия получила название иллюзии Луны . На данный момент среди учёных нет единого мнения о механизме её возникновения, за исключением того, что причины эти очевидно психологические.
Считается, что когда объект высоко в небе, у мозга нет привычных ориентиров, с которыми можно сравнивать размер, а когда объект находится возле самого горизонта, то рядом с ним мы видим множество объектов, чей размер нам известен, в связи с чем Солнце и Луна кажутся больше.
Другое похожее объяснение, оно оперирует тем, что мозг по-разному оценивает расстояние до объекта, находящегося высоко в небе и у самого горизонта, объекты у горизонта воспринимаются более удалёнными и мозг интерпретирует их как большие по размеру.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube . Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
Источник
Почему Солнце красного цвета на закате?
Из чего состоит атмосфера Земли и как она влияет на свет — Что такое «видимый свет»? — Рэлеевское рассеяние и решение задачки о красном цвете Солнца
Сам по себе вопрос типа “какого цвета Солнце” не вызывает сложностей – Солнце желтое или даже почти белое. С таким ответом справится даже ребенок. Однако, думаю не раз каждый из нас наблюдал и другие оттенки цветов у Солнца – розоватые, оранжевые или даже красные.
Почему же привычное желтое Солнце на закате выглядит красным? Понятное дело, что цвет самого Солнца никак не меняется, ответ надо искать в искажениях которые возникают где-то “по пути”. Самый простой ответ на вопрос заключается в том, что свет от Солнца преломляется частицами в атмосфере и все, что мы видим – это красный конец светового спектра. Чтобы лучше это понять, вы должны иметь представление о том, как свет ведет себя в воздухе, а точнее – в атмосфере нашей планеты.
Солнце в полдень и Солнце на закате мы наблюдаем будто бы с разных планет! На самом деле, дело не в планете, а в угле под которым ведется наблюдение.
Из чего состоит атмосфера Земли и как она влияет на свет
Атмосфера Земли – это один из основных факторов в определении цвета окрашивания заката. В основном атмосфера состоит из различных газов с добавлением других частиц и молекул. Это сказывается на том, что можно увидеть в каждом направлении, поскольку атмосфера полностью окружает Землю.
Наиболее распространенными газами в атмосфере Земли считаются азот (78%) и кислород (21%). Ещё один процент, который остается, состоит из прочих газов, таких как аргон, и водяного пара, а также большего количества мелких твердых элементов частиц, таких как пыль, сажа и пепел, пыльца, и испаряющаяся соль из океанов.
Но и это ещё не всё: атмосфера планеты, над разными участками суши может иметь разный состав, в ней может быть меньше или больше воды, пыли и т.п. Вулканы могут выкидывать много частиц пыли высоко в атмосферу, по своему загрязнять её могут разнообразные промышленные газы, продукты сгорания, пыль, сажа.
Как легко заметить из этого описания – атмосфера сама по себе, даже если кажется абсолютно прозрачной, на самом деле таковой не является. В её состав входит множество веществ которые могут искажать наблюдаемую картину, особенности на большом расстоянии.
Что такое “видимый свет”?
Теперь давайте посмотрим на световые волны и цвет света. Мы привыкли воспринимать свет лишь как мерило освещения, лишенный какой-бы то ни было физической составляющей. Но свет – в первую очередь это энергия, которая распространяется или даже “путешествует” в волнах. С точки зрения физики, свет – это волна из вибрирующих электрических и магнитных полей, которая считается частью электромагнитного диапазона. Электромагнитные волны перемещаются сквозь пространство со скоростью света (299,792 км/сек). Энергия испускания зависит от длины волн и частоты.
Длина волны – это промежуток между вершинами двух соседних волн. Частота волны – это число волн, которые успевают “накатить” за секунду. Чем больше длина волны света, тем ниже её частота, и меньше энергии она содержит.
Спектр видимого цвета разложенный по цветам
Видимый свет – это часть электромагнитного диапазона, который мы видим (большая часть электромагнитного диапазона для нас невидима). Свет от лампочки либо от Солнца может выглядеть белым, однако, на самом деле это комбинация многих цветов. Все видели радугу? Это все тот же привычный нам белый свет, только разложенный на составные части естественной призмой – капельками дождя.
Порядок цветов в радуге не случаен – цвета спектра “выстраиваются” согласно длине своей волны, частоты и энергии. Самый последний цвет в радуге – фиолетовый, имеет самую короткую длину волны, а значит именно у него самая большая частота и самая высокая энергия рассеивания. Наоборот, первый цвет радуги – красный, обладает самыми длинными волнами и самой низкой частотой и энергией рассеивания.
Рэлеевское рассеяние и ответ на вопрос – почему Солнце на закате красного цвета
А теперь соединим все эти знания вместе и посмотрим, что происходит со светом в атмосфере нашей планеты.
В первую очередь это, зависит от длины волны света и размера частиц в составе воздуха. Частицы пыли и водные капельки намного большего размера, чем длина волны видимого света, поэтому свет отражается от них в разных направлениях. Это все ещё тот же самый белый свет, отраженный целиком. Иначе дело обстоит, когда свет встречается с самыми мелкими частицами или молекулами газов. Эти элементы часто бывают меньше, чем длина волны видимого света и когда свет натыкается на них, то и действует он по-разному.
В полдень мы смотрим на Солнце через максимально тонкий слой атмосферы, а вот под вечер, свет вынужден пройти будто бы через огромную линзу по пути к нам
Часть света может быть поглощена молекулой, чтобы вернутся уже в виде излучения – но точно того же цвета, что был поглощен. Дело лишь в том, что различные цвета света ведут себя при этом по-разному. Более высокие частоты (голубые) поглощаются чаще, чем более низкие частоты (красные). Этот процесс носит название рассеяния Рэлея.
Итак, ответ на вопрос “Почему солнце на закате красное?” следующий: на закате (и на рассвете), свет от Солнца должен проделать более длинный путь через атмосферу к наблюдателю, поэтому чем дальше он движется, тем больше отражается и рассеивается по пути. Соответственно, страдает от этого в первую очередь “голубая” часть спектра – из белого света пропадают коротковолновые оттенки (фиолетового, голубого и зеленого), зато длинноволновые (красные и оранжевые) остаются хорошо заметны. Цвет Солнца, таким образом, кажется нам красным.
Аналогичным образом цвет света Солнца может поменять, к примеру, лесной пожар – в воздух поднимаются большие тучи мелкой сажи, из-за чего Солнце сквозь дым также выглядит красным.
Источник