中秋节，聊一聊和月亮有关的视错觉

中秋节自然离不开月亮，今天就来聊聊“月球错觉（The Moon Illusion）”。

月球错觉是对出现在低空的月球感觉比在高空时要大的一种光学错觉，这种光学错觉也会出现在太阳和星座上。这种现象在古代就已经知道，并且在许多不同的文化中都有纪录。如《列子·汤问》中所载的寓言故事“两小儿辩日”。

月球错觉最早被提出来的解释是：接近地表的月球，周围有很多的建筑物可以作为对比，让我们具体觉得月球很大，相反的，高挂天空的月球，周围没有什么具体让我们觉得很大的东西当对比(就算有云，云的大小对人们而言是不具体的)，因此我们无法具体感受到月球的大小。这是月球错觉的一种解释。

关于月球错觉——新西兰摄影师拍摄的月球升起

一般都相信，至少在公元前4世纪的亚里士多德就认为，在地平线附近的月球看起来比较大是地球大气层的放大作用造成的。但这并不是事实：虽然大气层可以造成月球颜色的改变，但并不能放大或扩张它。事实上，当月球在地平线附近时实际上会比在高空中看到的小1.5%，这是因为它的距离远了一个地球的半径，加上大气层的折射使得影像在垂直方向上缩小了一些（注意对不同的满月，由于地月距离的变化，月球的角直径会从在近地点33.5角分到远地点的29.43角分之间变化著 － 可以造成10%的不同。）

观测者可以使用经纬仪直接测量满月的大小，并且会显示无论月球是升高或降低，它的角度大小是恒定的（忽略由于物理作用提及的非常小的变异）。当月球在不同的高度时所拍摄的照片，也显示它的大小依然是相同的。

在我们的眼中，一个物体的“大小”可以用角大小（它对向眼睛的角度）或实际大小（真实的大小测量，像是米）来量度。例如，两个相同且熟悉的物体，分别被放置在距离5米和10米的距离上，则较远物体的角大小大约是较近物体的一半，但我们并不会觉得远处物体小了一半；但若远物有着一样的角大小，我们就会觉得远物大了一倍。

由Hershenson在1989年编辑的月球错觉（The Moon Illusion）书中，列出了由不同的错觉研究者撰写的24个章节，由不同的幻觉研究人员撰写，得出不同的结论。月球错觉的来源是来自认知上角大小较大、还是认知上实际大小较大，或者是两者兼具，目前仍没有一致的解释。近代，大多的研究是由专精人类认知的心理学家来进行。在回顾了许多对月球错觉不同的解释之后，罗斯和Plug在神秘的月球错觉（2002年）这本书中指出“没有任何一个理论获得决定性的胜利”他们认为错觉的大小是可变的，通常可明显增加约50％。最重要的因素是地形的视线，但其他因素（例如视角，姿势和眼球运动）的影响则很小。

托勒密曾在《天文学大成》借由大气层折射来解释月球错觉，之后又在《光学》中说此错觉肇因于视距离，但其解释仍有争议。海什木在其著作《光学手册》中（《Book of Optics》，1011-1022 CE），也采用折射作为解释，但也提出了以人类认知为基础的论点。他认为人是借由观测者和该物体之间一系列不受干扰的其他物体，来判断一个物体的距离；由于地球和月球中间没有其它物体，因此人无法精确判断月球的距离，在地平线附近的月球会显得较大。基于海什木的解释，培根、John Pecham和Witelo等人做了进一步的研究，在17世纪后月球错觉逐渐被认为是一种心理现象。

另一种理论称为参考点。当月在地平线附近时，通常是用比较常见的背景（像是树木、电线杆等）做为参考点，因此观测者看到的月球在这些参考点的比较下显得较大。而当月球升高以后，观测者失去了这些作为比较用的参考点，因此会觉得月球比它贴近在地平线附近时要小。

靠近地平线附近的云，通常离观测者较远，而在高空的云彩距离则较近，这让人觉得天空像是一个平坦也许略有弯曲的曲面。

大约在公元200年左右，克莱门德（Cleomedes）首先清楚的阐述视距离假说的理论。理论认为在地平的月球看起来大于在高空的月球是因为它看起来感觉比较远。