Kuuilluusio
Kuuilluusio on optinen harha, joka saa Kuun näyttämään suuremmalta sen ollessa lähellä horisonttia kuin sen ollessa korkealla taivaalla. Vastaava harha vaikuttaa myös siihen, miltä Aurinko ja tähdistöt näyttävät. Ilmiö on ollut tunnettu varhaisista ajoista saakka ja pantu merkille monissa kulttuureissa. Harhan syistä väitellään edelleen.[1]
Harhan todisteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Edelleen kansanomaisesti tunnettu selitys, jonka esitti ainakin jo Aristoteles 300-luvulla eaa, on että horisontin lähellä Kuu näyttäisi suuremmalta, koska Maan ilmakehä suurentaisi sen näennäistä kokoa suurennuslasin tavoin. Tämä ei pidä paikkaansa: vaikka ilmakehä muuttaa Kuun havaittua väriä, se ei saa sitä näyttämään suuremmalta.[2] Itse asiassa Kuun kulmaläpimitta on 1,5 % pienempi sen ollessa lähellä horisonttia kuin korkeimmillaan taivaalla, koska horisontissa se on Maan säteen verran kauempana katsojasta, ja myös valon taittuminen ilmakehässä pienentää sen näennäistä kokoa. Täydenkuun aikanakaan Kuu ei aina näytä yhtä suurelta, vaan sen radan elliptisyyden vuoksi sen kulmaläpimitta voi vaihdella 33,5 kulmaminuutista sen ollessa perigeumissa 29,43 kulmaminuuttiin sen ollessa apogeumissa, siis yli 10 %.[3] Tämä johtuu Kuun radan elliptisyydestä.
Täydenkuun kulmaläpimitta, joka osoittaa, minkä kokoiselta se näyttää katsojan silmissä, voidaan mitata suoraan teodoliitilla, joka osoittaa sen pysyvän vakiona sen noustessa tai laskiessa taivaalla, lukuun ottamatta edellä mainittuja ilmiöitä. Myös Kuusta eri korkeuksilla olevat valokuvat osoittavat, ettei sen kulmaläpimitta vaihtele.
Että kyseessä on näköharha, voidaan yksinkertaisesti osoittaa pitämällä jotakin pientä, noin kuuden millimetrin läpimittaista esinettä käsivarren etäisyyden (noin 60 cm) päässä toinen silmä suljettuna ja asettamalla se siten, että se juuri ja juuri peittää Kuun näkyvistä. Sama esine peittää Kuun yhtä lailla sen ollessa lähellä horisonttia kuin korkealla taivaalla.
Mahdollisia selityksiä
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Vuosina 1011-1022 kirjoittamassaan optiikan kirjassa Ibn al-Haitham väitti, että harha syntyy aivoissa, että henkilökohtainen kokemus vaikuttaa siihen, mitä kukin näkee ja miten kukin näkee ja että näkymä ja aistimukset ovat subjektiivisia. Sen sijaan, että Ptolemaios oli selittänyt ilmiön johtuvan valon taittumisesta, hän asetti kysymyksen uudella tavalla olettamalla, että kysymys oli havaitusta, ei todellisesta laajenemisesta. Hänen mukaansa ihminen päättelee näkemiensä kohteiden etäisyydet itsensä ja kohteen välissä olevien muiden kohteiden perusteella, ja että tämä edellyttää katkeamatonta sarjaa välissä olevia sopivia vertailukohtia. Kuun tapauksessa tällaisia välissä olevia kohteita ei kuitenkaan ole. Tämän vuoksi ja koska esineen havaittu koko riippuu sen havaitusta etäisyydestä, jota tässä tapauksessa ei kyetä arvioimaan oikein, Kuu näyttää suuremmalta horisontin lähellä. Roger Bacon, John Pecham ja Witelo tutkivat ilmiötä tarkemmin Ibn al-Haythamin selityksen pohjalta, ja vähitellen tuli yleisesti hyväksytyksi selitys, että kyseessä on psykologinen harha. Ptolemaioksen selitys hylättiin lopullisesti 1600-luvulla.[4]
Yli sadan vuoden ajan kuuilluusiota ovat tutkineet aistihavaintoihin erikoistuneet psykologit. Vuonna 2002 ilmestyneessä kirjassaan The Mystery of the Moon Illusion Ross ja Plug käsittelivät monia erilaisia selityksiä ja päätyivät toteamaan: "Yksikään teorioista ei ole lopullisesti kumonnut toisia."[5]. Samaan tulokseen päätyi Herhenson vuonna 1989 toimittamassaan kirjassa The Moon Illusion, joka sisältää 24 tutkijan aiheesta kirjoittamat tutkielmat.
Kulmaläpimitta ja fyysinen koko
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Näkemämme esineen "koko" voidaan mitata joko kulmaläpimittana, joka on sen reunasta havaitsijan silmään johtavien näkösäteiden välinen kulma, tai fyysisenä kokona eli sen todellisena kokona esimerkiksi metreinä. Kun on kysymys ihmisen aistihavainnoista, nämä kaksi käsitettä ovat selvästi erilliset. Esimerkiksi jos kaksi pientä, samanlaista ja tuttua esinettä sijoitetaan toinen viiden ja toinen kymmenen metrin päähän, niistä kaukaisemman kulmaläpimitta on vain noin puolet lähemmän kulmaläpimitasta, mutta meistä ei yleensä näytä siltä kuin sen koko olisi vain puolet toisen koosta. Sen sijaan jos kaukaisemman esineen kulmaläpimitta olisi sama kuin lähemmän, se normaalisti näyttäisi meistä kaksi kertaa suuremmalta.
Keskeinen kysymys kuuilluusion yhteydessä onkin, näyttääkö Kuu horisontin lähellä suuremmalta, koska sen kulmaläpimitta näyttää suuremmalta, vai koska sen havaittu fyysinen koko näyttää suuremmalta, vai onko kyseessä jokin näiden ilmiöiden yhdistelmä. Asiasta ei toistaiseksi ole päästy yksimielisyyteen.
Näennäisen etäisyyden hypoteesi
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Kuun näennäiseen etäisyyteen perustuvan teorian esitti ensimmäisenä selvästi Kleomedes joskus ajanlaskun ensimmäisinä vuosisatoina. Sen mukaan Kuu näyttää horisontissa suuremmalta kuin zeniitissä, koska se näyttää olevan kauempana.
Kun näemme taivaalla esimerkiksi pilviä, lintuja tai lentokoneita, lähellä horisonttia näkyvät ovat yleensä kauempana kuin suoraan päämme yläpuolella olevat. Tämä on mahdollisesti johtanut siihen, että taivas itsessään näyttää tasaiselta tai vain lievästi kaarevalta, koska kohti horisonttia liikkuvat kohteet aina samalla etääntyvät katsojasta.
Jos meistä näyttää siltä kuin Kuukin olisi mainittujen muiden kohteiden läheisyydessä, odottaisimme myös sen etääntyvän sen lähestyessä horisonttia, mikä johtaisi siihen, että sen kuva silmän verkkokalvolla myös pienenisi. Mutta koska sen verkkokalvokuvan koko ei tällöin juuri muutu, aivomme yrittävät tulkita tilanteen perspektiivisesti ja päättelevät, että matalalla oleva Kuu olisi fyysisesti suurempi.
Kaufanin ja ROckin laajat tutkimukset vuodelta 1962 osoittivat, että oleellinen näköharhoja aiheuttava tekijä on niiden johtolankojen muuttuminen, joilla etäisyys on pääteltävissä. Horisontissa näkyvä kuu näyttää olevan maan pintaa myötäilevän näkösäteen päässä, jolloin sen edustalla melkein samassa suunnassa näkyy esimerkiksi puita tai rakennuksia, jotka kaikki osoittavat, että Kuun on oltava hyvin kaukana, kun taas Kuun ollessa zeniitissä ei tällaisia vertailukohteita ole. Monien muiden tutkijoiden kokeet ovat johtaneet samaan tulokseen: kun Maan pinnan läheisyydessäkään ei ole tällaisia vertailukohteita, Kuu näyttää horisontissakin pienemmältä. Kun taas katsojan yläpuolellakin näkyy muita kaukaisia kohteita, Kuu näyttää zeniitissäkin suuremmalta.
Mahdollinen ongelma tässä näennäisen etäisyyden teoriassa on, että vain harvat henkilöt (ehkä noin 5 %) ovat sitä mieltä, että Kuu näyttäisi horisontissa sekä suuremmalta että kaukaisemmalta. Useimmista henkilöitä (ehkä 90 %) se pikemminkin näyttää olevan sekä suurempi että lähempänä kuin ollessaan zeniitissä. (Boring, 1962, Hershenson, 1982, McCready, 1965, 1986, Restle, 1970). Lopuista useimmat sanovat, että se näyttää suuremmalta ja olevan suunnilleen samalla etäisyydellä kuin zeniitissäkin, kun taas jotkut harvat eivät havaitse kuuilluusiota lainkaan. Kuitenkin näennäiseen etäisyyteen perustuva selitys esiintyy useimmiten oppikirjoissa.
Näennäisen etäisyyden hypoteesin kannattajat saattaisivat väittää että Ponzon illuusiossa toinen viivoista ei näytä olevan todella kauempana kuin toinenkaan, tai että kaikki horisontissa näkyvä näyttää olevan kauempana, mikä pitääkin paikkansa siellä näkyvistä kohteista; esimerkiksi horisontissa näkyvät, keskimääräisellä korkeudella olevat pilvet ovat noin sata kertaa kauempana kuin samalla korkeudella suoraan ylhäällä päin olevat.
Suhteellisen koon hypoteesi
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]
Historiallisesti parhaiten tunnettu vaihtoehto "näennäisen etäisyyden" teorialle on ollut "suhteellisen koon" teoria. Tämän mukaan kohteen havaittu koko ei riipu ainoastaan sen verkkokalvokuvan suuruudesta vaan myös muiden välittömästi sen ympärillä näkyvien kohteiden koosta. Kuuilluusion tapauksessa kohteet, jotka näkyvät samalla suunnalla kuin horistontissa oleva kuu ovat kaukaisia maan pinnalla olevia kohteita, joissa voidaan havaita pieniä yksityiskohtia, mikä saa Kuun näyttämään suuremmalta, kun taas zeniitissä näkyvän kuun ympärillä näkyy vain tyhjää taivasta, mikä saa sen näyttämään pienemmältä.[6]
Tätä ilmiötä havainnollistaa klassinen Ebbinghausin illuusio oheisessa kuvassa. Alemman kuvan keskimmäinen ympyrä, jota ympäröivät toiset pienet ympyrät, vastaa horisontissa näkyvää Kuuta ja samalla suunnalla näkyviä kulmaläpimitaltaan pieniä kohteita, kun taas ylemmän kuvan keskimmäinen ympyrä vastaa korkealla näkyvää Kuuta, jonka ympäristössä näkyy vain suuria kohteita. Vaikka molempien kuvien keskimmäiset ympyrät ovat yhtä suuria, monien mielestä alempi näyttää suuremmalta.
Näkökulmahypoteesi
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Näkökulmahypoteesin mukaan kuuilluusio johtuisi siitä, että silmien tarkka sijainti päässä muuttuisi hieman sen mukaan, millä korkeudella Kuu on. Tämä selitys oli aikoinaan suosittu, mutta sillä ei enää ole paljon kannatusta.[4]
Historiallisia mainintoja
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]Immanuel Kant viittasi kuuilluusioon vuonna 1781 kirjoittamassaan teoksessa Puhtaan järjen kritiikki. Siinä hän totesi: "Tähtitieteilijä ei mahda mitään sille, että hänestä Kuu näyttää suuremmalta juuri noustuaan kuin jonkin aikaa myöhemmin, vaikka tämä harha ei petkuta häntä.""[7]
Lähteet
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- ↑ The Moon illusion Editor Maurice Hershenson Routledge, 1989 ISBN 0805801219, 9780805801217
- ↑ See a huge moon illusion USA Today. Viitattu 30.8.2011.
- ↑ Astronomy Picture of the Day — large and small full moons, NASA
- ↑ a b Maurive Hershenson: The Moon illusion. Lawrence Erlbaum Associates, 1989. Teoksen verkkoversio.
- ↑ Helen Ross, Cornelis Plug: The Mystery of The Moon Illusion, s. 180. Oxford University Press, 2002.
- ↑ Restle, Frank. (1970, February). "Moon Illusion Explained on the Basis of Relative Size", Science
- ↑ Kant, Immanuel. Critique of Pure Reason. Trans. J.M.D. Meiklejohn. New York: Dover Publications, 1900. p. 189.
Aiheesta muualla
[muokkaa | muokkaa wikitekstiä]- Näköaistin tutkija käsittelee ja arvostelee kuuilluusiota koskevia teorioita (ja väittää sen johtuvan okulomotorisesta mikropsiasta). (Arkistoitu – Internet Archive)
- Toinen huolellinen yhteenveto kuuilluusion tutkimuksesta
- Fyysikon mielipiteitä nykyisistä teorioista (Arkistoitu – Internet Archive)
- Summer Moon Illusion - NASA (Arkistoitu – Internet Archive)
- Why does the moon look so big now?
- Why does the Moon appear bigger near the horizon? (The Straight Dope)
- #moonillusion Moon illusion illustrated (Arkistoitu – Internet Archive)
- Kuuilluusiosta Bad Astronomy -sivustolla
- New Thoughts on Understanding the Moon Illusion
- Father-Son Scientists Confirm Why Horizon Moon Appears Larger
- Päivän tähtitieteellinen kuva 16.6.2009