domenica 27 febbraio 2011

PERCHÈ LA LUNA È PIÙ GRANDE ALL'ORIZZONTE?

Perché la Luna ci appare più grande all'orizzonte e più piccola quando è alta nel cielo?


Quando vediamo la Luna (ma anche il Sole) che sorge oppure che tramonta all'orizzonte rimaniamo stupiti per le dimensioni apparentemente maggiori rispetto a quando, questi astri, sono in alto nel cielo.

In Lettere a una Principessa tedesca (le deliziose lezioni impartite per corrispondenza a una delle più nobili dame della corte di Federico Il di Prussia nel 1775) perfino il grande matematico Eulero tentò di fornire una spiegazione razionale al fenomeno.

Intanto diciamo che non c'è alcun principio fisico che giustifichi l'effetto: la distanza della Luna (o del Sole) dalla nostra Terra rimane sostanzialmente invariata e eventuali teorie sulla rifrazione causata dall'aria più spessa della bassa atmosfera possono solo giustificare una distorsione dell'immagine ma non un suo ingrandimento.

Molti pensano che sia una illusione che il nostro cervello farebbe paragonando la Luna (o il Sole) a case, alberi e montagne all’orizzonte, rispetto ai quali sembrerebbe molto più grande.

L'affermazione è suffragata da illusioni come la seguente (si tratta di un mio fotomontaggio in PhotoShop, una variante di una illusione di Al Seckel nel libro Illusion Works).

La "Luna" di sinistra appare più grande di quella di destra... ma se provaste a misurarle...



Ciò non è però una spiegazione convincente.

Infatti l'illusione di grandezza si verifica anche dove l'orizzonte è vuoto, e non offre termini di paragone (come sanno ad esempio i marinai quando navigano nell'oceano di notte).

Ma allora come si spiega il fenomeno?



LE RISPOSTE DI VOI LETTORI

Iniziamo con le risposte lasciate nei commenti.

Alessandro propone la spiegazione della differenza apparente tra la direzione occhi-orizzonte la linea occhi-cielo. Ma se il cielo lo "sappiamo infinito" mentre all'orizzonte sappiamo che il confine è finito (dunque più vicino) allora la Luna dovrebbe apparirci più lontana, e dunque più grande in cielo (vedi figura di Al Seckel). Esattamente l'opposto di quello che vogliamo dimostrare.
Alessandro poi offre anche una seconda spiegazione : "pare che non si faccia alcuno sforzo a guardare dinnanzi a se, mentre se ne fanno ad alzare la testa in su".
Quest'ultima affermazione però non spiega come mai la Luna appare più grande all'orizzonte anche se ci si sdraia su un prato o su una collina in pendenza.

Gabriele propone la spiegazione seguente: "La luce, essendo orizzontale (o quasi) e non inclinata rispetto al piano, crea un effetto ottico, facendoci vedere la Luna più grossa". Dimenticando, però che la luce, o meglio i fotoni, ci arrivano sempre perpendicolarmente al nostro piano di visione, semplicemente perché l'angolo con cui osserviamo cambia in quanto ruotiamo la testa alzandola o abbassandola. Le nostre retine diventano un po' come delle parabole che seguono il segnale luminoso e lo intercettano sempre in modo che il flusso sia perpendicolare e collimato con la fovea. Quello che cambia è solo il grado di incidenza rispetto all'atmosfera terrestre, non al nostro punto di visione.

Fabrizio opta per l'illusione ottica causata dalla psiche umana. "Gli orizzonti - spiega - per esperienza diretta, sono lontani e difficili da raggiungere. Per questo motivo quando vediamo il Sole o la Luna comparire all'orizzonte restiamo stupiti dalle loro dimensioni, assolutamente uguali a quelle di sempre, ma esagerate rispetto a quelle che il nostro cervello si aspetterebbe, ritenendoli erroneamente più lontani rispetto a quando essi si trovano alti nel cielo".

Una spiegazione diametralmente opposta a quella di Marco D'Adamio, che invece, ci scrive la seguente email che vi proponiamo.

Scrive Marco.
Sono uno studente di ingegneria informatica appassionato e affascinato da sempre all'astronomia e tutto ciò che gli riguarda. Ho letto il vostro curioso "quesito" grazie a twitter e anch'io ho cercato di dare la mia spiegazione andando, quasi inutilmente, a rispolverare le mie conoscenze riguardo i moti lunari.
Avendo escluso a priori la teoria sulla rifrazione causata da vapore acqueo e polveri di vario genere (che rendono solo l'immagine più distorta e di diverso colore) e la teoria non tanto convincente riguardante l'illusione di Ponzo, sono arrivato a formulare una mia modestissima teoria.
La base di questa teoria è caratterizzata da quella che è l' "abitudine" che hanno i nostri occhi a guardare gli oggetti e la limitatezza dell'occhio umano a guardare oltre una certa distanza.
Questi due concetti possiamo metterli insieme facendo l'esempio degli aerei che noi osserviamo nel cielo. In questo modo infatti ci creiamo un' idea distorta delle distanze nel cielo perché paragoniamo (involontariamente) tutto ciò che vediamo (nel cielo) ad un aereo o a degli uccelli.
Questa nostra idea porta ad un appiattimento (apparente) della sfera celeste che non ci fa vedere la luna per come è realmente. Graficamente possiamo immaginare una semicirconferenza (che rappresenta la sfera celeste) e una semi ellisse (che rappresenta la sfera celeste appiattita dal nostro pensiero) con gli estremi delle due figure coincidenti. Noi guardando la luna nel cielo non la vediamo nelle sue dimensioni reali, ovvero proiettata sulla semicirconferenza, ma la vediamo proiettata sulla semi ellisse che in prospettiva appare più piccola. Ciò non succede guardando all'orizzonte, perché avvicinandoci agli estremi delle due figure, queste tendono ad unirsi fino a coincidere nell'esatto estremo. In questo punto, che rappresenta l'orizzonte, noi riusciamo a vedere la luna per come è realmente e quindi nelle sue dimensioni "originali". In conclusione si può affermare che è errato pensare di vedere la luna ingigantita quando è all'orizzonte e "normale" quando è alta nel cielo, infatti, conseguentemente a ciò che si è detto prima, è esattamente l'opposto. Grazie per la pazienza. Un saluto. Marco D'Adamo

Dunque, riepilogando ciò che afferma Marco, noi vediamo la Luna "normale" all'orizzonte e appartentemente più piccola quando è in alto per un effetto percettivo che ci fa "credere" lo zenit (la parte della volta celeste più alta rispetto a noi), come se fosse più "schiacciato" su di noi di quanto non sia la distanza orizzontale.
Sembra una spiegazione molto articolata. Cosa ne pensate?




6 commenti:

Alessandro ha detto...

Io credo avvenga perché la linea occhi-orizzonte appare più breve della linea occhi-cielo. Siamo capaci di definire l'orizzonte da un confine che lo delimita, che sia il mare o le montagne e che ci appare infinitamente finito; mentre siamo incapaci di definire il cielo da un confine, perché esso lo sappiamo infinito. E poi pare che non si faccia alcuno sforzo a guardare dinnanzi a se, mentre se ne fanno ad alzare la testa in su.

Gabriele ha detto...

La luce, essendo orizzontale (o quasi) e non inclinata rispetto al piano, crea un effetto ottico, facendoci vedere la Luna più grossa.
Anche il sole quando è basso, al mattino, ci pare più grosso rispetto a quando è mezzogiorno. La luce ci mostrerà immagini più dettagliate se percorre una traiettoria più "comoda".

Fabrizio ha detto...

Si tratta di un'illusione ottica, determinata dalla psiche umana, l’uomo ha grosse difficoltà a pensare all’infinito e immagina il cielo come un tetto piuttosto basso. Gli orizzonti, invece, per esperienza diretta, sono lontani e difficili da raggiungere. Per questo motivo quando vediamo il Sole o la Luna comparire all'orizzonte restiamo stupidi dalle loro dimensioni, assolutamente uguali a quelle di sempre, ma esagerate rispetto a quelle che il nostro cervello si aspetterebbe, ritenendoli erroneamente più lontani rispetto a quando essi si trovano alti nel cielo.

energio ha detto...

bisogna tenere conto del fatto che anche "l'orizzonte" vuoto (come nel caso dei marinai in mare aperto) è sempre e comunque un punto di riferimento, mentre allo zenith gli unici punti di riferimento sono le stelle che però non inficiano la percezione della dimensione "relativa" degli astri come sole e luna.

energio ha detto...

guardate anche questo, che magari c'entra... http://www.youtube.com/watch?v=r1yalg_Apdw

Pino Di Meo ha detto...

poichè qui parlate di ipotesi, aggiungo la mia che si avvicina molto a quella di Marco (sarà perchè anche io studio ingegneria?)... ad ogni modo, io aggiungo solo che i nostri sensi sono su scala logaritmica, ciò significa che se guardiamo una luce, e subito dopo una luce che ci sembra di intensità doppia, in realtà questa luce è 4 volte più intensa... tornando alla luna, quando è alta in cielo, non abbiamo niente con cui confrontarla e quindi ci sembra quello che è... vicino all'orizzonte invece, il paragone con la stessa linea che divide cielo/terra ci è di aiuto a farcela percepire di una certa dimensione (che poi nella reatà sarà 4 volte tanto)... aggiungo che, essendo appassionato di foto, la luna di solito la fotografiamo bassa facendo entrare nell'inquadratura anche qualche elemento del paesaggio... ma, vi assicuro, che fissata una focale (es 200mm) la luna è sempre la stessa sulla fotografia... (tranne alcuni giorni che si avvicina molto alla terra ed è realmente più grande)...