关键概念
感知
光学错觉
人类生物学
太空
导言
你有没有注意到月亮在地平线上升起时，比如刚从附近的建筑物或树梢上升起时，看起来比在晚上正上方时要大得多？ 当然，月球的大小并没有改变，但我们对月球大小的感知会根据它在天空中的位置而变化。 在这项活动中，你将研究埃默特定律，它有助于解释满月错觉，并估计当月球接近地平线时，感知到的尺寸增加量。 然后你可以看看真正的月亮，看看这项活动如何解释满月错觉。
背景
地平线上升起的满月通常看起来异常巨大，但当它在天空中升高时看起来会变小。 月球的实际大小保持不变。 那么这种错觉的基础是什么呢？ 一个有充分证据支持的理论是，大脑“认为”头顶的天空比地平线的天空更近，因此会相应地调整月球图像的大小。 当月球接近地平线时，你的大脑会错误地计算月球的真实距离和大小，使其相对于周围环境看起来更大。
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探索这种错觉的一种方法是使用后像。 当你的眼睛中某些感光锥在盯着明亮——或色彩鲜艳——的物体后变得疲劳时，就会发生这些现象。 你可以操纵后像来模仿你对不同天空位置的月球的感知。 虽然视网膜上特定后像的实际大小不会改变，但它的感知大小可以改变，这取决于你对你观看它的表面看起来有多远的感知。 这种现象被称为埃默特定律。
材料
• 一张蓝色卡纸（可以使用蓝色钢笔或铅笔代替，但彩色纸张效果最佳。）
• 剪刀
• 胶水或胶带
• 一张黄色卡纸（可以使用白色纸张代替，但效果稍差。）
• 定时器或显示秒的钟表
• 助手
• 可以清晰看到地平线和天顶（头顶正上方的天空区域）的区域（这项活动的这一部分应该在上午或下午中旬完成——以避免直视太阳——并且在晴朗少云且蓝天较多的日子里进行。）
准备工作
• 从蓝色卡纸上剪出一个正方形，每边大约一到两英寸。
• 将黄色卡纸以横向位置（长边水平）放下。 将纸张对折（将纸张的右侧折叠到左侧）。 然后展开纸张。
• 使用胶水或胶带，将蓝色正方形粘贴到黄色卡纸上，在黄色纸张的左半部分或右半部分的中间。 注意不要用胶带或胶水覆盖正方形或黄色纸张的顶部。
• 如果你没有卡纸，你可以如上所述，在普通白纸的右侧或左侧绘制一个实心蓝色正方形。
步骤
• 你可以在室内完成这项活动的第一个部分： 将带有蓝色正方形的黄色纸张放在你面前。 盯着蓝色正方形 30 秒钟。 （使用带蜂鸣器的定时器或让助手为你看着钟表。） 在不改变你的头部和黄色纸张之间距离的情况下，从看蓝色正方形切换到看黄色纸张的空白一半。 你看到正方形的后像了吗？ 如果你看不清楚后像，请尝试重复此步骤，直到你可以看到为止。
• 一旦后像消失，保持你的头部与纸张的距离与之前相同，再次盯着蓝色正方形 30 秒钟。 然后在黄色纸张的空白一半上寻找后像。 但这次尝试将你的头部远离或靠近黄色纸张。 当你改变你的头部和黄色纸张之间的距离时，后像的大小如何变化？ 如果你看不清楚变化，请尝试重复此步骤，直到你可以看到为止。
• 总的来说，当你改变你的头部和黄色纸张之间的距离时，后像的大小是如何变化的？
• 接下来，走到室外一个可以清晰看到地平线和天顶的区域。 不要在中午太阳直射头顶或黄昏太阳在地平线上较低时这样做，因为这会干扰你观察天顶（头顶正上方的天空）或地平线的后像。 上午或下午中旬可能是进行此操作的最佳时间，并且当天应该是晴朗少云且蓝天较多的日子。 记住：在选择要使用的天空区域时，请确保它与太阳所在的位置不重合——你永远不应该直视太阳。
• 盯着黄色纸张上的蓝色正方形 30 秒钟，然后看向地平线。 后像的大小是否有明显变化？ 换句话说，后像看起来比蓝色正方形小、大还是相同大小？ 如果你不确定你的观察结果，你可以重复此步骤几次。
• 接下来，盯着蓝色正方形 30 秒钟，然后看向天顶。 后像的大小是否有明显变化？ 后像看起来比蓝色正方形小、大还是相同大小？ 同样，如果你不确定你的观察结果，你可以重复此步骤。
• 总的来说，与天顶相比，后像在地平线上看起来更小、更大还是相同大小？
• 额外内容： 再次尝试这项活动的第一个部分（在你去室外之前），但这次尝试量化后像的大小如何根据你的头部和黄色纸张之间的距离而变化。 （确保始终从相同的距离盯着蓝色正方形。） 你可以将黄色纸张放在墙上的尺子旁边，以估计后像的大小。 或者，你可以将几个不同大小的正方形（一些比蓝色正方形大，一些比蓝色正方形小）嵌套在一起绘制在黄色纸张上，并尝试查看后像最适合哪个正方形。 你的头部和后像之间的距离与后像大小在数量上如何相关？
• 额外内容： 尝试估计天顶与地平线后像大小的变化。 为此，你可以剪出几个正方形（白色纸张就可以），一些小于蓝色正方形，一些大于蓝色正方形，并在观察后像时将它们伸直手臂伸出。 尝试找到与后像大小最相似的正方形。 根据你的发现，满月从地平线到天顶的视大小变化幅度大致是多少？
• 额外内容： 尝试估计地平线上方 45 度角的后像大小变化； 也就是说，地平线和天顶之间的中间位置。 （确保避开天空中太阳所在的部分。） 地平线上方 45 度角的后像的相对大小是多少，它与天顶和地平线的后像大小相比如何？ 观察和结果
当你盯着蓝色正方形，然后看向黄色纸张并将你的头部远离或靠近纸张时，后像的大小是否随着距离的增加而增加？ 与天顶的大小相比，地平线上的后像看起来是否更大？
虽然视网膜上后像的实际大小没有改变，但当你增加你与观看后像的表面之间的距离时，后像的感知大小实际上会增大。 （或者，换句话说，当你靠近你观看它的表面时，感知的后像大小会减小。） 这种现象被称为埃默特定律。 我们感知到地平线上的满月比天顶上的满月更大的一个理论是，我们感知到头顶的天空，即天顶，比地平线的天空更近。 在这项活动中，这应该使用后像变得明显； 地平线上的后像应该看起来比天顶上的后像更大（尽管可能只大一点，例如在地平线上大约大 1.3 到 1.5 倍，具体取决于确切的条件）。
更多探索
月球错觉和埃默特定律 (pdf)，来自 Howard E. Gruber 和 William L. King，《科学》杂志
至日满月错觉，来自 NASA 科学新闻
我看到满月升起……又缩小……还是我眼花了？，来自科学伙伴
本活动由 科学伙伴合作推出