Ảo giác Mặt trăng! - Vật Lý Thiên Văn

Khi ta nhìn mặt trăng ở đường chân trời và thốt lên rằng : "Ôi, trăng gì to như cái thúng" là bạn đang bị ảo giác đánh lừa. Hiện tượng này gọi là Ảo giác Mặt trăng.

Đây không phải là một hiệu ứng vật lý hay khí quyển, có thể dễ dàng chứng minh bằng cách chụp ảnh mặt trăng trên bầu trời khi chúng lên cao dần và so sánh kích thước của chúng. Kích thước của mặt trăng gần như là một hằng số, khoảng 0.5 độ trên bầu trời. Bạn có thể kiểm chứng bằng bằng thước đo góc.

Kích thước Mặt trăng là không đổi ! 

Thực tế là Mặt trăng ở gần đường chân trời sẽ nhỏ hơn mặt trăng ở trên thiên đỉnh chừng 2% do khoảng cách từ Mặt trăng tới người quan sát xa hơn một lượng bằng bán kính Trái đất. Tuy nhiên tỷ lệ này là quá nhỏ để có thể nhận ra bằng mắt thường.

Một số người cho rằng, do hiện tượng khúc xạ khi ánh sáng đi qua bầu khí quyển trái đất làm cho mặt trăng trông to khi ở gần đường chân trời. Ta hãy xem điều đó là đúng hay sai :

Atmosphere : khí quyển
Observer's Zenith : thiên đỉnh của người quan sát ( nằm ngay trên đỉnh đầu )

Giả sử có một người quan sát đứng ở O. Tia sáng xuất phát từ một ngôi sao ở ngay đỉnh đầu ( tại A ) đến người quan sát sẽ không bị khúc xạ qua bầu khí quyển, tia sáng sẽ truyền thẳng theo đường AO.Một ngôi sao khác ở vị trí thấp hơn (tại D) phát những tia sáng của mình theo đường DF, bị khúc xạ và uốn cong theo đường FO cho tới khi đập vào mắt người quan sát đứng tại O. Điều này làm cho người quan sát tưởng nhầm rằng ngôi sao đó nằm tại E, trong khi thực tế nó nằm ở vị trí D thấp hơn, do đó người quan sát sẽ cảm nhận khoảng cách từ ngôi sao này tới ngôi sao tại A nhỏ hơn thực tế

Áp dụng với 2 mép của Mặt trăng( khoảng cách giữa 2 mép chính là kích thước mặt trăng), với hiện tượng khúc xạ như trên, kích thước của mặt trăng ở vị trí thấp gần đường chân trời sẽ nhỏ hơn kích thước khi nó nằm ở thiên đỉnh ( khoảng 1.7% ). Tuy nhiên, kích thước mặt trăng nhỏ hơn rất nhiều khoảng cách của 2 ngôi sao kể trên nên ta khó nhận ra sự thay đổi này.

Điều đó thậm chí lại đi ngược lại với Ảo giác mà ta đang xem xét. Như vậy, nếu nói hiện tượng khúc xạ qua bầu khí quyển gây nên ảo giác Mặt trăng là hoàn toàn sai lầm !


Ta cùng xét một số ảo giác mà có thể chúng liên quan đến ảo giác mặt trăng mà ta đang thảo luận, sau đó cùng phân tích xem chúng có liên quan như thế nào :

Ảo giác hình dạng

Hai mặt cong hình bên hoàn toàn cùng kích thước, nhưng ta thấy rằng có vẻ như mặt cong ở trên nhỏ hơn mặt cong ở dưới.

Hai hình tròn bên có đường kính như nhau, nhưng nhiều người cho rằng có một hình tròn lớn hơn. Hai đường thẳng hội tụ ở gần đó ảnh hưởng đến sự phán đoán của chúng ta.Nếu các đường được thay thế bằng những vùng màu đen, ảo giác vẫn còn.

Nhiều người cho rằng thanh B ở hình bên nằm xa hơn, do đó nó sẽ lớn hơn mặc dù trên thực tế 2 thanh A và B là như nhau. Không phải tất cả mọi người đều nghĩ như vậy nhưng hầu hết chẳng ai cho rằng thanh A lớn hơn. Nếu bỏ các đường hội tụ đi, ta sẽ thấy 2 thanh bằng nhau.

Ảo giác này minh họa sự phán đoán của chúng ta về hình dạng và kích thước của một vật thể có thể bị ảnh hưởng như thế nào bởi hình dáng và kích thước của một vật thể khác ở gần đó, trong trường nhìn.

Khi chúng ta đánh giá kích thước của một vật thể ở gần đường chân trời, nhận thức của chúng ta chịu ảnh hưởng của những thứ quen thuộc như cây cối, nhà cửa…Những thứ này thì to ơi là to, vậy mà mặt trăng còn to hơn thế nữa chứng tỏ mặt trăng nó to đến độ nào. Nhưng khi ta nhìn lên bầu trời, chẳng có một thứ gì cho ta so sánh cả, mặt trăng nhỏ ơi là nhỏ.

Để chứng minh, bạn hãy làm một thí nghiệm:

Nhìn mặt trăng qua cái lỗ của một tờ giấc cuộn lại khi nó ở gần đường chân trời, bạn sẽ có cảm giác rằng mặt trăng sẽ ở gần hơn. Ảnh hưởng của đường chân trời đã bị loại bỏ, giờ chẳng còn gì để bạn so sánh cả, bạn sẽ thấy mặt trăng như nhau.

Tuy nhiên, ao giác mặt trăng vẫn còn ngay cả khi bạn nhìn mặt trăng ở gần đường chân trời vào một đêm tối, trên một vùng bằng phẳng chẳng có nhà cửa hay cây cối gì, trên đại dương hay ngay cả phi công trên máy bay vẫn nhìn thấy ảo giác mặt trăng. Vậy những vật thể so sánh liệu đã đủ để giải thích cho ảo giác nổi tiếng này?

Ảo giác về vòm trời dẹt:

Theo kinh nghiệm hằng ngày ta biết rằng những thứ như nhà cửa, cây cối ở gần đường chân trời thì rất xa còn trên bầu trời vì không có cái gì quen thuộc để ta có thể so sánh khoảng cách nên ta có cảm giác bầu trời trên đầu nằm gần hơn. Do đó hình thành cảm nhận vòm trời như là một vòm dẹt với khoảng cách ở đường chân trời thì xa hơn ở trên đầu. Khi ta nhìn mặt trăng tại A và sau đó tại B trên vòm trời thực hình cầu, ta cứ tưởng là nó nằm trên A’ và B’ ở vòm trời dẹt mà ta cảm nhận nên ta thấy A’ xa hơn B’ cho nên ta đánh giá rằng mặt trăng tại A' thì to hơn tại B'.

Phạm Quý Nhân - PAC

Tham khảo:

http://www.lhup.edu/~dsimanek/3d/moonillu.htm
http://science.nasa.gov/science-news..._moonillusion/

Nguyên phó chủ nhiệm CLB Thiên văn học Đà Nẵng - DAC.


Bài viết cùng chuyên mục

Bài viết xem nhiều

Bài viết nổi bật