地平線附近的大月亮

孫正凡

小小的月亮在貼近地平線時看起來格外大，這個視錯覺究竟是為什么？這個問題從有史以來就困擾著天文學家們，至今沒有得到明確的解答。

古詩里的大月亮

在天文學上有一個顯而易見卻“不該出現”的現象，那就是當太陽或月亮處在地平線附近的時候，它們會顯得格外大。其實我們在小學課文《兩小兒辯日》里就已經見到過古人對這個問題的關注了，那就是“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂”。

同樣，在宋朝大詩人陸游的詩句里我們也可以看到對這個現象的描寫：

曉出東城

宋·陸游

聽徹清笳聽曉鐘，據鞍漏鼓尚冬冬。

西樓落月徑三尺，北嶺亂云生半峰。

蒼磴幽尋過古寺，綠疇小駐勞春農。

煙村已遠猶回首，恐有鹓雛與伏龍。

古代夜里以鐘鼓報時，一夜五更。鐘鼓未盡，詩人已經上馬啟程東去。回望西樓，看到了大大的月亮正在落下，看上去足足“徑三尺”。由于陸游是在清晨看到滿月正在落下，由此我們可知，這天是夏歷十五前后，月亮和太陽正好相對。出城之后，詩人看到了一派郊野春色：田野、古寺、鄉村和勞作的農民。鹓雛（yuān chú）是傳說中的瑞鳥，類似鳳凰，在《莊子·秋水》篇中，莊子就曾經以“鹓雛”自喻。所以這里類似《三國演義》里用來比喻諸葛亮和龐統的“伏龍、鳳雛”，即隱居民間的賢才。

我們平時在高空見到的月亮，其實挺小的。一般描寫月亮會比喻成“玉鏡”“玉盤”，比如李白寫月亮“小時不識月，呼作白玉盤”，宋代范成大“星漢淡無色，玉鏡獨空浮”，古人用的銅鏡、盤子，大不過一尺。所以陸游才會在這首詩里寫下了落月“徑三尺”給他留下的深刻印象。其實如果我們仔細琢磨一下其他描寫地平線處月亮或太陽的詩句，也同樣能夠體會到“大月亮”“大太陽”的存在。

杜甫《旅夜抒懷》詩中寫道“星垂平野闊，月涌大江流”，以及孟浩然的《宿建德江》“野曠天低樹，江清月近人”，不約而同地描寫在曠野、大江之上“涌出”的月亮，視覺效果如此震撼，當然是月望時節傍晚“近人”的“大月亮”。王維《使至塞上》“大漠孤煙直，長河落日圓”則是借沙漠作為背景描寫孤煙、長河與落日的塞外風光，場面宏大，這顯然也是一輪“大太陽”。只是如今城市的地平線都已經被高樓大廈遮蔽，我們很難見到了。

大月亮錯覺

“海上生明月，天涯共此時。”月亮在低空時看上去感覺比在高空時要大，這個現象被稱為“大月亮錯覺”（Moon illusion）。地平線上的“大月亮”，不是只有幾個人才能見到的特殊現象，古今中外人見皆同，在許多文化中都有記錄。

當然，大多數古代文明可能會像《列子·湯問》中記述的那樣，認為“大月亮”“大太陽”是由于距離變化引起的。不過只要我們對現代天文學有所了解，就知道這種說法根本不會成立——由于地月距離關系的變化，月球的角直徑會發生改變，從33.5角分（在近地點）到29.43角分（在遠地點）之間變化。

在同一天里，太陽、月亮的大小不會有明顯變化。月亮直徑雖然有3 476千米，它到地球的距離是38.4萬千米；太陽直徑139萬千米，可它距離地球1.5億千米。太陽的直徑和距離都是月亮的約400倍，這個巧合決定了我們眼里看到的太陽、月亮大約只有30角分，因此它們看上去是相當小的。

公元前4世紀，亞里士多德曾認為，在地平線附近的月球看起來比較大是地球大氣層的放大作用造成的，但這是他老人家又一個著名的錯誤認識。實際上，由于在高空月亮離我們可以說更近了一點兒（考慮地球半徑），它在地平線上應該顯得更小才對；而且在地平線上，大氣層的折射作用不但不會放大，反而會在豎直方向上壓縮一點兒。

有意思的是，雖然我們看來在地平線上滿月要大很多，但如果我們用儀器去測量它時，卻會發現，對于地平線上和在高空的月亮，測量結果卻是一樣的。這一點在連續拍攝的月亮升起或者日食、月食的照片（月球串像）中更為明顯。這就說明，“大月亮錯覺”實際上發生于我們對太陽、月亮的觀察之中，是我們的大腦在處理過程中發生的問題。

古老問題的探索

對于“大月亮錯覺”最早的一種貌似合理的解釋是，在地平線附近有很多建筑物可以做對比讓我們覺得月亮很大，而在空曠的高空沒有什么參照物可以讓我們去感受月亮的大小。這種由于參照物變化而產生的錯覺后來被稱為“艾賓浩斯錯覺”。

另一種解釋則認為，月亮看上去大小不一樣，是因為我們對于“天”的距離的認知并不是一個完美的球形，而是頂部平坦的穹頂。我們在抬頭看天的時候，總是認為頭頂天空離我們比較近，而地平線附近的天離我們非常遠。那么，由于月亮的實際大小是不變的，所以當它位于“離我們比較遠”的地平線上時，我們大腦經過處理會認為地平線上的月亮比較大，所以進行了“腦補”。這個解釋是在公元200年左右由克萊門德（Cleomedes）提出來的，叔本華也在1813年指出，“月亮錯覺完全是理性，而非光學或感官錯覺”。

1989年出版的一本關于月亮錯覺的專著中，由不同的研究者給出了24種解釋。2002年的另一本專著則指出，在目前數十種解釋中還沒有任何一種理論能夠獲得決定性的勝利。

美國天文專欄作家菲爾·普萊特（Phil Plait）還提出了一個“消除”大月亮錯覺的有意思的方法，他建議當我們看地平線附近的月亮時，可以“拿大頂”，頭朝下腳朝上，這樣月亮看起來就跟高空月亮是一樣大小了。是不是這樣？你來試試看吧。