teadus.ee » Arhiiv » Kuu pealt kukkunud illusioon

Miks Kuu on nii suur, kui see paistab madalal horisondi lähedal? Miks see kuus tundi hiljem muutub väikeseks, kui särab kõrgel taevas üleval? Lihtsad küsimused, millele teadlased on sadu aastataid püüdnud vastust leida. Ja mida on ka teadus.ee lugejad küsinud.

Asja kohta on kirjutatud tuhandeid lehekülgi traktaate ja monograafiad. Selle loo kirjutasin umbesd viie aasta eest, ent vaevalt selle aja jooksul on Kuu illusioonile lõplik lahendus leitud.

Kuu illusioon on küllap tuntuim nägemisillusioon maamunal. Horisondi lähedal paistab Kuu meile kaks korda nii suur kui oma kõrgeimas punktis. Ometi jääb Kuu ikka sama suureks. Olles läbimõõdult neli korda Maast pisem, tiirleb ta ümber meie koduplaneedi keskmiselt 384 000 kilomeetri kaugusel. Kuigi kaugus muutub 20 000 kilomeetrit siia-ja sinnapoole, oleks sellest tingitud Kuu suuruse muutust silmaga märgata vaid siis, kui lähimat ja kaugeimat Kuud saaks taevas korraga kõrvuti võrrelda.

Aleksandria astronoom Klaudios Ptolemaios lahendas teisel sajandil Kuu illusiooni põhjendusega, et kui saame seda taevakooki millegi maapealsete objektidega võrrelda, tundub see ka suurem. Ptolemaiose spekulatsioon on jäänud siiani Kuu paradoksi tavaseletuseks. Kuid see ei põhjenda, miks illusioon on sama suur ka merel.

Aju hindab kaugust üle

New Yorgi ülikooli psühholoogia- ja närviteaduse emeriitprofessor Lloyd Kaufman on probleemiga tegelnud üle 40 aasta ning arvas teadvat vastust, ent ei suutnud seda tõestada. Ta kutsus appi oma Californias IBM teenistuses töötava füüsikust poja James Kaufmani. Mõlemad kinnitavad, et illusioon on põhjustatud meie tajust, õieti sellest, kui kaugel me arvame Kuud olevat.

Kuidas aga mõõta tajutavat kaugust, mida aju kasutab, arvutades Kuu suurust? Tuli välja nuputada kaval eksperiment. Paari IBMi võluri abil tehti valmis arvutiseeritud kuusimulaator, mis lubas teadlastel määrata, mida inimesed mõtlevad, kui Kuud vaatavad. Tulemus oli üllatav. Ja nagu iga korraliku illusiooni puhul, on vastus ise veidi nõutuks tegev.

Me peame horisondi lähedast Kuud suuremaks, sest me peame seda lihtsalt kaugemal asuvaks. See tundub tavamõistusele vastu käivat. Kui ma vaatan Kuud, jalutades öisel metsarajal, tundub see olevat nii lähedal, et kukub kohe metsa taha maha. Kuid uuringud näitasid, et mu aju hindab asju teisiti.

Edgar Allan Poe õudusjutus “Sfinks” kangelane kangestub õudusest, istudes avatud akna ees ja nähes, kuidas lähemalt künkanõlvalt roomab tema poole hiiglaslik soomustatud tiibadega koletis. Lõpuks selgub, et noormees jälgis vaid üht aknaklaasi taga niidil ronivat videvikuliblikat, ent kandis selle maastikule üle. Putukas oli tema jaoks sadu kordi suurem, kui tegelikult.

Muidugi me teame, et Kuu on palju kaugemal kui kõrgemad puudeladvad metsas. Kuidas me tajume esemete suurust, sõltub osaliselt meie ja eseme vahelisest kaugusest. Nii et kui Kuu on kaugemal, kui see näib olevat, siis tundub see olevat palju suurem.

Kui Kuu tõuseb kõrgele taevasse, siis mets enam pildi juurde ei kuulu, minu taju maapealsed asjad ei häiri ja Kuu tõmbub tagasi kokku oma tõelise suuruseni.

Võrreldakse võrreldamatut

Et seda teooriat kontrollida, kasutasid IBMi teadlased sülearvutit, projekteerimaks kunstliku kuudepaari poolläbipaistvale peeglile. Läbi sellise hõbetatud peegli on nähtav nii maastiku taust kui ka sellele saadetud kuud. Siis võttis isa-Kaufman kaasa rühma katsealuseid ja ronis Long Islandil asuva künka tipule. Katsealuseid oli alates 22 kuni 70 aasta vanuseni, ja igaüht neist testiti sada korda.

Üks kahest peeglile projekteeritud kuust asus paigal, teist sai nihutada. Katsealuseid paluti nihutatava kuu suurus muuta selliseks, kus see oleks neile kaks korda lähemal kui paigal olev kuu. Kui kuu oli horisondil, paistsid taustal sumedad mäed. Kui kuu tõsteti kõrgemale, maapealseid orientiire pildil polnud.

Alati paigutasid osalejad horisondilähedase kuu poole tee punkti palju kaugemale kui kõrgel asuva kuu korral. Ameerika Teaduste Akadeemia Toimetistes avaldatud artiklis kinnitavad Kaufmanid, et horisondi lähedane kuu paigutati 4,2 korda kaugemale kui kõrgel taevas olev kuu.

Seda efekti kutsutakse Ponzo perspektiiviillusiooniks. Kaks võrdset sirgjoont, mis lõikuvad kauguses koonduva joonepaariga, nagu näiteks raudteerööbaste kujutisega, tunduvad olevat erineva pikkusega. Mida kaugemal tundub olevat joon, seda pikemaks aju selle hindab.

Lapsesilm ei valeta

Nägemisillusiooni vastu väitlejad toovad tõenduseks, et tegu on valguskiirte murdumisega atmosfääris. See on Maa lähedal tihedam, ja järelikult painutab kiiri horisondi lähedal enam, mis suurendavatki näivat kuuketast. Kuid Illinoisi ülikooli astronoom Carl Wenning kinnitab, et atmosfääri moonutused teevad näiva kuuketta pigem pisemaks kui suuremaks. “Horisondi lähedased objektid muutuvad muljutud munade sarnaseks,” ütles Wenning uudisteagentuurile Abcnews. Mida lähemale horisondile, seda kõrgemale objekt taevas tõuseb. Päikese ja Kuu alumine serv tundub olevat taevas kõrgemal ja see on põhjus, miks merre vajuv päike lapikuks surutakse. Ent horisontaalset moonutust see efekt ei tekita.

Hoidke viiekümnesendine münt oma silme ees, nii et see katab kuuketta. Te avastate, et peate mündi hoidma oma silmast ikka sama kaugel, olgu Kuu kõrgel või madalal. Ka on Kuu fotodel ikka sama suur, olgu siis horisondil või taevas üleval. Nii et atmosfäär siin mängus pole.

Väikeste laste puhul on teada, et nende jaoks on Kuu ikka sama suur, olgu siis horisondil või taevas üleval. Lapsesilm ei valeta? Kuid teisalt näevad lapsed mõnikord läbi akna, kuidas all tänaval on inimesed sama pisikesed kui kärbsed. Kuidas lapsed kaugust hindavad, pole siiani täpselt teada. Igatahes muutub see täis kasvamise käigus.

Maurice Merleau-Ponty annab oma raamatus “Taju fenomenoloogia” ühe vihje kasulikuks ja veidraks eksperimendiks. Kummardage alla ja vahtige horisondi lähedal olevat Kuud läbi oma hargivahe. See ei tundu enam olevat suurem kui tavaliselt. Pea alaspidi olek paneb aju kaugustaju paika. Kui metsik koer teie poole tormab, pole muidugi enam aega mõtelda, kas aju kaugust tajub õigesti või valesti. Tuleb leida lähim puu.

“Ei saa võrrelda võrreldamatut,” ütles vene isemõtleja Kozma Prutkov. Kuid see on just asi, mida meie aju Kuu suuruse hindamisel teeb. Mis muidugi ei pisenda kuupaiste serenaadi romantikat.

Tiit Kändler