달과태양을 볼때 왜 지평선에 있을때나 하늘정중앙에 있을때 노을질때마다 왜 크기가 달라보이나요?

Question

하늘에서 달이나 태양을 보게되면 하루시간에 따라서 위치가 달라집니다.

문제는 그 위치마다 항상 크기가 달라보이는데요. 특히 바다 지평선이나 노을질때보면 엄청 크게 보입니다. 이게 단순히 착시효과라고는 아니라고 하던데 정확히 왜 그런건지 과학적인 근거와 이유가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 정준민 과학전문가입니다.

하늘에서 달이나 태양을 보면 지평선에서 멀어질수록 크게 보이는 현상은 "오각형 오해" 또는 "지평선 효과" 라고 합니다. 이 현상은 광선이 곡선적으로 지표면을 따라 퍼지는 것과 관련이 있습니다.

지구의 대기는 곡률이 있는 구조를 가지고 있으며, 이 구조 때문에 태양 또는 달이 지평선에 위치할 때, 광선이 지표면을 더 많이 지나가게 되어 곡률을 따라 광선이 산란되어 더 크게 보이게 됩니다.

또한, 지평선에 있는 물체는 지표면과 수평에 있어서 거리가 멀어질수록 상승하는 느낌을 받게 됩니다. 이는 시차적(parallax) 에러라는 것인데, 눈으로 바라볼 때, 뇌가 지표면에 수직으로 떨어져 있다고 착각하기 때문입니다.

이러한 오각형 오해 현상은 바다나 호수와 같은 큰 평면에서 가장 잘 관찰할 수 있습니다. 노을이나 일출과 같은 시간대에서는 빛이 지표면을 지나가는 경로가 가장 길어지기 때문에, 이러한 현상이 더욱 두드러지게 나타나게 됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

달과 태양이 지평선에 있을 때나 하늘 정중앙에 있을 때 노을질 때마다 크기가 달라보이는 것은 실제 크기가 변하는 것이 아니라 시차 효과(illusion) 때문입니다.

시차 효과란, 먼 거리에 있는 물체와 가까운 거리에 있는 물체가 같은 크기로 보이지 않는 현상을 의미합니다. 즉, 먼 거리에 있는 물체는 가까운 거리에 있는 물체보다 작게 보이는데, 이는 뇌가 먼 거리에 있는 물체를 가까운 거리에 있는 물체보다 더 멀리 있는 것으로 인식하기 때문입니다.

따라서, 지평선에 있을 때나 하늘 정중앙에 있을 때 노을질 때 달과 태양은 지평선으로부터 멀어지는 것처럼 보이며, 이때는 시차 효과로 인해 크기가 작아보입니다. 반면에, 달과 태양이 하늘에서 높이 떠있을 때는 지평선에서 멀어지는 것이 아니기 때문에 시차 효과가 작용하지 않아 크기가 더 크게 보입니다.