這是人的錯覺所產生，並不是月亮在地平線上時比較大，注意，這跟折射沒有關係！有實驗拍攝了天頂與地平線的月亮照片，發現地平線的月亮不但沒有比較大，反而還比較小，理論上也是如此，因為月亮在中天時，距離觀察者較近，如上圖。
阿拉伯天文學家Alhazen認為月亮幻覺形成的原因是因為我們認為剛從地平面升起的月亮比在天頂上的月亮遠，至今這個理論比較為人所接受，一般稱為視距離理論(apparent distance theory)。
中圖的兩條黃線段是相同的長度，但是看起來上方的黃線段較長，主要關鍵在於從下到上延伸的鐵軌，鐵軌劃得非常有遠近距離的感覺，而上方的黃線段放在較遠的鐵軌，因此大腦判斷該黃線段是放在較遠的鐵軌上，實際長度應該比較長，放在下方的黃線段則因為比較靠近我們，所以沒有放大的效果。此圖又稱做旁左鐵道幻覺。
此理論是由1913年Mario Ponzo提出。月亮剛從地平面升起，和周遭的前景比較，人的大腦判斷月亮是從較遠的地方升起，當月亮爬升到頭頂，已經沒有其他前景可做比較，因此大腦判斷這時的月亮比較近，兩相比較，就覺得靠近地平面的月亮比較大，如下圖。
有趣的是，假如你彎下腰來，眼睛從跨下向後望去，你會發現地平面的月亮會變小一點，可能因為你看到月亮下方沒有地平面可供判斷距離遠近，心理學家早已知道將圖片上下顛倒可以降低視距離的效應。
伊利諾州立大學物理系的Carl J. Wenning就不認同這種說法，1985年的一篇文章中，他舉例說明當一架飛機飛到很高的高度，所有的前景都消失，旁左鐵道幻覺就不存在，這時地平面的月亮還是看起來比較大。Wenning 提出的說法是旁左鐵道幻覺再加上我們對天空遠近的認知，認為天球，也就是穹蒼並不是正圓的球形，而是扁平的橢圓，在地平線的天球距離較遠，而中天的天球距離較近，如此的認知再加上旁門鐵道幻覺，就產生了認為地平線的月亮較大的感官。
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