Этот эффект обычно заметнее в кино или при пульсирующем (искусственном) освещении. Он называется стробоскопическим.
Кратко его суть такова: вращающееся колесо симметрично: его рисунок повторяется с некоторой регулярностью. Если мы будем делать снимки колеса с фиксированными промежутками времени, мы будем видеть мгновенное изображение колеса, провернувшегося на определенный угол. Но за счет повторения его рисунка мы будем воспринимать его в положении, ближайшем к предыдущему. То есть, если следующая спица колеса за интервал между снимками чуть-чуть не дойдет до положения, в котором мы раньше видели ее соседку - мы будем думать, что колесо провернулось назад.
На редкость грамотный и при этом доходчивый ответ. Спасибо.
Особенно спасибо за замечание про голову.