Din toate simțurile, cel mai important lucru pentru noi este viziunea
Numărul de stele vizibile cu ochiul liber pe cerul nopții, este determinată în primul rând de către dispozitivul însuși ochii dacă vederea un pic mai clare, iar stelele ar fi fost mai mult dacă ar fi fost putin mai slaba, iar noi nu ar vedea nici stele. Ilustrație: Oleg Sendyurev / "În jurul lumii" de fotografie Reid Parham (licență SXC)
Se pare că o persoană nu are nevoie să vadă stelele de pe cer - se poate trăi fără ele. În spațiu, multe obiecte și fenomene diferite, dar nu le observăm fără echipament special. De ce ochiul nostru vede stelele, nu două, nu două sute și nu miliarde, dar câteva mii? Este o explicație rezonabilă?
Una dintre impresiile de neuitat din viața fiecărei persoane este un cer de noapte clar, în adâncul neagră al căruia strălucesc mii de lumini - stelele. Sunt atât de frumoși încât nu au nici măcar dorința de a gândi - de ce îi vedem? "Ei bine, cum altfel? - esti surprins. - Este posibil să nu vedeți stelele? Este foarte posibil! Luminozitatea stelelor este extrem de mică. Chiar și în cele mai strălucite dintre ele, este aproape de pragul sensibilității viziunii noastre. Puneți acest prag puțin mai înalt și nu ar exista o singură stea în cer. Și, în același timp, viziunea noastră de zi nu și-ar pierde prea mult calitatea. În după-amiaza, nu am fi observat o schimbare în viziunea noastră. Cu toate acestea, evoluția dintr-un anumit motiv ne-a dat posibilitatea de a vedea stelele. Dar de ce? Nu pentru binele unora dintre noi care face astronomie ...
Se știe că ochii strămoșilor sălbați îndepărtați ai omului practic nu diferă de a noastră. Și nu numai ochii: întregul sistem nervos central nu era diferit, în partea periferică a cărei ochi se află. Prin urmare, strămoșii noștri îndepărtați au văzut și stelele. Dar în viața cotidiană a trogloditului, stelele cu siguranță nu au jucat nici un rol. De ce Homo sapiens (și nu el singur) văd aceste lumini nocturne? Pentru a-mi face mai clară deprinderile, îmi amintesc: sensibilitatea viziunii noastre nu este suficientă, de exemplu, pentru a vedea milioane de sisteme stele - galaxii. Din punctul de vedere al teoriei evoluționiste, acest lucru este destul de natural: galaxiile îndepărtate nu au afectat viața strămoșilor noștri. Dar nu observăm nici măcar asteroizi pe cer, deși sute de mii din aceste microplanuri periculoase se execută literal sub nasul nostru, umplând întregul sistem solar. Și stelele dintr-un anumit motiv văd stelele, deși nu ne amenință și în general (astrologii mă iartă!) Nu ne influențați. Capacitatea de a vedea stelele pare să nu ne ușureze să luptăm pentru existență. Sau toate facilitează?
Retina ochiului, așa cum o văd oftalmologul, seamănă cu cerul de noapte într-o furtună, iar un punct galben cu conuri este o lună palidă. Fotografie (licență Creative Commons): Eliya
Unul dintre cele mai importante principii ale evoluției biologice îl reprezintă economisirea resurselor. Creșterea sensibilității receptorilor noștri și îmbunătățirea corespunzătoare a organelor senzoriale - vederea, auzul sau mirosul - necesită resurse suplimentare, astfel încât sensibilitatea acestora să nu depășească nivelul care oferă avantajele evolutive necesare. Timp de milioane de ani, ochi au experimentat multe metamorfoze, până când a învățat să vadă atât ziua cât și noaptea: natura a trebuit să lucreze „muncă“ prin crearea unor mecanisme de adaptare la lumina soarelui și a mecanismelor de înregistrare a luminii slabe a stelelor luminoase. Liderul stelelor pe cerul de noapte are un sens vital pentru strămoșii oamenilor și animalelor ca el?
Se pare că a avut. Și de asta. Este clar că abilitatea de a vedea nu numai ziua, ci și pe timp de noapte - și nu numai de luna, dar, de asemenea, într-o noapte fără lună, atunci când singura sursă de lumină este cerul de noapte în sine - oferă tipurile de avantaje importante în lupta pentru existență. Este doar la prima vedere, cerul de noapte este complet negru. Toată lumea care se uită la noapte din cort știe că cerul de noapte nu este absolut întunecat - este slab, dar strălucește destul de evident! Pentru o noapte fără lună să se facă distincția între drum și silueta inamicului sau victima, sensibilitatea minimă a vizualizării ar trebui să se potrivească cu luminozitatea cerului de noapte.
Astronomii au stabilit că aproximativ jumătate din radiația cerului de noapte este lumina împrăștiată a stelelor. Pentru cea mai mare parte este stelele galaxiei noastre, și nu toate, ci doar cele care sunt eliminate nu mai mult de 3.000 de ani lumină distanță (mai îndepărtate stele sunt ascunse de nori de praf interstelar). Și există aproximativ 100 de milioane de astfel de stele apropiate și vizibile. Aproximativ același număr de elemente fotosensibile din retina ochilor. Prin urmare, stelele îndepărtate nu sunt vizibile separat, ci se îmbină într-un fundal gri închis. Să încercăm să estimăm cât de multe stele sunt sub formă de puncte luminoase separate pe acest fundal pe care ochiul nostru îl poate vedea.
Cerul pe o noapte fără lună și nori nu este negru deloc. Deși viziunea umană nu este capabilă să distingă multe milioane de stele, strălucirea lor cumulativă îi este utilă. Foto (licență Creative Commons): Stephen Howard
Trebuie remarcat faptul că rezoluția ochiului noaptea este mai mică decât în timpul zilei. Există două motive. În primul rând, cu lumină slabă, pupilele ochiului se extind, iar defectele corneei și lentilelor încep să apară și diferă de forma optică ideală. Acesta este cazul cu aparatul foto, când nu îl puteți focaliza cu o deschidere complet deschisă. În al doilea rând, la iluminare redusă a creierului combină semnalele de la mai multe tije vecine pentru a deveni semnal de rezultat vizibil: deoarece calitatea imaginii este scăzută, dimensiunea efectivă a „pixeli“ pot fi agregate.
Există o modalitate simplă de a ne asigura că ochiul nostru utilizează cu îndemânare recepția "sensibilității în detrimentul calității". După cum știți, o imagine clară și precisă apare numai în centrul câmpului vizual. Dacă ne uităm la obiect în centrul atenției, vom vedea cele mai mici detalii sale, dar este necesar să se uite un pic la o parte ca imaginea este neclară, iar micile detalii devin indescifrabile. Dar lipsa de claritate „vedere laterală“ este compensată de sensibilitatea mai mare la lumină: stele de multe ori slab invizibile „punct goale“, este ușor să se facă distincția între vederii periferice, în cazul în care un pic să se uite la partea.
Deci, pentru fiecare element vizual al retinei ochiului nostru, lumina vine de la mai multe stele indepartate, aproximativ o duzina. Imaginea cea mai apropiată stea manifestată în acest context ca un punct luminos, acesta trebuie să acopere ochiul este de zece ori mai puternic decât grupul de stele îndepărtate, care este de sute de ori mai puternic decât fiecare dintre ele în mod individual. Cunoscând legea de bază fotometrică - iluminarea este invers proporțională cu pătratul distanței de la sursa de lumină - este ușor de calculat că astfel de stele „proeminent“ ar trebui să fie de 20-30 de ori mai aproape decât fundalul la distanță de 100 de milioane de stele. Există multe astfel de stele apropiate și există vreunul?
Dacă raza sferei este redusă, pentru claritate, de exemplu, de 25 de ori, volumul său va scădea cu 253 ≈ 15 mii de ori. Este ușor de văzut că din 100 de milioane de stele, distribuite uniform în spațiu și care ne luminează cerul, în această mică sferă din jurul nostru există aproximativ 7000 de corpuri de iluminat. Ele ar trebui să fie vizibile pentru ochii noștri ca niște puncte luminoase pe fundalul omogen al cerului de noapte. În mod surprinzător, calculul nostru aproximativ s-a dovedit a fi foarte precis: este numărul de stele care văd ochiul sănătos al unui bărbat într-un cer suburban curat. Astfel, evoluția biologică și lupta cu prădătorii de noapte pentru existența lor ne-au dat bucuria de a contempla frumusețea cerului înstelat.
Nu erau atât de inutile stelele. Ei ne luminează lumea nocturnă. Și acum să fanteziem. Noi, cei care conducem stilul de viață pe timp de zi, avem destui ochi pentru protecția pasivă împotriva prădătorilor, distingând câteva mii de stele. Dar există prădători de noapte pentru care timpul întunecat al zilei este timpul vieții active. Ochii lor sunt mult mai sensibili decât al nostru. Aș vrea să văd cerul de noapte cu ochii unei bufnițe!
Se pare că, în principiu, este posibil: mai mult de o dată auzit propuneri pentru a reface ochiul uman, astfel încât a devenit o sută de ori mai sensibile la lumină. Faptul este că natura nu și-a folosit toate posibilitățile. Ochiul uman poate fi mult îmbunătățit. Pentru a face acest lucru, trebuie să înlocuiți lentilele simplu de lentile multi-strat de înaltă calitate și rândul său, suprafața cu diametru mai mare sensibile la lumina a ochiului - retina, care este acum pentru un motiv oarecare, este avem partea din spate la lumina. După aceasta, putem vedea cu ușurință milioane de stele în Calea Lactee și chiar și în alte galaxii îndepărtate. Fără vreun telescop! Cu toate acestea, o persoană cu un ochi „stelare“, în după-amiaza, va trebui probabil să meargă la ochelarii negri dense pentru a scăpa de lumina soarelui.
Cu toate acestea, nu ne vom grăbi. Poate că natura însăși va alege într-o zi această cale. Dacă omenirea începe să se așeze pe planetele sistemului solar, atunci pe planetele îndepărtate de soare, oamenii pot trăi numai cu ochi "stele".
Între timp ... Pentru a vă bucura de vederea cerului înstelat, trebuie să învățați ceva mai mult despre dispozitivul ochiului și să folosiți câteva trucuri simple.
Ochiul nostru este un dispozitiv optic izbitoare. El a perfecționat de milioane de ani și a devenit foarte sensibil și dornic. Sensibilitatea ochiului la lumina slabă este mai mare decât cea a celui mai bun film și aproape aceeași cu cea a unei camere digitale scumpe. Noaptea, ochiul vede stele slabe, iar în timpul zilei transferă liniștit lumina soarelui strălucitoare, din care instantaneu orice film alb-negru devine negru. Și doar lentile foarte scumpe pot concura cu ochii pe claritatea imaginii: un ochi sănătos poate distinge între aceste două puncte de colon (:) in textul standard imprimat la o distanță de 3-5 m, iar distanța unghiulară dintre ele - numai 1-2 minute unghiulare.!
Și cu echipamente scumpe și ar trebui să fie tratate cu atenție. Lumina puternică a soarelui este dăunătoare pentru ochi: ar trebui ascunse în spatele ochelarilor întunecați. Nu priviți direct la Soare, mai ales prin instrumente optice - binocluri și telescoape. În caz contrar, nu pierde din vedere pentru mult timp!
Pentru observațiile cerului de noapte, ochii trebuie să fie pregătiți. Venind dintr-o cameră luminoasă, luminată, pe o stradă întunecată, nu puteți vedea imediat stelele. Nu vă grăbiți, nu vă mișcați de la felinarele și ferestrele strălucitoare și așteptați aproximativ cinci până la șapte minute până când ochii dvs. se obișnuiesc cu întunericul și apoi strălucește, iar apoi pe cer vor începe să apară din ce în ce mai multe stele.
Un păianjen. Ochii arachnidelor, insectelor și altor artropode sunt aranjate destul de diferit decât ochii mamiferelor. Și ei văd altfel, respectiv. Fotografia (licență Creative Commons): James Jordan
Nu numai o persoană vede cerul - este văzută de toate animalele și chiar de plante; dar toate - în moduri diferite. Fiecare creatură vie se bazează pe celule fotosensibile. Dar, altfel, designul ochilor este foarte diferit. Plantele și unele animale simple, în general, nu au ochi ca un organ separat. De exemplu, într-o vierme, singurele celule fotosensibile sunt distribuite pe toată suprafața corpului. Prin urmare, el nu văd imaginea, ci doar simte de ce parte este mai ușoară. În după-amiaza, el observă lumina cerului și determină că el a urcat pe suprafața pământului, dar nimic mai mult. Dar pe corpul piciorului, mici acumulări de celule vizuale sunt înconjurate pe trei laturi de un pigment opac întunecat; prin urmare, lumina pătrunde numai în celulele vizuale de pe o parte și leechul poate observa mișcarea victimei sau a prădătorului și, eventual, și norii care rulează pe cer.
Chiar și în cazul animalelor foarte dezvoltate, ochii sunt foarte diferiți în ceea ce privește sensibilitatea la lumină și claritatea percepției. De exemplu, la animalele nocturne, șobolanii sau conștiințele sunt mult mai sensibile decât oamenii; pentru ei cerul este împrăștiat cu stele mult mai groase decât pentru noi.
Dar din punctul de vedere al acuității vizuale, o persoană nu are aproape nici un rival. Poate, în acest sens, nu este inferior doar maimuțelor, șobolanilor și păsărilor de pradă. Dar o pisică, un pui sau un cal este văzută de multe ori mai puțin clar. Ce putem spune despre un hamster sau o albină care nu poate distinge chiar și discurile Lunii și a Soarelui: aceste corpuri de iluminare par a fi aceleași "puncte" ca stelele sau planetele pentru noi. Apropo, o persoană obișnuită nu face distincția între o stea și planetă: ele ne par niște puncte de aceeași dimensiune. Dar există și norocoși cu o vedere deosebit de ascuțită, care văd sateliții lui Jupiter și chiar Venus în formă de seceră (la urma urmei, are aceleași faze ca și Luna).
Pe de altă parte, o mică albină sau dragonfly, deși nu se pot lăuda cu o vedere deosebit de ascuțită, dar disting mișcările de 10-20 de ori mai repede decât o persoană poate distinge. Pentru o persoană care zboară pe cer, un meteor sau fulger de fulgere durează un moment, iar pentru o libelule este un film întreg.
Deci nu vom admira în mod deosebit viziunea noastră, ci vom avea grijă de ea și vom pregăti. La urma urmei, ne dă o astfel de plăcere, ca și contemplarea cerului stea!
Mai multe lucrări pe matematică
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: