Сколько цветов распознает человеческий глаз
С давних времен ученые определяли количество распознаваемых человеком цветов и оттенков по-разному. Сейчас они сходятся во мнении, что существует около 150000 цветовых тонов и оттенков. При этом человеческий глаз в обычных может различать порядка 100 оттенков по цветовому фону. Способность распознавать большее количество цветов можно натренировать. Художники, декораторы, дизайнеры и люди схожих профессий могут различать около 150 цветов по цветовым тонам, порядка 25 по насыщенности и до 64 по уровню света.Приведенные цифры могут меняться в зависимости от степени натренированности человека, его физиологического состояния, а также условий освещенности. Например, при определенных условиях человек может различить порядка 500 оттенков серого цвета.
А если сравнить с фотоаппаратом
В эпоху цифровых фотоаппаратов и камер интересным будет сопоставление светочувствительных рецепторов сетчатки с мегапикселями фотокамер. Переведя цветовосприимчивость глаза человека на язык цифровых камер, можно сказать, что в каждом глазу будет примерно по 120-140 мегапикселей. У современных фотокамер среднее количество пикселей на порядок меньше, следовательно и плотность пикселей на миллиметр будет ниже. Именно поэтому угловое разрешение у глаза будет в несколько раз выше, чем у камеры с фокусным расстоянием объектива 23 мм (именно таким фокусным расстоянием обладает хрусталик глаза).Цвет одно из свойств объектов материального мира, воспринимаемое как зрительное ощущение. Зрительные ощущения возникают под действием на органы зрения света электромагнитного излучения видимого диапазона спектра. Диапазон длины волны зрительных ощущений (цвета) находится в пределах 380-760 мкм. Физические свойства света тесно связаны со свойствами вызываемого ими ощущения: с изменением мощности света меняется яркость цвета излучателя или светлота цвета окрашенных поверхностей и сред. С изменением длины волны меняется цветность, которая идентична с понятием цвета, ее мы определяем словами «синий», «желтый», «красный», «оранжевый» и пр.
Характер ощущения цвета зависит как от суммарной реакции чувствительных к цвету рецепторов глаза человека, так и от соотношения реакций каждого из трех типов рецепторов. Суммарная реакция чувствительных к цвету рецепторов глаза определяет светлоту, а соотношение ее долей цветность (цветовой тон и насыщенность). Характеристиками цвета являются цветовой тон, насыщенность и яркость или светлота.
А.С.Пушкин определил цвет как «очей очарованье», а ученый Шредингер как «интервал излучений в световом диапазоне, который глаз воспринимает одинаково и определяет как цвет словами “красный”, “зеленый”, “синий” и т.д.».
Таким образом, глаз интегрирует (суммирует) определенный интервал световых излучений и воспринимает их как единое целое. Ширина этого интервала зависит от множества факторов, в первую очередь от уровня адаптации глаза.
Цвет как феномен зрения и объект изучения
Цвет деяние света,
деяние и страдательные состояния.
И.В.Гёте
Цвет сообщает вещам и явлениям форму, объем и эмоциональность при их восприятии. У большинства биологических видов световые рецепторы локализованы в области сетчатки глаза. Усложнение светового анализатора происходило по мере развития биологической линии. Высшее достижение природы зрение человека.
С возникновением цивилизации роль цвета возросла. Искусственные источники света (излучатели с ограниченным спектром электромагнитного излучения энергии) и краски (чистый бесконечный цвет) можно рассматривать как искусственные средства синтеза цвета.
Человек всегда пытался овладеть способностью влиять на свое душевное состояние через цвет и использовать цвет для создания комфортной среды обитания, а также в различных изображениях. Первые способы применения цвета в ритуальной практике связаны с их символической функцией. Позже с помощью цветов стали отображать воспринимаемую реальность и визуализировать абстрактные понятия.
Наивысшим достижением в овладении цветом является изобразительное искусство, использующее экспрессивные, импрессивные и символические цвета.
Глаз и ухо человека воспринимают излучения по-разному
По гипотезе Юнга-Гельмгольца наши глаза обладают тремя независимыми светочувствительными рецепторами, реагирующими соответственно на красный, зеленый и синий цвета. Когда окрашенный свет попадает в глаз, эти рецепторы возбуждаются в соответствии с интенсивностью действующего на них цвета, содержащегося в наблюдаемом свете. Любая комбинация возбужденных рецепторов вызывает определенное цветовое ощущение. Области чувствительности трех этих рецепторов частично перекрываются. Поэтому одно и то же цветовое ощущение может быть вызвано различными комбинациями окрашенных световых излучений. Глаз человека постоянно суммирует раздражения, и конечным результатом восприятия оказывается суммарное действие. Необходимо также отметить, что человеку очень трудно, а иногда и невозможно определить, видит он источник света или объект, отражающий свет.
Если глаз можно считать совершенным сумматором, то ухо является совершенным анализатором и обладает фантастической способностью разлагать и анализировать колебания, образующие звук. Ухо музыканта без малейшего затруднения различает, на каком инструменте берется определенная нота, например на флейте или на фаготе. Каждый из этих инструментов имеет четко выраженный, свой тембр. Однако если звуки этих инструментов подвергнуть анализу с помощью соответствующего акустического устройства, то обнаружится, что комбинации обертонов, испускаемые этими инструментами, незначительно отличаются друг от друга. На основе только приборного анализа сложно безошибочно сказать, с каким инструментом мы имеем дело. На слух инструменты различаются безошибочно.
По своей чувствительности глаз и ухо значительно превосходят самые современные электронные устройства. При этом глаз сглаживает мозаичность структуры света, а ухо различает шорохи (вариации тона).
Если бы глаз был таким же анализатором, как и ухо, то, например, белая хризантема представлялась бы нам хаосом цветов, фантастической игрой всех цветов радуги. Объекты представали бы перед нами в различных оттенках (тембрах цвета). Зеленый бере т и зеленый лист, которые обычно кажутся нам одинакового зеленого цвета, были бы окрашенными в различные цвета. Дело в том, что глаз человека дает одно и то же ощущение зеленого цвета от различных комбинаций исходных окрашенных световых пучков. Гипотетический глаз, обладающий аналитической способностью, немедленно обнаружил бы эти различия. Но реальный глаз человека суммирует их, а одна и та же сумма может иметь множество различных слагаемых.
Известно, что белый свет состоит из целой гаммы цветов спектров излучения. Мы называем его белым потому, что глаз человека не в состоянии разложить его на отдельные цвета.
Поэтому в первом приближении можно считать, что объект, например красная роза, имеет такую окраску потому, что отражает только красный цвет. Какой-то другой предмет, например зеленый лист, видится зеленым потому, что выделяет из белого света зеленый цвет и отражает только его. Однако на практике ощущение цвета связано не только с избирательным (селективным) отражением (пропусканием) объектом падающего или излучаемого света. Воспринимаемый цвет сильно зависит от цветового окружения объекта, а также от сущности и состояния воспринимающего.
Цвет можно только видеть
Когда человек не имеет отношения к видению, вещи выглядят в основном одними и теми же в то время, когда он смотрит на мир. С другой стороны, когда он научится видеть, ничто не будет выглядеть тем же самым все то время, что он видит эту вещь, хотя она остается той же самой.
Карлос Кастанеда
Цвета, являющиеся результатом действия физических световых стимулов, обычно видятся по-разному при различном составе стимула. Однако цвет зависит также от целого ряда других условий, таких как уровень адаптации глаза, структура и степень сложности поля зрения, состояние и индивидуальные особенности смотрящего. Количество возможных комбинаций из отдельных стимулов мозаичности излучений света значительно больше количества различных цветов, которое приблизительно оценивается в 10 млн.
Из этого следует, что любой воспринятый цвет может быть генерирован большим числом стимулов с различным спектральным составом. Это явление называется метамеризм цвета. Так, ощущение желтого цвета может быть получено под действием либо монохроматического излучения с длиной волны около 576 нм, либо сложного стимула. Сложный стимул может состоять из смеси излучения с длиной волны более 500 нм (цветная фотография, полиграфия) или из сочетания излучения с длиной волны, соответствующей зеленому либо красному цветам, при этом желтая часть спектра полностью отсутствует (телевидение, монитор компьютера).
Как человек видит цвет, или Гипотеза C (B+G) + Y (G+R)
Человечеством создано много гипотез и теорий о том, как человек видит свет и цвет, некоторые из которых были рассмотрены выше.
В этой статье сделана попытка на базе изложенных выше технологий цветоделения и печати, применяемых в полиграфии, дать объяснение цветовому зрению человека. В основе гипотезы лежит положение о том, что глаз человека не является источником излучения, а работает как окрашенная поверхность, освещаемая светом, и спектр света разделен на три зоны синюю, зеленую и красную. Сделано допущение, что в глазу человека имеется множество приемников света одного типа, из которых состоит мозаичная поверхность глаза, воспринимающая свет. Принципиальная структура одного из приемников показана на рисунке.
Приемник состоит из двух частей, работающих как единое целое. Каждая из частей содержит пару рецепторов: синий и зеленый; зеленый и красный. Первая пара рецепторов (синий и зеленый) завернута в пленку голубого цвета, а вторая (зеленый и красный) в пленку желтого цвета. Эти пленки работают как светофильтры.
Рецепторы связаны между собой проводниками световой энергии. На первом уровне синий рецептор связан с красным, синий с зеленым, а зеленый с красным. На втором уровне эти три пары рецепторов связаны в одной точке («соединение звездой», как при трехфазном токе).
Схема работает по следующим принципам:
Голубой светофильтр пропускает синие и зеленые лучи света и поглощает красные;
Желтый светофильтр пропускает зеленые и красные лучи и поглощает синие;
Рецепторы реагируют только на одну из трех зон спектра света на синие, зеленые или красные лучи;
На зеленые лучи реагируют два рецептора, которые находятся за голубым и желтым светофильтрами, поэтому чувствительность глаза в зеленой зоне спектра выше, чем в синей и красной (это соответствует экспериментальным данным о чувствительности глаза;
В зависимости от интенсивности падающего света в каждой из трех связанных между собой пар рецепторов возникнет энергетический потенциал, который может быть положительным, отрицательным или нулевым. При положительном или отрицательном потенциале пара рецепторов передает информацию об оттенке цвета, в котором преобладает излучение одной из двух зон. Когда энергетический потенциал создан только за счет световой энергии одного из рецепторов, то должен воспроизводиться один из однозональных цветов синий, зеленый или красный. Нулевой потенциал соответствует равным долям излучений каждой из двух зон, что дает на выходе один из двухзональных цветов: желтый, пурпурный или голубой. Если все три пары рецепторов имеют нулевой потенциал, то должен воспроизводиться один из уровней серого (от белого до черного) в зависимости от уровня адаптации;
Когда энергетические потенциалы в трех парах рецепторов разные, то в точке серого должен воспроизводиться цвет с преобладанием одного из шести цветов синего, зеленого, красного, голубого, пурпурного или желтого. Но этот оттенок будет или разбеленным, или зачерненным, в зависимости от общего уровня световой энергии для всех трех рецепторов. Таким образом, воспроизведенный цвет будет всегда содержать ахроматическую составляющую (уровень серого). Этот уровень серого, усредненный для всех приемников глаза, и будет определять адаптацию (чувствительность) глаза к условиям восприятия;
Если в большинстве приемников глаза в течение долгого времени возникают небольшие энергетические потенциалы (соответствующие слабым оттенкам цвета или слабохроматическим цветам, близким к ахроматическим), то они будут выравниваться и дрейфовать к серому или к преобладающему памятному цвету. Исключением являются случаи, когда используется сравнительный эталон цвета или эти потенциалы соответствуют памятному цвету;
Нарушения в цвете фильтров, в чувствительности рецепторов или в проводимости цепей будут приводить к искажению восприятия световой энергии, а следовательно, к искажению воспринимаемого цвета;
Сильные энергетические потенциалы, возникающие при длительном воздействии световой энергии большой мощности, могут вызвать восприятие дополнительного цвета при переводе взгляда на серую поверхность. Дополнительные цвета: к желтому синий, к пурпурному зеленый, к голубому красный и наоборот. Эти эффекты возникают вследствие того, что должно произойти быстрое выравнивание энергетического потенциала в одной из трех точек схемы.
Таким образом, при помощи простой энергетической схемы, включающей три разных рецептора, один из которых дублируется, и два пленочных светофильтра, можно моделировать восприятие любого оттенка окрашенного спектра света, который видит человек.
В данной модели восприятия цвета человеком учитывается только энергетическая составляющая спектра света и не принимаются в расчет индивидуальные особенности человека, его возраст, профессия, эмоциональное состояние и многие другие факторы, которые влияют на восприятие света.
Цвет без света
Открыла мне моя душа и научила прикасаться к тому, что не облеклось плотью и не кристаллизовалось. И позволила она уразуметь, что чувственное есть половина мысленного и то, что мы держим в руках, часть вожделенного нами.
Дж. Х. Джебран
Цвет возникает в результате восприятия глазом светового электромагнитного излучения и преобразования информации об этом излучении человеческим мозгом. Хотя и считается, что электромагнитное световое излучение единственный возбудитель ощущения цвета, но цвет можно увидеть и без непосредственного воздействия света цветовые ощущения свободно могут возникать в мозге человека. Пример цветные сны или галлюцинации, вызванные воздействием на организм химических веществ. В абсолютно темном помещении мы видим перед глазами разноцветное мерцание, словно наше зрение вырабатывает в отсутствие внешних стимулов какие-то случайные сигналы.
Следовательно, как уже было замечено, цветовой стимул определен как адекватный стимул восприятия цвета или света, но он не единственно возможный.
Многие из нас могут задаться вопросом, что же такое зрение?
Зрение дает нам способность видеть окружающий мир, во всей его красочности и разнообразии. Если человек хорошо видит, это свидетельствует о его хорошем здоровье. Способность видеть может доставлять нам огромное удовольствие. Это очень важно, поскольку это дает нам большое душевное удовлетворение и отдых. Человек, лишенный зрения — не может полноценно воспринимать мир.
Зрение – это великий подарок природы, который дан человеку, поэтому его нужно беречь и стараться сохранить в течение всей нашей жизни. Зрение очень важно для нормального формирования психики человека, ведь оно обеспечивает связь между нами и окружающим миром, способностью восприятия окружающего мира. Мы можем видеть не только форму предметов, но и цвет, а также способны целенаправленно дотянуться до предмета и потрогать его, чтобы удостовериться, какой он на самом деле.
К примеру, для детей, это очень важный виток в развитии, без этого обойтись нельзя. Мы учимся понимать окружающий нас мир и постигать его. С помощью зрения мы получаем около 90% от общей информации. Именно поэтому зрение является огромной ценностью для человека!
Если говорить научным языком, то зрением является особая оптикобиологическая система, бинокулярная (то есть обеспечивающаяся двумя глазами). Информация воспринимается сначала отдельно, а затем обрабатывается в головном мозге, в результате чего мы видим полную картинку. С помощью зрения мы можем воспринимать свет, его видимые излучения, что позволяет создать цветное и объемное зрение, а также возможность видеть предметы в пространстве, нахождение их относительно друг друга.
Зрение человека высокоорганизованное. Оно включает в себя такие анатомические образования, как , прежде всего сетчатка и хрусталик, а также вспомогательные структуры: мышцы глаза, век, слёзный аппарат, кроме того зрительные нервы, хиазма, зрительный тракт, латеральное коленчатое тело промежуточного мозга, зрительная радиация, зрительная кора.
Именно с помощью всех этих образований мы способны видеть, к примеру, свет от свечи в темноте на расстоянии нескольких километров!
А с помощью всем со школьных лет известных палочек и колбочек, которые расположены в сетчатке глаза, мы можем различать цвета, причем огромное количество разных оттенков.
Конечно, цветное зрение обеспечивается на свету, а при слишком ярком свете, мы видим просто белое пятно, из-за возбуждения всех типов цветовых рецепторов глаза. Также, мы способны четко различать предметы, большие и маленькие, это достигается с помощью остроты зрения.
Контрастность зрения позволяет нам отличать предметы между собой, которые плохо различаются по цвету и яркости от общего фона. А также, зрение позволяет нам адаптироваться к изменениям окружающей обстановки: к темноте, цветовому освещению, кроме того, оно позволяет нам возмещать недостатки зрительного аппарата.
Важность зрения в нашей жизни переоценить нельзя. Поэтому каждому неоходимо следить за ним, ухаживать, знать, что наших глаз. То, каким вы будете созерцать окружающий мир, зависит только от вас!
Related posts:
Строение глаза. Каким его видит и описывает М. Норбеков.
Как ухаживать за глазами каждый день?
Массаж шиацу для улучшения зрения.
Рассказывает об удивительных свойствах нашего зрения - от способности видеть далекие галактики до возможности улавливать невидимые, казалось бы, световые волны.
Окиньте взглядом комнату, в которой находитесь – что вы видите? Стены, окна, разноцветные предметы – все это кажется таким привычным и само собой разумеющимся. Легко забыть о том, что мы видим окружающий нас мир лишь благодаря фотонам - световым частицам, отражающимся от объектов и попадающим на сетчатку глаза.
В сетчатке каждого из наших глаз расположено примерно 126 млн светочувствительных клеток. Мозг расшифровывает получаемую от этих клеток информацию о направлении и энергии попадающих на них фотонов и превращает ее в разнообразие форм, цветов и интенсивности освещения окружающих предметов.
У человеческого зрения есть свои пределы. Так, мы не способны ни увидеть радиоволны, излучаемые электронными устройствами, ни разглядеть невооруженным глазом мельчайшие бактерии.
Благодаря прогрессу в области физики и биологии можно определить границы естественного зрения. "У любых видимых нами объектов есть определенный "порог", ниже которого мы перестаем их различать", - говорит Майкл Лэнди, профессор психологии и нейробиологии в Нью-Йоркском университете.
Сперва рассмотрим этот порог с точки зрения нашей способности различать цвета - пожалуй, самой первой способности, которая приходит на ум применительно к зрению.
Правообладатель иллюстрации SPL Image caption Колбочки отвечают за цветовосприятие, а палочки помогают нам видеть оттенки серого цвета при низком освещенииНаша способность отличать, например, фиолетовый цвет от пурпурного связана с длиной волны фотонов, попадающих на сетчатку глаза. В сетчатке имеются два типа светочувствительных клеток - палочки и колбочки. Колбочки отвечают за цветовосприятие (так называемое дневное зрение), а палочки позволяют нам видеть оттенки серого цвета при низком освещении - например, ночью (ночное зрение).
В человеческом глазе есть три вида колбочек и соответствующее им число типов опсинов, каждый из которых отличается особой чувствительностью к фотонам с определенным диапазоном длин световых волн.
Колбочки S-типа чувствительны к фиолетово-синей, коротковолновой части видимого спектра; колбочки M-типа отвечают за зелено-желтую (средневолновую), а колбочки L-типа - за желто-красную (длинноволновую).
Все эти волны, а также их комбинации, позволяют нам видеть полный диапазон цветов радуги. "Все источники видимого человеком света, за исключением ряда искусственных (таких, как преломляющая призма или лазер), излучают смесь волн различной длины", - говорит Лэнди.
Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Не весь спектр полезен для наших глаз...Из всех существующих в природе фотонов наши колбочки способны фиксировать лишь те, которые характеризуются длиной волн в весьма узком диапазоне (как правило, от 380 до 720 нанометров) – это и называется спектром видимого излучения. Ниже этого диапазона находятся инфракрасный и радиоспектры – длина волн низкоэнергетических фотонов последнего варьируется от миллиметров до нескольких километров.
По другую сторону видимого диапазона волн расположен ультрафиолетовый спектр, за которым следует рентгеновский, а затем - спектр гамма-излучения с фотонами, длина волн которых не превышает триллионные доли метра.
Хотя зрение большинства из нас ограничено видимым спектром, люди с афакией - отсутствием в глазу хрусталика (в результате хирургической операции при катаракте или, реже, вследствие врожденного дефекта) - способны видеть ультрафиолетовые волны.
В здоровом глазе хрусталик блокирует волны ультрафиолетового диапазона, но при его отсутствии человек способен воспринимать волны длиной примерно до 300 нанометров как бело-голубой цвет.
В исследовании 2014 г. отмечается, что в каком-то смысле мы все можем видеть и инфракрасные фотоны. Если два таких фотона практически одновременно попадут на одну и ту же клетку сетчатки, их энергия может суммироваться, превратив невидимые волны длиной, скажем, в 1000 нанометров в видимую волну длиной в 500 нанометров (большинство из нас воспринимает волны этой длины как холодный зеленый цвет).
Сколько цветов мы видим?
В глазе здорового человека три типа колбочек, каждый из которых способен различать около 100 различных цветовых оттенков. По этой причине большинство исследователей оценивает количество различаемых нами цветов примерно в миллион. Однако восприятие цвета очень субъективно и индивидуально.
Джемесон знает, о чем говорит. Она изучает зрение тетрахроматов – людей, обладающих поистине сверхчеловеческими способностями к различению цветов. Тетрахроматия встречается редко, в большинстве случаев у женщин. В результате генетической мутации у них имеется дополнительный, четвертый вид колбочек, что позволяет им, по грубым подсчетам, видеть до 100 млн цветов. (У людей, страдающих цветовой слепотой, или дихроматов, всего два типа колбочек - они различают не более 10 000 цветов.)
Сколько нам нужно фотонов, чтобы увидеть источник света?
Как правило, колбочкам для оптимального функционирования требуется гораздо больше света, чем палочкам. По этой причине при низком освещении наша способность различать цвета падает, а за работу принимаются палочки, обеспечивающие черно-белое зрение.
В идеальных лабораторных условиях на тех участках сетчатки, где палочки по большей части отсутствуют, колбочки могут активироваться при попадании на них всего нескольких фотонов. Однако палочки справляются с задачей регистрации даже самого тусклого света еще лучше.
Правообладатель иллюстрации SPL Image caption После операции на глазе некоторые люди приобретают способность видеть ультрафиолетовое излучениеКак показывают эксперименты, впервые проведенные в 1940-х гг., одного кванта света достаточно для того, чтобы наш глаз его увидел. "Человек способен увидеть один-единственный фотон, - говорит Брайан Уонделл, профессор психологии и электротехники в Стэнфордском университете. – В большей чувствительности сетчатки просто нет смысла".
В 1941 г. исследователи из Колумбийского университета провели эксперимент – испытуемых заводили в темную комнату и давали их глазам определенное время на адаптацию. Для достижения полной чувствительности палочкам требуется несколько минут; именно поэтому, когда мы выключаем в помещении свет, то на какое-то время теряем способность что-либо видеть.
Затем в лицо испытуемым направляли мигающий сине-зеленый свет. С вероятностью выше обычной случайности участники эксперимента регистрировали вспышку света при попадании на сетчатку всего 54 фотонов.
Не все фотоны, достигающие сетчатки, регистрируются светочувствительными клетками. Учитывая это обстоятельство, ученые пришли к выводу, что всего пяти фотонов, активирующих пять разных палочек в сетчатке, достаточно, чтобы человек увидел вспышку.
Самый маленький и самый удаленный видимые объекты
Следующий факт может вас удивить: наша способность увидеть объект зависит вовсе не от его физических размеров или удаления, а от того, попадут ли хотя бы несколько излучаемых им фотонов на нашу сетчатку.
"Единственное, что нужно глазу, чтобы что-то увидеть, - это определенное количество света, излученного или отраженного на него объектом, - говорит Лэнди. – Все сводится к числу достигших сетчатки фотонов. Каким бы миниатюрным ни был источник света, пусть даже он просуществует доли секунды, мы все равно способны его увидеть, если он излучает достаточное количество фотонов".
Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Глазу достаточно небольшого количества фотонов, чтобы увидеть светВ учебниках по психологии часто встречается утверждение о том, что в безоблачную темную ночь пламя свечи можно заметить с расстояния до 48 км. В реальности же наша сетчатка постоянно бомбардируется фотонами, так что один-единственный квант света, излученный с большого расстояния, просто затеряется на их фоне.
Чтобы представить себе, насколько далеко мы способны видеть, взглянем на ночное небо, усеянное звездами. Размеры звезд огромны; многие из тех, что мы наблюдаем невооруженным взглядом, достигают миллионов км в диаметре.
Однако даже самые близкие к нам звезды расположены на расстоянии свыше 38 триллионов километров от Земли, поэтому их видимые размеры настолько малы, что наш глаз не способен их различить.
С другой стороны, мы все равно наблюдаем звезды в виде ярких точечных источников света, поскольку испускаемые ими фотоны преодолевают разделяющие нас гигантские расстояния и попадают на нашу сетчатку.
Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption Острота зрения снижается по мере увеличения расстояния до объектаВсе отдельные видимые звезды на ночном небосклоне находятся в нашей галактике – Млечном Пути. Самый удаленный от нас объект, который человек в состоянии разглядеть невооруженным глазом, расположен за пределами Млечного Пути и сам представляет собой звездное скопление – это Туманность Андромеды, находящаяся на расстоянии в 2,5 млн световых лет, или 37 квинтильонов км, от Солнца. (Некоторые люди утверждают, что особо темными ночами острое зрение позволяет им увидеть Галактику Треугольника, расположенную на удалении около 3 млн световых лет, но пусть это утверждение останется на их совести.)
Туманность Андромеды насчитывает один триллион звезд. Из-за большой удаленности все эти светила сливаются для нас в едва различимое пятнышко света. При этом размеры Туманности Андромеды колоссальны. Даже на таком гигантском расстоянии ее угловой размер в шесть раз превышает диаметр полной Луны. Однако до нас долетает настолько мало фотонов из этой галактики, что она едва различима на ночном небе.
Предел остроты зрения
Почему же мы не способны разглядеть отдельные звезды в Туманности Андромеды? Дело в том, что у разрешающей способности, или остроты, зрения есть свои ограничения. (Под остротой зрения подразумевается способность различать такие элементы, как точка или линия, как отдельные объекты, не сливающиеся с соседними объектами или с фоном.)
Фактически остроту зрения можно описывать так же, как и разрешение компьютерного монитора - в минимальном размере пикселей, которые мы еще способны различать как отдельные точки.
Правообладатель иллюстрации SPL Image caption Достаточно яркие объекты можно разглядеть на расстоянии в несколько световых летОграничения остроты зрения зависят от нескольких факторов - таких как расстояние между отдельными колбочками и палочками сетчатки глаза. Не менее важную роль играют и оптические характеристики самого глазного яблока, из-за которых далеко не каждый фотон попадает на светочувствительную клетку.
В теории, как показывают исследования, острота нашего зрения ограничивается способностью различать около 120 пикселей на угловой градус (единицу углового измерения).
Практической иллюстрацией пределов остроты человеческого зрения может являться расположенный на расстоянии вытянутой руки объект площадью с ноготь, с нанесенными на нем 60 горизонтальными и 60 вертикальными линиями попеременно белого и черного цветов, образующими подобие шахматной доски. "По всей видимости, это самый мелкий рисунок, который еще в состоянии различить человеческий глаз", - говорит Лэнди.
На этом принципе основаны таблицы, используемые окулистами для проверки остроты зрения. Наиболее известная в России таблица Сивцева представляет собой ряды черных заглавных букв на белом фоне, размер шрифта которых с каждым рядом становится все меньше.
Острота зрения человека определяется по тому, на каком размере шрифта он перестает четко видеть контуры букв и начинает их путать.
Правообладатель иллюстрации Thinkstock Image caption В таблицах для проверки остроты зрения используются черные буквы на белом фонеИменно пределом остроты зрения объясняется тот факт, что мы не способны разглядеть невооруженным глазом биологическую клетку, размеры которой составляют всего несколько микрометров.
Но не стоит горевать по этому поводу. Способность различать миллион цветов, улавливать одиночные фотоны и видеть галактики на удалении в несколько квинтильонов километров – весьма неплохой результат, если учесть, что наше зрение обеспечивается парой желеобразных шариков в глазницах, соединенных с полуторакилограммовой пористой массой в черепной коробке.
Это окна в мир и зеркало нашей души. Но насколько хорошо мы знаем наши глаза?
Знали ли вы, сколько весят наши глаза? Или сколько оттенков серого мы способны увидеть?
Знали ли вы, что карие глаза – это голубые глаза с коричневой прослойкой сверху?
Вот несколько интересных фактов о глазах, которые вас удивят.
Цвет глаз человека
1. Карие глаза на самом деле голубые под коричневым пигментом. Существует даже лазерная процедура, которая позволяет превратить карие глаза в голубые навсегда.
2. Зрачки глаз расширяются на 45 процентов, когда мы смотрим на того, кого любим .
3. Роговица глаз человека так похожа на роговицу акулы, что последнюю используют в качестве заменителя при операциях на глазах.
4. Вы не можете чихнуть с открытыми глазами .
5. Наши глаза могут различить около 500 оттенков серого .
6. Каждый глаз содержит 107 миллионов клеток , и все они чувствительны к свету.
7. Каждый 12-й представитель мужского пола – дальтоник.
8. Глаз человека видит только три цвета: красный, синий и зеленый . Остальные цвета являются сочетанием этих цветов.
9. Диаметр наших глаз составляет около 2,5 см, и они весят около 8-ми грамм .
Строение глаз человека
10. Из всех мышц нашего тела, мышцы, контролирующие наши глаза – самые активные.
11. Ваши глаза всегда останутся такого же размера, что и при рождении , а уши и нос не перестают расти.
12. Только 1/6 часть глазного яблока видна.
13. В среднем за всю жизнь мы видим около 24 миллионов разных изображений .
14. Ваши отпечатки пальцев имеют 40 уникальных характеристик, в то время как радужная оболочка глаза – 256. Именно по этой причине сканирование сетчатки используется в целях безопасности.
15. Люди говорят "не успеешь глазом моргнуть", так как это самая быстрая мышца в теле. Моргание длится около 100 – 150 миллисекунд, и вы можете моргнуть 5 раз в секунду .
16. Глаза обрабатывают около 36 000 частиц информации каждый час.
17. Наши глаза фокусируются примерно на 50 вещах в секунду .
18. Наши глаза моргают в среднем 17 раз в минуту, 14 280 раз в день и 5,2 миллиона раз в год.
19. Идеальная продолжительность зрительного контакта с человеком, которого вы впервые встретили, составляет 4 секунды. Это нужно, чтобы определить какой у него цвет глаз.
Мозг и глаза
20. Мы видим мозгом, а не глазами . Во многих случаях размытое или плохое зрение вызвано не глазами, а проблемами со зрительной корой мозга.
21. Изображения, которые отправляются в наш мозг, на самом деле перевернуты.
22. Глаза используют около 65 процентов ресурсов мозга . Это больше чем любая другая часть тела.
23. Глаза начали развиваться около 550 миллионов лет назад. Самым простым глазом были частицы белков фоторецепторов у одноклеточных животных.
24. Каждая ресница живет около 5 месяцев .
26. У глаз осьминога нет слепого пятна, они развились отдельно от других позвоночных.
27. Около 10 000 лет назад у всех людей были карие глаза , пока у человека, жившего в области Черного моря, не появилась генетическая мутация, которая привела к появлению голубых глаз.
28. Извивающиеся частички, появляющиеся в ваших глазах, называются "плавающие помутнения ". Это тени, отбрасываемые на сетчатку крошечными нитями белка внутри глаза.
29. Если вы зальете холодную воду в ухо человеку, глаза переместятся в направлении противоположного уха. Если вы зальете теплую воду в ухо, глаза переместятся к тому же уху. Этот тест, называемый "калорическая проба", используется для определения повреждения мозга.
Признаки болезни и глаза
30. Если на фотографии со вспышкой у вас только один глаз красный , есть вероятность наличия у вас опухоли глаз (в случае если оба глаза смотрят в одном направлении в камеру). К счастью уровень излечения составляет 95 процентов.
31. Шизофрению можно определить с точностью до 98,3 процентов с помощью обычного теста на движение глаз.
32. Люди и собаки – единственные, кто ищут зрительные подсказки в глазах других, а собаки делают это только, общаясь с людьми.
33. Примерно у 2 процентов женщин есть редкая генетическая мутация , благодаря которой у них наблюдается дополнительная колбочка сетчатки. Это позволяет им видеть 100 миллионов цветов.
34. Джонни Депп слеп на левый глаз и близорук на правый.
35. Зафиксирован случай сиамских близнецов из Канады, у которых общий таламус. Благодаря этому они могли слышать мысли друг друга и видеть глазами друг друга .
Факты о глазах и зрении
36. Глаз человека может делать плавные (не прерывистые) движения, только если следит за движущимся объектом.
37. История циклопов появилась благодаря народам средиземноморских островов, которые обнаружили останки вымерших карликовых слонов. Черепа слонов была в два раза больше черепа человека, а центральная носовая полость часто ошибочно принималась за глазницу.
38. Космонавты не могут плакать в космосе из-за гравитации. Слезы собираются в маленькие шарики и начинают пощипывать глаза.
39. Пираты использовали повязку на глаза , чтобы быстро адаптировать зрение к среде над палубой и под ней. Таким образом, один глаз у них привыкал и к яркому свету, а другой к тусклому.
40. Вспышки света, которые вы видите в глазах, когда потираете их, называются "фосфен".
41. Существуют цвета, которые слишком сложные для человеческого глаза, и их называют "невозможные цвета ".
42. Если вы поместите две половинки мячиков от пинг-понга на глаза и будете смотреть на красный свет, слушая радио, настроенное на помехи, то у вас появятся яркие и сложные галлюцинации . Этот метод называется процедура Ганцфелда .
43. Мы видим определенные цвета, так как это единственный спектр света, которые проходит сквозь воду – область, где появились наши глаза. Не существовало никаких эволюционных причин на земле, чтобы видеть более широкий спектр.
44. Астронавты миссии Аполлона рассказывали о том, что видели вспышки и полосы света, когда закрывали глаза. Позже выяснилось, что это было вызвано космической радиацией, облучавшей их сетчатку за пределами магнитосферы Земли.
45. Иногда люди, страдающие афакией – отсутствием хрусталика, сообщают о том, что видят ультрафиолетовый спектр света .
46. У пчел в глазах есть волоски. Они помогают определять направление ветра и скорость полета.
47. Около 65-85 процентов белых кошек с голубыми глазами – глухие.
48. У одного из пожарных Чернобыльской катастрофы глаза из карих стали голубыми из-за сильной полученной радиации. Он погиб через две недели от отравления радиацией.
49. Чтобы следить за ночными хищниками, многие виды животных (утки, дельфины, игуаны) спят с одним открытым глазом . Одна половина полушария их мозга спит, в то время как другая бодрствует.
50. Практически у 100 процентов людей старше 60-ти лет диагностируют герпес глаз при вскрытии.