Відстань видимого горизонту. Географічна дальність видимості предметів

Дальність видимості горизонту

Видимий в море лінія, по якій море хіба що зливається з обрієм, називається видимим горизонтом спостерігача.

Якщо око спостерігача знаходиться на висоті е М над рівнем моря (т. А Рис. 2.13), то промінь зору йде по дотичній до земної поверхні, визначає на земній поверхні мале коло аа, радіуса D.

Рис. 2.13. Дальність видимості горизонту

Це було б правильно, якби земля не оточувала атмосфера.

Якщо прийняти Землю за кулю і виключити вплив атмосфери то, з прямокутного трикутника ОАА слід: ОА \u003d R + e

Так як величина надзвичайно мала ( для е = 50м при R = 6371км – 0,000004 ), То остаточно маємо:

Під дією земної рефракції, в результаті заломлення зорового променя в атмосфері, спостерігач бачить горизонт далі (по колу ст).

(2.7)

де х - коефіцієнт земної рефракції ( »0,16).

Якщо прийняти дальність видимого горизонту D e в милях, а висоту очі спостерігача над рівнем моря ( е М) В метрах і підставити значення радіуса Землі ( R=3437,7 милі = 6371 км), То остаточно отримаємо формулу для розрахунку дальності видимого горизонту

(2.8)

Наприклад: 1) е = 4 м D е = 4,16 милі; 2) е = 9 м D е = 6,24 милі;

3) е = 16 м D е = 8,32 милі; 4) е = 25 м D е = 10,4 милі.

За формулою (2.8) складена таблиця № 22 «МТ-75» (с. 248) і таблиця № 2.1 «МТ-2000» (с. 255) по ( е М) Від 0,25 м ¸ 5100 м. (Див. Табл. 2.2)

Дальність видимості орієнтирів в море

Якщо спостерігач, висота очі якого знаходиться на висоті е М над рівнем моря (т. А Рис. 2.14), спостерігає лінію горизонту (т. В) на відстані D е (миль), То, за аналогією, і з орієнтира (т. Б), Висота якого над рівнем моря h M, Видимий горизонт (т. В) Спостерігається на відстані D h (миль).

Рис. 2.14. Дальність видимості орієнтирів в море

З рис. 2.14 очевидно, що дальність видимості предмета (орієнтира), що має висоту над рівнем моря h M, З висоти ока спостерігача над рівнем моря е М буде виражатися формулою:

Формула (2.9) вирішується за допомогою таблиці 22 «МТ-75» с. 248 або таблиці 2.3 «МТ-2000» (с. 256).

наприклад: е \u003d 4 м, h \u003d 30 м, D П = ?

Рішення: для е \u003d 4 м ® D е \u003d 4,2 милі;

для h \u003d 30 м® D h \u003d 11,4 милі.

D П \u003d D е + D h= 4,2 + 11,4 = 15,6 милі.

Рис. 2.15. Номограма 2.4. «МТ-2000»

Формулу (2.9) можна вирішувати і за допомогою додатки 6 до «МТ-75» або номограми 2.4 «МТ-2000» (с. 257) ® рис. 2.15.

наприклад: е \u003d 8 м, h \u003d 30 м, D П = ?

Рішення: значення е \u003d 8 м (права шкала) і h \u003d 30 м (ліва шкала) з'єднуємо прямою лінією. Точка перетину цієї лінії з середньою шкалою ( D П) І дасть нам шукану величину 17,3 миль. (см. табл. 2.3 ).

Географічна дальність видимості предметів (з табл. 2.3. «МТ-2000»)

Примітка:

Висота навігаційного орієнтира над рівнем моря вибирається з навігаційного керівництва для плавання «Вогні і знаки» ( «Вогні»).

2.6.3. Дальність видимості вогню орієнтира, показана на карті (рис. 2.16)

Рис. 2.16. Дальності видимості вогню маяка, показані

На навігаційних морських картах і в навігаційних посібниках дальність видимості вогню орієнтира дана для висоти ока спостерігача над рівнем моря е\u003d 5 м, тобто .:

Якщо ж дійсна висота очі спостерігача над рівнем моря відрізняється від 5 м, то для визначення дальності видимості вогню орієнтира необхідно до дальності, показаної на карті (в посібнику), додати (якщо е \u003e 5 м), або відняти (якщо е < 5 м) поправку к дальности видимости огня ориентира (DD До), Показаної на карті за висоту очі.

(2.11)

(2.12)

наприклад: D До \u003d 20 миль, е \u003d 9 м.

D Про = 20,0+1,54=21,54милі

тоді: D Про = D До + ΔD До = 20,0 + 1,54 \u003d 21,54 милі

відповідь: D Про \u003d 21,54 милі.

Завдання на розрахунок діяльностей видимості

А) Відомого горизонту ( D e) І орієнтиру ( D П)

Б) Відкриття вогню маяка

висновки

1. Основними для спостерігача є:

а) площині:

Площина істинного горизонту спостерігача (пл. ІГН);

Площина істинного меридіана спостерігача (пл. ВМП);

Площина першого вертикалі спостерігача;

б) лінії:

Стрімка лінія (нормаль) спостерігача,

Лінія істинного меридіана спостерігача ® полуденна лінія N-S;

лінія Е-W.

2. Системами рахунку напрямків є:

Кругова (0 ° ¸360 °);

Напівкруговими (0 ° ¸180 °);

Четвертна (0 ° ¸90 °).

3. Будь-який напрямок на поверхні Землі може бути виміряна кутом в площині дійсного горизонту, приймаючи за початок відліку лінію істинного меридіана спостерігача.

4. Справжні напрямки (ІК, IP) визначаються на судні щодо північній частині істинного меридіана спостерігача, а КУ (курсовий кут) - щодо носової частини поздовжньої осі судна.

5. Дальність видимого горизонту спостерігача ( D e) Розраховується за формулою:

.

6. Діяльність видимості навігаційного орієнтира (вдень в гарну видимість) розраховується за формулою:

7. Діяльність видимості вогню навігаційного орієнтира, за його дальності ( D До), Показаної на карті, розраховується за формулою:

, де .

Розповідає про дивовижні властивості нашого зору - від здатності бачити далекі галактики до можливості вловлювати невидимі, здавалося б, світлові хвилі.

Огляньте поглядом кімнату, в якій перебуваєте - що ви бачите? Стіни, вікна, різнокольорові предмети - все це здається таким звичним і само собою зрозумілим. Легко забути про те, що ми бачимо навколишній світ лише завдяки фотонам - світловим частинкам, що відбивається від об'єктів і потрапляють на сітківку ока.

У сітківці кожного з наших очей розташоване приблизно 126 млн світлочутливих клітин. Мозок розшифровує одержувану від цих клітин інформацію про направлення та енергії потрапляють на них фотонів і перетворює її в різноманітність форм, кольорів і інтенсивності освітлення навколишніх предметів.

У людського зору є свої межі. Так, ми не здатні ні побачити радіохвилі, які випромінює електронними пристроями, ні розгледіти неозброєним оком дрібні бактерії.

Завдяки прогресу в галузі фізики та біології можна визначити межі природного зору. "У будь-яких видимих \u200b\u200bнами об'єктів є певний" поріг ", нижче якого ми перестаємо їх розрізняти", - говорить Майкл Ленді, професор психології і нейробіології в Нью-Йоркському університеті.

Спершу розглянемо цей поріг з точки зору нашої здатності розрізняти кольори - мабуть, найпершої можливості, яка приходить на розум стосовно зору.

правовласник ілюстрації SPL Image caption Колбочки відповідають за сприйняття кольорів, а палички допомагають нам бачити відтінки сірого кольору при низькому освітленні

Наша здатність відрізняти, наприклад, фіолетовий колір від пурпурного пов'язана з довжиною хвилі фотонів, що потрапляють на сітківку ока. У сітківці є два типи світлочутливих клітин - палички і колбочки. Колбочки відповідають за сприйняття кольорів (так зване денний зір), а палички дозволяють нам бачити відтінки сірого кольору при низькому освітленні - наприклад, вночі (нічний зір).

У людському оці є три види колбочок і відповідне їм число типів опсинів, кожен з яких відрізняється особливою чутливістю до фотонам з певним діапазоном довжин світлових хвиль.

Колбочки S-типу чутливі до фіолетово-синьою, короткохвильової частини видимого спектру; колбочки M-типу відповідають за зелено-жовту (середньохвильову), а колбочки L-типу - за жовто-червону (довгохвильову).

Всі ці хвилі, а також їх комбінації, дозволяють нам бачити повний діапазон кольорів веселки. "Всі джерела видимого людиною світу, за винятком ряду штучних (таких, як переломлюються призма або лазер), випромінюють суміш хвиль різної довжини", - говорить Ленді.

правовласник ілюстрації Thinkstock Image caption Чи не весь спектр корисний для наших очей ...

З усіх існуючих в природі фотонів наші колбочки здатні фіксувати лише ті, які характеризуються довжиною хвиль в досить вузькому діапазоні (як правило, від 380 до 720 нанометрів) - це і називається спектром видимого випромінювання. Нижче цього діапазону знаходяться інфрачервоний і радіоспектрі - довжина хвиль низькоенергетичних фотонів останнього варіюється від міліметрів до декількох кілометрів.

По інший бік видимого діапазону хвиль розташований ультрафіолетовий спектр, за яким слід рентгенівський, а потім - спектр гамма-випромінювання з фотонами, довжина хвиль яких не перевищує трильйонні частки метра.

Хоча зір більшості з нас обмежена видимим спектром, люди з афакією - відсутністю в оці кришталика (в результаті хірургічної операції при катаракті або, рідше, внаслідок вродженого дефекту) - здатні бачити ультрафіолетові хвилі.

В здоровому оці кришталик блокує хвилі ультрафіолетового діапазону, але при його відсутності людина здатна сприймати хвилі довжиною приблизно до 300 нанометрів як біло-блакитний колір.

У дослідженні 2014 р наголошується, що в якомусь сенсі ми всі можемо бачити і інфрачервоні фотони. Якщо два таких фотона практично одночасно потраплять на одну і ту ж клітку сітківки, їх енергія може підсумовуватися, перетворивши невидимі хвилі довжиною, скажімо, в 1000 нанометрів в видиму хвилю довжиною в 500 нанометрів (більшість з нас сприймає хвилі цієї довжини як холодний зелений колір) .

Скільки квітів ми бачимо?

В оці здорової людини три типи колбочок, кожен з яких здатний розрізняти близько 100 різних колірних відтінків. З цієї причини більшість дослідників оцінює кількість розрізняються нами квітів приблизно в мільйон. Однак сприйняття кольору дуже суб'єктивно і індивідуально.

Джемесон знає, про що говорить. Вона вивчає зір тетрахроматов - людей, що володіють воістину надлюдськими здібностями до розрізнення кольорів. Тетрахроматія зустрічається рідко, в більшості випадків у жінок. В результаті генетичної мутації у них є додатковий, четвертий вид колб, що дозволяє їм, за грубими підрахунками, бачити до 100 млн квітів. (У людей, які страждають колірною сліпотою, або дихроматів, всього два типи колбочок - вони розрізняють не більше 10 000 квітів.)

Скільки нам потрібно фотонів, щоб побачити джерело світла?

Як правило, колбочкам для оптимального функціонування потрібно набагато більше світла, ніж паличок. З цієї причини при низькому освітленні наша здатність розрізняти кольори падає, а за роботу приймаються палички, що забезпечують чорно-біле зір.

В ідеальних лабораторних умовах на тих ділянках сітківки, де палички здебільшого відсутні, колбочки можуть активуватися при попаданні на них всього декількох фотонів. Однак палички справляються із завданням реєстрації навіть самого тьмяного світла ще краще.

правовласник ілюстрації SPL Image caption Після операції на оці деякі люди набувають здатність бачити ультрафіолетове випромінювання

Як показують експерименти, вперше проведені в 1940-х рр., Одного кванта світла достатньо для того, щоб наше око його побачив. "Людина здатна побачити один-єдиний фотон, - говорить Брайан Уонделл, професор психології і електротехніки в Стенфордському університеті. - У більшої чутливості сітківки просто немає сенсу".

У 1941 р дослідники з Колумбійського університету провели експеримент - випробовуваних заводили в темну кімнату і давали їх очам певний час на адаптацію. Для досягнення повної чутливості паличок потрібно кілька хвилин; саме тому, коли ми вимикаємо в приміщенні світло, то на якийсь час втрачаємо здатність що-небудь бачити.

Потім в обличчя випробуваним направляли миготливий синьо-зелене світло. З ймовірністю вище звичайної випадковості учасники експерименту реєстрували спалах світла при попаданні на сітківку всього 54 фотонів.

Не всі фотони, що досягають сітківки, реєструються світлочутливими клітинами. З огляду на цю обставину, вчені прийшли до висновку, що все п'яти фотонів, що активують п'ять різних паличок в сітківці, досить, щоб людина побачила спалах.

Найменший і найвіддаленіший видимі об'єкти

Наступний факт може вас здивувати: наша здатність побачити об'єкт залежить зовсім не від його фізичних розмірів або видалення, а від того, чи потраплять хоча б кілька випромінюваних їм фотонів на нашу сітківку.

"Єдине, що потрібно оці, щоб щось побачити, - це певна кількість світла, що випромінює або відбитого на нього об'єктом, - каже Ленді. - Все зводиться до числа досягли сітківки фотонів. Яким би мініатюрним не було джерело світла, нехай навіть він проіснує частки секунди, ми все одно здатні його побачити, якщо він випромінює достатня кількість фотонів ".

правовласник ілюстрації Thinkstock Image caption Оці досить невеликої кількості фотонів, щоб побачити світло

У підручниках з психології часто зустрічається твердження про те, що в безхмарну темну ніч полум'я свічки можна помітити з відстані до 48 км. В реальності ж наша сітківка постійно бомбардується фотонами, так що один-єдиний квант світла, що випромінює з великої відстані, просто загубиться на їхньому тлі.

Щоб уявити собі, наскільки далеко ми здатні бачити, поглянемо на нічне небо, всіяне зорями. Розміри зірок величезні; багато з тих, що ми спостерігаємо неозброєним поглядом, досягають мільйонів км в діаметрі.

Однак навіть найближчі до нас зірки розташовані на відстані понад 38 трильйонів кілометрів від Землі, тому їх видимі розміри настільки малі, що наше око не здатний їх розрізнити.

З іншого боку, ми все одно спостерігаємо зірки у вигляді яскравих точкових джерел світла, оскільки випускаються ними фотони долають розділяють нас гігантські відстані і потрапляють на нашу сітківку.

правовласник ілюстрації Thinkstock Image caption Гострота зору знижується в міру збільшення відстані до об'єкта

Всі окремі видимі зірки на нічному небокраї знаходяться в нашій галактиці - Чумацькому Шляху. Найвіддаленіший від нас об'єкт, який людина в змозі розгледіти неозброєним оком, розташований за межами Чумацького Шляху і сам є зоряне скупчення - це Туманність Андромеди, яка перебуває на відстані в 2,5 млн світлових років, або 37 квінтильйонів км, від Сонця. (Деякі люди стверджують, що особливо темними ночами гострий зір дозволяє їм побачити Галактику Трикутника, розташовану на відстані близько 3 млн світлових років, але нехай це твердження залишиться на їх совісті.)

Туманність Андромеди налічує один трильйон зірок. Через велику віддаленість всі ці світила зливаються для нас в ледь помітне цятка світла. При цьому розміри Туманності Андромеди колосальні. Навіть на такому гігантському відстані її кутовий розмір в шість разів перевищує діаметр повного Місяця. Однак до нас долітає настільки мало фотонів з цієї галактики, що вона ледь помітна на нічному небі.

Межа гостроти зору

Чому ж ми не здатні розгледіти окремі зірки в Туманності Андромеди? Справа в тому, що у роздільній здатності, або гостроти, зору є свої обмеження. (Під гостротою зору розуміють здатність розрізняти такі елементи, як точка або лінія, як окремі об'єкти, що не зливаються з сусідніми об'єктами або з фоном.)

Фактично гостроту зору можна описувати так само, як і дозвіл комп'ютерного монітора - в мінімальному розмірі пікселів, які ми ще здатні розрізняти як окремі точки.

правовласник ілюстрації SPL Image caption Досить яскраві об'єкти можна розглядати на відстані в кілька світлових років

Обмеження гостроти зору залежать від декількох факторів - таких як відстань між окремими колбочками і паличками сітківки ока. Не менш важливу роль відіграють і оптичні характеристики самого очного яблука, через які далеко не кожен фотон потрапляє на світлочутливу клітку.

У теорії, як показують дослідження, гострота нашого зору обмежується здатністю розрізняти близько 120 пікселів на кутовий градус (одиницю кутового вимірювання).

Практичною ілюстрацією меж гостроти людського зору може бути розташований на відстані витягнутої руки об'єкт площею з ніготь, з нанесеними на ньому 60 горизонтальними і 60 вертикальними лініями поперемінно білого і чорного кольорів, що утворюють подобу шахівниці. "По всій видимості, це самий дрібний малюнок, який ще в змозі розрізнити людське око", - говорить Ленді.

На цьому принципі засновані таблиці, використовувані окулістами для перевірки гостроти зору. Найбільш відома в Росії таблиця Сивцева є ряди чорних заголовних букв на білому фоні, розмір шрифту яких з кожним поруч стає все менше.

Гострота зору людини визначається по тому, на якому розмірі шрифту він перестає чітко бачити контури букв і починає їх плутати.

правовласник ілюстрації Thinkstock Image caption У таблицях для перевірки гостроти зору використовуються чорні букви на білому тлі

Саме межею гостроти зору пояснюється той факт, що ми не здатні розгледіти неозброєним оком біологічну клітину, розміри якої становлять усього кілька мікрометрів.

Але не варто сумувати з цього приводу. Здатність розрізняти мільйон квітів, вловлювати поодинокі фотони і бачити галактики на відстані в кілька квінтильйонів кілометрів - досить непоганий результат, якщо врахувати, що наш зір забезпечується парою желеподібних кульок в очницях, з'єднаних з півторакілограмових пористою масою в черепній коробці.

Відомий горизонт, на відміну від істинного горизонту, являє собою коло, утворену точками дотику променів, що проходять через око спостерігача щодо до земної поверхні. Уявімо, що око спостерігача (рис. 8) знаходиться в точці А на висоті ВА \u003d е над рівнем моря. З точки А можна провести незліченну кількість променів Ac, Ac¹, Ас², Ас³ і т. Д., Дотичних до поверхні Землі. Точки дотику з, с¹ с? І с³ утворюють коло малого кола.

Сферичний радіус Нд малого кола з с¹с²с³ називається теоретичної дальністю видимого горизонту.

Величина сферичного радіуса залежить від висоти ока спостерігача над рівнем моря.

Так, якщо око спостерігача буде знаходитися в точці A1 на висоті ВА¹ \u003d е¹ над рівнем моря, то й сферичний радіус Нд "буде більше сферичного радіусу Вс.

Щоб визначити залежність між висотою очі спостерігача і теоретичної дальністю його видимого горизонту, розглянемо прямокутний трикутник АОС:

Ас² \u003d АО² - Ос²; АТ \u003d OB + е; OB \u003d R,

Тоді АТ \u003d R + е; Ос \u003d R.

Внаслідок незначності висоти ока спостерігача над рівнем моря в порівнянні з розмірами радіуса Землі довжину дотичної Ас може прийняти рівною величині сферичного радіусу Нд і, позначивши теоретичну дальність видимого горизонту через D T отримаємо

D 2T \u003d (R + e) \u200b\u200b² - R² \u003d R² + 2Re + e² - R² \u003d 2Re + e²,

Рис. 8

З огляду на, що висота очі спостерігача е на судах не перевищує 25 м, a 2R \u003d 12 742 220 м, відношення е / 2R настільки мало, що без шкоди для точності їм можна знехтувати. отже,

так як е і R виражаються в метрах, то і Dт вийде теж в метрах. Однак дійсна дальність видимого горизонту завжди більше теоретичної, так як промінь, що йде від ока спостерігача до точки, що знаходиться на земній поверхні, через неоднаковою щільності шарів атмосфери по висоті заломлюється.

В даному випадку промінь від точки А до з йде не по прямій Ас, а по кривій ASm "(див. Рис. 8). Тому спостерігачеві точка з представляється видимої по напрямку дотичної AT, т. Е. Піднесеною на кут r \u003d L ТАС , званий кутом земної рефракції. Кут d \u003d L HAT називають нахилом видимого горизонту. І насправді, видимим горизонтом буде мале коло m ", m" 2, тз ", з трохи більшим сферичним радіусом (Bm"\u003e Нд).

Величина кута земної рефракції не є постійною і залежить від заломлюючих властивостей атмосфери, які змінюються від температури і вологості повітря, кількості в повітрі зважених часток. Залежно від пори року і дати доби вона також змінюється, тому дійсна дальність видимого горизонту в порівнянні з теоретичної може збільшуватися до 15%.

В навігації збільшення дійсної дальності видимого горизонту в порівнянні з теоретичної приймають 8%.

Тому, позначивши дійсну, або, як ще її називають, географічну, дальність видимого горизонту через D e, одержимо:

Щоб отримати Dе в морських милях (приймаючи R і е в метрах), радіус землі R, так само як і висоту очі е, ділимо на 1852 (1 морська миля рівна 1852 м). тоді
Щоб отримати результат в кілометрах, вводимо множник 1,852. тоді
дл я полегшення розрахунків по визначенню дальності видимого горизонту в табл. 22-а (МТ-63) дана дальність видимого горизонту в залежності від е, в межах від 0,25 до 5100 м, розрахована за формулою (4а).

Якщо дійсна висота очі не збігається з числовими значеннями, зазначеними в таблиці, то дальність видимого горизонту може бути визначена лінійним интерполированием між двома близькими до дійсної висоті очі величинами.

Дальність видимості предметів і вогнів

Дальність видимості предмета Dn (рис. 9) буде складатися з двох діяльностей видимого горизонту, що залежать від висоти ока спостерігача (D e) і висоти предмета (D h), т. Е.
Вона може бути визначена за формулою
де h - висота орієнтира над рівнем води, м.

Для полегшення визначення дальності видимості предметів користуються табл. 22-в (МТ-63), розрахованої за формулою (5а): Щоб визначити по цій таблиці, з якої відстані відкриється предмет, необхідно знати висоту очі спостерігача над рівнем води і висоту предмета в метрах.

Дальність видимості предмета можна також визначити за спеціальною номограмі (рис. 10). Наприклад, висота очі над рівнем води 5,5 м, а висота h обстановочного знака 6,5 м, щоб визначити D n, до номограмме прикладають лінійку так, щоб вона з'єднувала на крайніх шкалах точки, відповідні h і е. Точка перетину лінійки з середньої шкалою номограми покаже шукану дальність видимості предмета D n (на рис. 10 D n \u003d 10,2 милі).

У посібниках з судноводіння - на картах, в лоціях, в описах вогнів і знаків - дальність видимості предметів DK вказується при висоті очі спостерігача 5 м (на англійських картах - 15 футів).

У тому випадку, коли дійсна висота очі спостерігача інша, необхідно ввести поправку AD (див. Рис. 9).

Рис. 9

Приклад. Дальність видимості предмета, зазначена на карті, DK \u003d 20 миль, а висота очі спостерігача е \u003d 9 м. Визначити дійсну дальність видимості предмета D n з використанням табл. 22-а (МТ -63). Рішення.

У нічний час дальність видимості вогню залежить не тільки від його висоти над рівнем води, але також від сили джерела освітлення і від розряду освітлювального апарату. Зазвичай освітлювальний апарат і сила джерела освітлення розраховуються таким чином, щоб дальність видимості вогню вночі відповідала дійсній дальності видимості горизонту з висоти вогню над рівнем моря, але бувають і виключення.

Тому вогні мають свою «оптичну» дальність видимості, яка може бути більше або менше дальності видимості горизонту з висоти вогню.

У посібниках з судноводіння вказується дійсна (математична) дальність видимості вогнів, але якщо вона більше оптичної, то вказується остання.

Дальність видимості берегових знаків судноплавної обстановки залежить не тільки від стану атмосфери, а й від багатьох інших факторів, до яких відносяться:

А) топографічні (визначаються характером навколишньої місцевості, зокрема переважанням того чи іншого кольору в навколишньому ландшафті);

Б) фотометричні (яскравість і колір спостережуваного знака і фону, на якому він проектується);

В) геометричні (відстань до знака, його розміри і форма).

Поверхня Землі в поле вашого зору починає викривлятися приблизно на відстані 5 км. Але гострота людського зору дозволяє бачити набагато далі горизонту. Якби не було викривлення, ви змогли б розгледіти полум'я свічки в 50 км від вас.

Дальність бачення залежить від кількості фотонів, що випускаються віддаленим об'єктом. 1 000 000 000 000 зірок цієї галактики колективно випромінюють достатньо світла для того, щоб кілька тисяч фотонів досягало кожного кв. см Землі. Цього вистачає щоб порушити сітківку ока.

Так як, перебуваючи на Землі, перевірити гостроту людського зору неможливо, вчені вдалися до математичних розрахунків. Вони з'ясували, що для того, щоб побачити мерехтливе світло, потрібно, щоб на сітківку потрапило від 5 до 14 фотонів. Полум'я свічки на відстані 50 км, з огляду на розсіювання світла, дає це кількість, і мозок розпізнає слабке світіння.

Як дізнатися дещо особисте про співрозмовника по його зовнішньому вигляду

Секрети «сов», про які не знають «жайворонки»

Як працює «мозгопочта» - передача повідомлень від мозку до мозку через інтернет

Навіщо потрібна нудьга?

«Людина-магніт»: Як стати харизматичним і притягувати до себе людей

25 цитат, які розбудять вашого внутрішнього борця

Як розвинути впевненість в собі

Чи можна «очистити організм від токсинів»?

5 причин, через які люди завжди будуть звинувачувати в злочині жертву, а не злочинця

Експеримент: чоловік п'є по 10 банок коли в день, щоб довести її шкода

Поверхня Землі згинається і пропадає з поля зору на відстані 5 кілометрів. Але гострота нашого зору дозволяє бачити далеко за горизонт. Якби Земля була плоскою, або якщо б ви стояли на вершині гори й дивилися на набагато більшу ділянку планети, ніж зазвичай, ви змогли б побачити яскраві вогні на відстані сотень кілометрів. В темну ніч вам вдалося б навіть побачити полум'я свічки, що знаходиться в 48 кілометрах від вас.

Наскільки далеко може бачити людське око залежить від того, скільки частинок світла, або фотонів, випускає віддалений об'єкт. Самим далеким об'єктом, видимим неозброєним оком, є Туманність Андромеди, розташована на величезній відстані в 2,6 мільйона світлових років від Землі. Один трильйон зірок цієї галактики випускає в цілому досить світла для того, щоб кілька тисяч фотонів щосекунди стикалися з кожним квадратним сантиметром земної поверхні. В темну ніч цієї кількості достатньо для активізації сітківки ока.

У 1941 році фахівець з питань зору Селіг Гехт зі своїми колегами з Колумбійського університету зробив те, що до сих пір вважається надійним засобом вимірювання абсолютного порога зору - мінімальної кількості фотонів, які повинні потрапити в сітківку, щоб викликати усвідомлення візуального сприйняття. Експеримент встановлював поріг в ідеальних умовах: очам учасників давали час, щоб повністю звикнути до абсолютній темряві, синьо-зелений спалах світла, що діє як подразник, мала довжину хвилі 510 нанометрів (до якої очі найбільш чутливі), і світло було направлено на периферичний край сітківки , заповнений розпізнають світло клітинами паличками.

За даними вчених, для того, щоб учасники експерименту змогли розпізнати такий спалах світла більш ніж в половині випадків, в очні яблука мало потрапити від 54 до 148 фотонів. На підставі вимірів ретинальной абсорбції вчені підрахували, що в середньому 10 фотонів в дійсності вбираються паличками сітківки людини. Таким чином, абсорбція 5-14 фотонів або, відповідно, активація 5-14 паличок вказує мозку, що ви щось бачите.

«Це дійсно дуже мала кількість хімічних реакцій», - відзначили Гехт і його колеги в статті про цей експеримент.

Беручи до уваги абсолютний поріг, яскравість полум'я свічки і розрахункове відстань, на якому світився тьмяніє, вчені прийшли до висновку, що людина може розрізнити слабке мерехтіння полум'я свічки на відстані 48 кілометрів.

Але на якій відстані ми можемо розпізнати, що об'єкт є чимось більшим, ніж просто мерехтіння світла? Щоб об'єкт здавався просторово протяжним, а не точковим, світло від нього повинен активувати не менше двох суміжних колб сітківки - клітин, що відповідають за кольоровий зір. В ідеальних умовах об'єкт повинен лежати під кутом не менше 1 аркмінута, або одна шоста градуса, щоб порушити суміжні колбочки. Ця кутова міра залишається однією і тією ж незалежно від того, близько чи далеко знаходиться об'єкт (віддалений об'єкт повинен бути набагато більше, щоб перебувати під тим же кутом, що і ближній). Повна Місяць лежить під кутом 30 аркмінут, тоді як Венера ледь помітна як протяжний об'єкт під кутом близько 1 акрмінути.

Об'єкти завбільшки з людину помітні як протяжні на відстані лише близько 3 кілометрів. У порівнянні на такій відстані ми змогли б чітко розрізнити дві