Количество звёзд, видимых глазом на ночном небе, сначала определяется устройством самого глаза: будь зрение малость острее, и звезд оказалось бы больше, будь оно немножко слабее, и мы бы не узрели ни одной звезды. Иллюстрация: Олег Сендюрев / «Вокруг света» по фото Reid Parham (SXC license)
Казалось бы, человеку не непременно созидать звёзды на небе — без их полностью можно прожить. В космосе огромное количество различных объектов и явлений, но мы их не замечаем без специальной техники. Почему же наш глаз лицезреет звёзды, при этом не две, не двести и не млрд, а несколько тыщ? Существует ли этому разумное разъяснение?Одно из незабвенных воспоминаний в жизни каждого человека — ясное ночное небо, в чёрной глубине которого светятся тыщи огоньков — звёзды. Они так великолепны, что даже не появляется желания задуматься — а почему мы их лицезреем? «Ну, как по другому? — изумитесь вы. — Разве можно не созидать звёзд?» Даже очень можно! Яркость звёзд очень мала. Даже у самых ярчайших посреди их она находится поблизости порога чувствительности нашего зрения. Будь этот порог немножко выше, и на небе не было бы ни одной звезды. И при всем этом наше дневное зрение фактически не потеряло бы собственного свойства. Днём мы бы просто не увидели перемены в собственном зрении. Все же эволюция для чего-то отдала нам способность созидать звёзды. Но для чего? Не для такого же, чтоб некие из нас занимались астрономией
Понятно, что глаза дальних одичавших протцов человека фактически не отличались от наших. И не только лишь глаза: не отличалась и вся центральная нервная система, на периферийной части которой глаза размещены. Означает, наши отдалёкие праотцы тоже лицезрели звёзды. Но в ежедневной жизни троглодита звёзды уж точно не игрались никакой роли. Для чего же Человек разумный (и не он один) лицезреет эти ночные огоньки? Чтоб мое недоумение было понятнее, напомню: чувствительности нашего зрения не хватает, к примеру, чтоб узреть миллионы звёздных систем — галактик. Исходя из убеждений эволюционной теории, это полностью закономерно: отдалёкие галактики никак не оказывали влияние на жизнь наших протцов. Но мы не замечаем на небе даже астероидов, хотя сотки тыщ этих небезопасных микропланет носятся практически у нас под носом, заполняя всю Галлактику. А звёзды глаз человека почему-либо лицезреет, хотя они ничем нам не грозят и вообщем (да простят меня астрономы!) не оказывают на нас никакого воздействия. Способность созидать звёзды, казалось бы, никак не упрощает нам борьбу за существование. Либо все-же упрощает?
Сетчатка глаза, какой ее лицезреет врач-офтальмолог, кое-чем припоминает ночное небо в бурю, а желтоватое пятно с колбочками — бледноватую луну. Фото (Creative Commons license): Eliya
Один из важных принципов био эволюции — экономия ресурсов. Увеличение чувствительности наших рецепторов, и соответственное улучшение органов эмоций — зрения, слуха либо чутья — просит дополнительных ресурсов, потому их чувствительность не подымается выше того уровня, который обеспечивает нужные эволюционные достоинства. В протяжении миллионов лет глазу довелось испытать огромное количество метаморфоз, пока он научился созидать и днём и ночкой: природе пришлось значительно «потрудиться», создавая механизмы адаптации к ярчайшему солнечному свету и механизмы регистрации слабенького света звёзд. Неуж-то звёздная россыпь на ночном небе имела актуальное значение для протцов человека и схожих ему животных?
Оказывается, имела. И вот почему. Ясно, что способность созидать не только лишь днём, да и ночкой — при этом не только лишь при луне, да и в безлунную ночь, когда единственным источником света служит само ночное небо, — дает видам принципиальные достоинства в борьбе за существование. Ведь это лишь на 1-ый взор ночное небо совсем чёрное. Каждый, кто выглядывал ночкой из палатки, знает, что ночное небо не полностью тёмное — оно слабо, но полностью приметно сияет! Чтоб в безлунную ночь различать дорогу и силуэт неприятеля либо жертвы, малая чувствительность зрения должна соответствовать яркости ночного неба.
Астрологи установили, что приблизительно половина излучения ночного неба — это растерянный свет звёзд. В большинстве своём это звёзды нашей Галактики, причём не все, а только те, что удалены от Земли менее чем на 3000 световых лет (более дальние звёзды укрыты за тучами межзвёздной пыли). А таких близких и видимых звёзд около 100 миллионов. Приблизительно столько же в сетчатке нашего глаза светочувствительных частей — палочек. Потому дальние звёзды не заметны по отдельности, а соединяются в сплошной серый фон. Попробуем оценить, сколько звёзд в виде отдельных ярчайших точек на этом фоне сумеет узреть наш глаз.
Небо в безлунную и светлую ночь совершенно не темное. Хотя человеческое зрение и не способно различать многие миллионы звёзд, их совокупное свечение бывает для него полезно. Фото (Creative Commons license): Stephen Howard
Следует учитывать, что разрешающая способность глаза ночкой ниже, чем днём. Обстоятельств две. Во-1-х, при слабеньком свете зрачок глаза расширяется, и начинают сказываться недостатки роговицы и хрусталика, их отличие от безупречной оптической формы. Так бывает с фотоаппаратом, когда его при стопроцентно открытой диафрагме не удается навести на резкость. Во-2-х, при низкой освещенности мозг суммирует сигналы от нескольких примыкающих палочек, чтоб результирующий сигнал стал заметнее: так как качество рисунки низкое, действенный размер «пикселей» можно укрупнить.
Существует легкие метод убедиться, что наш глаз умело пользуется приемом «чувствительность за счёт качества». Как понятно, ясное и чёткое изображение появляется исключительно в центре поля зрения. Если мы смотрим на предмет в упор, то лицезреем его мелкие детали, но стоит малость отвести взор в сторону, как изображение расплывается, и маленькие детали становятся неразличимы. Зато недочет чёткости «бокового зрения» компенсируется его большей чувствительностью к свету: нередко мерклую звезду, невидимую «в упор», просто различить боковым зрением, если малость отвести взор в сторону.
Итак, на каждый зрительный элемент сетчатки нашего глаза попадает свет от нескольких дальних звёзд, приблизительно от дюжины. Чтоб изображение близкой звезды проявилось на этом фоне как колоритная точка, она должна освещать глаз в 10-ки раз посильнее этой группы дальних звёзд, другими словами в сотки раз посильнее, чем любая из их в отдельности. Зная основной фотометрический закон — освещенность падает назад пропорционально квадрату расстояния от источника света, — несложно вычислить, что такая «заметная» звезда должна быть раз в 20–30 поближе, чем дальние 100 миллионов звёзд фона. Много ли таких близких звёзд, ну и есть ли они вообщем?
Если радиус сферы уменьшить, для определенности скажем, в 25 раз, то её объем уменьшится в 253 ≈ 15 тыщ раз. Просто созидать, что из 100 миллионов звёзд, умеренно распределенных в пространстве и освещающих наше небо, в этой малой сфере вокруг нас остаётся около 7000 светил. Конкретно они должны быть приметны нашему глазу как калоритные точки на однородном фоне ночного неба. Умопомрачительно, но наш ориентировочный расчет оказался очень точен: конкретно столько звёзд лицезреет здоровый глаз человека на чистом пригородном небе. Вот так био эволюция и борьба с ночными хищниками за свое существование подарила нам в конечном итоге удовлетворенность созерцания красы звёздного неба.
Сова лицезреет созвездие Ориона совершенно не таким, каким его лицезреет человек — и звёзд в нем больше, и светят они ярче. Иллюстрация создателя
Не такими уж никчемными оказались звёзды. Они вправду освещают наш ночной мир. А сейчас давайте пофантазируем. Нам, людям, ведущим дневной стиль жизни, для пассивной защиты от хищников довольно глаз, различающих несколько тыщ звёзд. Но ведь есть ночные хищники, для которых тёмное время суток — это время активной жизни. Их глаза много чувствительнее наших. Вот бы узреть ночное небо очами совы!
Оказывается, в принципе, это может быть: уже не раз звучали предложения переработать глаз человека, чтоб он стал в сотки раз чувствительнее к свету. Дело в том, что природа не использовала всех собственных способностей. Человечий глаз можно существенно сделать лучше. Для этого необходимо поменять обычный хрусталик высококачественной мультислойной линзой большего поперечника и перевернуть светочувствительную поверхность глаза — сетчатку, которая на данный момент почему-либо размещена у нас задней стороной к свету. После чего мы без усилий сможем узреть миллионы звёзд Млечного Пути и даже другие отдалёкие галактики. Без всякого телескопа! Правда, человеку со «звёздными» очами днём, вероятнее всего, придется ходить в плотных тёмных очках, спасаясь от броского солнечного света.
Вобщем, не будем торопиться. Может быть, природа когда-нибудь сама выберет этот путь. Если население земли начнет расселяться по планеткам Галлактики, то на отдалёких от Солнца планетках сумеют жить люди только со «звёздными» очами.
А пока… Чтоб насладиться видом звёздного неба, необходимо немножко больше выяснить об устройстве глаза и использовать некие нехитрые приемы.
Наш глаз — поразительный оптический прибор. Он совершенствовался миллионы лет и стал очень чувствительным и остроглазым. Восприимчивость глаза к слабенькому свету выше, чем у самой неплохой фотопленки и фактически такая же, как у дорогой цифровой камеры. Ночкой глаз лицезреет слабенькие звёзды, а днём расслабленно переносит броский солнечный свет, от которого мгновенно чернеет неважно какая фотопленка. И только очень дорогие объективы могут тягаться с нашим глазом по четкости изображения: здоровый глаз различает эти две точки двоеточия ( : ) в стандартном печатном тексте с расстояния 3–5 м. А угловое расстояние меж ними — всего 1–2 угловых минутки!
А с дорогой техникой и обращаться нужно осторожно. Броский солнечный свет вредоносен для глаз: их нужно прятать за темными стеклами очков. Ни при каких обстоятельствах не глядеть прямо на Солнце, в особенности через оптические приборы — бинокли и телескопы. По другому недолго утратить зрение!
К наблюдениям ночного неба глаза необходимо приготовить. Выйдя из ярко освещённой комнаты на тёмную улицу, сходу можно и не рассмотреть звёзды. Не спешите, отойдите от фонарей и ярчайших окон и подождите минут пять-семь, пока глаза привыкнут к мгле, и на небе начнут «появляться» поначалу калоритные, а потом все более мерклые звёзды.
Паук-скакун. Глаза паукообразных, насекомых и других членистоногих устроены совершенно не так, как глаза млекопитающих. И лицезреют они соответственно совершенно другое. Фото (Creative Commons license): James Jordan
Не только лишь человек лицезреет небо — его лицезреют все животные и даже растения; но все — по-разному. У каждого живого существа основой зрения служат светочувствительные клеточки. Но в остальном конструкция глаз различается очень очень. У растений и неких обычных животных вообщем нет глаз как отдельного органа. К примеру, у дождевого червяка одиночные светочувствительные клеточки распределены по всей коже. Потому он не лицезреет изображения, а только ощущает, с какой стороны от него светлее. Днём он может увидеть свет неба и найти, что выкарабкался на поверхность земли, но менее того. А вот на теле пиявки маленькие скопления зрительных клеток окружены с 3-х сторон темным непрозрачным пигментом; потому к зрительным клеточкам свет просачивается только с одной стороны, и пиявка может увидеть движение жертвы либо хищника, а может быть, и бегущие по небу облака.
Даже у высокоразвитых животных глаза очень различаются чувствительностью к свету и четкостью восприятия. К примеру, у ночных животных — крыс либо сов — зрение намного чувствительнее, чем у человека; для их небо усеяно звёздами еще гуще, чем для нас.
Зато по остроте зрения у человека практически нет конкурентов. Пожалуй, тут ему не уступают только мортышки, крысы и плотоядные птицы. А вот кошка, курица либо лошадка лицезреют во много раз наименее чётко. Что уж гласить о хомяке либо пчеле, которые не могут различить даже дисков Луны и Солнца: эти светила кажутся им такими же «точками», как нам звёзды либо планетки. Кстати, обыденный человек не отличит звёзду от планетки: они нам кажутся точками схожего размера. Но встречаются счастливцы с в особенности острым зрением, которые лицезреют спутники Юпитера и даже Венеру в форме серпа (ведь у нее те же фазы, что и у Луны).
С другой стороны, маленькая пчела либо стрекоза, хоть и не могут повытрепываться в особенности резким зрением, зато различают движения в 10–20 раз более резвые, чем может различить человек. Для человека полет по небу метеорита либо вспышка молнии продолжаются мгновение, а для стрекозы это целый кинофильм.
Так что не будем в особенности восхищаться своим зрением, а лучше станем его сберегать и тренировать. Ведь оно дарует нам такое удовольствие, как созерцание звёздного небосклона!
Владимир Сурдин
