Összetétel - miért csillag az égen
Az összes érzékszerv közül a legfontosabb számunkra a látás
Az éjszakai égbolton szemmel látható csillagok számát elsősorban a szem eszköze határozza meg: ha a látás egy kicsit élesebb, és a csillagok inkább, ha kicsit gyengébbek, és egyetlen csillagot nem látunk. Illusztráció: Oleg Sendyurev / "Around the World" fotó Reid Parham (SXC licensz)
Úgy tűnik, hogy egy személynek nem kell látnia a csillagokat az égen - lehet élni nélkülük. Az űrben sok különböző tárgy és jelenség, de nem észlelik őket speciális felszerelés nélkül. Miért látjuk a szemünket a csillagok, nem két, nem kétszáz és nem milliárd, hanem több ezer? Ez ésszerű magyarázat?
Az egyik ember felejthetetlen élménye egy tiszta éjszakai égbolt, amelynek fekete mélységében több ezer fény világít - a csillagok. Annyira gyönyörűek, hogy nem is akarnak gondolkodni - miért látjuk őket? - Hát, hogy máshogy? - meglepődsz. - Lehetséges, hogy nem látják a csillagokat? Nagyon lehetséges! A csillagok fényessége rendkívül kicsi. Még a legügyesebbek között is közel áll a látás érzékenységének küszöbe. Legyen ez a küszöb egy kicsit magasabb, és nem lenne egyetlen csillag az égen. És ugyanakkor a napi elképzelésünk nem veszítené el jó minőségét. Délután egyszerűen nem vettünk észre egy változást a látomásunkban. Mindazonáltal az evolúció valamilyen oknál fogva képes volt látni a csillagokat. De miért? Nem azért, mert egyesek csillagászati tevékenységet végeztek ...
Ismeretes, hogy az ember távoli vad ősei szeme gyakorlatilag nem különbözött a miénk. És nem csak a szemek: az egész központi idegrendszer nem volt más, a periférián, amelyen a szemek találhatók. Ezért távoli őseink is látták a csillagokat. De a troglodit mindennapi életében a csillagok biztosan nem játszottak szerepet. Miért látja Homo sapiens (és nem egyedül) ezeket az éjszakai fényeket? A zavarom világosabbá tételére emlékeztetek: a látásunk érzékenysége nem elegendő, például, hogy több milliós csillagrendszert - galaxisokat láthatunk. Az evolúciós elmélet szempontjából ez teljesen természetes: a távoli galaxisok nem befolyásolták őseink életét. De nem látjuk észre az aszteroidákat sem az égen, bár ezek a veszélyes mikroplánok több százezer szó szerint futnak az orrunk alatt, kitöltve az egész naprendszeret. Egy emberi szem csillagok valahogy nem lát semmit, bár azok nem fenyeget bennünket, és még (bocsáss meg asztrológusok!) Nem kell, hogy semmilyen hatással. Úgy tűnik, hogy képes látni a csillagokat, nem könnyíti meg nekünk a létezésért való küzdelmet. Vagy mindegyik megkönnyíti?
A szem retinája, amint egy szemész látja, hasonlít az éjszakai égboltra egy viharban, és a sárga folt kúpokkal halvány hold. Fotó (Creative Commons licensz): Eliya
A biológiai evolúció egyik legfontosabb elve az erőforrások megtakarítása. Fokozott érzékenység a mi receptorokat és a megfelelő javulás az érzékek - látás, hallás vagy szaglás - többletforrást igényel, ezért ezek érzékenysége nem emelkedik a szintje, amely biztosítja a szükséges evolúciós előnye. Évmilliókon át, a szem átélt sok metamorfózis, amíg meg nem tanulja, hogy éjjel és nappal egyaránt: a természet kellett dolgozni „munka” létrehozásával mechanizmusok igazítani a ragyogó napsütésben és mechanizmusai nyilvántartási gyenge a csillagok fénye. Vajon az éjszakai égbolton a csillagcsík létfontosságú jelentőséggel bír az ősi őseihez és az őseihez hasonlóan?
Kiderült, hogy volt. És ezért. Nyilvánvaló, hogy nem csak a nap folyamán, hanem éjszaka is - nem csak a hold, hanem a hold nélküli éjszaka is, amikor az éjszakai égbolt maga az egyetlen fényforrás - fontos előnyt jelent a fajnak a létezésért folytatott harcban. Csak az első pillantásra, az éjszakai ég teljesen fekete. Mindenki, aki éjjel a sátorról nézett, tudja, hogy az éjszakai égbolt nem teljesen sötét - gyenge, de nagyon észrevehetően ragyog! Annak érdekében, hogy megkülönböztessük az út és az ellenség vagy az áldozat sziluettje egy holdtalan éjszakán, a látás legkisebb érzékenységének meg kell felelnie az éjszakai égbolt fényességének.
A csillagászok úgy döntöttek, hogy az éjszakai égbolt sugárzásának fele a csillagok szétszórt fénye. A legtöbb esetben ez a csillag a mi galaxisunk, és nem az összes, hanem csak azokat, amelyek eltávolítják legfeljebb 3000 fényévnyire (több távoli csillagok rejtve vannak a felhők a csillagközi por). És körülbelül 100 millió olyan közeli és látható csillag van. Körülbelül ugyanannyi fényérzékeny elem van a szemhéjaink retinájában. Ezért a távoli csillagok külön nem láthatók, hanem egy szilárd sötétszürke háttérbe olvadnak. Próbáljuk meg becsülni, hogy hány csillag van a háttérben külön világos pontok formájában.
Az ég egy hold nélküli és felhőtlen éjszakán egyáltalán nem fekete. Bár az emberi látás nem képes megkülönböztetni a sok millió csillagot, halmozott ragyogásuk hasznos neki. Fotó (Creative Commons licence): Stephen Howard
Meg kell jegyezni, hogy a szem felbontása éjszaka alacsonyabb, mint nappal. Két ok van. Először is, gyenge fény esetén a szem pupillája kibontakozik, és a szaruhártya és a lencse hibái elkezdenek megjelenni, és különböznek az ideális optikai formától. Ez a helyzet a fényképezőgép esetében, ha nem lehet teljesen nyitott nyílással összpontosítani. Másodszor, az alacsony megvilágítással az agy több szomszédos rúdból is jeleket ad, így a kapott jel észrevehetőbb lesz: mivel a képminőség alacsony, a "képpontok" effektív mérete megnövelhető.
Egyszerűen biztosítható, hogy a szemünk ügyesen használja a "minőségi" érzés érzékenységét. Mint tudják, világos és pontos kép csak a látómező közepén jelenik meg. Ha megnézzük az objektumot, akkor látjuk a pillanatnyi részleteit, de érdemes egy kis pillantást vetni, mert a kép elmosódott, és a kis részletek megkülönböztethetetlenek. De az "oldalnézet" élességének hiányát a nagyobb fényérzékenység kompenzálja: gyakran néma csillag, láthatatlan "pontatlan", könnyen észrevehető oldalnézettel, ha kissé távol van.
Tehát a szemünk retinájának minden vizuális elemére a fény több távoli csillagból származik, körülbelül egy tucatnyi. Ahhoz, hogy egy közeli csillag képe jelenjen meg ezen a háttéren fényes foltként, a szemnek tízszer erősebbnek kell lennie, mint a távoli csillagok ez a csoportja, azaz több százszor erősebb, mint mindkettő külön-külön. Az alapvető fotometriai törvény ismeretében - a megvilágítás fordítottan arányos a fényforrás távolságának négyzetével - nem nehéz kiszámítani, hogy egy ilyen "észrevehető" csillag 20-30-szor olyan közel legyen, mint egy távoli 100 millió csillag háttér. Vannak olyan hasonló csillagok, és vannak-e ilyenek?
Ha a gömb sugara csökken, határozottan, mondjuk 25-szer, akkor a mennyisége 253 ≈ 15 ezer alkalommal csökken. Könnyű azt látni, hogy 100 millió csillagból álló, egyenletesen elosztott és világító égből álló csillagok ebben a körben mintegy 7000 lámpánál vannak. Látniuk kell a szemünknek, hogy fényes pontok az éjszakai ég homogén háttérén. Meglepő módon a hozzávetőleges számításunk nagyon pontosnak bizonyult: a csillagok számát látja egy egészséges ember szemében egy tiszta külvárosi égen. Így született meg a biológiai evolúció és az éjszakai ragadozókkal való küzdelem a létezésükre, és végső örömmel töltötte elénk a csillagos ég szépségét.
Nem annyira haszontalanak voltak a csillagok. Tényleg megvilágítják az éjszakai világunkat. És most fantáziáljunk. Mi, az emberek, akik vezetik a nappali életstílust, elég szemmel rendelkeznek ahhoz, hogy passzív védelmet nyújtsanak a ragadozóktól, megkülönböztetve több ezer csillagot. De vannak éjszakai ragadozók, amelyek számára a nap sötét idõje az aktív élet ideje. A szemük sokkal érzékenyebb, mint a miénk. Bárcsak látnám az éjszakai égboltot egy bagoly szemével!
Elméletileg kiderül, hogy ez lehetséges: többször is voltak javaslatok a személy szemeinek újragondolására, hogy több százszor érzékenyebb legyen a fényre. Tény, hogy a természet nem használta fel minden lehetőséget. Az emberi szem jelentősen javítható. Ehhez cserélje ki az egyszerű kristályos lencsét egy nagy átmérőjű, jó minőségű, többrétegű lencsével, és fordítsa el a fényérzékeny felületet - a retina, amely valamilyen oknál fogva a hátunkon található a fényhez. Ezt követően könnyedén láthatunk millió csillagot a Tejútban és még más távoli galaxisokban is. Teleszkóp nélkül! Igaz, az a személy, akinek "csillag" szeme van a napban, nagy valószínűséggel sűrű, sötét szemüveget kell járnia, és el kell menekülnie a napsütésben.
Azonban nem fogunk rohanni. Talán maga a természet is egy nap választja ezt az utat. Ha az emberiség kezd rendezni a bolygók a Naprendszer, az emberek is élnek csak a „csillagok” szemét távoli bolygók a nap.
Addig ... Ahhoz, hogy élvezhesse a csillagos ég égboltát, meg kell tanulnia egy kicsit többet a szem eszközéről, és használjon néhány egyszerű trükköt.
A szemünk egy feltűnő optikai eszköz. Több millió éve tökéletesedett, és nagyon érzékeny lett. Fogékonyság szeme homályos fény magasabb, mint a nagyon jó film, és majdnem ugyanaz, mint a drága digitális fényképezőgép. szem éjjel látta a halvány csillagok, és a nap csendesen tűri napfényben, amely hirtelen elsötétül minden film. És csak nagyon drága objektívek versenyezni a szemét a kép élességét: egészséges szem meg tudja különböztetni a két pont a kettőspont (:) a szokásos nyomtatott szöveget a parttól 3-5 m, a szögletes távolság közöttük - csak 1-2 szögletes perc.!
És a drága felszereléssel és gondosan kell kezelni. A fényes napfény káros a szemre: sötét szemüvegek mögött kell rejteni. Ne nézzen közvetlenül a Napra, különösen az optikai eszközökön keresztül - távcsövek és teleszkópok. Ellenkező esetben ne tévesztse szem elől!
Az éjszakai égbolt megfigyeléseihez elő kell készíteni a szemeket. A világos, világos szobából sötét utcára érkezve azonnal nem láthatja a csillagokat. Ne siessen, távolodjon el a lámpáktól és a fényes ablakoktól, és várjon öt-hét percig, amíg a szeme megszokja a sötétséget, aztán fényes, majd egyre több homályos csillag kezd megjelenni az égen.
Egy pókhó. A pókok, rovarok és más ízeltlábúak szemei teljesen eltérőek, mint az emlősök szemei. És teljesen másnak látják. Fotó (Creative Commons licence): James Jordan
Nem csak az ember látja az égen - minden állat, sőt a növények is látják; de mindent - különböző módon. Minden élőlény fényérzékeny sejteken alapul. De máskülönben a szem tervezése nagyon más. A növények és egyes egyszerű állatok általában nem rendelkeznek szemmel különálló szervként. Például egy földigiliszta egyetlen fényérzékeny sejtet terjesztenek a testfelületen. Ezért nem látja a képet, de csak úgy érzi, hogy melyik oldalon könnyebb. Délután észreveszi az ég fényét, és megállapítja, hogy felmászott a föld felszínére, de semmi több. De a póréhagyma testén a vizuális sejtek kis felhalmozódása három oldalán sötét áttetsző pigment; ezért a fény csak az egyik oldalon látható vizuális sejtekbe jut, és a sápadtság észreveheti az áldozat vagy a ragadozó mozgását, esetleg az égen futó felhőket is.
Még a nagyon fejlett állatoknál is a szem nagyon eltérő a fény érzékenységében és az észlelés világosságában. Például éjszakai állatoknál a patkányok vagy a lelkiismeret sokkal érzékenyebbek, mint az emberek; számukra az ég tele van olyan csillagokkal, amelyek sokkal vastagabbak, mint nekünk.
De a látásélesség szempontjából nincs szinte rivális. Talán ebben a tekintetben nem volt csak rosszabb majmok, patkányok és a ragadozó madarak. De egy macska, egy csirke vagy egy ló sokszor kevésbé látható. Mit mond a hörcsög vagy a méh, amely nem észrevenni, még a meghajtó a Hold és a Nap: Ezek a fények úgy tűnik, hogy őket, mint a „pont”, mint mi voltunk csillagok vagy a bolygók. By the way, egy hétköznapi ember nem tud különbséget tenni zvozdu a bolygó: úgy tűnik, hogy nekünk pont az azonos méretű. De vannak a szerencsések egy különösen éles látást, akik a műholdak a Jupiter és a Vénusz, sőt formájában sarló (elvégre ő volt azonos fázisban, mint a Hold).
Másrészt egy kis méh vagy szitakötő, bár nem büszkélkedhetnek különösen éles látással, hanem 10-20-szor gyorsabban megkülönböztetik a mozgásokat, mint egy személy. Az égen repülõ ember számára egy pillanat meteor vagy villámlás, és egy szitakötõ számára ez egy egész film.
Tehát nem fogjuk különösebben megcsodálni a látásunkat, hanem inkább gondoskodunk róla és képzeljük meg. Végtére is ez olyan örömöt nyújt nekünk, mint a csillagos ég elmélkedése!
Több matematikai munka