Особенности работы человеческого зрения при астрономических наблюдениях

Особенности наблюдения объектов Дип-Скай

«В свой телескоп мне так и не удалось увидеть тех красочных и детальных изображений галактик и туманностей, которые приводят в книгах, это были всего лишь неразборчивые туманные пятна…» — подобные фразы весьма часто приходится слышать от новичков в любительской астрономии.

Не понимая особенностей зрения человека или не разобравшись в некоторых принципах визуальных наблюдений дип-скай, наблюдатели могут сделать совершенно опрометчивые выводы, как по поводу качества своего телескопа, так и о любительской астрономии вообще, забросив на всю жизнь это замечательное увлечение.

Данная статья призвана ознакомить читателя с основными представлениями и особенностями человеческого зрения, напрямую влияющих на результат наблюдений, основными техниками наблюдения и примерами наиболее интересных объектов, которые непременно стоит отнаблюдать.

Особенности работы человеческого зрения при астрономических наблюдениях

Глаза для любителя визуальных наблюдений небесных объектов это как руки для выдающегося музыканта. Умение виртуозно играть на музыкальном инструменте развивают годами, отрабатывая тонкости исполнительского мастерства. Тоже предстоит увлечённому наблюдателю. Для того чтобы добиться хорошего результата, необходимо знать о принципах работы человеческого зрения и осознавать его сильные и слабые стороны, имея возможность применить какие-то хитрости, чтобы различить наиболее труднодоступные детали.

Глаз состоит из роговицы, радужной оболочки, хрусталика, стекловидного вещества – среды, сквозь которую проходит свет, и сетчатки, являющейся приёмником изображения. Роговица глаза, радужная оболочка и хрусталик работают как объектив фотоаппарата, собирая и фокусирая лучи света на сетчатке, выступающей приёмником изображения. Радужная оболочка работает как диафрагма объектива, меняющая свой размер в зависимости от степени освещённости, и образуя диаметр зрачка. Размер зрачка у молодого человека со здоровым зрением может варьироваться от 2мм, в условиях высокой освещённости, до 8мм, в темноте. Полная аккомодация зрения (процесс адаптации к темноте) может занимать до 30-40 минут, но связано это вовсе не с увеличивающимся размером зрачка, а с химическими процессами, проходящими в клетках сетчатки, которые позволяют повысить чувствительность зрения в темноте в тысячи раз. Хрусталик, это попросту говоря, одиночная линза, которая по всем законам оптики не может давать качественного изображения, удивительно, но человеческий мозг корректирует большинство искажений и, к тому же, исправляет в правильную сторону перевёрнутое изображение, которое построил на сетчатке хрусталик, как и любой другой объектив, дающий перевёрнутое изображение.

Сетчатка глаза очень похожа на ПЗС-матрицу цифрового фотоаппарата, состоящую из набора пикселей – элементарных полупроводниковых элементов, чувствительных к попадающему на них излучению. Но если матрица фотоаппарата изначально чёрно белая, а цветное изображение мы получаем благодаря микро-светофильтрам, установленным перед каждым пикселем, делающих полупроводник более чувствительным к волнам определённой длинны волны, то сетчатка глаза имеет просто набор разных светочувствительных клеток. Благодаря своей форме их делят на так называемые колбочки и палочки. Колбочки чувствительны к цвету и обеспечивают цветное изображение, а палочки работают при слабом освещении, обеспечивая ночное зрение. Колбочки существуют трёх разных типов, одни чувствительны — к синему, другие — к зелёному и третьи — к оранжевому цвету. Палочки не чувствительны к цвету и поэтому ночью, все окружающие нас объекты имеют сероватый оттенок, а яркие цвета мы не можем различить. Но, к сожалению, помимо того что в темноте мы теряем цветовое восприятие, ещё и разрешение зрения сильно падает, делая недоступными многие мелкие детали. Для наглядного примера попробуйте различить номер автомобиля не подсвеченного фонарём или какую-нибудь надпись с одного и того же расстояния в дневное время и после окончания вечерних сумерек.

Дип-скай объекты имеют низкую поверхностную яркость, поэтому становится так трудно различать в их структуре мелкие детали, которые вполне были бы доступны угловому разрешению телескопа, чего например не происходит при наблюдениях Луны или планет, т.к. последние имеют высокую яркость. Помимо этого, сетчатка глаза имеет неоднородную структуру, т.е. неодинаковое распределение колбочек и палочек. Колбочки сконцентрированы в центре, именно поэтому, для того чтобы различить детали предмета днём, мы стараемся смотреть так, чтобы он был в центре поля зрения и свет попадал на колбочки, обеспечивающие цветное и очень чёткое изображение. Но необходимые нам при наблюдениях светочувствительные палочки находятся ближе к периферической части сетчатки, поэтому наблюдать дип-скай объекты лучше отводя взгляд немного в сторону – это приводит к лучшей видимости, такая техника наблюдений называется боковым зрением.