Адаптация к темноте: как человеческий глаз видит ночью

Многие обратили внимание, что обозначение 2020 года совпадает с англоязычным термином, означающим стопроцентную остроту зрения (20/20). В связи с этим предлагается проверить возможности человеческого зрения при наблюдении за ночным небом. Ниже приведены интересные факты о том, сколько времени требуется глазам для адаптации к темноте и влияет ли цвет глаз на способность видеть ночью.

Человеческий глаз устроен удивительным образом: он использует разные режимы для работы днем и ночью, а также способен

Жизнь в ярких красках: фотопическое (дневное) зрение
Люди, переезжающие из городов в сельскую местность, часто пугаются загородной темноты. Городские уличные фонари обеспечивают достаточную освещенность для работы колбочек — светочувствительных клеток сетчатки. Это обеспечивает так называемое фотопическое зрение, которое позволяет человеку видеть четко и в цвете.

Зрение в темноте: скотопическое (ночное) зрение
Однако ночью за городом человеку приходится полагаться исключительно на палочки (другой тип клеток сетчатки), которые обеспечивают скотопическое зрение. Оно активируется при слабом освещении, но имеет ряд серьезных ограничений для восприятия окружающего мира.

• Во-первых, палочки не различают цвета. Во-вторых, в центральной зоне сетчатки (охватывающей один градус угла обзора) палочки полностью отсутствуют. Из-за этого при слабом освещении прямо перед глазами возникает слепое пятно размером в один градус, что в два раза превышает видимый размер Луны. (При ярком свете также существует второе, более известное слепое пятно. Однако оно смещено вбок, и человек обычно его не замечает: если объект попадает в слепую зону одного глаза, его видит другой).
• Еще одна особенность палочек заключается в том, что они реагируют очень медленно, поэтому для развития чувствительности к темноте требуется не менее 5 минут. При выключении света в спальне сначала ничего не видно, но через несколько минут очертания предметов в комнате начинают проступать отчетливее.
• В довершение ко всему, скотопическое зрение обеспечивает остроту лишь около 0,1 (то есть 10% от нормы), что в десять раз хуже дневного зрения. Это легко заметить на практике: мелкие детали (например, складки на брошенной на стул рубашке), отчетливо видимые при включенном свете, в полумраке становятся размытыми. Из-за привычки к этому явлению тусклый свет часто ассоциируется с нечеткостью, виной чему как раз и являются палочки.

Именно поэтому начинающие любители астрономии, приобретающие телескопы, порой бывают разочарованы тем, насколько невыразительными и бесцветными кажутся галактики и туманности. В связи с этим особое значение приобретает астрофотография: она позволяет зафиксировать детали, которые человеческий глаз не способен различить даже в самые мощные телескопы.

Объединение двух режимов: мезопическое (сумеречное) зрение
При слабом, но не полностью отсутствующем освещении фотопическое и скотопическое зрение работают одновременно. Свет полной Луны обеспечивает достаточную яркость для слабой активации колбочек, в то время как палочки продолжают функционировать. Такое зрение называют мезопическим (смешанным). В этом режиме колбочки работают только в диапазоне своей максимальной чувствительности, который приходится на сине-зеленую часть спектра. Именно поэтому загородные пейзажи при полнолунии приобретают именно этот характерный синевато-зеленый оттенок.

Так ночные особенности зрения становятся вполне объяснимыми.

Еще несколько интересных фактов о ночном зрении

• Способен ли человек видеть в полной темноте? В пещере при выключенном освещении наступает абсолютная темнота, в которой невозможно разглядеть даже собственный палец перед лицом. Человек может видеть «в темноте» только при наличии хотя бы звездного или, что еще лучше, лунного света.
• Влияет ли цвет глаз на ночное зрение? Согласно некоторым исследованиям, цвет глаз действительно незначительно влияет на способность видеть в темноте. Люди со светлыми глазами (голубыми или зелеными) видят ночью чуть лучше, так как в их радужке содержится меньше пигмента. Из-за этого радужная оболочка пропускает больше света. С другой стороны, люди с темными глазами обычно лучше видят при ярком солнечном свете и менее чувствительны к бликам, поскольку темная радужка служит более надежным светофильтром.
• Сколько времени требуется для адаптации к темноте? Настройке зрения на ночное небо или условия слабой освещенности требуется от 20 до 45 минут. Оптимальные условия для наблюдения создаются в ясную ночь при полной Луне. После полной адаптации к темноте зрение становится черно-белым. Если в лицо попадает яркий свет, светочувствительные пигменты в глазах мгновенно распадаются («обесцвечиваются»), и процессу адаптации приходится начинаться заново. Именно поэтому астрономы крайне негативно реагируют на тех, кто неосторожно светит белым фонариком им в глаза.

Во время астрономических наблюдений рекомендуется избегать использования ярких фонарей. Некоторые любители астрономии применяют красные светодиодные фонари, чтобы сверяться с картами или настраивать оборудование, не нарушая ночного зрения. Разумеется, к этому моменту глаза уже должны быть адаптированы к темноте.

Некоторые наблюдатели за звездами надевают солнцезащитные очки за 20–30 минут до выхода на улицу, чтобы ускорить процесс адаптации к темноте. (А возможность напевать известную песню «I wear my sunglasses at night» — «Я ношу солнцезащитные очки ночью» — становится приятным бонусом).

Также можно просто проявить терпение. Наблюдение за тем, как сгущаются сумерки и на небе одна за другой загораются звезды, приносит удивительное удовольствие.