Навіщо людині зірки на небі - Весільний Інтернет-Салон
ВЕСІЛЬНЕ ОПИТУВАННЯ
Інформаційний розділ
Здавалося б, людині не обов'язково бачити зірки на небі без них цілком можна прожити. У космосі безліч різних об'єктів та явищ, але ми їх не помічаємо без спеціальної техніки. Чому ж наше око бачить зірки, причому не дві, не двісті і не мільярди, а кілька тисяч? Чи є цьому розумне пояснення?
Одне із незабутніх вражень у житті кожної людини — ясне нічне небо, у чорній глибині якого сяють тисячі вогників — зірки. Вони такі прекрасні, що навіть не виникає бажання замислитись — а чому ми їх бачимо? «Ну як же інакше? - Здивуєтеся ви. - Хіба можна не бачити зірок? Дуже навіть можна! Яскравість зірок надзвичайно мала. Навіть найяскравіших серед них вона знаходиться поблизу порога чутливості нашого зору. Якби цей поріг був трохи вищим, і на небі не було б жодної зірки. І при цьому наш денний зір практично не втратив би своєї якості. Вдень ми просто не помітили зміни у своєму зорі. Проте еволюція навіщось дала нам здатність бачити зірки. Але навіщо? Не для того, щоб деякі з нас займалися астрономією.
Відомо, що очі далеких диких предків людини мало відрізнялися від наших. І не лише очі: не відрізнялася і вся центральна нервова система, на периферійній частині якої очі розташовані. Отже, наші далекі пращури теж бачили зірки. Але в повсякденному житті троглодита зірки точно не грали ніякої ролі. Навіщо Homo sapiens (і не він один) бачить ці нічні вогники? Щоб моє здивування було зрозумілішим, нагадаю: чутливості нашого зору не вистачає, наприклад, щоб побачити мільйони зоряних систем — галактик. З погляду еволюційної теорії це цілком закономірно: далекі галактикиніяк не впливали життя наших предків. Але ми не помічаємо на небі навіть астероїдів, хоча сотні тисяч цих небезпечних мікропланет гасають буквально у нас під носом, заповнюючи всю Сонячну систему. А зірки очей людини чомусь бачить, хоч вони нічим нам не загрожують і взагалі (нехай пробачать мені астрологи!) не впливають на нас. Здатність бачити зірки, начебто, не полегшує нам боротьбу існування. Чи таки полегшує?
Один із найважливіших принципів біологічної еволюції – економія ресурсів. Підвищення чутливості наших рецепторів, і відповідне поліпшення органів чуття — зору, слуху чи нюху — потребує додаткових ресурсів, тому їхня чутливість не піднімається вище за той рівень, який забезпечує необхідні еволюційні переваги. Протягом мільйонів років оку довелося випробувати безліч метаморфоз, поки він навчився бачити і вдень і вночі: природі довелося неабияк «попрацювати», створюючи механізми адаптації до яскравого сонячного світла та механізми реєстрації слабкого світла зірок. Невже зоряний розсип на нічному небі мав життєве значення для предків людини та подібних до нього тварин?
Виявляється, мала. І ось чому. Зрозуміло, що здатність бачити не лише вдень, а й уночі — причому не лише при місяці, а й у безмісячну ніч, коли єдиним джерелом світла є саме нічне небо, — дає видам важливі переваги у боротьбі за існування. Адже це лише на перший погляд нічне небо зовсім чорне. Кожен, хто виглядав уночі з намету, знає, що нічне небо не є абсолютно темним — воно слабке, але цілком помітно світиться! Щоб у безмісячну ніч розрізняти дорогу та силует ворога чи жертви, мінімальна чутливість зору має відповідати яскравості нічного неба.
Астрономивстановили, що приблизно половина випромінювання нічного неба – це розсіяне світло зірок. Здебільшого це зірки нашої Галактики, причому не всі, а тільки ті, що віддалені від Землі не більше ніж на 3000 світлових років (далекі зірки приховані там міжзоряного пилу). А таких близьких та видимих зірок близько 100 мільйонів. Приблизно стільки ж у сітківці нашого ока світлочутливих елементів – паличок. Тому далекі зірки не видно окремо, а зливаються у суцільний темно-сірий фон. Спробуємо оцінити, скільки зірок у вигляді окремих яскравих точок на цьому фоні зможе побачити наше око.
Слід врахувати, що роздільна здатність ока вночі нижче, ніж вдень. Причин дві. По-перше, при слабкому світлі зіниця очі розширюється, і починають позначатися дефекти рогівки та кришталика, їхня відмінність від ідеальної оптичної форми. Так буває з фотоапаратом, коли його за повністю відкритої діафрагми не вдається навести на різкість. По-друге, при низькій освітленості мозок підсумовує сигнали від кількох сусідніх паличок, щоб результуючий сигнал став помітнішим: оскільки якість картинки невисока, ефективний розмір пікселів можна укрупнити.
Існує нескладний спосіб переконатися, що наше око майстерно користується прийомом «чутливість за рахунок якості». Як відомо, ясне та чітке зображення виникає лише в центрі поля зору. Якщо ми дивимося на предмет в упор, то бачимо його найдрібніші деталі, але варто трохи відвести погляд у бік, як зображення розпливається, і дрібні деталі стають невиразними. Зате недолік чіткості «бічного зору» компенсується його більшою чутливістю до світла: часто тьмяну зірку, невидиму «в упор», легко розрізнити бічним зором, якщо трохи відвести погляд убік.
Отже, на кожен зоровийелемент сітківки нашого ока попадає світло від кількох далеких зірок, приблизно від дюжини. Щоб зображення близької зірки виявилося на цьому тлі як яскрава точка, вона повинна висвітлювати око в десятки разів сильніше за цю групу далеких зірок, тобто в сотні разів сильніше, ніж кожна з них окремо. Знаючи основний фотометричний закон — освітленість падає назад пропорційно квадрату відстані від джерела світла, — неважко вирахувати, що така «помітна» зірка має бути в 20–30 разів ближче, ніж далекі 100 мільйонів зірок фону. Чи багато таких близьких зірок та чи є вони взагалі?
Якщо радіус сфери зменшити, для певності скажімо, у 25 разів, то її обсяг зменшиться у 25 3 ? 15 тисяч разів. Легко бачити, що зі 100 мільйонів зірок, рівномірно розподілених у просторі та висвітлюючих наше небо, у цій малій сфері навколо нас залишається близько 7000 світил. Саме вони мають бути помітні нашому оку як яскраві цятки на однорідному тлі нічного неба. Дивно, але наш приблизний розрахунок виявився дуже точним: саме стільки зірок бачить здорове око людини на чистому заміському небі. Ось так біологічна еволюція та боротьба з нічними хижаками за своє існування подарувала нам у результаті радість споглядання краси зоряного неба.
Не такими вже марними виявилися зірки. Вони справді висвітлюють наш нічний світ. А тепер давайте пофантазуємо. Нам, людям, які ведуть денний спосіб життя, для пасивного захисту від хижаків достатньо очей, що розрізняють кілька тисяч зірок. Але ж існують нічні хижаки, для яких темна доба — це час активного життя. Їхні очі набагато чутливіші за наші. Ось би побачити нічне небо очима сови!
Виявляється, в принципі це можливо: вже не раз звучали пропозиції переробити око людини, щобвін став у сотні разів чутливішим до світла. Справа в тому, що природа не використовувала всіх своїх здібностей. Людське око можна значно покращити. Для цього потрібно замінити простий кришталик якісною багатошаровою лінзою більшого діаметру і перевернути світлочутливу поверхню ока — сітківку, яка зараз чомусь розташована задньою стороною до світла. Після цього ми легко зможемо побачити мільйони зірок Чумацького Шляху і навіть інші далекі галактики. Без жодного телескопа! Щоправда, людині з «зірковими» очима вдень, швидше за все, доведеться ходити у щільних темних окулярах, рятуючись від яскравого сонячного світла.
Втім, не поспішатимемо. Можливо, природа колись сама обере цей шлях. Якщо людство почне розселятися планетами Сонячної системи, то на далеких від Сонця планетах зможуть жити люди тільки з «зірковими» очима.
А поки що… Щоб насолодитися видом зоряного неба, потрібно трохи більше дізнатися про влаштування ока та використовувати деякі нехитрі прийоми.
Наше око – разючий оптичний прилад. Він удосконалювався мільйони років і став дуже чутливим та пильним. Сприйнятливість ока до слабкого світла вища, ніж у найкращої фотоплівки і практично така ж, як у дорогої цифрової фотокамери. Вночі очей бачить слабкі зірки, а вдень спокійно переносить яскраве сонячне світло, від якого чорніє будь-яка фотоплівка. І тільки дуже дорогі об'єктиви можуть тягатися з нашим оком за чіткістю зображення: здорове око розрізняє ці дві точки двокрапки ( : ) у стандартному друкованому тексті з відстані 3–5 м. А кутова відстань між ними — лише 1–2 кутові хвилини!
А з дорогою технікою і поводитися треба обережно. Яскраве сонячне світло шкідливе для очей: їх треба ховати за темним скломокулярів. У жодному разі не дивитися прямо на Сонце, особливо через оптичні прилади — біноклі та телескопи. Інакше недовго втратити зір!
До спостережень нічного неба очі треба підготувати. Вийшовши з яскраво освітленої кімнати на темну вулицю, одразу можна і не розглянути зірки. Не поспішайте, відійдіть від ліхтарів і яскравих вікон і зачекайте хвилин п'ять-сім, поки очі звикнуть до темряви, і на небі почнуть з'являтися спочатку яскраві, а потім все тьмяніші зірки.
Не тільки людина бачить небо — її бачать усі тварини та навіть рослини; але все по-різному. У кожної живої істоти основою зору є світлочутливі клітини. Але в іншому конструкція очей відрізняється дуже сильно. У рослин та деяких простих тварин взагалі немає очей як окремого органу. Наприклад, у дощового черв'яка одиночні світлочутливі клітини розподілені по всій поверхні тіла. Тому він не бачить зображення, а лише відчуває, з якого боку від нього світліше. Вдень він може помітити світло неба і визначити, що вибрався на поверхню землі, але не більше. А ось на тілі п'явки невеликі скупчення зорових клітин оточені з трьох боків темним непрозорим пігментом; тому до зорових клітин світло проникає тільки з одного боку, і п'явка може помітити рух жертви або хижака, а можливо, і хмари, що біжать по небу.
Навіть у високорозвинених тварин очі сильно відрізняються чутливістю до світла та чіткістю сприйняття. Наприклад, у нічних тварин — щурів чи сов — зір набагато чутливіший, ніж у людини; для них небо усіяне зірками набагато густіше, ніж для нас.
Зате з гостроти зору людина майже не має суперників. Мабуть, щодо цього йому не поступаються лише мавпи, щури та хижі птахи. А ось кішка, курка чи кінь бачать багаторазів менш чітко. Що вже казати про хом'яка чи бджола, які не можуть розрізнити навіть дисків Місяця та Сонця: ці світила здаються їм такими ж «точками», як нам зірки чи планети. До речі, звичайна людина не відрізнить зірку від планети: вони здаються точками однакового розміру. Але зустрічаються щасливці з особливо гострим зором, які бачать супутники Юпітера і навіть Венеру у формі серпа (адже вона має ті ж фази, що й у Місяця).
З іншого боку, дрібна бджола чи бабка, хоч і не можуть похвалитися особливо різким зором, зате розрізняють рухи у 10–20 разів швидші, ніж може розрізнити людина. Для людини політ по небу метеора або спалах блискавки тривають мить, а для бабки це цілий фільм.
Тож не будемо особливо захоплюватися своїм зором, а краще станемо його берегти та тренувати. Адже воно дарує нам таку насолоду, як споглядання зоряного небозводу!