สายตามนุษย์มองเห็นได้ไกลแค่ไหน? ทฤษฎีการเดินเรือ. การแบ่งเส้นขอบฟ้าที่แท้จริงและช่วงของขอบฟ้าที่มองเห็น ระยะขอบฟ้าที่มองเห็นได้ไกลแค่ไหน

บทที่เจ็ด การนำทาง

การนำทางเป็นพื้นฐานของศาสตร์แห่งการเดินเรือ วิธีการเดินเรือของการเดินเรือ คือ การนำทางเรือจากที่หนึ่งไปอีกที่หนึ่งด้วยวิธีที่ได้เปรียบที่สุด สั้นที่สุด และปลอดภัยที่สุด วิธีนี้จะแก้ปัญหาสองประการ: วิธีนำเรือไปตามเส้นทางที่เลือกและวิธีกำหนดตำแหน่งในทะเลโดยองค์ประกอบของการเคลื่อนไหวของเรือและการสังเกตวัตถุชายฝั่งโดยคำนึงถึงผลกระทบต่อเรือจากแรงภายนอก - ลม และปัจจุบัน.

เพื่อให้มั่นใจถึงความปลอดภัยในการเคลื่อนที่ของเรือของคุณ คุณต้องทราบตำแหน่งของเรือบนแผนที่ ซึ่งจะกำหนดตำแหน่งโดยสัมพันธ์กับอันตรายในพื้นที่การเดินเรือที่กำหนด

การนำทางพัฒนาพื้นฐานของการนำทาง โดยศึกษา:

ขนาดและพื้นผิวโลก วิธีภาพ พื้นผิวโลกบนแผนที่

วิธีคำนวณและวางเส้นทางของเรือบนแผนภูมิทะเล

วิธีการกำหนดตำแหน่งของเรือในทะเลโดยวัตถุชายฝั่ง

§ 19. ข้อมูลพื้นฐานเกี่ยวกับการนำทาง

1. จุด วงกลม เส้น และระนาบพื้นฐาน

โลกของเรามีรูปร่างเป็นทรงกลมที่มีกึ่งแกนหลัก สพปเท่ากับ 6378 กม.และครึ่งแกนรอง หรือ 6356 กม(รูปที่ 37)

ข้าว. 37.การหาพิกัดของจุดบนพื้นผิวโลก

ในทางปฏิบัติ มีข้อสันนิษฐานบางประการ โลกสามารถพิจารณาได้ว่าเป็นลูกบอลที่หมุนรอบแกนซึ่งอยู่ในตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งในอวกาศ

ในการกำหนดจุดบนพื้นผิวโลกเป็นเรื่องปกติที่จะแบ่งจิตใจออกเป็นระนาบแนวตั้งและแนวนอนที่สร้างเส้นกับพื้นผิวโลก - เส้นเมอริเดียนและเส้นขนาน ปลายของแกนการหมุนของโลกในจินตนาการเรียกว่าขั้ว - เหนือหรือนอร์ดิกและใต้หรือใต้

เส้นเมอริเดียนเป็นวงกลมขนาดใหญ่ที่ผ่านขั้วทั้งสอง เส้นขนาน คือ วงกลมเล็กๆ บนพื้นผิวโลกที่ขนานกับเส้นศูนย์สูตร

เส้นศูนย์สูตร - วงกลมใหญ่ระนาบที่ผ่านจุดศูนย์กลางของโลกในแนวตั้งฉากกับแกนหมุนของมัน

เส้นเมอริเดียนและเส้นขนานบนพื้นผิวโลกสามารถจินตนาการได้นับไม่ถ้วน เส้นศูนย์สูตร เส้นเมอริเดียน และเส้นขนานก่อตัวเป็นตารางพิกัดทางภูมิศาสตร์ของโลก

ตำแหน่งจุดใด กบนพื้นผิวโลกสามารถกำหนดได้จากละติจูด (f) และลองจิจูด (l) .

ละติจูดของสถานที่คือส่วนโค้งของเส้นเมริเดียนจากเส้นศูนย์สูตรไปยังเส้นขนานของสถานที่ที่กำหนด มิฉะนั้น ละติจูดของสถานที่จะวัดจากมุมศูนย์กลางที่อยู่ระหว่างระนาบของเส้นศูนย์สูตรและทิศทางจากจุดศูนย์กลางของโลกไปยังสถานที่ที่กำหนด ละติจูดวัดเป็นองศาตั้งแต่ 0 ถึง 90° จากเส้นศูนย์สูตรถึงขั้วโลก เมื่อคำนวณจะถือว่าละติจูดเหนือ f N มีเครื่องหมายบวก, ละติจูดใต้ - f S เครื่องหมายลบ

ความแตกต่างในละติจูด (f 1 - f 2) คือส่วนโค้งเมริเดียนที่อยู่ระหว่างเส้นขนานของจุดเหล่านี้ (1 และ 2)

ลองจิจูดของสถานที่คือส่วนโค้งของเส้นศูนย์สูตรจากเส้นเมริเดียนศูนย์ถึงเส้นเมอริเดียนของสถานที่ที่กำหนด มิฉะนั้น ลองจิจูดของสถานที่จะวัดโดยส่วนโค้งของเส้นศูนย์สูตรที่อยู่ระหว่างระนาบเส้นเมอริเดียนเป็นศูนย์กับระนาบเส้นเมริเดียนของสถานที่ที่กำหนด

ความแตกต่างของลองจิจูด (ล. 1 -ล. 2) คือส่วนโค้งของเส้นศูนย์สูตรที่ล้อมรอบระหว่างเส้นเมอริเดียนของจุดที่กำหนด (1 และ 2)

เส้นเมริเดียนหลัก - เส้นเมอริเดียนกรีนิช จากนั้นวัดลองจิจูดทั้งสองทิศทาง (ตะวันออกและตะวันตก) ตั้งแต่ 0 ถึง 180 ° วัดลองจิจูดตะวันตกบนแผนที่ทางด้านซ้ายของเส้นเมริเดียนกรีนิชและคำนวณด้วยเครื่องหมายลบในการคำนวณ ทิศตะวันออก - ไปทางขวาและมีเครื่องหมายบวก

ละติจูดและลองจิจูดของจุดใดๆ บนโลก ก็เรียก พิกัดทางภูมิศาสตร์จุดนี้

2. การแบ่งขอบฟ้าที่แท้จริง

ระนาบแนวนอนในจินตนาการที่ผ่านตาของผู้สังเกตเรียกว่าระนาบของขอบฟ้าที่แท้จริงของผู้สังเกตหรือขอบฟ้าที่แท้จริง (รูปที่ 38)

สมมติว่าถึงจุดนั้น กเป็นสายตาของผู้สังเกต, เส้น สพป- แนวตั้ง HH 1 - ระนาบของขอบฟ้าที่แท้จริงและเส้น P NP S - แกนหมุนของโลก

ในบรรดาระนาบแนวตั้งหลายๆ ระนาบ มีเพียงระนาบเดียวในภาพวาดที่จะตรงกับแกนการหมุนของโลกและจุด ก.จุดตัดของระนาบแนวตั้งกับพื้นผิวโลกทำให้เกิดวงกลมขนาดใหญ่ PN BEP SQ ที่เรียกว่าเส้นเมอริเดียนที่แท้จริงของสถานที่หรือเส้นเมอริเดียนของผู้สังเกต ระนาบของเส้นเมอริเดียนที่แท้จริงตัดกับระนาบของขอบฟ้าที่แท้จริงและให้แนวเหนือใต้ในแนวหลัง สวพ.FM91เส้น โอ๊ย,ตั้งฉากกับแนวเหนือ-ใต้ที่แท้จริงเรียกว่าแนวตะวันออกและตะวันตกที่แท้จริง (ตะวันออกและตะวันตก)

ดังนั้นจุดหลักทั้งสี่ของขอบฟ้าที่แท้จริง - เหนือ, ใต้, ตะวันออกและตะวันตก - ครอบครองตำแหน่งที่ค่อนข้างแน่นอนที่ใดก็ได้บนโลกยกเว้นเสา, เนื่องจากจุดเหล่านี้, ทิศทางต่าง ๆ ตามขอบฟ้าสามารถ มุ่งมั่น.

ทิศทาง เอ็น(เหนือ), S (ใต้), เกี่ยวกับ(ทิศตะวันออก), ว(ตะวันตก) เรียกว่าจุดหลัก เส้นรอบวงทั้งหมดของเส้นขอบฟ้าแบ่งออกเป็น 360° การแบ่งทำจากจุด เอ็นในทิศทางตามเข็มนาฬิกา

ทิศทางระหว่างจุดหลักเรียกว่าจุดควอเตอร์และเรียกว่า ไม่ ดังนั้น SW, NW rhumbs หลักและไตรมาสมีค่าต่อไปนี้เป็นองศา:

ข้าว. 38.ขอบฟ้าที่แท้จริงของผู้สังเกต

3. ขอบฟ้าที่มองเห็นได้ ระยะขอบฟ้าที่มองเห็น

ร่างกายของน้ำที่มองเห็นได้จากเรือถูกจำกัดด้วยวงกลมที่เกิดจากการตัดกันของท้องฟ้ากับผิวน้ำ วงกลมนี้เรียกว่าเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้ของผู้สังเกต ช่วงของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้นั้นไม่ได้ขึ้นอยู่กับความสูงของดวงตาของผู้สังเกตเหนือผิวน้ำเท่านั้น แต่ยังขึ้นอยู่กับสถานะของชั้นบรรยากาศด้วย

รูปที่ 39.ระยะการมองเห็นวัตถุ

นายเรือต้องรู้อยู่เสมอว่าตนมองเห็นเส้นขอบฟ้าในตำแหน่งต่างๆ ได้ไกลแค่ไหน เช่น ยืนอยู่ที่หางเสือ บนดาดฟ้าเรือ นั่ง เป็นต้น

ช่วงของขอบฟ้าที่มองเห็นถูกกำหนดโดยสูตร:

d=2.08

หรือโดยประมาณสำหรับความสูงระดับสายตาของผู้สังเกตการณ์น้อยกว่า 20 เมตร โดยสูตร:

ง=2,

โดยที่ d คือช่วงของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นเป็นไมล์

h คือความสูงของตาผู้สังเกต ม.

ตัวอย่าง.ถ้าความสูงของตาผู้สังเกต h = 4 เมตรจากนั้นขอบเขตของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้คือ 4 ไมล์

ระยะการมองเห็นของวัตถุที่สังเกตได้ (รูปที่ 39) หรือที่เรียกว่าช่วงทางภูมิศาสตร์ Dn , เป็นผลรวมของช่วงขอบฟ้าที่มองเห็นได้ กับความสูงของวัตถุนี้ H และความสูงของตาผู้สังเกต A

ผู้สังเกตการณ์ A (รูปที่ 39) ซึ่งอยู่ที่ความสูง h จากเรือของเขาสามารถมองเห็นเส้นขอบฟ้าได้ในระยะ d 1 เท่านั้น นั่นคือ ไปยังจุด B บนผิวน้ำ อย่างไรก็ตาม หากผู้สังเกตการณ์ถูกวางไว้ที่จุด B บนผิวน้ำ เขาก็สามารถมองเห็นประภาคาร C ได้ , ตั้งอยู่ในระยะทาง d 2 จากมัน ; ดังนั้นผู้สังเกตจึงอยู่ที่จุดนั้น เอจะเห็นสัญญาณจากระยะไกลเท่ากับ Dn :

Dn=d1+d2

ระยะการมองเห็นของวัตถุที่อยู่เหนือระดับน้ำสามารถกำหนดได้จากสูตร:

Dn = 2.08( + )

ตัวอย่าง.ความสูงของสัญญาณ H = 1b.8 เมตรความสูงของตาผู้สังเกต h = 4 ม.

สารละลาย. D n \u003d l 2.6 ไมล์หรือ 23.3 กม.

ระยะการมองเห็นของวัตถุจะถูกกำหนดโดยประมาณตาม Struisky nomogram (รูปที่ 40) ด้วยการใช้ไม้บรรทัดเพื่อให้ความสูงที่สอดคล้องกับสายตาของผู้สังเกตและวัตถุที่สังเกตเชื่อมต่อกันด้วยเส้นตรงเส้นเดียว จะได้ช่วงการมองเห็นในระดับกลาง

ตัวอย่าง.ค้นหาระยะการมองเห็นของวัตถุที่มีความสูงเหนือระดับน้ำทะเลในข้อ 26.2 มที่ความสูงระดับสายตาของผู้สังเกตการณ์เหนือระดับน้ำทะเล 4.5 ม.

สารละลาย. ดี เอ็น= 15.1 ไมล์ (เส้นประในรูปที่ 40)

บนแผนที่ ทิศทางการเดินเรือ ในเครื่องช่วยนำทาง ในคำอธิบายสัญญาณและไฟ ระยะการมองเห็นถูกกำหนดสำหรับความสูงระดับสายตาของผู้สังเกตการณ์ 5 เมตรจากระดับน้ำ เนื่องจากบนเรือลำเล็ก ตาของผู้สังเกตการณ์จะอยู่ต่ำกว่า 5 เมตรสำหรับเขาระยะการมองเห็นจะน้อยกว่าที่ระบุไว้ในคู่มือหรือบนแผนที่ (ดูตารางที่ 1)

ตัวอย่าง.แผนที่ระบุระยะการมองเห็นของประภาคารที่ 16 ไมล์ ซึ่งหมายความว่าผู้สังเกตการณ์จะเห็นสัญญาณนี้จากระยะทาง 16 ไมล์หากสายตาของเขาอยู่ที่ความสูง 5 มเหนือระดับน้ำทะเล. หากสายตาของผู้สังเกตอยู่ที่ความสูง 3 เมตรจากนั้นทัศนวิสัยจะลดลงตามความแตกต่างของระยะการมองเห็นของเส้นขอบฟ้าสำหรับความสูง 5 และ 3 ม.ระยะการมองเห็นขอบฟ้าสำหรับความสูง5 มเท่ากับ 4.7 ไมล์; สำหรับความสูง 3 ม- 3.6 ไมล์ ส่วนต่าง 4.7 - 3.6=1.1 ไมล์

ดังนั้นระยะการมองเห็นของสัญญาณจะไม่เท่ากับ 16 ไมล์ แต่มีเพียง 16 - 1.1 = 14.9 ไมล์

ข้าว. 40.โนโมแกรมของ Struisky

วัตถุแต่ละชิ้นมีความสูง H ที่แน่นอน (รูปที่ 11) ดังนั้นระยะการมองเห็นของวัตถุ Dp-MR จึงประกอบด้วยช่วงขอบฟ้าที่มองเห็นได้ของผู้สังเกต De=Mc และช่วงขอบฟ้าที่มองเห็นได้ของวัตถุ Dn =อาร์ซี:

ข้าว. สิบเอ็ด

ตามสูตร (9) และ (10) H. N. Struisky รวบรวม nomogram (รูปที่ 12) และใน MT-63 ตาราง 22-c "ระยะการมองเห็นของวัตถุ" คำนวณโดยสูตร (9)

ตัวอย่างที่ 11ค้นหาระยะการมองเห็นของวัตถุที่ความสูงเหนือระดับน้ำทะเล H = 26.5 ม. (86 ฟุต) ที่ความสูงระดับสายตาของผู้สังเกตเหนือระดับน้ำทะเล e = 4.5 ม. (15 ฟุต)

สารละลาย.

1. ตาม Struisky nomogram (รูปที่ 12) ที่มาตราส่วนแนวตั้งด้านซ้าย "ความสูงของวัตถุที่สังเกต" เราทำเครื่องหมายจุดที่ตรงกับ 26.5 ม. (86 ฟุต) ที่มาตราส่วนแนวตั้งด้านขวา "ความสูงของตาผู้สังเกต" เราทำเครื่องหมายจุดที่ตรงกับ 4.5 ม. ( 15 ฟุต) เชื่อมต่อจุดที่ทำเครื่องหมายด้วยเส้นตรงที่จุดตัดของส่วนหลังด้วยมาตราส่วนแนวตั้งเฉลี่ย "ระยะการมองเห็น" เราได้คำตอบ: Дn = 15.1 ม.

2. ตาม MT-63 (ตารางที่ 22-ค) สำหรับ e = 4.5 ม. และ H = 26.5 ม. ค่า Dn = 15.1 ม. สายตาของผู้สังเกตการณ์ไม่เท่ากับ 5 ม. จากนั้นจำเป็นต้องเพิ่มการแก้ไข A \u003d MS-KS- \u003d De-D5 ให้กับ ช่วง Dk ที่ระบุในคู่มือ การแก้ไขคือความแตกต่างระหว่างระยะห่างของขอบฟ้าที่มองเห็นได้จากความสูง 5 ม. และเรียกว่าการแก้ไขความสูงของตาผู้สังเกต:

ดังที่เห็นได้จากสูตร (11) การแก้ไขความสูงของตาผู้สังเกต A สามารถเป็นค่าบวก (เมื่อ e > 5 ม.) หรือค่าลบ (เมื่อ e
ดังนั้น ระยะการมองเห็นของไฟสัญญาณจึงถูกกำหนดโดยสูตร

ข้าว. 12.

ตัวอย่างที่ 12ระยะการมองเห็น Beacon ที่ระบุบนแผนที่ Dk = 20.0 ไมล์

ผู้สังเกตการณ์สามารถมองเห็นไฟได้จากระยะไกลเท่าใด ซึ่งตาอยู่ที่ความสูง e = 16 ม.

สารละลาย. 1) ตามสูตร (11)

2) ตามตาราง 22-a ME-63 A \u003d De - D5 \u003d 8.3-4.7 \u003d 3.6 ไมล์;

3) ตามสูตร (12) Dp \u003d (20.0 + 3.6) \u003d 23.6 ไมล์

ตัวอย่างที่ 13ระยะการมองเห็นของสัญญาณที่ระบุบนแผนที่ Dk = 26 ไมล์

ผู้สังเกตบนเรือจะเห็นไฟจากระยะทางเท่าใด (e = 2.0 ม.)

สารละลาย. 1) ตามสูตร (11)

2) ตามตาราง 22-a MT-63 A = D - D = 2.9 - 4.7 = -1.6 ไมล์;

3) ตามสูตร (12) Dp = 26.0-1.6 = 24.4 ไมล์

ระยะการมองเห็นของวัตถุซึ่งคำนวณโดยสูตร (9) และ (10) เรียกว่า ทางภูมิศาสตร์

ข้าว. 13.

ระยะการมองเห็นของไฟสัญญาณ หรือ ช่วงแสงการมองเห็นขึ้นอยู่กับความแรงของแหล่งกำเนิดแสง ระบบสัญญาณ และสีของไฟ ในประภาคารที่สร้างขึ้นอย่างดี ประภาคารมักจะสอดคล้องกับขอบเขตทางภูมิศาสตร์ของมัน

ในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก ช่วงการมองเห็นที่แท้จริงอาจแตกต่างอย่างมากจากพื้นที่ทางภูมิศาสตร์หรือช่วงแสง

ใน เมื่อเร็วๆ นี้การวิจัยพบว่าในสภาพการเดินเรือในเวลากลางวัน ระยะการมองเห็นของวัตถุจะถูกกำหนดอย่างแม่นยำยิ่งขึ้นโดยสูตรต่อไปนี้:

บนมะเดื่อ รูปที่ 13 แสดงโนโมแกรมที่คำนวณตามสูตร (13) เราจะอธิบายการใช้ nomogram โดยการแก้ปัญหาด้วยเงื่อนไขของตัวอย่างที่ 11

ตัวอย่างที่ 14จงหาระยะการมองเห็นของวัตถุที่ความสูงเหนือระดับน้ำทะเล H = 26.5 ม. โดยที่ความสูงของสายตาผู้สังเกตเหนือระดับน้ำทะเล e = 4.5 ม.

สารละลาย. 1 ตามสูตร (13)

พื้นผิวโลกโค้งและหายไปจากระยะการมองเห็นที่ระยะ 5 กิโลเมตร แต่ความคมของการมองเห็นทำให้เรามองเห็นได้ไกลกว่าเส้นขอบฟ้า หากโลกแบนราบ หรือหากคุณยืนอยู่บนยอดเขาและมองไปยังพื้นที่ที่ใหญ่กว่าปกติของโลก คุณจะมองเห็นแสงเจิดจ้าอยู่ห่างออกไปหลายร้อยไมล์ ในคืนที่มืดมิด คุณยังสามารถมองเห็นเปลวเทียนซึ่งอยู่ห่างจากคุณ 48 กิโลเมตร

ดูได้ไกลแค่ไหน ตาของมนุษย์ขึ้นอยู่กับจำนวนอนุภาคของแสงหรือโฟตอนที่ถูกปล่อยออกมาจากวัตถุที่อยู่ห่างไกล วัตถุที่ไกลที่สุดที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าคือ Andromeda Nebula ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 2.6 ล้านปีแสง ดาวหนึ่งล้านล้านดวงในกาแลคซีนี้ให้แสงสว่างเพียงพอสำหรับโฟตอนหลายพันที่จะชนกับพื้นผิวโลกทุกตารางเซนติเมตรทุกวินาที ในคืนที่มืดมิด ปริมาณนี้เพียงพอที่จะกระตุ้นเรตินา

ในปี 1941 Selig Hecht ผู้เชี่ยวชาญด้านการมองเห็นและเพื่อนร่วมงานของเขาที่มหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้สร้างสิ่งที่ยังถือว่าเป็นมาตรวัดเกณฑ์สัมบูรณ์ของการมองเห็นที่เชื่อถือได้ นั่นคือจำนวนโฟตอนขั้นต่ำที่ต้องเข้าสู่เรตินาเพื่อทำให้เกิดการรับรู้ของการรับรู้ทางสายตา การทดลองกำหนดเกณฑ์ภายใต้สภาวะที่เหมาะสม: ตาของผู้เข้าร่วมได้รับเวลาในการปรับให้เข้ากับความมืดสนิทอย่างเต็มที่ แสงวาบสีเขียวอมฟ้าที่ทำหน้าที่เป็นตัวกระตุ้นมีความยาวคลื่น 510 นาโนเมตร (ซึ่งดวงตามีความไวต่อแสงมากที่สุด) และแสงถูกส่งตรงไปยังขอบรอบนอกของเรตินาซึ่งเต็มไปด้วยเซลล์รูปแท่งที่รับรู้แสง

ตามที่นักวิทยาศาสตร์เพื่อให้ผู้เข้าร่วมในการทดลองสามารถรับรู้แสงวาบดังกล่าวได้มากกว่าครึ่งหนึ่งของกรณีโฟตอน 54 ถึง 148 โฟตอนต้องตกลงไปในลูกตา จากการวัดการดูดซึมเรตินา นักวิทยาศาสตร์คำนวณว่าโฟตอนโดยเฉลี่ย 10 โฟตอนถูกดูดซับโดยแท่งเรตินาของมนุษย์ ดังนั้นการดูดกลืนโฟตอน 5-14 แท่ง หรือตามลำดับ การเปิดใช้งาน 5-14 แท่ง บ่งบอกให้สมองรู้ว่าคุณกำลังเห็นอะไรบางอย่าง

"นี่เป็นปฏิกิริยาเคมีจำนวนน้อยมาก" Hecht และเพื่อนร่วมงานระบุในบทความเกี่ยวกับการทดลองนี้

ให้ความสนใจกับ เกณฑ์สัมบูรณ์ความสว่างของเปลวเทียนและระยะทางโดยประมาณที่วัตถุเรืองแสงสลัว นักวิทยาศาสตร์สรุปว่าบุคคลสามารถแยกแยะการสั่นไหวจางๆ ของเปลวเทียนได้ที่ระยะทาง 48 กิโลเมตร

แต่ในระยะใดที่เราสามารถรับรู้ได้ว่าวัตถุเป็นมากกว่าแสงวูบวาบ เพื่อให้วัตถุดูขยายออกเชิงพื้นที่ แทนที่จะเป็นจุด แสงจากวัตถุนั้นต้องเปิดใช้งานกรวยเรตินอลที่อยู่ติดกันอย่างน้อยสองอัน ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีหน้าที่ในการมองเห็นสี ตามหลักการแล้ว วัตถุควรอยู่ในมุมอย่างน้อย 1 อาร์คนาที หรือหนึ่งในหกขององศา เพื่อกระตุ้นกรวยที่อยู่ติดกัน การวัดเชิงมุมนี้ยังคงเหมือนเดิมไม่ว่าวัตถุจะอยู่ใกล้หรือไกล (วัตถุที่อยู่ไกลต้องใหญ่กว่ามากจึงจะอยู่ในมุมเดียวกันกับวัตถุใกล้) พระจันทร์เต็มดวงอยู่ที่มุม 30 อาร์คลิปดา ขณะที่ดาวศุกร์แทบจะมองไม่เห็นว่าเป็นวัตถุขยายที่มุมประมาณ 1 อาร์คลิปดา

วัตถุที่มีขนาดเท่าคนสามารถแยกแยะได้เมื่อขยายออกไปในระยะทางประมาณ 3 กิโลเมตรเท่านั้น เมื่อเปรียบเทียบกัน ณ ระยะนี้ เราสามารถแยกความแตกต่างได้อย่างชัดเจน

คำถามข้อที่ 10.

ระยะขอบฟ้าที่มองเห็นได้ การมองเห็นวัตถุ...

ช่วงทางภูมิศาสตร์ของขอบฟ้า

ให้ความสูงของสายตาของผู้สังเกตอยู่ที่จุดนั้น เอ"เหนือระดับน้ำทะเลเท่ากับ อี(รูปที่ 1.15) พื้นผิวโลกในรูปทรงกลมที่มีรัศมี R

ลำแสงที่มองเห็นไปยัง A" และสัมผัสกับพื้นผิวของน้ำในทุกทิศทางก่อตัวเป็นวงกลมขนาดเล็ก KK" ซึ่งเรียกว่า เส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้ในทางทฤษฎี.

เนื่องจากความหนาแน่นที่แตกต่างกันของชั้นบรรยากาศตามความสูง ลำแสงจะไม่กระจายเป็นเส้นตรง แต่ไปตามเส้นโค้ง เอ" บีซึ่งสามารถประมาณได้ด้วยวงกลมที่มีรัศมี ρ .

เรียกปรากฏการณ์ความโค้งของลำแสงในชั้นบรรยากาศโลก การหักเหของแสงจากพื้นดินและมักจะเพิ่มช่วงของขอบฟ้าที่มองเห็นได้ในทางทฤษฎี ผู้สังเกตไม่เห็น KK" แต่เป็นเส้น BB" ซึ่งเป็นวงกลมเล็ก ๆ ที่ผิวน้ำสัมผัสกับท้องฟ้า นี้ ขอบฟ้าที่ชัดเจนของผู้สังเกต.

ค่าสัมประสิทธิ์การหักเหของแสงของโลกคำนวณโดยสูตร ค่าเฉลี่ย:

มุมหักเหร ถูกกำหนด ดังแสดงในรูป โดยมุมระหว่างคอร์ดและเส้นสัมผัสกับวงกลมรัศมีρ .

รัศมีทรงกลม A"B เรียกว่า ช่วงทางภูมิศาสตร์หรือเรขาคณิตของขอบฟ้าที่มองเห็นได้ De. ช่วงการมองเห็นนี้ไม่ได้คำนึงถึงความโปร่งใสของบรรยากาศ กล่าวคือ สันนิษฐานว่าบรรยากาศในอุดมคติมีค่าสัมประสิทธิ์ความโปร่งใส m = 1

ลากผ่านจุด A "ระนาบของขอบฟ้าจริง H จากนั้น มุมแนวตั้ง d ระหว่าง H และสัมผัสกับลำแสงภาพ A "B จะถูกเรียก ความเอียงของเส้นขอบฟ้า

ในตารางการเดินเรือ MT-75 มีตารางอยู่ 22 "เส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้" คำนวณโดยสูตร (1.19)

ช่วงทางภูมิศาสตร์ของการมองเห็นวัตถุ

ระยะการมองเห็นของวัตถุในทะเลทางภูมิศาสตร์ ปต่อจากย่อหน้าที่แล้ว จะขึ้นอยู่กับค่า อี- ความสูงของสายตาผู้สังเกต ขนาด ชม.- ความสูงของวัตถุและดัชนีการหักเหของแสง เอ็กซ์.

ค่าของ Dp ถูกกำหนดโดยระยะทางสูงสุดที่ผู้สังเกตจะมองเห็นจุดสูงสุดเหนือเส้นขอบฟ้า ในคำศัพท์เฉพาะทางวิชาชีพ มีแนวคิดของช่วง เช่นเดียวกับ ช่วงเวลา"เปิด" และ"ปิด" จุดสังเกตการเดินเรือ เช่น ประภาคารหรือเรือ การคำนวณช่วงดังกล่าวช่วยให้นักเดินเรือมีข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับตำแหน่งโดยประมาณของเรือที่สัมพันธ์กับจุดสังเกต

โดยที่ Dh คือระยะการมองเห็นเส้นขอบฟ้าจากความสูงของวัตถุ

ในแผนภูมิการเดินเรือทางทะเล ระยะการมองเห็นทางภูมิศาสตร์ของจุดสังเกตการเดินเรือถูกกำหนดสำหรับความสูงของสายตาผู้สังเกตการณ์ e = 5 ม. และแสดงเป็น Dk - ระยะการมองเห็นที่ระบุบนแผนที่ ตาม (1.22) คำนวณได้ดังนี้:

ดังนั้น หาก e แตกต่างจาก 5 ม. ดังนั้นในการคำนวณ Dp ถึงระยะการมองเห็นบนแผนที่ จำเป็นต้องมีการแก้ไข ซึ่งสามารถคำนวณได้ดังนี้:

ไม่ต้องสงสัยเลยว่า Dp ขึ้นอยู่กับลักษณะทางสรีรวิทยาของดวงตาของผู้สังเกต ความคมชัดของภาพ ซึ่งแสดงออกมาเป็นความละเอียด ที่.

ความละเอียดของมุม- นี่คือมุมที่เล็กที่สุดที่ดวงตาแยกวัตถุสองชิ้นออกจากกัน นั่นคือในงานของเรา - นี่คือความสามารถในการแยกความแตกต่างระหว่างวัตถุกับเส้นขอบฟ้า

พิจารณารูป 1.18. เราเขียนความเท่าเทียมกันอย่างเป็นทางการ

โดยอาศัยการกระทำของกำลังการแยกของ y วัตถุจะมองเห็นได้ก็ต่อเมื่อมีขนาดเชิงมุมไม่น้อยกว่า ที่กล่าวคือ จะมีความสูงเหนือเส้นขอบฟ้าเป็นอย่างน้อย เอสเอส". เห็นได้ชัดว่า y ต้องลดช่วงที่คำนวณโดยสูตร (1.22) แล้ว

เซ็กเมนต์ CC" ลดความสูงของวัตถุ A จริง ๆ

สมมติว่าใน ∆A"CC" มุม C และ C" อยู่ใกล้ 90° เราจะพบว่า

หากเราต้องการได้รับ Dp y เป็นไมล์และ SS "เป็นเมตรจะต้องนำสูตรสำหรับการคำนวณระยะการมองเห็นของวัตถุโดยคำนึงถึงความละเอียดของสายตามนุษย์ในแบบฟอร์ม

อิทธิพลของปัจจัยอุทกวิทยาต่อขอบเขตการมองเห็นของขอบฟ้า วัตถุ และแสง

ช่วงการมองเห็นสามารถตีความได้ว่าเป็นช่วงที่มีความสำคัญ โดยไม่ต้องคำนึงถึงความโปร่งแสงของบรรยากาศในปัจจุบัน ตลอดจนคอนทราสต์ของวัตถุและพื้นหลัง

ช่วงแสง- นี่คือช่วงการมองเห็นขึ้นอยู่กับความสามารถของสายตามนุษย์ในการแยกแยะวัตถุด้วยความสว่างกับพื้นหลังบางอย่างหรือตามที่พวกเขาพูดเพื่อแยกความแตกต่างของคอนทราสต์

ช่วงการมองเห็นแสงในเวลากลางวันขึ้นอยู่กับความแตกต่างระหว่างวัตถุที่สังเกตและพื้นหลังของภูมิประเทศ. ช่วงแสงกลางวัน แสดงถึงระยะทางสูงสุดที่ความเปรียบต่างระหว่างวัตถุกับพื้นหลังมีค่าเท่ากับเกณฑ์ความเปรียบต่าง

ช่วงแสงกลางคืนคือระยะการมองเห็นสูงสุดของไฟ ณ เวลาที่กำหนด โดยพิจารณาจากความเข้มของแสงและทัศนวิสัยทางอุตุนิยมวิทยาในปัจจุบัน

คอนทราสต์ K สามารถกำหนดได้ดังนี้:

โดยที่ Vf - ความสว่างพื้นหลัง Bp คือความสว่างของวัตถุ

ค่าต่ำสุดของ K เรียกว่า เกณฑ์ความไวความคมชัดของดวงตาและเท่ากับค่าเฉลี่ย 0.02 สำหรับสภาพกลางวันและวัตถุที่มีขนาดเชิงมุมประมาณ 0.5°

ฟลักซ์การส่องสว่างส่วนหนึ่งของไฟประภาคารถูกดูดกลืนโดยอนุภาคในอากาศ ดังนั้นความเข้มของแสงจึงลดลง นี่คือค่าสัมประสิทธิ์ความโปร่งใสของบรรยากาศ

ที่ไหน ฉัน0 - ความเข้มของแสงของแหล่งกำเนิด /1 - ความเข้มของแสงที่ระยะหนึ่งจากแหล่งกำเนิด คิดเป็นหน่วย

ถึง ค่าสัมประสิทธิ์ความโปร่งแสงของชั้นบรรยากาศจะน้อยกว่าเอกภาพเสมอ ซึ่งหมายความว่า ช่วงทางภูมิศาสตร์- นี่คือค่าสูงสุดทางทฤษฎีซึ่งในสภาวะจริงระยะการมองเห็นไม่ถึง ยกเว้นกรณีที่ผิดปกติ

การประเมินความโปร่งใสของบรรยากาศในจุดสามารถทำได้ในระดับการมองเห็นจาก แท็บ 51 มท-75ขึ้นอยู่กับสถานะของบรรยากาศ: ฝน หมอก หิมะ หมอกควัน ฯลฯ

จึงเกิดแนวคิด ระยะการมองเห็นทางอุตุนิยมวิทยาซึ่งขึ้นอยู่กับความโปร่งแสงของบรรยากาศ

จัดอันดับช่วงการมองเห็นไฟเรียกว่าช่วงการมองเห็นทางแสงที่ระยะการมองเห็นทางอุตุนิยมวิทยา 10 ไมล์ (ד = 0.74)

คำนี้แนะนำโดย International Association of Lighthouse Authorities (IALA) และใช้ในต่างประเทศ บนแผนที่ในประเทศและในคู่มือการนำทาง ระยะการมองเห็นมาตรฐานจะถูกระบุ (หากน้อยกว่าระยะทางภูมิศาสตร์)

สายตามาตรฐานคือช่วงแสงที่ทัศนวิสัยทางอุตุนิยมวิทยา 13.5 ไมล์ (ד= 0.80)

เครื่องช่วยนำทาง "ไฟ", "ไฟและสัญญาณ" ประกอบด้วยตารางช่วงการมองเห็นของขอบฟ้า, โนโมแกรมของการมองเห็นของวัตถุและโนโมแกรมของช่วงการมองเห็นด้วยแสง คุณสามารถป้อนโนโมแกรมด้วยความเข้มของแสงในแคนเดลาตามช่วงที่กำหนด (มาตรฐาน) และการมองเห็นทางอุตุนิยมวิทยาซึ่งเป็นผลมาจากการที่คุณจะได้ระยะการมองเห็นด้วยแสงของไฟ (รูปที่ 1.19)

เครื่องนำทางต้องสะสมข้อมูลเกี่ยวกับช่วงการเปิดของไฟและสัญญาณเฉพาะในพื้นที่นำทางในสภาพอากาศต่างๆ

พูดเกี่ยวกับ คุณสมบัติที่น่าทึ่งการมองเห็นของเรา - จากความสามารถในการมองเห็นกาแลคซีที่อยู่ห่างไกลไปจนถึงความสามารถในการจับคลื่นแสงที่ดูเหมือนมองไม่เห็น

มองไปรอบ ๆ ห้องที่คุณอยู่ - คุณเห็นอะไร? ผนัง หน้าต่าง วัตถุหลากสีสัน ทั้งหมดนี้ดูคุ้นเคยและชัดเจนในตัวเอง มันง่ายที่จะลืมว่าเราเห็นโลกรอบตัวเราด้วยโฟตอนเท่านั้น - อนุภาคแสงที่สะท้อนจากวัตถุและตกลงบนเรตินาของดวงตา

มีเซลล์ที่ไวต่อแสงประมาณ 126 ล้านเซลล์ในเรตินาของดวงตาแต่ละข้าง สมองจะถอดรหัสข้อมูลที่ได้รับจากเซลล์เหล่านี้เกี่ยวกับทิศทางและพลังงานของโฟตอนที่ตกกระทบพวกมัน และเปลี่ยนให้เป็นรูปร่าง สี และความเข้มของการส่องสว่างของวัตถุรอบข้างที่หลากหลาย

ที่ การมองเห็นของมนุษย์มีขีดจำกัดของมัน ดังนั้นเราจึงไม่สามารถเห็นคลื่นวิทยุที่ปล่อยออกมาได้ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์หรือมองไม่เห็นแบคทีเรียที่เล็กที่สุดด้วยตาเปล่า

ด้วยความก้าวหน้าทางฟิสิกส์และชีววิทยา ทำให้สามารถกำหนดขีดจำกัดของการมองเห็นตามธรรมชาติได้ Michael Landy ศาสตราจารย์ด้านจิตวิทยาและประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยนิวยอร์กกล่าวว่า "วัตถุใดก็ตามที่เราเห็นจะมี 'เกณฑ์' บางอย่างที่ต่ำกว่า ซึ่งเราจะเลิกแยกแยะมันได้"

ก่อนอื่นให้พิจารณาเกณฑ์นี้ในแง่ของความสามารถของเราในการแยกแยะสี - อาจเป็นความสามารถแรกที่นึกถึงเกี่ยวกับการมองเห็น

ลิขสิทธิ์ภาพส.ป.ลคำอธิบายภาพ กรวยมีหน้าที่ในการรับรู้สี และแท่งช่วยให้เราเห็นเฉดสีเทาในที่แสงน้อย

ความสามารถในการแยกแยะ เช่น สีม่วงจากสีม่วงแดงเกี่ยวข้องกับความยาวคลื่นของโฟตอนที่กระทบเรตินา เซลล์ที่ไวต่อแสงในเรตินามีอยู่ 2 ประเภท คือ เซลล์รูปแท่งและเซลล์รูปกรวย กรวยมีหน้าที่ในการรับรู้สี (เรียกว่าการมองเห็นในตอนกลางวัน) ในขณะที่แท่งช่วยให้เรามองเห็นเฉดสีเทาในที่แสงน้อย เช่น ในเวลากลางคืน (การมองเห็นตอนกลางคืน)

ในสายตามนุษย์มีกรวยสามประเภทและออปซินในจำนวนที่สอดคล้องกันซึ่งแต่ละประเภทมีความไวพิเศษต่อโฟตอนด้วยช่วงความยาวคลื่นแสงที่แน่นอน

กรวยชนิด S ไวต่อส่วนความยาวคลื่นสั้นของสเปกตรัมที่มองเห็นได้สีน้ำเงินอมม่วง กรวยประเภท M รับผิดชอบสีเขียว-เหลือง (ความยาวคลื่นปานกลาง) และกรวยประเภท L รับผิดชอบสีเหลือง-แดง (ความยาวคลื่นยาว)

คลื่นทั้งหมดนี้รวมถึงการรวมกันของคลื่นเหล่านี้ทำให้เราเห็นสีต่างๆ ในรุ้งกินน้ำได้อย่างเต็มที่ "แหล่งที่มาทั้งหมด ปรากฏแก่มนุษย์แสง ยกเว้นของเทียมบางชนิด (เช่น ปริซึมแบบหักเหแสงหรือเลเซอร์) จะปล่อยส่วนผสมของความยาวคลื่นต่างๆ กัน" แลนดี้กล่าว

ลิขสิทธิ์ภาพคลังความคิดคำอธิบายภาพ ไม่ใช่ทุกสเปกตรัมที่ดีต่อดวงตาของเรา...

ในบรรดาโฟตอนทั้งหมดที่มีอยู่ในธรรมชาติ โคนของเราสามารถจับเฉพาะโฟตอนที่มีลักษณะความยาวคลื่นในช่วงที่แคบมากเท่านั้น (ปกติตั้งแต่ 380 ถึง 720 นาโนเมตร) ซึ่งเรียกว่าสเปกตรัมรังสีที่มองเห็นได้ ด้านล่างช่วงนี้คือสเปกตรัมอินฟราเรดและคลื่นวิทยุ - ความยาวคลื่นของโฟตอนพลังงานต่ำในช่วงหลังจะแตกต่างกันไปตั้งแต่มิลลิเมตรไปจนถึงหลายกิโลเมตร

ในอีกด้านหนึ่งของช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้คือสเปกตรัมรังสีอัลตราไวโอเลต ตามด้วยสเปกตรัมรังสีเอกซ์ และสเปกตรัมรังสีแกมมากับโฟตอนที่มีความยาวคลื่นไม่เกินล้านล้านส่วนของเมตร

แม้ว่าการมองเห็นของพวกเราส่วนใหญ่จะจำกัดอยู่ที่สเปกตรัมที่มองเห็นได้ แต่คนที่มีภาวะความพิการทางสมอง - การไม่มีเลนส์ในดวงตา (เป็นผลให้ การผ่าตัดมีต้อกระจกหรือน้อยกว่าปกติเนื่องจาก ข้อบกพร่องที่เกิด) - สามารถมองเห็นคลื่นอัลตราไวโอเลตได้

ในสายตาที่แข็งแรง เลนส์จะปิดกั้นความยาวคลื่นของรังสีอัลตราไวโอเลต แต่ในกรณีที่ไม่มีเลนส์ บุคคลจะสามารถรับรู้ความยาวคลื่นได้สูงถึงประมาณ 300 นาโนเมตรในรูปของสีฟ้า-ขาว

การศึกษาในปี 2014 ระบุว่า ในแง่หนึ่ง เราทุกคนสามารถเห็นโฟตอนอินฟราเรดได้เช่นกัน ถ้าโฟตอนสองตัวเกือบจะชนเซลล์เรตินาเดียวกัน พลังงานของพวกมันจะถูกรวมเข้าเป็นการหมุน คลื่นที่มองไม่เห็นความยาวประมาณ 1,000 นาโนเมตร คลื่นที่มองเห็นได้ยาว 500 นาโนเมตร (พวกเราส่วนใหญ่มองว่าความยาวคลื่นนี้เป็นสีเขียวเย็น)

เราเห็นกี่สี?

ในสายตา คนที่มีสุขภาพดีกรวยสามประเภท แต่ละประเภทสามารถแยกแยะสีต่างๆ ได้ประมาณ 100 สี ด้วยเหตุนี้ นักวิจัยส่วนใหญ่จึงประเมินจำนวนสีที่เราสามารถแยกแยะได้ประมาณหนึ่งล้านสี อย่างไรก็ตามการรับรู้สีเป็นเรื่องส่วนตัวและเป็นส่วนตัว

เจมสันรู้ว่าเขากำลังพูดถึงอะไร เธอศึกษาการมองเห็นของ tetrachromats - คนที่มีความสามารถเหนือมนุษย์อย่างแท้จริงในการแยกแยะสี Tetrachromacy เป็นของหายาก ส่วนใหญ่ในผู้หญิง อันเป็นผลมาจากการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม พวกมันมีโคนชนิดที่สี่เพิ่มเติม ซึ่งช่วยให้พวกมันมองเห็นสีได้มากถึง 100 ล้านสี ตามการประมาณการอย่างคร่าว ๆ (ในคนทุกข์ ตาบอดสีหรือไดโครเมตมีกรวยเพียงสองประเภท - พวกมันแยกแยะสีได้ไม่เกิน 10,000 สี)

เราต้องการโฟตอนเท่าใดจึงจะมองเห็นแหล่งกำเนิดแสงได้

โดยทั่วไป โคนต้องการมาก แสงมากขึ้นกว่าตะเกียบ ด้วยเหตุผลนี้ ในสภาวะแสงน้อย ความสามารถของเราในการแยกความแตกต่างของหยดสี และแท่งไม้จึงถูกนำไปใช้งาน ทำให้มองเห็นเป็นขาวดำ

ในสภาพห้องปฏิบัติการที่เหมาะสมที่สุด ในพื้นที่ของเรตินาซึ่งขาดแท่งไปมาก กรวยสามารถยิงได้เมื่อโดนโฟตอนเพียงไม่กี่ตัว อย่างไรก็ตาม ไม้ยังทำงานได้ดีกว่าในการจับภาพแม้ในแสงที่สลัวที่สุด

ลิขสิทธิ์ภาพส.ป.ลคำอธิบายภาพ หลังการผ่าตัดตา บางคนจะมองเห็นได้ชัดเจนขึ้น รังสีอัลตราไวโอเลต

จากการทดลองครั้งแรกในปี 1940 แสงหนึ่งควอนตัมก็เพียงพอที่ตาของเราจะมองเห็นได้ "คนเราสามารถมองเห็นโฟตอนได้เพียงตัวเดียว" Brian Wandell ศาสตราจารย์ด้านจิตวิทยาและวิศวกรรมไฟฟ้าแห่ง Stanford University กล่าว "ความไวของจอประสาทตาที่มากขึ้นก็ไม่สมเหตุสมผล"

ในปี 1941 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้ทำการทดลอง โดยนำอาสาสมัครเข้าไปในห้องมืด และให้เวลาปรับตัวกับดวงตา ไม้ใช้เวลาหลายนาทีเพื่อให้ได้ความไวเต็มที่ นั่นคือเหตุผลที่เมื่อเราปิดไฟในห้อง เราจะสูญเสียความสามารถในการมองเห็นอะไรไปชั่วขณะหนึ่ง

จากนั้นไฟสีเขียวอมฟ้ากระพริบก็ส่องไปที่ใบหน้าของวัตถุ ด้วยความน่าจะเป็นที่สูงกว่าโอกาสปกติ ผู้เข้าร่วมการทดลองจึงบันทึกแสงวาบเมื่อมีโฟตอนเพียง 54 โฟตอนตกกระทบเรตินา

โฟตอนบางส่วนที่มาถึงเรตินาไม่ได้ถูกบันทึกโดยเซลล์ไวแสง จากสถานการณ์นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าโฟตอนเพียงห้าตัวที่เปิดใช้งานแท่งที่แตกต่างกันห้าแท่งในเรตินาก็เพียงพอแล้วที่คนเราจะมองเห็นแสงวาบได้

วัตถุที่เล็กที่สุดและมองเห็นได้ไกลที่สุด

ความจริงต่อไปนี้อาจทำให้คุณประหลาดใจ: ความสามารถของเราในการมองเห็นวัตถุไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดหรือระยะทางทางกายภาพของวัตถุ แต่ขึ้นอยู่กับว่าอย่างน้อยโฟตอนที่มันปล่อยออกมากระทบเรตินาของเราหรือไม่

“สิ่งเดียวที่ดวงตาต้องการในการมองเห็นสิ่งใดคือแสงจำนวนหนึ่งที่ปล่อยออกมาหรือสะท้อนกลับมาจากวัตถุ” แลนดี้กล่าว “ทั้งหมดขึ้นอยู่กับจำนวนโฟตอนที่ไปถึงเรตินาซึ่งมีอยู่เพียงเศษเสี้ยวของ ประการที่สอง เรายังคงมองเห็นได้หากปล่อยโฟตอนเพียงพอ"

ลิขสิทธิ์ภาพคลังความคิดคำอธิบายภาพ โฟตอนจำนวนเล็กน้อยก็เพียงพอสำหรับดวงตาที่มองเห็นแสง

ตำราจิตวิทยามักระบุว่าในคืนที่มืดมิดไร้เมฆ เปลวไฟของเทียนสามารถมองเห็นได้จากระยะไกลถึง 48 กม. ในความเป็นจริง เรตินาของเราถูกโจมตีด้วยโฟตอนอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นแสงควอนตัมเดียวที่ปล่อยออกมาจากระยะไกลจะหายไปในพื้นหลัง

หากต้องการจินตนาการว่าเรามองเห็นได้ไกลแค่ไหน ลองมาดูท้องฟ้ายามค่ำคืนที่ประดับไปด้วยดวงดาว ขนาดของดวงดาวนั้นใหญ่มาก หลายแห่งที่เราเห็นด้วยตาเปล่ามีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายล้านกิโลเมตร

อย่างไรก็ตาม แม้แต่ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เราที่สุดก็ยังอยู่ห่างจากโลกมากกว่า 38 ล้านล้านกิโลเมตร มิติที่มองเห็นได้เล็กจนตาเรามองไม่เห็น

ในทางกลับกัน เรายังคงสังเกตเห็นดาวฤกษ์เป็นจุดกำเนิดแสงที่สว่าง เนื่องจากโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากพวกมันสามารถเอาชนะระยะทางมหาศาลที่แยกเราออกจากกันและกระทบกับเรตินาของเราได้

ลิขสิทธิ์ภาพคลังความคิดคำอธิบายภาพ การมองเห็นลดลงเมื่อระยะห่างจากวัตถุเพิ่มขึ้น

ดาวที่มองเห็นได้ทั้งหมดบนท้องฟ้ายามค่ำคืนอยู่ในกาแลคซีของเรา - ทางช้างเผือก วัตถุที่อยู่ไกลที่สุดจากเราซึ่งคนสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่านั้นตั้งอยู่นอกทางช้างเผือกและเป็นกระจุกดาว นั่นคือ Andromeda Nebula ซึ่งอยู่ห่างจากโลก 2.5 ล้านปีแสง หรือ 37 quintillion km ดวงอาทิตย์. (บางคนอ้างว่าในคืนที่มืดมิดโดยเฉพาะ วิสัยทัศน์เฉียบพลันทำให้พวกเขาเห็น Triangulum Galaxy ซึ่งอยู่ห่างออกไปประมาณ 3 ล้านปีแสง แต่ให้ข้อความนี้อยู่ในมโนธรรมของพวกเขา)

Andromeda Nebula ประกอบด้วยดาวหนึ่งล้านล้านดวง ด้วยระยะทางที่ไกล ดวงสว่างทั้งหมดเหล่านี้รวมเข้าด้วยกันเป็นจุดแสงที่แทบจะแยกแยะไม่ออกสำหรับเรา ในเวลาเดียวกัน ขนาดของ Andromeda Nebula นั้นใหญ่มาก แม้จะอยู่ในระยะที่ใหญ่โตขนาดนั้น ขนาดเชิงมุมของมันก็ใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางถึงหกเท่า พระจันทร์เต็มดวง. อย่างไรก็ตาม มีโฟตอนน้อยมากที่มาถึงเราจากกาแลคซีนี้จนแทบมองไม่เห็นในท้องฟ้ายามค่ำคืน

ขีด จำกัด การมองเห็น

ทำไมเราไม่เห็นดาวแต่ละดวงใน Andromeda Nebula? ความจริงก็คือความละเอียดหรือความคมชัดของการมองเห็นมีข้อจำกัด (การมองเห็นหมายถึงความสามารถในการแยกแยะองค์ประกอบต่างๆ เช่น จุดหรือเส้นเป็นวัตถุแยกต่างหากซึ่งไม่รวมกับวัตถุข้างเคียงหรือกับพื้นหลัง)

ความจริงแล้ว ความคมชัดของภาพสามารถอธิบายได้ในลักษณะเดียวกับความละเอียดของจอคอมพิวเตอร์ ในแง่ของขนาดพิกเซลขั้นต่ำที่เรายังสามารถแยกแยะเป็นจุดแต่ละจุดได้

ลิขสิทธิ์ภาพส.ป.ลคำอธิบายภาพ วัตถุที่สว่างเพียงพอสามารถมองเห็นได้ในระยะทางหลายปีแสง

ขีดจำกัดการมองเห็นขึ้นอยู่กับปัจจัยหลายอย่าง เช่น ระยะห่างระหว่างกรวยแต่ละอันกับแท่งในเรตินา มีบทบาทสำคัญเท่าเทียมกันโดยคุณสมบัติทางแสงของ ลูกตาเนื่องจากไม่ใช่ว่าทุกโฟตอนจะตกกระทบเซลล์ที่ไวต่อแสง

ในทางทฤษฎี การศึกษาแสดงให้เห็นว่าการมองเห็นของเราถูกจำกัดโดยความสามารถในการมองเห็นประมาณ 120 พิกเซลต่อองศาเชิงมุม (หน่วยของการวัดเชิงมุม)

ภาพประกอบเชิงปฏิบัติเกี่ยวกับขีดจำกัดการมองเห็นของมนุษย์อาจเป็นวัตถุขนาดเท่าเล็บมือที่มีความยาวสุดแขน โดยมีเส้นแนวนอน 60 เส้นและแนวตั้ง 60 เส้นสลับสีขาวและดำบนวัตถุ ก่อตัวเป็นกระดานหมากรุกชนิดหนึ่ง "มันอาจเป็นภาพวาดที่เล็กที่สุดที่สายตามนุษย์ยังสามารถมองเห็นได้" Landy กล่าว

ตารางที่จักษุแพทย์ใช้ในการตรวจสอบการมองเห็นจะขึ้นอยู่กับหลักการนี้ ตาราง Sivtsev ที่มีชื่อเสียงที่สุดในรัสเซียประกอบด้วยแถวของตัวพิมพ์ใหญ่สีดำบนพื้นหลังสีขาว ขนาดตัวอักษรจะเล็กลงในแต่ละแถว

การมองเห็นของบุคคลนั้นถูกกำหนดโดยขนาดของแบบอักษรที่เขามองไม่เห็นรูปร่างของตัวอักษรอย่างชัดเจนและเริ่มสับสน

ลิขสิทธิ์ภาพคลังความคิดคำอธิบายภาพ แผนภูมิความรุนแรงของภาพใช้ตัวอักษรสีดำบนพื้นหลังสีขาว

เป็นขีดจำกัดของการมองเห็นที่อธิบายความจริงที่ว่าเราไม่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เซลล์ชีวภาพซึ่งมีขนาดเพียงไม่กี่ไมโครเมตร

แต่ไม่ต้องกังวลเกี่ยวกับเรื่องนี้ ความสามารถในการแยกแยะสีนับล้านสี จับภาพโฟตอนเดียว และมองเห็นกาแล็กซีที่อยู่ห่างออกไปไม่กี่ล้านล้านกิโลเมตรเป็นผลลัพธ์ที่ค่อนข้างดี เนื่องจากการมองเห็นของเราเกิดจากลูกบอลคล้ายเยลลี่คู่หนึ่งในเบ้าตาซึ่งเชื่อมต่อกับวัตถุหนัก 1.5 กิโลกรัม มวลที่มีรูพรุนในกะโหลกศีรษะ