Читать книгу "Новый физический фейерверк - Джирл Уокер"

Иллюзия, из-за которой Луна кажется нам больше, чем она есть на самом деле, возникает по нескольким причинам, действующим одновременно. Судя по всему, основная причина лунной иллюзии состоит в том, что вы сопоставляете низкую Луну с объектами ландшафта перед вами, и на фоне этих маленьких объектов Луна кажется больше. Вы можете легко избавиться от этой иллюзии: повернитесь на 180°, наклонитесь и посмотрите на Луну через просвет между ногами. Тогда вы увидите, что Луна приняла нормальные размеры. Вероятно, это происходит потому, что земная поверхность и предметы на ней, переместившиеся теперь в верхнюю часть вашего поля зрения, больше не используются вашим сознанием для масштабирования.

7.2. Форма неба

Кажется ли вам, что небо имеет вид полусферы? Большинству людей небо по форме напоминает перевернутую суповую тарелку, и та его часть, которая находится над головой, кажется ближе тех, что лежат над горизонтом. Попробуйте провести следующие наблюдения. Когда на дневном небе появится месяц, мысленно проведите линию, делящую его пополам. Поскольку месяц виден только потому, что освещается солнечным светом, продолжение этой линии должно упираться прямо в солнце. Однако этого не происходит, поскольку ваше ощущение приплюснутости неба искажает линию, которую вы мысленно проводите по небу. Лучи прожектора прямые, но, когда вы смотрите на них сбоку, они кажутся изогнутыми из-за искаженного представления о форме неба. Почему небесный свод кажется нам приплюснутым?

ОТВЕТ • Мы воспринимаем форму неба в искаженном виде по многим причинам. Вот одна из них. Поскольку мы видим широкий открытый горизонт и между ним и нами много разных предметов, расстояние до неба над горизонтом нам кажется большим. А над нашей головой нет ничего, наши глаза находятся в естественном, расслабленном состоянии, и нам кажется, что это расстояние меньше.

Иллюзия приплюснутости небесного свода может быть такой сильной, что лучи прожектора кажутся изогнутыми в соответствии с кривизной неба, а мысленно проведенная от луны линия не утыкается в солнце. И то и другое — оптические иллюзии.

7.3. Как «обезглавить» человека с помощью слепого пятна

В каждом глазу есть слепое пятно, в котором он ничего не видит. В нашем поле зрения оно занимает участок, смещенный на 15° от центра в сторону виска. Вы сами можете его обнаружить, водя перед собой вытянутой рукой с зажатым в ней маленьким предметом (скажем, ластиком на карандаше). Если вы будете смотреть вперед, не отводя взгляда, то, когда в поле зрения ластик пересечет слепое пятно, он «исчезнет».

Когда известному физиологу и психологу Карлу Лешли приходилось принимать у себя за обедом докучливого гостя, он развлекался тем, что наводил свое слепое пятно на лицо гостя, аккуратно «лишая» того головы. Существует старинная легенда (скорее всего, выдуманная) про английского короля Карла II Стюарта, тоже якобы любившего развлекаться, визуально обезглавливая своих гостей. Ирония в том, что его собственный отец был обезглавлен по-настоящему, а не визуально.

Какие размеры имеет это пятно и почему оно слепое? Почему это слепое пятно мы обычно не замечаем?

ОТВЕТ • Сетчатка сплошь покрыта фоторецепторами — палочками и колбочками, кроме того участка, где нервные волокна выходят из сетчатки и направляются в мозг. Это пятно не содержит рецепторов и потому «слепое». Как правило, слепое пятно не ощущается по нескольким причинам. Обычно оба глаза открыты, так что, когда изображение объекта попадает в слепое пятно одного глаза, его видит другой глаз. Кроме того, вы концентрируетесь на объектах, находящихся в центральной части поля зрения, а эта область проецируется на центральную ямку на сетчатке (фовеа), дно которой выстлано колбочками максимально плотно, а не на слепое пятно. Некоторые детали изображения, попадающие на слепое пятно, восстанавливаются за счет постоянных самопроизвольных синхронных микродвижений глазных яблок (саккад), при которых глаз поворачивается примерно на градус. Наконец, мы не всегда фиксируем глаз, и когда он сдвигается, изображение, сначала попавшее на слепое пятно, затем смещается на какое-то другое место сетчатки. Даже если бы все эти движения глаз отсутствовали, слепое пятно все равно было бы заполнено, поскольку мозг способен замещать недостающую часть изображения, «сшивая» картинки по обеим сторонам от слепого пятна.

7.4. Серая сетка по утрам, летающие точки днем

Если вы утром откроете глаза в залитой солнцем комнате, ваше поле зрения будет покрыто серой сеткой. Эта сетка быстро исчезает, но ее можно искусственно воссоздать с помощью маленького фонарика или освещенного маленького отверстия — пинхола (не забывайте беречь глаза от яркого света). В темной комнате обведите фонариком по периметру поля зрения, и появятся фрагменты сетки. Что это за сетка и почему она так быстро тает?

Похожий эффект можно наблюдать в солнечный день. Когда я смотрю на голубое небо, в поле моего зрения проплывает множество пятнышек (которые мы обсудим в следующей задаче). Кроме того, перед глазами летают яркие точки с темными хвостами, и частота их появлений совпадает с частотой моего пульса. Они быстрее двигаются в систолической (при расширении сердца) и медленнее в диастолической (при сокращении сердца) фазе. Голубой свет их усиливает. Они видны везде за исключением линии зрения (эта линия упирается в центральную ямку на сетчатке). Что это за точки? Почему лучше всего они видны на голубом фоне? И почему их нет на линии, идущей из центральной ямки?

ОТВЕТ • Сетка образуется тенями, отбрасываемыми кровеносными сосудами на сетчатку, когда сосуды перекрывают свет и он не попадает на фоторецепторы, расположенные под ними на большей глубине внутри сетчатки. Точки — это белые кровяные тельца, движущиеся по кровеносным сосудам. Голубой цвет дает лучший контраст, поскольку красные клетки крови (эритроциты) поглощают свет на длине волны примерно 415 нм (голубой свет), а белые клетки крови его не поглощают. Поэтому движение белых кровяных телец на голубом фоне становится более заметным. Ни сетка, ни точки не появляются в области центральной ямки сетчатки, потому что там нет кровеносных сосудов.

Поскольку контраст любого изображения, появляющегося на сетчатке, в течение нескольких секунд ослабевает, сетка быстро исчезает. При движении через поле зрения небольшого источника света тени, отбрасываемые кровеносными сосудами, постоянно смещаются, и сетка остается видимой.

Когда выяснилось происхождение сетки, образующейся на сетчатке при освещении поля зрения светом, выходящим из крошечного отверстия, ученые смогли объяснить и загадочные наблюдения Венеры, сделанные астрономом Персивалем Лоуэллом, который постоянно видел некие «каналы» на поверхности планеты. Более того, эти каналы всегда находились в одном и том же месте, из чего следовало, что Венера всегда повернута к Земле одной и той же стороной, что выглядело весьма странным. Так вот, «спицы», которые наблюдал Лоуэлл, были, по-видимому, тенью кровеносных сосудов на сетчатке глаза Лоуэлла. Он наблюдал Венеру через маленький окуляр, что было эквивалентно наблюдению через крошечное отверстие: Лоуэлл мог видеть Венеру, но на ее изображение накладывалась сетка на сетчатке его глаз.