Невооружённым глазом: возможности и ограничения человеческого зрения

Введение

Человеческое зрение без помощи оптических приборов.

Невооружённый глаз, также называемый глазом без приборов или зрением без помощи, — это способность воспринимать визуальную информацию без использования увеличительных или светособирающих оптических инструментов, таких как телескоп или микроскоп, а также средств защиты глаз. В астрономии невооружённым глазом можно наблюдать небесные события и объекты, видимые без оборудования, такие как сближения, пролетающие кометы, метеорные потоки и самые яркие астероиды, включая 4 Весту. Знания о небе и различные тесты демонстрируют впечатляющее разнообразие явлений, видимых невооружённым глазом.

В астрономии

Видимость астрономических объектов сильно зависит от светового загрязнения. Даже в нескольких сотнях километров от крупного города, где небо может казаться очень темным, остаточное световое загрязнение определяет предел видимости слабых объектов. Для большинства людей это, вероятно, лучшие условия наблюдения, которые им доступны. При таких "типичных" условиях темного неба невооруженным глазом можно увидеть звезды с видимой звездной величиной до +6m. В идеальных условиях темного неба, где отсутствует световое загрязнение, могут быть видны звезды, слабые до +8m. Уран и Веста, скорее всего, были замечены, но не могли быть распознаны как планеты, поскольку они кажутся настолько слабыми даже при максимальной яркости: звездная величина Урана меняется от +5.3m до +5.9m, а Весты – от +5.2m до +8.5m (поэтому она видна только вблизи дат ее противостояния). Уран, открытый в 1781 году, стал первой планетой, обнаруженной с использованием технологии (телескопа), а не невооруженным глазом. Теоретически, в типичном темном небе, адаптированный к темноте человеческий глаз увидит около 5600 звезд ярче +6m, а в идеальных условиях темного неба – около 45 000 звезд ярче +8m. На практике атмосферное поглощение и пыль несколько уменьшают это число. В центре города, где из-за сильного светового загрязнения предельная звездная величина для невооруженного глаза может быть всего 2m, видно лишь около 50 звезд. Цвета можно различить, но это ограничено тем, что глаз использует палочки, а не колбочки, для наблюдения более слабых звезд. На видимость диффузных объектов, таких как звездные скопления и галактики, световое загрязнение влияет гораздо сильнее, чем на видимость планет и звезд. В обычных темных условиях видно лишь несколько таких объектов. К ним относятся Плеяды, h/χ Персея, Галактика Андромеды, Туманность Карина, Туманность Ориона, Омега Центавра, 47 Тукана, скопление Птолемея Мессье 7 вблизи хвоста Скорпиона и шаровое скопление M13 в Геркулесе. Галактика Треугольника (M33) – сложный объект для периферического зрения и видна только при высоте более 50° над горизонтом. Шаровые скопления M3 в Гончих Псах и M92 в Геркулесе также видны невооруженным глазом в таких условиях. Однако в действительно темном небе M33 легко увидеть даже при прямом взгляде. Многие другие объекты Мессье также видны в таких условиях. Галактика Боде, Галактика Скульптора, Пять планет можно узнать как планеты с Земли невооруженным глазом: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. При типичных условиях темного неба Уран (звездная величина +5.8) также можно увидеть периферическим зрением, как и астероид Веста в периоды его максимальной яркости. В идеальных условиях темного неба Нептун может быть виден невооруженным глазом только в период его максимальной яркости (звездная величина +7.8). Солнце и Луна – остальные заметные невооруженным глазом объекты Солнечной системы – иногда добавляются, чтобы получить семь "планет". В дневное время только Луна и Солнце хорошо видны невооруженным глазом, но во многих случаях можно заметить Венеру, а реже – Юпитер. Близко к закату и восходу солнца яркие звезды, такие как Сириус или даже Канопус, можно увидеть невооруженным глазом, если знать точное место, куда смотреть. Исторически пиком астрономии невооруженным глазом были работы Тихо Браге (1546–1601). Он построил обширную обсерваторию для точных измерений небесных тел без использования инструментов для увеличения. В 1610 году Галилео Галилей направил телескоп в небо и сразу же обнаружил спутники Юпитера и фазы Венеры, среди прочего. Метеорные потоки лучше наблюдать невооруженным глазом, чем в бинокль. К таким потокам относятся Персеиды (10–12 августа) и Декабрьские Геминиды. Около 100 спутников в сутки, Международная космическая станция и Млечный Путь – другие популярные объекты, видимые невооруженным глазом. 19 марта 2008 года мощный гамма-всплеск (GRB), известный как GRB 080319B, установил новый рекорд как самый далекий объект, который можно увидеть с Земли невооруженным глазом. Это произошло около 7,5 миллиардов лет назад, и свету потребовалось столько времени, чтобы достичь Земли.

The visibility of astronomical objects is strongly affected by light pollution. Even a few hundred kilometers away from a metropolitan area where the sky can appear to be very dark, it is still the residual light pollution that sets the limit on the visibility of faint objects. For most people, these are likely to be the best observing conditions within their reach. Under such "typical" dark sky conditions, the naked eye can see stars with an apparent magnitude up to +6m. Under perfect dark sky conditions where all light pollution is absent, stars as faint as +8m might be visible. Uranus and Vesta had most probably been seen but could not be recognized as planets because they appear so faint even at maximum brightness; Uranus's magnitude varies from +5.3m to +5.9m, and Vesta's from +5.2m to +8.5m (so that it is only visible near its opposition dates). Uranus, when discovered in 1781, was the first planet discovered using technology (a telescope) rather than being spotted by the naked eye. Theoretically, in a typical dark sky, the dark adapted human eye would see the about 5,600 stars brighter than +6m while in perfect dark sky conditions about 45,000 stars brighter than +8m might be visible. In practice, the atmospheric extinction and dust reduces this number somewhat. In the center of a city, where the naked eye limiting magnitude due to extreme amounts of light pollution can be as low as 2m, as few as 50 stars are visible. Colors can be seen but this is limited by the fact that the eye uses rods instead of cones to view fainter stars. The visibility of diffuse objects such as star clusters and galaxies is much more strongly affected by light pollution than is that of planets and stars. Under typical dark conditions only a few such objects are visible. These include the Pleiades, h/χ Persei, the Andromeda Galaxy, the Carina Nebula, the Orion Nebula, Omega Centauri, 47 Tucanae, the Ptolemy Cluster Messier 7 near the tail of Scorpius and the globular cluster M13 in Hercules. The Triangulum Galaxy (M33) is a difficult averted vision object and only visible at all if it is higher than 50° in the sky. The globular clusters M 3 in Canes Venatici and M 92 in Hercules are also visible with the naked eye under such conditions. Under really dark sky conditions, however, M33 is easy to see, even in direct vision. Many other Messier objects are also visible under such conditions. Bode's Galaxy, Sculptor Galaxy,

Five planets can be recognized as planets from Earth with the naked eye: Mercury, Venus, Mars, Jupiter, and Saturn. Under typical dark sky conditions Uranus (magnitude +5.8) can be seen as well with averted vision, as can the asteroid Vesta at its brighter oppositions. Under perfect dark sky conditions Neptune may be visible to the Naked eye only if Neptune is at its maximum brightness (magnitude +7.8). The Sun and the Moon—the remaining noticeable naked eye objects of the solar system—are sometimes added to make seven "planets". During daylight only the Moon and Sun are obvious naked eye objects, but in many cases Venus can be spotted in daylight and in rarer cases Jupiter. Close to sunset and sunrise, bright stars like Sirius or even Canopus can be spotted with the naked eye as long as one knows the exact position in which to look. Historically, the zenith of naked eye astronomy was the work of Tycho Brahe (1546–1601). He built an extensive observatory to make precise measurements of the heavens without any instruments for magnification. In 1610, Galileo Galilei pointed a telescope towards the sky. He immediately discovered the moons of Jupiter and the phases of Venus, among other things. Meteor showers are better observed by naked eye than with binoculars. Such showers include the Perseids (10–12 August) and the December Geminids. Some 100 satellites per night, the International Space Station and the Milky Way are other popular objects visible to the naked eye. 19 March 2008 A major gamma ray burst (GRB) known as GRB 080319B, set a new record as the farthest object that can be seen from Earth with the naked eye. It occurred about 7.5 billion years ago, the light taking that long to reach Earth.

Малые предметы и карты

Если наблюдать за близлежащим небольшим объектом без лупы или микроскопа, размер объекта зависит от расстояния наблюдения. При нормальных условиях освещения (источник света ~ 1000 люмен на высоте 600–700 мм, угол обзора ~ 35 градусов) угловой размер, различимый невооруженным глазом, составляет около 1 угловой минуты = 1/60 градуса = 0,0003 радиана. Чистая атмосфера характеризуется видимым Млечным Путем. Сравнение зенита с горизонтом показывает, как ухудшается "чистота синего цвета" в зависимости от количества загрязнения воздуха и пыли. Мерцание звезды указывает на турбулентность воздуха, что важно для метеорологии и качества астрономических наблюдений ("seeing"). Световое загрязнение является серьезной проблемой для астрономов-любителей, но уменьшается поздней ночью, когда многие источники света выключены. Пыль в воздухе можно увидеть даже вдали от города по его "световому куполу".