ILoveDiving.ru

Зрительное восприятие под водой

Наверное, всякий из нас, плавая в бассейне или в море, открывал глаза под водой и помимо неприятного ощущения в глазах вдруг обнаруживал, что все предметы оказывались как бы «не в фокусе». Потерю остроты зрения при погружении в воду легко объяснить, исследовав строение глаза.

Рефракция. Когда свет переходит из одной прозрачной среды в другую, имеющую иную плотность или иное физическое строение, световые лучи, преломляясь, изменяют свое первоначальное направление. Степень преломления лучей, или рефракция, зависит от структуры среды и измеряется с помощью величины, называемой показателем преломления. Явление рефракции поясняется с помощью схематического изображения глаза (рис. 2). Свет, отраженный от предмета, проходит через воздушную среду (рис. 2, а) и попадает на роговую оболочку— наружную поверхность глазного яблока. Показатель преломления прозрачной роговой оболочки отличается от показателя преломления воздуха, вследствие чего световые лучи преломляются и проходят через хрусталик глаза. Степень преломления роговой оболочки прямо пропорциональна отношению показателей преломления воздуха и вещества роговой оболочки. При погружении глаза в воду теряется около 75% его преломляющей способности, поскольку показатели преломления роговой оболочки и воды почти одинаковы. Вследствие этого фокусирующая способность глаза изменяется: он становится как бы дальнозорким. При этом световые лучи, обычно преломляемые склерой и перед попаданием на сетчатку фокусируемые хрусталиком — внутренней линзой глаза, теперь фокусируются за поверхностью сетчатки, и на ней получается расплывчатое изображение предмета (рис. 2, б).

У некоторых млекопитающих, которые проводят значительную часть своей жизни в подводных условиях, особый механизм изменяет геометрическую форму глаза, благодаря чему животное видит подводные предметы в «фокусе». Человек, не обладающий подобным механизмом адаптации, должен искать иное решение проблемы видения под водой.

По преданиям, ловцы жемчуга имели обыкновение набирать в рот вязкое масло и выпускать его под водой с целью обеспечить себе четкое зрительное восприятие нужных предметов. Масло имеет более благоприятный для человеческого зрения показатель преломления и может сфокусировать изображение предмета, когда попадает между наблюдаемым объектом и человеческим глазом. На рис. 2, в показано, каким образом осуществляется коррекция зрительного восприятия под водой в настоящее время. С помощью лицевой маски или защитных очков перед глазом сохраняется воздушная среда, которая восстанавливает нормальное отношение показателей преломления окружающей глаз среды и вещества роговой оболочки, в результате чего изображение на поверхности сетчатки получается четким.

Рис. 2. Воздействие водной среды на зрительное восприятие человека.

Однако это изображение не совсем такое, как при наземном видении. Хотя мы и окружили глаз воздушной средой, имеется еще одна среда, вернее, комбинация различных сред — стекло лицевой маски и вода. Показатели преломления этих веществ различны, поэтому световые лучи преломляются даже в оптически гладком стекле. Подобная рефракция не нарушает, однако, четкости изображения на сетчатке, хотя и сужает поле зрения. В результате предметы, рассматриваемые человеком под водой через лицевую маску или защитные очки, будут казаться ему больше, чем они есть на самом деле, до тех пор, пока не произойдет сенсорной адаптации. Такое «увеличение» в результате сужения на 25% поля зрения помогает лучше разглядеть близлежащие предметы при выполнении подводных работ. Это единственный пример «усиления» сенсорного восприятия человека за счет физических особенностей подводной среды.

Зрительное восприятие в стрессовых ситуациях. В нормальной обстановке трудно, на первый взгляд, установить зависимость остроты сенсорного восприятия от психологических моментов. Лишь совсем недавно было доказано, что в чуждой или агрессивной среде при стрессовых ситуациях эта очень важная взаимосвязь действительно имеет место. Механизм этой взаимосвязи пока еще изучен не полностью, но результаты исследований свидетельствуют о том, что на опасность человек реагирует совсем не так, как нам хотелось бы. Казалось бы, сенсорная система должна реагировать на опасность повышением чувствительности. Однако исследования, проведенные профессорами Калифорнийского университета Г. Уэлтманом и Г. Эгстремом, показывают, что в стрессовых условиях испытуемые утрачивают остроту зрения, а при достаточно сильном стрессе зрение испытуемых становится концентрически суженным, или трубчатым. Поскольку погружение в воду, особенно на значительную глубину, ставит человека в стрессовую ситуацию, можно утверждать, что указанное явление вкупе с сужением поля зрения за счет оптических особенностей водной среды становится важным фактором при оценке работоспособности человека под водой.

Цветовое восприятие. Изменение цветового восприятия под водой носит чисто физический характер и имеет место лишь в том случае, если объект видения освещается естественным светом. Когда солнечный свет проникает в воду, часть его отражается от поверхности воды. Та же его часть, которая попадает в водную среду, тотчас подвергается воздействию ее оптических свойств. На рис. 3 показана относительная способность цветов видимой части спектра проходить через прозрачную морскую воду. Первым поглощается красный цвет. Дальше всех проникают сине-зеленые составляющие видимой части спектра. Влияние этого на зрительное восприятие очевидно. Как следует из графика, красные цвета в прозрачной морской воде исчезают на глубине около 10,7 м (35 футов). Это означает, что любой красный объект на такой глубине, видимый в лучах света, идущего с поверхности моря, будет выглядеть не красным, а тусклым, буровато-серым. Вне пределов проникновения красной составляющей солнечного света любой красный предмет, освещенный источником света, содержащего эту составляющую видимого спектра, будет восприниматься человеком как красный. Аналогичное явление происходит с другими цветами на соответствующем расстоянии от поверхности моря. Поскольку водолазы, погружающиеся на значительные глубины, пользуются преимущественно искусственными источниками света, изменение цветовосприятия под водой представляет в основном теоретический интерес.

Рис. 3. Распространение световой энергии в воде. На заштрихованном участке графика показана дальность распространения световой энергии в морской воде неподалеку от берега (данные приблизительные). Красный свет исчезает в морской воде на глубине 9—12 м, сине-зеленая часть видимого спектра проникает на глубину свыше 487 м.

Водолазное дело стало бы на редкость привлекательным занятием, если бы то, чего не видит или о чем не знает водолаз, не могло причинять ему вред. Поле зрения нашего водолаза уже сужено за счет физических и психологических факторов, однако эти факторы отступают на второй план, когда речь заходит о раг боте водолаза в мутной воде. В водолазном деле мутная вода означает изоляцию водолаза, ориентирование на ощупь, стрессовые ситуации. Люди, знакомые с водолазным делом лишь по кинофильмам и фотоснимкам, просто не могут представить себе условий, в которых приходится работать водолазам.

Вода становится мутной от взвешенных в ней мелких частиц нерастворимого вещества. Степень мутности и ее влияние варьируется в зависимости от места. В нью-йоркской гавани, например, видимость в воде сокращается до 7,5 см и менее. Любой свет, проникающий с поверхности, рассеивается и отражается в мутной воде настолько беспорядочно, что им практически невозможно пользоваться. В чистых прибрежных районах видимость варьируется в пределах от 90 см до 4,5 м. В открытом море видимость зависит от течений и ветров и может достигать 60 м. Мутность уменьшает радиус обзора и может снизить видимость до такого минимума, который бывает при густом тумане в надводных условиях.

Техника освоения морских глубин. Пер. с англ. Л., “Судостроение”
Дж.Кенни.

Опубликовано:
11.10.12

Категория - Техника освоения морских глубин