העין האנושית וראיית לילה

מתוך אסטרופדיה
גרסה מ־20:05, 1 בינואר 2009 מאת Eran (שיחה | תרומות) (דף חדש: העין האנושית (באנגלית:) וראיית לילה (באנגלית:). מה זאת ראיית לילה? מדוע יש לחכות 20-30 דקות עדהסתגלות לחו...)
(הבדל) → הגרסה הקודמת | הגרסה האחרונה (הבדל) | הגרסה הבאה ← (הבדל)
קפיצה אל: ניווט, חיפוש

העין האנושית (באנגלית:) וראיית לילה (באנגלית:).

מה זאת ראיית לילה? מדוע יש לחכות 20-30 דקות עדהסתגלות לחושך? מהי ראיה מוסבת ולמה היא טובה בתצפית אסטרונומית? למה אנו משתמשים באור אדום? ומסתבכיםעם נייר צלופן...

אנטומיה של העין האנושית - החלקים הקדמיים של העין האנושית הינם הקרנית (Cornea) ועדשת העין (Lens) ובינהן נימצאים הלשכה הקדמית (Aqueus Humor) והאישון (Iris) שלמעשה משמשכצמצמם. כל החלקים שהוזכרו עד כה הינם משטחי השבירה האופטיים (ראה: עדשה או מראה). לאחר שהאור עוברמשטחים אלה הוא עובר דרך אזור גלגל העין המלא חומר שקוף הנקרא Viterous Gel ואזנופל על הרשתית (Retina). לכל האיברים הללו אין תפקיד בראיית לילה ,מלבד האישון המתרחב בתנאי תאורה נמוכים על מנת להעביר יותר אור. פתיחתו וסגירתו של האישון בהתאם לתנאי התאורה הינה מהירה מאד ומתרחשת בסקאלות זמן של כשנייה. למרות מהירות הפתיחה והסגירה של האישון בהתאם לתנאי התאורה, כאשר העין האנושית עוברת מתנאי אור לתנאי חושך לוקח לה כ-20 דקות להסתגל ולתפקד ביעילות. הסיבה לפרק הזמן הארוך הדרוש להסתגלות לראיית לילה (קרי תיפקוד אופטימלי של העין בתנאי תאורה נמוכים) נעוצה במבנה ובפיזיולוגיה של הרטינה.

מבנה הרשתית והפיזיולוגיה שלה הם האחראים לראיית הלילה, הצורך באור אדום בזמן תצפית אסטרונומית וראייה מוסבת (ראה בהמשך).

הרשתית הינה למעשה משטח העשוי מספר שכבות של תאים שתפקידם להמיר אנרגיית אורלסדרה של תגובות כימיות שסופן יצירת אותות חשמליים המגיעים דרך מערכת העצבים למוח. התאים המגיבים ראשונים לאנרגיית האור נקראים - פוטורצפטורים והם מתחלקים לשני סוגים עיקריים: מדוכים (Rods) וקנים (Cons).

הקנים מרוכזיםבחלק המרכזי של הרשתית, בדיוק מול עדשת העין. צפיפותם של הקנים יורדת ככל שמתרחקים לעבר היקף הרשתית. באזור היקף הרשתית מצויים בעיקר מדוכים. הקנים הינם בעלי כושר הפרדה זוויתי טוב ובעלי יכולת הבחנה בין צבעים ואור בתנאי תאורה גבוהים (אך לא גבוהים מדי). המדוכים לעומת זאת אינם מצטיינים בהבחנה בין צבעים וכושר ההפרדה שלהם נופל מזה של הקנים. ריכוז המדוכים הינו מירבי באזור הראייה המרוחק כ-20 מעלות מציר מרכז הראייה. המדוכים רגישים יותר לאור מאשר הקנים ותפקידם העיקרי הוא תיפקוד בתנאי תאורה נמוכים (ראיית לילה). כלומר, בלילה חדות הראיה וההבחנה בצבעים מוקרבתלטובת ההסתגלות לחושך.

לדוגמא, נניח שאנו רוצים לצפות בצדק. אין לנו בעיהשל עצמת אור ואנו מעוניינים להבחין בצבעים השונים ,לאתר את הכתם האדום ולהבחין בחגורותהמשווניות השונות בתצפית מסוג זה אנו ממרכזים את המבט ישר לאמצע שדה הראייה שלהטלסקופ על מנת שמוקד עדשת העין יפול בדיוק באזור מרכז הרשתית, שם מרוכזים הקניםשיספקו לנו הפרדת צבעים וכושר הפרדה טוב. לעומת זאת, בעת תצפית בעצמי שמיים עמוקים (גלקסיות וערפיליות) – עצמים בעלי בהירות נמוכה ליחידת שטח, יש צורך לעשות שימוש במדוכים, הרגישים יותר לאור (אך שאינם רואים צבעים בצורה טובה). על מנת להשתמש במדוכים יש צורך להכווין את מרכז שדה הראייה מעט הצידה מהכיוון שאליו אנו מעונינים להתבונן. שיטה זו, הקרויה ראייה מוסבת מאפשרת לעין האנושית להבחין בעצמים חלשים יותר והיא שימושית במיוחד כאשר מתבוננים דרך טלסקופ על גרמי השמיים.

מדוע יש להמתין כ 20- 30דקות להסתגלות לחושך?

בקנים ובמדוכים ישנן מולקולות הנקראות פוטופיגמנטים ונמצאותבקרום התאים הנ"ל. מולקולות אלו משמשות להמרת אנרגיית האור לתגובה כימית. במדוכים מצוי חלבון הקרוי רודופסין (Rodopsin). כאשר אור פוגע בחלבון זה הוא יוצר בו שינוי מבנה מרחבי אשר מתחילשרשרת תגובות כימיות הגורמות להגברת עצמת אותות האור, ולבסוףליצירת אות חשמלי במערכת העצבים המגיע למוח. (הרודופסין המשמש בראיית לילה קולטומגיב לאורכי גל שונים באותה צורה, ועל כן בלילה, העין האנושית איננה מבחינה בצבעים. זו הסיבה גם שעצמי שמיים עמוקים חיוורים נראים לנו, כאשר אנו מתבוננים ישירות דרך טלסקופ, בדרך כלל כחסרי צבע – למעשה ניתן להבחין בצבעים של עצמי שמיים עמוקים באמצעות העין על ידי שימוש בטלסקופים גדולים מאד. אור בהיר ומסנוור גורם להרס רב של מולקולות הרודופסיןתוך התהליךשתואר למעלה, ולכן לאחר חשיפה ממושכת לאור בהיר כמות הרודופסיןבקצות המדוכים יורדת.על מנת ליצור שוב כמות משמעותית של רודופסין, יש צורך בפרק זמן של כ-20 עד 30 דקות. לכן כשאנויוצאים מחדר מואר לאזור חשוך זה פרק הזמן שלוקח לנו להסתגל למצב של ראיית לילה.

שימוש באור אדום -

ניתן להימנע מהרס של חלבון הרודופסין על ידי שימוש באור אדום. אור אדום אינו הורס את מולקולות הרודופסין כמו יתר אורכי הגל וזו הסיבה שאסטרונומים חובבים ומקצועיים כאחד עושים שימוש באור אדום בזמן תצפית אסטרונומית.

עצות לתצפית אסטרונומית בעין וראיית לילה

המערכת העצבית אליהקשורים המדוכים בנויה כך שהיא מזהה טוב מקורות אור נעים. כאשר אתם משתמשים בראיה מוסבת דרך טלסקופ, נסו לשחק קצת עם הטלסקופ הלוך וחזור או בתנועות מעגליות קטנותסביב המקום בו אתם חושבים שהעצם נמצא. לעתים תזהו מקור אור חלוש נע שלא זיהיתםאותו כאשר השדה היה נייח.

דיעה רווחת בקרב חובבי אסטרונומיה היא, שלמטרת תצפית בעצמי שמיים עמוקים יש להשתמש בהגדלה נמוכה (ראה: הגדלה של טלסקופ), בעיקר מפני שכאשר עולים בהגדלה אותה כמותשל אור מתפרשת על פני שטח גדול יותר, והבהירות ליחידת שטח יורדת. למעשה, כתוצאה מהפיזיולוגיה של העין המצב מסובך יותר, ושימוש בהגדלה גבוהה או בינונית אינו בהכרח חיסרון. שוב הדבר טמון ברשת העצבית הסבוכה של העין. מסתבר שכשמדובר בעצמים בעלי הארהחלשה וגודל זוויתי קטן, המדוכים מקושרים כך שכאשר תא עצב אחד קולט אור הוא מחפש אותעצבי מתאי העצב השכנים לו, דבר שירמז על כך שגם הם הבחינו באור. אם לא נקלט אות עצבי כזה,מתעלמת הרשת העצבית מהגירוי ולא מועבר מידע למוח. במילים אחרות, ככל שיותר מדוכיםקולטים את האור כךגדל הסיכוי שיועבר מסר למוח - "ראיתי". לסיכום, כשעולים בהגדלה לעתים מאבדים מעצמתההארה ליחידת שטח, אך יותר מדוכיםקולטים את האור. על כן, ישנם עצמי שמיים עמוקיםששווה, לאחרשאיתרתם אותם בהגדלה קטנה לנסות לאתרם גם בהגדלות גבוהות יותר – ייתכן שתופתעו ותבחינוביותר פרטים.

קישורים:

· אנטומיה של העין האנושית: http://academia.hixie.ch/bath/eye/home.html