Невооруженным глазом

Невооруженным глазом , также называемым невооруженным глазом или глазом без посторонней помощи , — это практика зрительного восприятия без использования увеличительного , собирающего свет оптического инструмента , такого как телескоп или микроскоп , или средств защиты глаз .

В астрономии невооруженным глазом можно наблюдать небесные события и объекты , видимые без оборудования, такие как соединения , проходящие кометы , метеорные потоки и ярчайшие астероиды , включая 4 Весты . Небесные знания и различные испытания демонстрируют впечатляющее разнообразие явлений, видимых невооруженным глазом.

Основные свойства

Некоторые основные свойства человеческого глаза:

Быстрая автофокусировка с расстояний от 25 см (молодые люди) до 50 см (большинство людей 50 лет и старше) и до бесконечности. ^{[ нужна ссылка ]}
Угловое разрешение : около 1 угловой минуты , примерно 0,017° или 0,0003 радиан, ^[1] что соответствует 0,3 м на расстоянии 1 км.
Поле зрения (FOV): одновременное зрительное восприятие в области примерно 160° × 175°. ^[2]
Способность видеть слабые звезды до +8 звездной величины на совершенно темном небе. ^[3]
Фотометрия (яркость) до ±10% или 1% интенсивности – в диапазоне между ночью и днем 1:10 000 000 000. ^{[ нужна ссылка ]}
Симметрии 10–20 футов (3–6 м на 1 км), см. измерения Тихо Браге . ^{[ нужна ссылка ]}
Интервальные оценки (например, при плане на бумаге) до 3–5%. ^{[ нужна ссылка ]}
Бессознательное распознавание движения (то есть « сигнализация » и рефлексы). ^{[ нужна ссылка ]}

Зрительное восприятие позволяет человеку получить много информации об окружающем:

расстояния и трехмерное положение вещей и людей
вертикаль ( отвес ) и наклон плоских предметов
светимости и цвета и их изменения во времени и направлении.

В астрономии

На видимость астрономических объектов сильно влияет световое загрязнение . Даже в нескольких сотнях километров от мегаполиса, где небо может показаться очень темным, остаточное световое загрязнение по-прежнему ограничивает видимость слабых объектов. Для большинства людей это, вероятно, будут лучшие условия наблюдения в пределах досягаемости. В таких «типичных» условиях темного неба невооруженным глазом можно увидеть звезды с видимой звездной величиной до +6. ^м. В идеальных условиях темного неба, где отсутствует световое загрязнение, звезды настолько тусклые, что +8. ^м может быть видно. ^[4]

Угловое разрешение невооруженного глаза составляет около 1 ' ; однако у некоторых людей зрение более острое. Существуют неофициальные свидетельства того, что люди видели галилеевы спутники Юпитера до того, как были изобретены телескопы. ^[5] Уран и Весту , скорее всего, видели, но их нельзя было распознать как планеты, потому что они кажутся такими тусклыми даже при максимальной яркости; Величина Урана варьируется от +5,3. ^м до +5,9 ^м, а у Весты от +5,2 ^м до +8,5 ^м (так что его видно только возле дат оппозиции). Уран, открытый в 1781 году, был первой планетой, открытой с помощью технологии ( телескопа ), а не замеченной невооруженным глазом.

Теоретически, на обычном темном небе адаптированный к темноте человеческий глаз увидит около 5600 звезд ярче +6. ^м^[6] в то время как в условиях идеального темного неба около 45 000 звезд ярче +8. ^м может быть видно. ^[4] На практике атмосферное вымирание и пыль несколько уменьшают это число. В центре города, где предельная величина невооруженным глазом из-за чрезмерного светового загрязнения может составлять всего 2 балла. ^м, видно всего 50 звезд. Цвета можно увидеть, но это ограничено тем фактом, что для просмотра более тусклых звезд глаз использует палочки, а не колбочки .

Видимость рассеянных объектов, таких как звездные скопления и галактики, гораздо сильнее зависит от светового загрязнения, чем видимость планет и звезд. В типичных темных условиях видны лишь несколько таких объектов. К ним относятся Плеяды , h/χ Персея , Галактика Андромеды , Туманность Киля , Туманность Ориона , Омега Центавра , 47 Тукана , Птолемеевское скопление Мессье 7 возле хвоста Скорпиона и шаровое скопление М13 в Геркулесе . Галактика Треугольник (M33) представляет собой трудный для бокового обзора объект, который вообще можно увидеть только в том случае, если он находится на небе под углом выше 50°. Шаровые скопления М 3 в Псах Венетичи и М 92 в Геркулесе также видны невооруженным глазом в таких условиях. Однако в условиях очень темного неба M33 легко увидеть даже прямым зрением. Многие другие объекты Мессье также видны в таких условиях. ^[4] Самые далекие объекты, которые можно увидеть невооруженным глазом, — это близлежащие яркие галактики, такие как Центавр А , ^[7] Галактика Боде , ^[8]^[9]^[10] Скульптор Галактика , ^[10] и Мессье 83 . ^[11]

планеты пять можно распознать с Земли Невооруженным глазом : Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. В типичных условиях темного неба Уран (звездная величина +5,8) можно увидеть боковым зрением, как и астероид Веста в его более ярких оппозициях. В условиях идеального темного неба Нептун можно увидеть невооруженным глазом только в том случае, если Нептун имеет максимальную яркость (звездная величина +7,8). Солнце и Луна — оставшиеся заметные невооруженным глазом объекты Солнечной системы — иногда добавляются, чтобы получить семь «планет». только Луна и Солнце В дневное время видимыми объектами невооруженным глазом являются Венеру , но во многих случаях при дневном свете можно увидеть и, в более редких случаях, Юпитер . Ближе к закату и восходу солнца яркие звезды, такие как Сириус или даже Канопус, можно увидеть невооруженным глазом, если знать точное положение, в котором нужно смотреть.Исторически зенитом астрономии невооруженным глазом были работы Тихо Браге (1546–1601). Он построил обширную обсерваторию, чтобы производить точные измерения неба без каких-либо инструментов для увеличения. В 1610 году Галилео Галилей направил телескоп на небо. он сразу же открыл Юпитера и фазы Венеры спутники Среди прочего .

Метеоритные дожди лучше наблюдать невооруженным глазом, чем в бинокль. К таким потокам относятся Персеиды (10–12 августа) и декабрьские Геминиды . Около 100 спутников в ночь, Международная космическая станция и Млечный Путь — другие популярные объекты, видимые невооруженным глазом. ^[12]

19 марта 2008 г. Крупный гамма-всплеск (GRB), известный как GRB 080319B , установил новый рекорд как самый дальний объект, который можно увидеть с Земли невооруженным глазом. Это произошло около 7,5 миллиардов лет назад, и столько же времени потребовалось свету, чтобы достичь Земли.

В геодезии и навигации

Многие другие вещи можно оценить без инструмента. Если рука вытянута, размах кисти соответствует углу от 18 до 20°. Дистанция человека, только что прикрытого вытянутым ногтем большого пальца, составляет около 100 метров. Вертикаль можно оценить примерно до 2°, а в северном полушарии наблюдение за Полярной звездой наблюдателя с помощью транспортира может дать географическую широту с точностью до 1 градуса.

Вавилоняне древние , майя , древние египтяне , индийцы и китайцы измеряли все основы своих временных и календарных систем невооруженным глазом:

продолжительность года и месяца до ±0,1 часа или лучше 1 минуты (0,001%)
24 часа в сутки и дни равноденствия
периоды планет были рассчитаны астрономами майя с точностью от 5 до 10 минут в случае Венеры и Марса.

Аналогичным образом можно наблюдать затмения звезд Луной. При использовании цифровых часов возможна точность 0,2 секунды. Это составляет всего 200 метров при расстоянии Луны в 385 000 км.

Маленькие объекты и карты

При наблюдении близлежащего небольшого предмета без лупы или микроскопа размер предмета зависит от расстояния просмотра. При нормальных условиях освещения (источник света ~1000 люмен на высоте 600–700 мм, угол обзора ~35 градусов) распознаваемый невооруженным глазом угловой размер составит около 1 угловой минуты = 1/60 градуса = 0,0003 радиана. ^[1] При расстоянии просмотра 16 дюймов = ~ 400 мм, которое в США считается нормальным расстоянием чтения, наименьшее разрешение объекта составит ~ 0,116 мм. В целях проверки лаборатории используют расстояние просмотра 200–250 мм. ^{[ нужна ссылка ]} что дает наименьший размер объекта, распознаваемый невооруженным глазом, ~ 0,058–0,072 мм (58–72 микрометра). Точность измерения колеблется от 0,1 до 0,3 мм и зависит от опыта наблюдателя. Последняя цифра представляет собой обычную точность позиционирования слабых деталей на картах и технических планах.

Загрязнение окружающей среды

На чистую атмосферу указывает тот факт, что виден Млечный Путь. Сравнение зенита с горизонтом показывает, как ухудшается «качество синего» в зависимости от количества загрязненности воздуха и пыли. Мерцание звезды указывает на турбулентность воздуха. Это важно для метеорологии и для « зрения » астрономии.

Световое загрязнение является серьезной проблемой для астрономов-любителей, но оно становится меньше поздно ночью, когда многие источники света выключаются. Воздушную пыль можно увидеть даже вдали от города по ее «световому куполу».

См. также

Литература

Дэвидсон Н.: Небесные явления: Руководство по наблюдению неба невооруженным глазом. ФлорисКниги (208 стр.), ISBN 0-86315-168-X , Эдинбург, 1993.
Герстбах Г.: Глаза и зрение – долгий путь к цифровому распознаванию. Astro Journal Sternenbote , 20 стр., Том 2000/8, Вена, 2000.
Кахмен Х. (ред.): Геодезия для геотехнического и структурного проектирования. Слушания, Айзенштадт, 1999.

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б Янофф, Мирон; Дукер, Джей С. (2009). Офтальмология, 3-е издание . МОСБИ Эльзевир. п. 54. ИСБН 978-0444511416 .
^ Ванделл, Б. (1995). «Основы видения». Зинауер, Сандерленд, Массачусетс, цитируется в «Нейробиологии внимания». (2005). Ред. Лоран Итти, Герайнт Рис и Джон К., Цотос. Глава 102, Элдер, Дж. Х. и др. Эльзевир, Инк.
^ «Световое загрязнение и астрономия: насколько темное ваше ночное небо?» . skyandtelescope.com . 18 июля 2006 г. Архивировано из оригинала 31 марта 2014 г. Проверено 6 августа 2013 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с Джон Э. Бортл (февраль 2001 г.). «Шкала темного неба Бортла» . Небо и телескоп . Архивировано из оригинала 23 марта 2009 года . Проверено 18 ноября 2009 г.
^ Цзэцзун, Си, «Открытие спутника Юпитера, сделанное Ган Де за 2000 лет до Галилея», Chinese Physics 2 (3) (1982): 664–67.
^ «Вмаг<6» . SIMBAD Астрономическая база данных . Проверено 3 декабря 2009 г.
^ «Каталог Айнтно» . astronomy-mall.com .
^ СЭДС, Мессье 81
^ С. Дж. О'Мира (1998). Объекты Мессье . Кембридж: Кембриджский университет . ISBN 978-0-521-55332-2 .
^ Jump up to: ^а ^б «Мессье 81 невооруженным глазом» . 10 января 1997 года . Проверено 13 ноября 2022 г.
^ Инглис Майк (2007). «Галактики» . Астрофизика – это просто! Введение для астронома-любителя . Серия Патрика Мура «Практическая астрономия». стр. 157–189 . дои : 10.1007/978-1-84628-736-7_4 . ISBN 978-1-85233-890-9 .
^ «Ночное небо и его чудеса - Астрономия невооруженным глазом | Hurtling Rock» . Архивировано из оригинала 21 сентября 2013 года . Проверено 12 сентября 2013 г.
^ «Марс, 2099 год?» . Картинка недели ESO . Проверено 25 июня 2012 г.

Внешние ссылки

Наблюдение невооруженным глазом в астрономии
Наблюдение за звездами невооруженным глазом: изучение неба и его созвездий
Навигация невооруженным глазом , Polynesia Voyages (архивировано 22 февраля 2004 г.).
Обнаружение слабых оптических сигналов зрительной системой человека: перспективы нейронауки и квантовой физики ^{[ постоянная мертвая ссылка ]}
Планеты в ночном небе, видимые невооруженным глазом (и как их идентифицировать)

[Yanoff2009-1] Jump up to: ^а ^б Янофф, Мирон; Дукер, Джей С. (2009). Офтальмология, 3-е издание . МОСБИ Эльзевир. п. 54. ИСБН 978-0444511416 .

[2] Ванделл, Б. (1995). «Основы видения». Зинауер, Сандерленд, Массачусетс, цитируется в «Нейробиологии внимания». (2005). Ред. Лоран Итти, Герайнт Рис и Джон К., Цотос. Глава 102, Элдер, Дж. Х. и др. Эльзевир, Инк.

[3] «Световое загрязнение и астрономия: насколько темное ваше ночное небо?» . skyandtelescope.com . 18 июля 2006 г. Архивировано из оригинала 31 марта 2014 г. Проверено 6 августа 2013 г.

[Bortle-4] Jump up to: ^а ^б ^с Джон Э. Бортл (февраль 2001 г.). «Шкала темного неба Бортла» . Небо и телескоп . Архивировано из оригинала 23 марта 2009 года . Проверено 18 ноября 2009 г.

[5] Цзэцзун, Си, «Открытие спутника Юпитера, сделанное Ган Де за 2000 лет до Галилея», Chinese Physics 2 (3) (1982): 664–67.

[SIMBAD-mag6-6] «Вмаг<6» . SIMBAD Астрономическая база данных . Проверено 3 декабря 2009 г.

[7] «Каталог Айнтно» . astronomy-mall.com .

[8] СЭДС, Мессье 81

[omeara1998-9] С. Дж. О'Мира (1998). Объекты Мессье . Кембридж: Кембриджский университет . ISBN 978-0-521-55332-2 .

[skf-10] Jump up to: ^а ^б «Мессье 81 невооруженным глазом» . 10 января 1997 года . Проверено 13 ноября 2022 г.

[11] Инглис Майк (2007). «Галактики» . Астрофизика – это просто! Введение для астронома-любителя . Серия Патрика Мура «Практическая астрономия». стр. 157–189 . дои : 10.1007/978-1-84628-736-7_4 . ISBN 978-1-85233-890-9 .

[12] «Ночное небо и его чудеса - Астрономия невооруженным глазом | Hurtling Rock» . Архивировано из оригинала 21 сентября 2013 года . Проверено 12 сентября 2013 г.

[13] «Марс, 2099 год?» . Картинка недели ESO . Проверено 25 июня 2012 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]