ทฤษฎีการนำทาง การแบ่งขอบฟ้าจริงและระยะขอบฟ้าที่มองเห็นได้ สายตามนุษย์มองเห็นได้ไกลแค่ไหน? สายตามนุษย์มองเห็นได้ไกลแค่ไหน?

ข้าว. 4 เส้นและระนาบพื้นฐานของผู้สังเกต

สำหรับการปฐมนิเทศในทะเลจะใช้ระบบเส้นเงื่อนไขและระนาบของผู้สังเกต ในรูป 4 แสดงโลกบนพื้นผิวที่จุด เอ็มผู้สังเกตการณ์ตั้งอยู่ ตาของเขาอยู่ที่จุด แต่. จดหมาย อีความสูงของตาผู้สังเกตเหนือระดับน้ำทะเล เส้น ZMn ที่ลากผ่านตำแหน่งของผู้สังเกตและจุดศูนย์กลางของโลกเรียกว่าเส้นดิ่งหรือแนวตั้ง เครื่องบินทุกลำที่ผ่านเส้นนี้เรียกว่า แนวตั้งและตั้งฉากกับมัน - แนวนอน. ระนาบแนวนอน HH / ผ่านตาผู้สังเกต เรียกว่า เครื่องบินขอบฟ้าที่แท้จริง. ระนาบแนวตั้ง VV / ผ่านจุดสังเกต M และแกนโลก เรียกว่า ระนาบของเส้นเมริเดียนที่แท้จริง ที่จุดตัดของระนาบนี้กับพื้นผิวโลก วงกลมใหญ่РnQPsQ / , เรียกว่า เส้นเมอริเดียนที่แท้จริงของผู้สังเกต. เส้นตรงที่ได้จากจุดตัดของระนาบขอบฟ้าจริงกับระนาบของเส้นเมริเดียนที่แท้จริง เรียกว่า เส้นเมอริเดียนที่แท้จริงหรือสายเที่ยง N-S เส้นนี้กำหนดทิศทางไปยังจุดเหนือและใต้ของเส้นขอบฟ้า ระนาบแนวตั้ง FF / ตั้งฉากกับระนาบของเส้นเมริเดียนที่แท้จริงเรียกว่า ระนาบแนวตั้งแรก. ที่จุดตัดกับระนาบของขอบฟ้าที่แท้จริงจะเกิด สาย E-Wตั้งฉากกับเส้น NS และกำหนดทิศทางไปยังจุดทิศตะวันออกและทิศตะวันตกของเส้นขอบฟ้า เส้น N-S และ E-W แบ่งระนาบของขอบฟ้าที่แท้จริงออกเป็นสี่ส่วน: NE, SE, SW และ NW

รูปที่ 5 ระยะการมองเห็นขอบฟ้า

ในทะเลเปิด ผู้สังเกตเห็นผิวน้ำรอบเรือล้อมรอบด้วยวงกลมเล็กๆ CC1 (รูปที่ 5) วงกลมนี้เรียกว่าขอบฟ้าที่มองเห็นได้ ระยะทาง De จากตำแหน่งของเรือ M ถึงแนวขอบฟ้าที่มองเห็นได้ CC 1 เรียกว่า ขอบฟ้าที่มองเห็นได้. ช่วงตามทฤษฎีของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้ Dt (ส่วน AB) จะน้อยกว่าช่วงจริง De เสมอ สิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าเนื่องจากความหนาแน่นที่แตกต่างกันของชั้นบรรยากาศตามความสูง ลำแสงจึงไม่แพร่กระจายในนั้นในแนวเส้นตรง แต่ไปตามเส้นโค้งกระแสสลับ เป็นผลให้ผู้สังเกตสามารถเพิ่มเติมเห็นบางส่วนของผิวน้ำที่อยู่ด้านหลังเส้นของขอบฟ้าที่มองเห็นได้ตามทฤษฎีและถูก จำกัด ด้วยวงกลม SS 1 ขนาดเล็ก วงกลมนี้เป็นเส้นของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้ของผู้สังเกต ปรากฏการณ์การหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศเรียกว่าการหักเหของแสงจากพื้นดิน การหักเหขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศ อุณหภูมิ และความชื้น ในสถานที่เดียวกันบนโลก การหักเหสามารถเปลี่ยนแปลงได้แม้ในหนึ่งวัน ดังนั้นในการคำนวณจะใช้ค่าเฉลี่ยของการหักเหของแสง สูตรกำหนดช่วงของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้:

อันเป็นผลมาจากการหักเหของแสง ผู้สังเกตเห็นเส้นขอบฟ้าในทิศทาง AC / (รูปที่ 5) สัมผัสกับส่วนโค้ง AC เส้นนี้ยกขึ้นเป็นมุม rเหนือเส้นตรง AB ฉีด rเรียกอีกอย่างว่าการหักเหของพื้นดิน ฉีด dระหว่างระนาบของขอบฟ้าที่แท้จริง HH / และทิศทางไปยังขอบฟ้าที่มองเห็นได้เรียกว่า ความโน้มเอียงของขอบฟ้า.

ช่วงการมองเห็นของวัตถุและแสงช่วงของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้ทำให้คุณสามารถตัดสินการมองเห็นของวัตถุที่อยู่ระดับน้ำได้ ถ้าวัตถุมีความสูงที่แน่นอน ชม.เหนือระดับน้ำทะเลแล้วผู้สังเกตสามารถตรวจจับได้ในระยะไกล:

ในแผนที่เดินเรือและอุปกรณ์ช่วยนำทาง จะมีการกำหนดช่วงการมองเห็นของไฟประภาคารที่คำนวณไว้ล่วงหน้า Dkจากระดับสายตาผู้สังเกต 5 ม. จากความสูงนี้ เดอเท่ากับ 4.7 ไมล์ ที่ อีควรแก้ไขนอกเหนือจาก 5 ม. ค่าของมันคือ:

จากนั้นระยะการมองเห็นของบีคอน Dnเท่ากับ:

ช่วงการมองเห็นของวัตถุซึ่งคำนวณตามสูตรนี้เรียกว่าเรขาคณิตหรือภูมิศาสตร์ ผลลัพธ์ที่คำนวณได้สอดคล้องกับสถานะเฉลี่ยของบรรยากาศใน กลางวันวัน ในหมอก ฝน หิมะตก หรือสภาพอากาศที่มีหมอกหนา ทัศนวิสัยของวัตถุจะลดลงตามธรรมชาติ ในทางตรงกันข้าม ภายใต้สภาวะหนึ่งของบรรยากาศ การหักเหของแสงอาจมีขนาดใหญ่มาก อันเป็นผลมาจากระยะการมองเห็นของวัตถุนั้นมากกว่าระยะที่คำนวณได้มาก

ระยะขอบฟ้าที่มองเห็นได้ ตารางที่ 22 MT-75:

ตารางคำนวณโดยสูตร:

เดอ = 2.0809 ,

เข้าโต๊ะ 22 MT-75 พร้อมความสูงของรายการ ชม.เหนือระดับน้ำทะเล ให้หาระยะการมองเห็นของวัตถุนี้จากระดับน้ำทะเล หากเราเพิ่มช่วงของขอบฟ้าที่มองเห็นได้ในตารางเดียวกันตามความสูงของตาผู้สังเกต อีเหนือระดับน้ำทะเล ผลรวมของระยะทางเหล่านี้จะเป็นระยะการมองเห็นของวัตถุโดยไม่คำนึงถึงความโปร่งใสของบรรยากาศ

เพื่อให้ได้ระยะของขอบฟ้าเรดาร์ ดร.ยอมรับเลือกจากตาราง 22 เพิ่มช่วงของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้ 15% จากนั้น Dp=2.3930 . สูตรนี้ใช้ได้กับสภาวะบรรยากาศมาตรฐาน: ความดัน 760 มม.อุณหภูมิ +15 องศาเซลเซียส การไล่ระดับอุณหภูมิ - 0.0065 องศาต่อเมตร ความชื้นสัมพัทธ์ ค่าคงที่ที่ระดับความสูง 60% ความเบี่ยงเบนจากสถานะมาตรฐานที่ยอมรับของบรรยากาศจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงบางส่วนในช่วงของขอบฟ้าเรดาร์ นอกจากนี้ ระยะนี้ กล่าวคือ ระยะทางที่สัญญาณสะท้อนสามารถเห็นได้บนหน้าจอเรดาร์ ขึ้นอยู่กับลักษณะเฉพาะของเรดาร์และคุณสมบัติการสะท้อนแสงของวัตถุในระดับสูง ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ให้ใช้สัมประสิทธิ์ 1.15 และข้อมูลในตาราง 22 ควรปฏิบัติตามด้วยความระมัดระวัง

ผลรวมของช่วงของขอบฟ้าเรดาร์ของเสาอากาศ Ld และวัตถุที่สังเกตได้ซึ่งมีความสูง A จะเป็นระยะสูงสุดที่สัญญาณสะท้อนกลับสามารถย้อนกลับได้

ตัวอย่างที่ 1 กำหนดช่วงการตรวจจับของบีคอนด้วยความสูง h=42 มจากระดับน้ำทะเลจากความสูงของตาผู้สังเกต e=15.5 เมตร
การตัดสินใจ. จากตาราง. 22 เลือก:
สำหรับ h = 42 ม..... . ตู่= 13.5 ไมล์;
สำหรับ อี= 15.5 ม. . . . . . เดอ= 8.2 ไมล์
ดังนั้นช่วงการตรวจจับบีคอน
Dp \u003d Dh + De \u003d 21.7 ไมล์

ระยะการมองเห็นของวัตถุยังสามารถกำหนดได้โดยโนโมแกรมที่วางอยู่บนเม็ดมีด (ภาคผนวก 6) MT-75

ตัวอย่าง 2 ค้นหาช่วงเรดาร์ของวัตถุที่มีความสูง h=122 เมตรถ้าความสูงที่มีประสิทธิภาพของเสาอากาศเรดาร์ Hd = 18.3 มเหนือระดับน้ำทะเล.
การตัดสินใจ. จากตาราง. 22 เลือกระยะการมองเห็นของวัตถุและเสาอากาศจากระดับน้ำทะเลตามลำดับ 23.0 และ 8.9 ไมล์ เมื่อรวมช่วงเหล่านี้และคูณด้วยปัจจัยที่ 1.15 เราพบว่าวัตถุภายใต้สภาวะบรรยากาศมาตรฐานมีแนวโน้มที่จะตรวจพบได้จากระยะทาง 36.7 ไมล์

พื้นผิวของโลกในด้านการมองเห็นของคุณเริ่มโค้งงอในระยะทางประมาณ 5 กม. แต่ความคมชัด วิสัยทัศน์ของมนุษย์ให้คุณมองเห็นได้ไกลสุดขอบฟ้า หากไม่มีความโค้ง คุณจะสามารถเห็นเปลวเทียนที่อยู่ห่างออกไป 50 กม.

ระยะการมองเห็นขึ้นอยู่กับจำนวนโฟตอนที่ปล่อยออกมาจากวัตถุที่อยู่ห่างไกล ดาว 1,000,000,000,000 ดวงในดาราจักรนี้ปล่อยแสงรวมกันเพียงพอสำหรับหลายพันโฟตอนเพื่อเข้าถึงทุกตารางไมล์ ดูโลก นี้ก็เพียงพอที่จะกระตุ้นเรตินาของดวงตามนุษย์

เนื่องจากเป็นไปไม่ได้ที่จะตรวจสอบความคมชัดของการมองเห็นของมนุษย์ขณะอยู่บนโลก นักวิทยาศาสตร์จึงใช้การคำนวณทางคณิตศาสตร์ พวกเขาพบว่าต้องใช้โฟตอนระหว่าง 5 ถึง 14 โฟตอนในการส่องเรตินาเพื่อให้เห็นแสงริบหรี่ เปลวเทียนที่ระยะทาง 50 กม. โดยคำนึงถึงการกระเจิงของแสง ให้จำนวนนี้ และสมองจะรับรู้ถึงแสงที่อ่อนลง

วิธีเรียนรู้บางสิ่งที่เป็นส่วนตัวเกี่ยวกับคู่สนทนาด้วยรูปร่างหน้าตาของเขา

เคล็ดลับของ "นกฮูก" ที่ "นกเค้าแมว" ไม่รู้

Brainmail ทำงานอย่างไร - การส่งข้อความจากสมองไปยังสมองผ่านทางอินเทอร์เน็ต

ทำไมจึงจำเป็นต้องเบื่อ?

"Magnet Man": วิธีเพิ่มเสน่ห์และดึงดูดใจผู้คนให้เข้ามาหาคุณ

25 คำพูดเพื่อปลุกนักสู้ในตัวคุณ

5 เหตุผลที่ผู้คนมักจะตำหนิเหยื่อในคดีอาญา ไม่ใช่ผู้กระทำความผิด

การทดลอง: ผู้ชายคนหนึ่งดื่มโคล่า 10 กระป๋องต่อวันเพื่อพิสูจน์อันตราย

ตั้งแต่การเห็นกาแลคซี่ที่ห่างไกลออกไปหลายปีแสงไปจนถึงการมองเห็นสีที่มองไม่เห็น Adam Hadhazy แห่ง BBC อธิบายว่าทำไมดวงตาของคุณสามารถทำสิ่งที่เหลือเชื่อได้ มองไปรอบๆ คุณเห็นอะไร? สี ผนัง หน้าต่าง ทุกอย่างดูชัดเจน ราวกับว่ามันควรจะอยู่ที่นี่ ความคิดที่ว่าเราเห็นทั้งหมดนี้ต้องขอบคุณอนุภาคของแสง - โฟตอน - ที่สะท้อนวัตถุเหล่านี้และเข้าไปในดวงตาของเรานั้นดูเหลือเชื่อ

การทิ้งระเบิดด้วยโฟตอนนี้ถูกดูดซับโดยเซลล์ไวแสงประมาณ 126 ล้านเซลล์ ทิศทางและพลังงานที่แตกต่างกันของโฟตอนจะถูกส่งไปยังสมองของเราในรูปแบบ สี ความสว่าง เติมโลกหลากสีของเราด้วยภาพ

เห็นได้ชัดว่าวิสัยทัศน์ที่โดดเด่นของเรามีข้อจำกัดหลายประการ เราไม่เห็นคลื่นวิทยุจากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ของเรา เราไม่เห็นแบคทีเรียใต้จมูกของเรา แต่ด้วยความก้าวหน้าทางฟิสิกส์และชีววิทยา เราสามารถระบุข้อจำกัดพื้นฐานของการมองเห็นตามธรรมชาติได้ Michael Landy ศาสตราจารย์ด้านประสาทวิทยาแห่งมหาวิทยาลัยนิวยอร์กกล่าวว่า "ทุกสิ่งที่คุณเห็นมีเกณฑ์ ระดับต่ำสุดที่คุณไม่สามารถมองเห็นด้านบนหรือด้านล่างได้

เรามาเริ่มดูที่ธรณีประตูภาพเหล่านี้ผ่านปริซึม - ให้อภัยปุน - ที่หลายคนเชื่อมโยงกับการมองเห็นตั้งแต่แรก: สี

ทำไมเราจึงเห็นสีม่วงและไม่ใช่สีน้ำตาลนั้นขึ้นอยู่กับพลังงานหรือความยาวคลื่นของโฟตอนที่กระทบกับเรตินาซึ่งอยู่ที่ด้านหลังลูกตาของเรา เซลล์รับแสงมีสองประเภทคือแท่งและโคน โคนมีส่วนรับผิดชอบต่อสี ในขณะที่แท่งไม้ช่วยให้เรามองเห็นเฉดสีเทาในสภาพแสงน้อย เช่น ในเวลากลางคืน Opsins หรือโมเลกุลของเม็ดสีในเซลล์เรตินาดูดซับพลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าของโฟตอนตกกระทบ ทำให้เกิดแรงกระตุ้นทางไฟฟ้า สัญญาณนี้ผ่าน จอประสาทตาไปสู่สมองซึ่งเกิดการรับรู้สีและภาพอย่างมีสติ

เรามีกรวยสามประเภทและ opsins ที่สอดคล้องกัน ซึ่งแต่ละประเภทมีความไวต่อโฟตอนที่มีความยาวคลื่นที่แน่นอน โคนเหล่านี้มีชื่อว่า S, M และ L (ความยาวคลื่นสั้น กลาง และยาว ตามลำดับ) เรารับรู้ว่าคลื่นสั้นเป็นคลื่นสีฟ้า คลื่นยาวเป็นสีแดง ความยาวคลื่นระหว่างพวกมันกับการรวมกันกลายเป็นรุ้งที่สมบูรณ์ "แสงทั้งหมดที่เราเห็น นอกเหนือจากที่ประดิษฐ์ขึ้นด้วยปริซึมหรืออุปกรณ์ที่ชาญฉลาด เช่น เลเซอร์ เป็นส่วนผสมของความยาวคลื่นที่แตกต่างกัน" แลนดี้กล่าว

จากความยาวคลื่นที่เป็นไปได้ทั้งหมดของโฟตอน กรวยของเราจะตรวจจับแถบความถี่เล็กๆ ตั้งแต่ 380 ถึง 720 นาโนเมตร ซึ่งเราเรียกว่าสเปกตรัมที่มองเห็นได้ นอกเหนือจากสเปกตรัมการรับรู้ของเราแล้ว ยังมีสเปกตรัมอินฟราเรดและคลื่นวิทยุ ซึ่งช่วงหลังมีช่วงความยาวคลื่นตั้งแต่มิลลิเมตรถึงหนึ่งกิโลเมตร

เหนือสเปกตรัมที่มองเห็นได้ ที่พลังงานสูงและความยาวคลื่นที่สั้นกว่า เราพบสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต จากนั้นจึงเกิดรังสีเอกซ์ และที่ด้านบนสุด สเปกตรัมรังสีแกมมา ที่มีความยาวคลื่นสูงถึงหนึ่งล้านล้านเมตร

แม้ว่าพวกเราส่วนใหญ่จะจำกัดอยู่แต่สเปกตรัมที่มองเห็นได้ แต่คนที่เป็นโรค aphakia (ขาดเลนส์) สามารถเห็นได้ในสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต Aphakia มักถูกสร้างขึ้นจากการผ่าตัดต้อกระจกหรือข้อบกพร่องที่เกิด โดยปกติ เลนส์จะปิดกั้นแสงอัลตราไวโอเลต ดังนั้นหากไม่มีแสง ผู้คนจะสามารถมองเห็นเกินสเปกตรัมที่มองเห็นและรับรู้ความยาวคลื่นได้ถึง 300 นาโนเมตรในโทนสีน้ำเงิน

การศึกษาในปี 2014 แสดงให้เห็นว่า เมื่อเราพูดกัน เราทุกคนสามารถเห็นโฟตอนอินฟราเรดได้ ถ้าโฟตอนอินฟราเรดสองโฟตอนบังเอิญชนเซลล์เรตินาเกือบจะพร้อมกันโดยไม่ได้ตั้งใจ พลังงานของพวกมันจะรวมกัน โดยเปลี่ยนความยาวคลื่นของพวกมันจากสิ่งที่มองไม่เห็น (เช่น 1000 นาโนเมตร) เป็น 500 นาโนเมตรที่มองเห็นได้ (แสงเย็น) สีเขียวสำหรับดวงตาส่วนใหญ่)

ดวงตามนุษย์ที่มีสุขภาพดีมีรูปกรวยสามประเภท แต่ละประเภทสามารถแยกแยะสีต่างๆ ได้ประมาณ 100 สี ดังนั้นนักวิจัยส่วนใหญ่จึงเห็นพ้องกันว่าดวงตาของเราสามารถแยกแยะสีได้ทั้งหมดประมาณหนึ่งล้านสี อย่างไรก็ตาม การรับรู้สีเป็นความสามารถเฉพาะบุคคลที่แตกต่างกันไปในแต่ละบุคคล ดังนั้นจึงค่อนข้างยากที่จะระบุตัวเลขที่แน่นอน

Kimberly Jamison นักวิจัยจาก University of California, Irvine กล่าวว่า "มันค่อนข้างยากที่จะใส่ตัวเลขนั้นออกมา “สิ่งที่คนคนหนึ่งเห็นอาจเป็นเพียงเสี้ยวหนึ่งของสีที่คนอื่นมองเห็น”

Jamison รู้ว่าเขากำลังพูดถึงอะไรเพราะเขาทำงานกับ "tetrachromats" ซึ่งเป็นคนที่มีวิสัยทัศน์ "เหนือมนุษย์" บุคคลที่หายากเหล่านี้ ซึ่งส่วนใหญ่เป็นผู้หญิง มีการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรมที่ทำให้พวกเขามีกรวยที่สี่เพิ่มขึ้น พูดโดยคร่าว ๆ ต้องขอบคุณกรวยชุดที่สี่ tetrachromats สามารถเห็นสีได้ 100 ล้านสี (คนตาบอดสี ไดโครแมต มีโคนแค่ 2 ชนิด มองเห็นได้ประมาณ 10,000 สี)

จำนวนโฟตอนขั้นต่ำที่เราต้องดูคือเท่าใด

เพื่อให้การมองเห็นสีทำงานได้ กรวยโดยทั่วไปต้องการแสงมากกว่าแท่งของพวกมันมาก ดังนั้น ในสภาพแสงน้อย สีจะ "จางหายไป" เมื่อแท่งสีแบบเอกรงค์มาด้านหน้า

ภายใต้สภาพห้องปฏิบัติการในอุดมคติ และในพื้นที่ของเรตินาซึ่งส่วนใหญ่ไม่มีแท่งแท่ง กรวยสามารถกระตุ้นได้ด้วยโฟตอนเพียงไม่กี่ตัวเท่านั้น ถึงกระนั้นแท่งไม้ก็ยังทำได้ดีกว่าในสภาพแสงพร่า จากการทดลองในปี 1940 พบว่าแสงหนึ่งควอนตัมก็เพียงพอที่จะดึงดูดความสนใจของเรา Brian Wandell ศาสตราจารย์ด้านจิตวิทยาและวิศวกรรมไฟฟ้าที่ Stanford กล่าวว่า "ผู้คนสามารถตอบสนองต่อโฟตอนเพียงตัวเดียวได้ “ไม่มีประโยชน์ที่จะอ่อนไหวไปมากกว่านี้”

ในปีพ.ศ. 2484 นักวิจัยจากมหาวิทยาลัยโคลัมเบียได้นำผู้คนเข้าห้องมืดและปล่อยให้สายตาของพวกเขาปรับตัว ใช้เวลาสองสามนาทีก่อนที่แท่งไม้จะมีความไวเต็มที่ ซึ่งเป็นสาเหตุที่ทำให้เรามองไม่เห็นเมื่อไฟดับกะทันหัน

จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็เปิดไฟสีเขียวอมฟ้าที่ด้านหน้าของตัวแบบ ในระดับที่เกินโอกาสทางสถิติ ผู้เข้าร่วมสามารถตรวจจับแสงได้เมื่อโฟตอน 54 ตัวแรกมาถึงตาของพวกเขา

หลังจากการชดเชยการสูญเสียโฟตอนผ่านการดูดซับโดยส่วนประกอบอื่น ๆ ของดวงตา นักวิทยาศาสตร์พบว่าโฟตอนเพียงห้าตัวเปิดใช้งานแท่งห้าแท่งแยกกันซึ่งทำให้ผู้เข้าร่วมรู้สึกถึงแสง

ขีด จำกัด ที่เล็กที่สุดและไกลที่สุดที่เรามองเห็นคืออะไร?

ข้อเท็จจริงนี้อาจทำให้คุณประหลาดใจ: ไม่มีการจำกัดภายในสำหรับสิ่งที่เล็กที่สุดหรือไกลที่สุดที่เรามองเห็นได้ ตราบใดที่วัตถุทุกขนาด ในทุกระยะ โฟตอนส่งผ่านไปยังเซลล์เรตินา เราก็สามารถเห็นพวกมันได้

“ดวงตาที่ใส่ใจคือปริมาณแสงที่เข้าตา” แลนดี้กล่าว - จำนวนโฟตอนทั้งหมด คุณสามารถทำให้แหล่งกำเนิดแสงมีขนาดเล็กและอยู่ห่างไกลอย่างน่าขัน แต่ถ้ามันปล่อยโฟตอนอันทรงพลัง คุณจะเห็นมัน”

ตัวอย่างเช่น ภูมิปัญญาดั้งเดิมกล่าวว่าในคืนที่มืดและสว่าง เราจะเห็นเปลวเทียนในระยะทาง 48 กิโลเมตร ในทางปฏิบัติ ดวงตาของเราจะอาบโฟตอน ดังนั้นควอนตัมแสงที่หลงทางจากระยะไกลก็จะหลงไปกับความยุ่งเหยิงนี้ “เมื่อคุณเพิ่มความเข้มของแบ็คกราวด์ ปริมาณแสงที่คุณต้องการเพื่อดูบางอย่างจะเพิ่มขึ้น” แลนดี้กล่าว

ท้องฟ้ายามค่ำคืนที่มีพื้นหลังสีเข้มที่ประดับด้วยดวงดาว เป็นตัวอย่างที่โดดเด่นของระยะการมองเห็นของเรา ดวงดาวมีขนาดใหญ่มาก หลายแห่งที่เราเห็นในท้องฟ้ายามค่ำคืนมีเส้นผ่านศูนย์กลางหลายล้านกิโลเมตร แต่ดาวฤกษ์ที่ใกล้ที่สุดก็อยู่ห่างจากเราอย่างน้อย 24 ล้านล้านกิโลเมตร ดังนั้นจึงเล็กมากสำหรับดวงตาของเราจนคุณนึกภาพไม่ออก แต่เราเห็นว่ามันเป็นจุดฉายแสงที่ทรงพลังเมื่อโฟตอนข้ามระยะทางจักรวาลและกระทบดวงตาของเรา

ดาวฤกษ์ทุกดวงที่เราเห็นในท้องฟ้ายามค่ำคืนอยู่ในกาแลคซีของเรา - ทางช้างเผือก วัตถุที่ไกลที่สุดที่เรามองเห็นด้วยตาเปล่าอยู่นอกดาราจักรของเรา นั่นคือ ดาราจักรแอนโดรเมดา ซึ่งอยู่ห่างออกไป 2.5 ล้านปีแสง (แม้ว่าจะเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ แต่บางคนอ้างว่าสามารถมองเห็นดาราจักร Triangulum ในท้องฟ้ายามค่ำคืนที่มืดมิดอย่างยิ่ง และอยู่ห่างออกไปสามล้านปีแสง เพียงแค่เชื่อคำพูดของพวกเขา)

ดวงดาวนับล้านล้านดวงในดาราจักรแอนโดรเมดา เมื่อดูจากระยะห่างแล้ว เบลอเป็นหย่อมท้องฟ้าที่ส่องแสงสลัว และยังมีขนาดมหึมา จากมุมมอง ขนาดที่มองเห็นได้แม้ว่าจะอยู่ห่างออกไป quintillion กิโลเมตร แต่กาแลคซีแห่งนี้ก็กว้างกว่าพระจันทร์เต็มดวงถึงหกเท่า อย่างไรก็ตาม มีโฟตอนเพียงไม่กี่ตัวที่เข้าตาเราจนแทบมองไม่เห็นสัตว์ประหลาดบนท้องฟ้า

การมองเห็นจะเฉียบคมแค่ไหน?

ทำไมเราไม่เห็นดาวแต่ละดวงในดาราจักรแอนโดรเมดา ข้อจำกัดของความละเอียดในการมองเห็นหรือการมองเห็น กำหนดข้อจำกัดของตัวเอง ความสามารถในการมองเห็นคือความสามารถในการแยกแยะรายละเอียดต่างๆ เช่น จุดหรือเส้นแยกจากกันเพื่อไม่ให้รวมเข้าด้วยกัน ดังนั้น เราสามารถนึกถึงขีดจำกัดของการมองเห็นเป็นจำนวน "จุด" ที่เราแยกแยะได้

ขีดจำกัดความสามารถในการมองเห็นถูกกำหนดโดยปัจจัยหลายประการ เช่น ระยะห่างระหว่างกรวยและแท่งที่บรรจุอยู่ในเรตินา ที่สำคัญก็คือทัศนศาสตร์ของ ลูกตาซึ่งดังที่เราได้กล่าวไปแล้วนั้น จะป้องกันการแทรกซึมของโฟตอนที่เป็นไปได้ทั้งหมดไปยังเซลล์ที่ไวต่อแสง

ในทางทฤษฎี ผลการศึกษาพบว่าสิ่งที่ดีที่สุดที่เราเห็นคือ 120 พิกเซลต่อองศาของส่วนโค้ง ซึ่งเป็นหน่วยวัดเชิงมุม คุณสามารถคิดได้ว่าเป็นกระดานหมากรุกขาวดำขนาด 60x60 ที่พอดีกับเล็บมือที่ยื่นออกไป “มันเป็นรูปแบบที่ชัดเจนที่สุดที่คุณมองเห็น” แลนดี้กล่าว

การทดสอบสายตาเช่นเดียวกับโต๊ะที่มีตัวอักษรขนาดเล็กนั้นใช้หลักการเดียวกัน ขีดจำกัดความคมชัดเดียวกันนี้อธิบายว่าทำไมเราจึงไม่สามารถแยกแยะและโฟกัสที่เซลล์ชีวภาพที่มีแสงสลัวเพียงเซลล์เดียวที่มีความกว้างไม่กี่ไมโครเมตร

แต่อย่าเขียนตัวเองออก ล้านสี โฟตอนเดียว โลกกาแล็กซี่ที่อยู่ห่างออกไป quintiln กิโลเมตร - ไม่เลวสำหรับฟองเยลลี่ในเบ้าตาของเรา เชื่อมต่อกับฟองน้ำ 1.4 กิโลกรัมในกะโหลกศีรษะของเรา

แต่ละวัตถุมีความสูงที่แน่นอน H (รูปที่ 11) ดังนั้นช่วงการมองเห็นของวัตถุ Dp-MR จึงประกอบด้วยช่วงของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้ของผู้สังเกต De=Mc และช่วงของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้ของวัตถุ Dn =อาร์ซี:

ข้าว. สิบเอ็ด

ตัวอย่างที่ 11ค้นหาช่วงการมองเห็นของวัตถุที่มีความสูงเหนือระดับน้ำทะเล H = 26.5 ม. (86 ฟุต) ที่ความสูงของดวงตาของผู้สังเกตเหนือระดับน้ำทะเล e = 4.5 ม. (15 ฟุต)

การตัดสินใจ.

1. ตาม Nomogram ของ Struisky (รูปที่ 12) ในระดับแนวตั้งด้านซ้าย "ความสูงของวัตถุที่สังเกต" ให้ทำเครื่องหมายจุดที่ตรงกับ 26.5 ม. (86 ฟุต) ในระดับแนวตั้งด้านขวาเครื่องหมาย "ความสูงของดวงตาของผู้สังเกต" จุดที่สอดคล้องกับ 4.5 ม. ( 15 ฟุต); เชื่อมต่อจุดที่ทำเครื่องหมายไว้ด้วยเส้นตรงที่จุดตัดของจุดหลังที่มีมาตราส่วนแนวตั้งเฉลี่ย "ช่วงการมองเห็น" เราได้รับคำตอบ: Дn = 15.1 ม.

2. ตาม MT-63 (ตารางที่ 22-c) สำหรับ e = 4.5 ม. และ H = 26.5 ม. ค่า Dn = 15.1 ม. ตาของผู้สังเกตไม่เท่ากับ 5 ม. จากนั้นจึงจำเป็นต้องเพิ่มการแก้ไข A \u003d MS-KS- \u003d De-D5 ลงใน ช่วง Dk ที่ระบุในคู่มือ การแก้ไขคือความแตกต่างระหว่างระยะห่างของขอบฟ้าที่มองเห็นได้จากความสูง 5 เมตร และเรียกว่าการแก้ไขความสูงของตาผู้สังเกต:

ข้าว. 12.

ผู้สังเกตสามารถมองเห็นไฟได้จากระยะใด ซึ่งตาของเขาอยู่สูง e = 16 ม.

การตัดสินใจ. 1) ตามสูตร (11)

3) ตามสูตร (12) Dp \u003d (20.0 + 3.6) \u003d 23.6 ไมล์

ตัวอย่างที่ 13ระยะการมองเห็นของบีคอน ที่ระบุบนแผนที่ Dk = 26 ไมล์

ผู้สังเกตการณ์บนเรือจะเห็นไฟจากระยะเท่าใด (e = 2.0 ม.)

การตัดสินใจ. 1) ตามสูตร (11)

3) ตามสูตร (12) Dp = 26.0-1.6 = 24.4 ไมล์

ช่วงการมองเห็นของวัตถุซึ่งคำนวณโดยสูตร (9) และ (10) เรียกว่า ทางภูมิศาสตร์

ข้าว. สิบสาม

ในสภาพอากาศที่มีเมฆมาก ระยะการมองเห็นจริงอาจแตกต่างอย่างมากจากพื้นที่ทางภูมิศาสตร์หรือระยะการมองเห็น

เมื่อเร็ว ๆ นี้ จากการศึกษาพบว่าภายใต้เงื่อนไขของการนำทางในเวลากลางวัน ช่วงการมองเห็นของวัตถุถูกกำหนดได้อย่างแม่นยำมากขึ้นโดยสูตรต่อไปนี้:

ตัวอย่าง 14จงหาระยะการมองเห็นของวัตถุที่มีความสูงเหนือระดับน้ำทะเล H = 26.5 ม. โดยที่ความสูงของตาผู้สังเกตเหนือระดับน้ำทะเล e = 4.5 ม.

การตัดสินใจ. 1 ตามสูตร (13)

รัศมีทรงกลม Вс ของวงกลมขนาดเล็กที่มี с¹с²с³ เรียกว่าพิสัยทฤษฎีของขอบฟ้าที่มองเห็นได้

ค่ารัศมีทรงกลมขึ้นอยู่กับความสูงของดวงตาของผู้สังเกตเหนือระดับน้ำทะเล

ดังนั้น หากตาของผู้สังเกตอยู่ที่จุด A1 ที่ความสูง BA¹ = e¹ เหนือระดับน้ำทะเล รัศมีทรงกลม Bc" จะมากกว่ารัศมีทรงกลม Bc

ในการพิจารณาความสัมพันธ์ระหว่างความสูงของตาผู้สังเกตกับช่วงทฤษฎีของขอบฟ้าที่มองเห็นได้ ให้พิจารณาสามเหลี่ยมมุมฉาก AOc:

Ac² \u003d AO² - Os²; AO = OB + e; OB=R,

จากนั้น AO = R + e; ออส = ร.

เนื่องจากความสูงของตาผู้สังเกตเหนือระดับน้ำทะเลไม่มีความสำคัญเมื่อเทียบกับขนาดรัศมีของโลก ความยาวของแทนเจนต์ Ac สามารถนำมาเท่ากับค่าของรัศมีทรงกลม Bc และแสดงถึงช่วงทางทฤษฎีของ ขอบฟ้าที่มองเห็นได้ผ่าน DT เราได้รับ

D 2T = (R + e)² - R² = R² + 2Re + e² - R² = 2Re + e²,

ข้าว. แปด

ในกรณีนี้ ลำแสงจากจุด A ถึง c ไม่ไปตามเส้นตรง Ac แต่ตามแนวโค้ง ASm "(ดูรูปที่ 8) ดังนั้น สำหรับผู้สังเกต จุด c จะมองเห็นได้ในทิศทางของ แทนเจนต์ AT เช่น ยกขึ้นโดยมุม r \u003d L TAc เรียกว่ามุมหักเหของโลก มุม d \u003d L HAT เรียกว่า ความเอียงของขอบฟ้าที่มองเห็นได้ และที่จริง ขอบฟ้าที่มองเห็นได้จะมีขนาดเล็ก วงกลม m", m "2, mz" โดยมีรัศมีทรงกลมที่ใหญ่กว่าเล็กน้อย (Bm "\u003e Sun)

ค่ามุมหักเหของโลกไม่คงที่และขึ้นอยู่กับคุณสมบัติการหักเหของแสงของบรรยากาศ ซึ่งแปรผันตามอุณหภูมิและความชื้น ปริมาณของอนุภาคแขวนลอยในอากาศ ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับช่วงเวลาของปีและวันที่ของวันด้วย ดังนั้นช่วงจริงของขอบฟ้าที่มองเห็นได้เมื่อเทียบกับช่วงทฤษฎีจึงสามารถเพิ่มขึ้นได้ถึง 15%

ในการนำทาง ระยะจริงของขอบฟ้าที่มองเห็นได้จะเพิ่มขึ้น 8% เมื่อเทียบกับช่วงทฤษฎี

ดังนั้นการระบุระยะจริงหรือที่เรียกกันว่าช่วงทางภูมิศาสตร์ของขอบฟ้าที่มองเห็นได้ผ่าน D e เราได้รับ:

หากความสูงที่แท้จริงของดวงตาไม่ตรงกับค่าตัวเลขที่ระบุในตาราง ระยะของเส้นขอบฟ้าที่มองเห็นได้จะถูกกำหนดโดยการแก้ไขเชิงเส้นระหว่างสองค่าที่ใกล้เคียงกับความสูงที่แท้จริงของดวงตา

ช่วงการมองเห็นของวัตถุและไฟ

เพื่อความสะดวกในการกำหนดระยะการมองเห็นของวัตถุ ให้ใช้ตาราง 22-c (MT-63) คำนวณโดยสูตร (5a): ในการพิจารณาจากตารางนี้ว่าวัตถุจะเปิดขึ้นจากระยะใด จำเป็นต้องทราบความสูงของดวงตาของผู้สังเกตเหนือระดับน้ำและความสูงของวัตถุ หน่วยเป็นเมตร

ระยะการมองเห็นของวัตถุยังสามารถกำหนดได้ด้วยโนโมแกรมพิเศษ (รูปที่ 10) ตัวอย่างเช่น ความสูงของดวงตาเหนือระดับน้ำคือ 5.5 ม. และความสูง h ของสัญลักษณ์คือ 6.5 ม. เพื่อกำหนด D n ไม้บรรทัดจะถูกนำไปใช้กับโนโมแกรมเพื่อเชื่อมต่อจุดที่สอดคล้องกับ h และ e บนมาตราส่วนสุดขีด จุดตัดของไม้บรรทัดที่มีมาตราส่วนเฉลี่ยของโนโมแกรมจะแสดงระยะการมองเห็นที่ต้องการของวัตถุ D n (ในรูปที่ 10 D n = 10.2 ไมล์)

ในคู่มือการนำทาง - บนแผนที่ ในทิศทางการเดินเรือ ในคำอธิบายของไฟและป้าย - ระยะการมองเห็นของวัตถุ DK จะถูกระบุที่ความสูงของดวงตาของผู้สังเกตการณ์ 5 ม. (ในแผนที่ภาษาอังกฤษ - 15 ฟุต)

ในกรณีที่ความสูงที่แท้จริงของตาผู้สังเกตแตกต่างกัน จำเป็นต้องแนะนำ AD การแก้ไข (ดูรูปที่ 9)

ข้าว. เก้า

ดังนั้น ไฟจึงมีระยะการมองเห็น "เชิงแสง" ของตัวเอง ซึ่งอาจมากกว่าหรือน้อยกว่าระยะการมองเห็นของเส้นขอบฟ้าจากความสูงของไฟ

คู่มือการนำทางระบุระยะการมองเห็นที่แท้จริง (ทางคณิตศาสตร์) ของแสง แต่ถ้ามีค่ามากกว่าแสงออปติคัล จะมีการระบุช่วงหลัง

ระยะการมองเห็นของสัญญาณชายฝั่งของสถานการณ์การเดินเรือนั้น ไม่เพียงแต่จะขึ้นอยู่กับสถานะของบรรยากาศเท่านั้น แต่ยังขึ้นกับปัจจัยอื่นๆ อีกหลายประการ ซึ่งรวมถึง:

ก) ภูมิประเทศ (กำหนดโดยธรรมชาติของพื้นที่โดยรอบโดยเฉพาะอย่างยิ่งความเด่นของสีเฉพาะในภูมิทัศน์โดยรอบ);

B) photometric (ความสว่างและสีของเครื่องหมายที่สังเกตได้และพื้นหลังที่ฉาย)

C) เรขาคณิต (ระยะทางไปยังป้ายขนาดและรูปร่าง)