Увеличиваем чувствительность глаза в 200.000 раз. Секреты ночного зрения

Часто в разговоре с покупателями мы используем термин «ночное зрение». Обычно это касается фонарей, имеющих на борту красный источник света. Однако объяснить, что это такое и для чего оно нужно, довольно сложно. Поэтому просто ссылаемся на науку и говорим, что красный свет – это полезное дополнение, делающее ночную картину чётче и яснее. Пришло время раскрыть все секреты ночного зрения, которые давным-давно известны военным разведчикам, спецназу и солдатам караульной службы.

Мы уже касались этой темы в обзоре фонаря Fenix TK41C, т.к. у него есть отдельный красный светодиод, предназначенный конкретно для работы совместно с ночным зрением. Такой же отдельный светодиод имеется у TK15C и LD75C. У некоторых налобных фонарей также есть дополнительный красный маломощный светодиод – например, у Fenix HL30, HP01 или нового HL60R. Попробуем рассказать об этом более развёрнуто.

Из курса школьной анатомии нам известно, что глаз человека имеет высокоразвитую нервную систему, снабжён отличной оптикой и развитой мускулатурой, позволяющей глазу двигаться и фокусироваться. Всё это дает человеку возможность различать огромный диапазон видимых световых раздражителей, интенсивность которых может различаться в 10 миллиардов раз. Психологи и физиологи всего мира долгие годы исследовали возможности этого органа чувств и, в том числе, то самое ночное зрение. Больше всего исследований в этой области проводилось в годы Второй мировой войны и преследовало вполне конкретные военные задачи. Исследования выявили, что сетчатка глаза имеет очень сложное строение. (см. Рис.1а) Она состоит из нескольких слоёв нервных клеток, оканчивающихся светочувствительными аппаратами – колбочками и палочками, которые и являются рецепторами света. Колбочки менее чувствительны и предназначены для работы в дневное время, они также отвечают за видимость цвета. В сетчатке их около 7 миллионов. Палочки же их полная противоположность. Они высокочувствительны к свету слабой интенсивности. Их значительно больше, примерно 130 миллионов. Именно они являются основным механизмом ночного зрения.

Адаптация заключается в приспособлении глаза к воздействию световых раздражителей. Различают темновую адаптацию, световую и цветовую. Увеличение световой чувствительности глаза по мере пребывания в темноте называется темновой адаптацией. Она возникает вследствие того, что в темноте возрастает концентрация зрительного пурпура, содержащегося в палочках. Это влечёт за собой повышение чувствительности глаза к световым раздражителям.

Установлено, что темновая адаптация начинается с момента погружения глаз в темноту, и благодаря ей чувствительность может быть увеличена в 200 000 раз. Возрастание чувствительности происходит непрерывно в течении всего времени нахождения в темноте и достигает своей максимальной отметки через 60-80 минут¹. Особенно интенсивно адаптация нарастает в первые 15-30 минут. Это означает, что охранник, выйдя из помещения с ярким освещением на неосвещённый пост, примерно час не способен вести эффективное наблюдение за охраняемой территорией. Известно, что именно после пересменки охраны преступники чаще всего совершают нападения на охраняемые объекты.

Выявленные механизмы и закономерности «ночного зрения» дают возможность существенно ускорить адаптацию глаз, и повысить их чувствительность. Рассмотрим подробнее эти механизмы.

Первое. Светочувствительные рецепторы – те самые колбочки и палочки – распределены по сетчатке неравномерно. Первые располагаются преимущественно в центре, вторые – на периферии. Следовательно, для обнаружения малозаметных объектов в тёмное время суток их лучше рассматривать периферической часть сетчатки. (см. Рис.1б)

Второе. Рецепторы сетчатки значительно отличаются по степени чувствительности к свету с разной длиной волны. Глаз, адаптированный к темноте, наиболее восприимчив к длине волн порядка 511 нм и относительно менее восприимчив к спектру, превышающему 620 нм. (см. Рис.2)

Дневное зрение лучше всего воспринимает волны порядка 554 нм. Это значит, что ночное зрение максимально чувствительно к синему спектру света и относительно нечувствительно к красному. Проще говоря, ночью адаптированным зрением мы мгновенно обнаруживаем объекты синего цвета – но при попадании в глаза синего света происходит темновая дезадаптация, т.е. «засветка», и, как следствие, снижение чувствительности. Поэтому желательно, чтобы дежурное освещение в помещениях, где отдыхает караульная смена перед заступлением на посты, было красным.

В годы Второй мировой войны армия США разработала специальные красные очки, плотно прилегающие к лицу, которые не пропускали свет с длиной волны меньше 600 нм, но через которые проникало достаточно света для работы колбочкового зрения. В таких очках солдат мог сколько угодно находиться в освещённом помещении и сохранять ночное зрение. Это практически полностью исключало процесс темновой адаптации и позволяло при выходе в ночь сразу приступить к выполнению задач.

Очки похожие на те, что разработали в армии США показаны в серии фильмов про Риддика.

Фонарь красного цвета позволяет без ущерба для адаптированных к темноте глаз увеличивать яркость и контрастность освещаемого пространства, что помогает при передвижении ночью лучше различать объекты на ближних и средних дистанциях. При свете красного фонаря можно, например, читать карту, не теряя способности сразу сверять её с местностью.

Известен факт, что, несмотря на знания о ночном зрении и его закономерностях, в 1939 году Париж и Лондон использовали для светомаскировки синий свет. За что лётчики немецких бомбардировщиков были очень благодарны, ведь синий свет помогал им мгновенно находить объекты на земле и одновременно «ослеплял» расчёты ПВО.

Третье. Темновая адаптация неравномерна и имеет определённую динамику. В первые 5 минут чувствительность глаз увеличивается на 30% относительно начального уровня. Ещё через 15-20 минут – на 80%. Во многом это время зависит от дельты между начальной и конечной точками устанавливающейся чувствительности. Есть большая разница между адаптацией после полумрака и переходом от яркого света к полной темноте.

Четвёртое. Найдена закономерность дезадаптации глаза к темноте. К примеру, «засветка» адаптированного к темноте зрения в течение 5 секунд снижает его чувствительность примерно на 8-10 минут. На это же время снижается чёткость и дальность обнаружения объектов. Отсюда следует, что на частично освещённых постах охрана остаётся практически слепой большую часть времени. И наиболее выражена эта «слепота», когда караульный попадает в темноту сразу после участка со светом.

Пятое. Найдена взаимосвязь в функционировании симпатической нервной системы, выраженная в том, что возбуждение одной из систем симпатической иннервации влечёт за собой возбуждение прочих симпатических систем. Исходя из этого, группа ученых Института психологии АПН РСФСР под руководством К.Х. Кекчеева в 1941-1946 гг. проводила исследования с целью улучшения ночного зрения военнослужащих (разведчиков, диверсантов, наблюдателей, часовых). Результатом стало выявление физиологических стимуляторов, позволяющих за короткий промежуток времени существенно повысить световую чувствительность глаз. Такими стимуляторами являются:

•  форсированное дыхание (глубокое резкое дыхание, начинающееся с полного выдоха);
• термическое воздействие (обтирание лица холодной водой, холодный компресс на затылок);
•  вкусовые раздражители (приём небольшого количества вкусной пищи – 10 граммов сахара, например);
• лёгкая мышечная активность (простейшие гимнастические упражнения);
• прием витамина А (ретинола ацетата) в больших дозах (20-50 тыс. МЕ – т.е., в десять раз выше суточной потребности).²

Проведенные эксперименты до сих пор считаются классическими, а полученные результаты – актуальными. Они свидетельствуют о том, что применение физиологических стимуляторов позволяет повысить чувствительность ночного зрения и слуха на 40-50%. Время темновой адаптации сокращается примерно в 10 раз, до 5-6 минут. Зрительная чувствительность растёт в 10 раз быстрее, чем без применения стимуляторов. При этом однократное их применение обеспечивает повышение чувствительности на 1-1,5 часа, многократное – на 2-3 часа. Также перечисленные стимуляторы являются эффективным и надёжным средством для снятия кинестетического и сенсорного утомления.

Ряд других исследований, проведенных под руководством Л.А.Шварц и также ориентированных на нужды армии, показали, что серьёзное изменение зрительной чувствительности достигалось посредством эмоционально-волевого усилия. Выяснилось, что при использовании особых инструкций, требующих определённого уровня чувствительности в установленные сроки, необходимая чувствительность достигалась на 470-845% быстрее, по сравнению с исходной. Здесь психологическим механизмом изменения показателей служат убеждение (самоубеждение), внушение (самовнушение) и эмоциональный настрой. Доказан и факт влияния на остроту ночного зрения различных приятных раздражителей. Употребление вкусной пищи (к примеру, сахара) увеличивало остроту ночного зрения на 210%, а приятная музыка – на 240%. В противовес этому, грустная музыка снижала чувствительность на 60%, а горькая пища – на 50%.³

И последнее. Использование красной светомаскировки или красного фонаря при скрытом перемещении обусловлено тем, что оппонент также использует «палочковое» зрение для наблюдения за местностью. То есть, колбочки у него неактивны. А, как мы написали выше, палочки наименее чувствительны к этому спектру. Для того чтобы активировать неактивный рецептор, нужен сигнал достаточной интенсивности (т.е., достаточной яркости, применительно к свету). Красный свет низкочастотный, у него малая яркость и интенсивность. Поэтому при использовании темно-красного фонаря есть шанс, что «спящие» световые рецепторы стороннего наблюдателя, находящегося на некотором расстоянии, этот свет просто не возбудит, т.к. интенсивность сигнала слишком мала, а темновые его не различат, т.к. они для этого не предназначены. Сюда же можно отнести и физические свойства красного света, касающиеся нормальной дисперсии: чем ниже частота (больше длина волны), тем рассеивание меньше, луч более когерентный. На практике это означает очень хорошую прямую видимость красного света и очень слабое его распространение в сторону от основного потока.

Описанные данные позволяют вам использовать богатый арсенал средств для решения задач, связанных с ночным зрением. Зная эти методы, вы можете:

• резко сокращать или устранять период темновой адаптации;
• повышать чувствительность глаз;
• поддерживать достигнутую чувствительность длительное время;
• избегать негативных факторов темновой дезадаптации;
• знать и применять на практике преимущества красных фонарей.

Знание этих простых секретов позволит вам эффективнее использовать механизмы собственного тела, безопасно перемещаться в темноте и вести эффективное наблюдение за местностью без использования ярких источников света или приборов ночного видения.

1. Климов Е.А. Общая психология. – М.: Озон, 2002

2. Кекчеев, К. Х. Ночное зрение: (как лучше видеть в темноте) / К.Х. Кекчеев; Ин-т психологии Моск. Орд. Ленина гос. ун-та им. М.В. Ломоносова. – М.: Гос. изд-во "Сов. наука", 1942.

3. Платонов К., Шварц Л. Очерки психологии для летчиков. — М.: Воениздат МВС СССР, 1948.