Участник:DmitriyRDS/Зелёный луч - следствие специфики работы глаза

Зелёный луч принято считать редким оптическим явлением: продолжающимся от 1-2 секунд до 5 минут, проявляющимся в виде вспышки зелёного света в момент исчезновения солнечного диска за горизонтом (обычно морским)

Традиционное объяснение феномена зелёного луча

Появления зелёного луча практически всегда связывают с рефракцией солнечных лучей в атмосфере. Объясняют это так: поскольку атмосфера в нижних слоях плотнее, чем в верхних, лучи света, проходя через атмосферу, искривляются и разлагаются на основные цвета, преломление красных лучей несколько меньше, чем зелёных и голубых; при этом угол преломления лучей увеличивается по мере приближения светила к горизонту. При спокойном состоянии атмосферы «растягивание» спектра от верхнего (фиолетового) до нижнего (красного) края достигает 30". Далее шло предположение, что на длинном пути солнечных лучей сквозь нижние слои атмосферы большая часть жёлтых и оранжевых лучей поглощается водяным паром и молекулами кислорода, а фиолетовые и голубые — значительно ослабляются вследствие рассеяния, так что делался вывод, что остаются главным образом зелёные и красные лучи. Это приводит к тому, что видны два солнечных диска, зелёный и красный, в большей части, но не полностью перекрывающие друг друга.

Поэтому, по мнению сторонников этого рассуждения, в последний момент перед полным исчезновением солнечного диска, когда его красное изображение оказывается под горизонтом, короткое время виден верхний край зелёного изображения. Зелёный луч должен наблюдаться лишь при очень прозрачном воздухе, чаще всего на морском горизонте. Бытует мнение, что иногда, если воздух очень чист, виден и голубой луч. При таком ходе рассуждения следует, что зелёный луч может возникать и при восходе Солнца

Считается, что если Солнце имеет при закате красный цвет и на него легко смотреть невооружённым глазом, то зелёного луча не будет исходя из предположения, что красный цвет солнечного диска указывает на сильное рассеяние атмосферой синих и зелёных лучей. Также предполагают, что если Солнце мало изменило свой беловато-жёлтый цвет (если поглощение света атмосферой невелико), то при чистом воздухе можно увидеть зелёный луч после заката.

Полагают, что явление зелёного луча бывает трёх форм:

• в виде зелёного края верхней части диска Солнца,
• в виде зелёного сегмента
• в виде зелёного луча, который похож на зелёное пламя, вырывающееся из-за горизонта.

Так же бытует мнение, что Зелёный луч чаще всего появляется в южных странах, так как там у горизонта "прозрачней" небо.

Зелёный луч как эффект нашего зрения

Существует и другое объяснение, согласно которому зелёный луч — не оптическая иллюзия и не физическое явление, а обычный эффект нашего зрения, а все фотографии зелёного луча — подделки.

Объяснение этому приводится, в частности, в книге С. Ременко «Цвет и зрение». В ней отмечается, что до сих пор не существует ни одного квалифицированного физического объяснения этого феномена, а все существующие попытки физического объяснения феномена Зелёный луч никак не согласуются с самой физикой.

При существовании эффекта рефракции, как бы не было сильно «избирательное» поглощение или рассеивание атмосферой отдельных участков спектра, мы в любом случае должны были бы увидеть при заходе солнца последовательно пробегающие все цвета спектра: красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый пусть даже с различной яркостью. Аналогично при восходе Солнца должна была бы иметь место обратная смена цветов: первый луч восходящего Солнца должен был бы быть фиолетовым, синим, голубым, зелёным, затем к нему добавляется жёлтый, оранжевый и, наконец, красный, вместе формирующие обычный дневной свет Солнца. Но этого никто никогда не наблюдал.

Мистификация этого явления (в том числе и в художественной литературе), привела к появлению массы рассказов очевидцев и откровенно банальных подделок, авторы которых пытаются утверждать, что именно им посчастливилось запечатлеть это редкое явление.

Как пишет С. Ременко в книге «Цвет и зрение», объяснение этого явления кроется не в рефракции (преломлении) солнечных лучей в атмосфере, а в специфике устройства механизма цветового восприятия у человека и связано с давно известным эффектом возникновения последовательного образа цвета при выключении «красного» стимула.

Опыты позволяющие наблюдать последовательные образы

Если после напряжённого наблюдения небольшой зелёной полоски (вследствие чего снижается чувствительность к зелёным цветам) перевести взгляд на большую белую поверхность, то в течение некоторого времени будем видеть на ней полоску, окрашенную в цвет дополнительный к зелёному (т. е. пурпурный в данном примере), который быстро исчезает. Этот цвет называют последовательным образом.. При использовании пурпурной полоски, последовательным образом будет соответственно зелёный.

Второй опыт: Возьмём квадратную пластинку, разделённую на четыре части, каждая из которых окрашена в один из четырёх цветов: зелёный, синий, жёлтый, красный. Если в течение 15-20 секунд фиксировать взгляд на середине пластинки, а потом быстро заменить пластинку листом белой бумаги, мы увидим на ней четыре цветных квадрата, окрашенные в цвета, близкие к дополнительным цветам четырёх квадратиков пластинки: красно-пурпурный, оранжевый, пурпурновато-синий, сине-зелёный..

Третий опыт: Если в течение нескольких секунд неподвижно смотреть на красное пятно, а потом перевести взгляд на белую бумагу, то мы увидим на бумаге зелёное пятно. Если рассматривать жёлтый кружок, то на бумаге увидим синий, и наоборот..

Ещё один опыт: В темной комнате на расстоянии 30 - 40 см от глаз располагают экран из черной бумаги размером около 40 Х 40 см, в центре которого прокалывают отверстие диаметром 2 мм. Через это отверстие на глаз наблюдателя направляется свет от вплотную приставленного к отверстию диапроектора. Опыт ставят дважды с интервалом 5 - 10 минут, так как при столь ярком свете потенциал восстанавливается за 3-5 минут. Так как постоянные времени палочки и красночувствительной области колбочки отличаются больше всего, в первом опыте свет пропускается через синий фильтр, во втором - через красный.

Включив проектор, нужно зафиксировать взгляд на светящейся точке на 5 - 10 секунд, затем резко закрыть оба глаза - возникнет последовательный образ светящейся точки. Если точка была красной, то при закрытых глазах на темном фоне она останется красной. Сильно возбужденный рецептор продолжает «по инерции» выдавать оба сигнала, яркостный и цветовой. Так как первый достаточно велик, на его фоне будет передаваться и сигнал разбаланса. Если взгляд перевести на светлый белый фон, яркостный сигнал будет определяться уже поляризованными элементами системы и произойдет инверсия знака разбаланса - ощущаемый цвет изменится на противоположный.

Инверсию цвета очень легко заметить, если после 10-секундной фиксации точки закрыть глаза, прикрыть их ладонью и перевести взгляд на приготовленный заранее лист белой бумаги. Затем включить настольную лампу, ярко осветив ею бумагу, убрать ладонь и следить за последовательным образом, медленно открывая глаза. По мере увеличения видимой яркости листа цвет последовательного образа поблекнет, исчезнет, а потом появится противоположный. Если фиксировалась синяя точка, эффект будет непродолжительным и малозаметным. Если же фиксировалась красная точка, закрывая и открывая глаза, можно в течение 10 - 15 секунд многократно наблюдать инверсию цвета на зелёный.

Суть зелёного луча

Суть зелёного луча состоит в следующем. Если внимательно следить за заходом солнца на далеком горизонте, то в момент, когда исчезает последний, красный от преломления в земной атмосфере луч, иногда удается заметить вспышку зелёного цвета. Зелёный луч не заметен, когда солнце заходит за недалеко расположенный предмет и когда в атмосфере дымка.

Объяснений этому явлению было дано много, но все они сводятся к двум. Физики объяснили его ещё неизученными явлениями мозга, так как зелёный луч в этих условиях не может пройти через атмосферу. Биологи объясняли неизвестным физическим механизмом, при котором в атмосфере образуется что-то вроде световодного канала, по которому может пройти и зелёный луч.

Причина явления

Описанные ранее опыты показывают, что инверсия красного цвета имеет место в случае, когда исчезновение его происходит быстро, а фон, на котором была видна точка, достаточно ярок, чтобы яркостный сигнал, ранее определявшийся преобладающей яркостью красной точки, стал определяться яркостью сохранившегося фона.

Итак, эффект объяснять не нужно. Это не "атмосферные волноводы" и не процессы, происходящие в мозгу, а просто ощущение, вызванное физическими переходными процессами рецепторов глаза. Ясно, что в случае близкого горизонта «зелёного луча» наблюдаться не будет. Ясно и то, что дымка не позволит увидеть луч. И ещё один момент, который исследователи не отметили. Дело в том, что глаз совершает беспрерывные хаотические скачкообразные движения. Увидеть луч можно только в том случае, если произошла достаточная засветка рецепторов, т. е. если глаз оставался неподвижным в момент исчезновения солнца и, по крайней мере, около секунды до этого.

Наблюдение «зелёного луча» в домашних условиях

Явление «зелёного луча» можно очень легко повторить в домашних условиях на простом опыте. Для этого в вышеописанном опыте вместо черной бумаги нужно использовать белую, размером около 20 Х 20 см. В затемненной комнате лист белой бумаги равномерно освещают белым светом, притом яркость его подбирают опытным путем. Экран располагают на расстоянии 40 - 60 см от глаза, отверстие в экране должно иметь диаметр около 2 мм. Опыт осуществляется просто. На 2-3 секунды взгляд фиксируют на красной точке, затем диапроектор выключают. В силу того, что глаз совершает хаотические скачки, «зелёный луч» виден в среднем раз на каждые 8-20 включений. Следует заметить, что промежутки между опытами должны составлять не менее 2-3 минут, необходимых для адаптации глаза.

Ещё проще эффект повторить в домашних условиях, включая и выключая красный светодиод на фоне светлой стены или листа бумаги. Зелёный луч будет наблюдаться исключительно при выключении светодиода (не может появиться какого бы то ни было свечения, перед включением выключенного светодиода). При этом можно сколь угодно долго пытаться фотографировать этот процесс, но зелёного цвета от красного светодиода, исправная фототехника никогда не зафиксирует, так как его там попросту нет. Таким образом, можно наблюдать зеленый луч в любое время, независимо от погоды, местности, положения Солнца и состояния атмосферы.

Согласно этой интерпретации, никогда и никому не удасться сфотографировать зелёный луч, так как появляется он не в окружающей природе, а в человеческом глазу и в мозге, а все фотографии зеленого луча — подделки.

См. также

• Иллюзии и парадоксы цветового зрения