Teleskopie - díl desátý (Astronom amatér a jeho zrak)

Lidské oko mělo v astronomii velký význam hlavně do roku 1610, kdy Galileo Galilei poprvé použil k astronomickému pozorování dalekohled. Do té doby byly oči jediným optickým nástrojem hvězdářů. I dnes obdivujeme poznatky, ke kterým se na základě svých pozorování dopracovali. Význam oka se však v této vědecké oblasti nesnížil ani dnes. I když velké astronomické přístroje pracují často s citlivými elektronickými snímači světla, které jsou mnohokrát citlivější než naše oko, nebo používají fotografické záznamy obrazu při pozorování, při jejichž přípravě a řízení se bez očí neobejdou, a tak i konečné vyhodnocení je závislé na zrakových orgánech. Aby mohl astronom amatér dobře využít svůj přístroj a použít účelně svoje oči i k zajímavým pozorováním bez dalekohledu, musí být dobře informován o funkci a fyziologických schopnostech svého zraku. Na důležité skutečnosti z této oblasti chceme upozornit v následujících řádcích.

Anatomie lidského oka a jeho funkce

Lidské oko má přibližně tvar koule o průměru 24 mm s nápadně vyklenutou přední částí. Stěna oční koule se skládá ze tří vrstev. Vnější obalová vrstva je poměrně pevná a představuje jakousi kostru oka. Je bílé barvy a nazýváme ji proto bělima. V oblasti vyklenutého předního pólu oka je oční obal průhledný a vytváří rohovku. Její průměr je asi 12 mm, síla 0,5 mm. Rohovka je složená z pěti nestejně hrubých vrstev, povrchová vrstva je ideálně hladká a stále vlhká, proto odráží každý světelný zdroj. Je velmi citlivá na poranění, které může způsobit její zákal.

Obr. 1: Řez okem ve vodorovné rovině: 1 - zradový nerv, 2 - sklivec, 3 - vnitřní přímý sval, 4 - bílek, 5 - zadní komora, 6 - duhovka, 7 - čočka, 8 - zornice, 9 - rohovka, 10 - přední komora, 11 - řasnaté těleso, 12 - boční přímý sval, 13 - sítnice, 14 - cévnatka, 15 - žlutá skvrna.

 

 

 

Pod bělimou se nachází další vrstva - cévnatka. Přiléhá z větší části na bělimu a obsahuje rozvětvené cévy zabezpečující výživu celého oka. Směrem dopředu za rohovkou se cévnatka klínovitě rozšiřuje a vytváří útvar nazývaný řasnaté těleso. Jeho největší část vyplňuje sval, na kterém závisí zaostřování zraku při pozorování různě vzdálených předmětů (akomodace zraku). Z povrchových výběžků tělesa vystupuje mnoho vláken, které se spojují v síť závěsného aparátu čočky.

 

 

 

Obr. 2: Řez okem a jeho okolím ve svislé rovině: 1 - zrakový nerv, 2 - dolní přímý sval, 3 - dolní šikmý sval, 4 - spojivka, 5 - spojivkový vak, 6 - kruhový sval řas, 7 - doní řasa, 8 - plotnička dolní řasy, 9 - plotnička horní řasy, 10 - zdvihač horní řasy, 12 - horní řasa, 13 - horní přímý sval.

 

 

Směrem dopředu v prostoru za rohovkou přechází řasnaté těleso v duhovku, která je tedy další přeměněnou částí cévnatky. Je to jakási clona uprostřed s otvorem proměnlivého průměru. Pigmentové barevné tkanivo duhovky má paprskovité uspořádání a je v oku velmi nápadné. Největší množství barviva obsahují duhovky černě a hnědě zbarvené, menší množství pigmentu mají duhovky sivé a modré. Barva duhovky určuje i barvu očí. Duhovka bez pigmentu září červenou barvou. Otvor v duhovce, nazývaný zornice, je neustále černý, dokud z vnitřku oka nevystupují žádné světelné paprsky. Zornice zdravého oka je neustále v pohybu, zužuje se a rozšiřuje, což má rozhodující význam při adaptaci oka na různě silné osvětlení a také při akomodaci zraku na různé vzdálenosti.

 

 

Těsně za duhovkou najdeme čočku, která vzniká na začátku embryonálního vývoje z pokožkového tkaniva. Je tvořena z více průhledných vrstev obklopujících jádro čočky. Mladá plastická čočka snadno mění zakřivení působením svalů řasnatého tělesa. Tím se mění ohnisková vzdálenost čočky, a tak se zaostřuje obraz různě vzdálených předmětů na zobrazující vrstvě oka - na sítnici. U starších lidí se pružnost čočky postupně ztrácí a tím se snižuje akomodační schopnost oka, oko se stává nejčastěji dalekozrakým.

Prostor mezi rohovkou a čočkou vytváří přední oční komoru; zadní komora zabírá prostor mezi duhovkou a systémem vláken, na kterých je zavěšena čočka. Obě komory jsou vyplněny tzv. komorovou vodou, která vzniká z řasnatého tělesa, proudí nejprve do prostoru za duhovkou a potom přetéká zornicí do přední komory. Tím se zabezpečuje výživa oka a také stálý tlak uvnitř oka, který podmiňuje napětí oční koule a udržuje zároveň tvar oka.

Celý prostor za čočkou je vyplněn sklivcem, rosolovitou hmotou, která obsahuje 99% vody. Sklivec je sice dokonale průhledný, ale přitom má svou určitou strukturu. Tvoří ji systém jemných vláken, které se síťovitě proplétají. Když se ve sklivci objeví drobné nehomogenní místo, vidíme ho při pohledu na rovnoměrně osvětlenou plochu jako sivý, nebo tmavý bod, případně jako zpřehýbané vlákno, které se pohybuje při změně polohy oka. Tyto tzv. "létající mušky" nás v podstatě při koukání neruší a nepředstavují žádný chorobný jev.

Obr. 3: Průřez sítnicí: 1 - pigmentová vrstva, 2 - oblast pravého neuronu se smyslovými buňkami (T - tyčinky, Č - čípky), 3 - oblast druhého neuronu (sítnicový ganglion), 4 - oblast třetího neuronu (zrakový ganglion), 5 - neurity vedoucí do mozku.

 

 

Z hlediska zrakové funkce je nejdůležitější částí oka sítnice, která vytváří nejvnitřnější vrstvu oční koule. Vlastní smyslové buňku (receptory) přijímající světelné podráždění se nacházejí v nejhlubší vrstvě sítnice, v tkanivu, obsahující pigment. Zrakové receptory jsou dvojího druhu - čípky a tyčinky. Čípků je v sítnici méně (4 - 7 milionů) a jsou nejvíce soustředěné v oblasti zadního pólu oka. Na ploše tzv. žluté skvrny a obzvlášť v její ústřední jamce jsou jen čípkové buňky. Čípky zprostředkovávají získávání barevných vjemů, pracují však jen při dostatečně intenzivním osvětlení. V periferních oblastech sítnice čípků ubývá a je více tyčinek, v obvodových částech čípky téměř chybí. Tyčinek je oku 110 - 130 milionů, pracují hlavně při nízké intenzitě osvětlení (za soumraku, v noci). Zprostředkovávají nám však jen jednobarevný obraz v různých odstínech sivé barvy. Významnou úlohu při vidění za tmy mají i některé látky, hlavně zrakový purpur (rodopsin), který se obnovuje při dotyku tyčinkových buněk s pigmentovým epitelem sítnice. Na světle se purpur rozkládá, za tmy se intenzivně tvoří. Bez jeho přítomnosti je vidění za tmy velmi omezené. Předpokladem tvorby purpuru je dostatek vitamínu A v organismu.

 

 

Nervové vzruchy z tyčinek a čípků se přenášejí do další vrstvy nervových buněk (oblast 2. neuronu), které je předávají do oblasti tzv. zrakového ganglia (oblast 3. neuronu). Z některých buněk této vrstvy vychází nervová vlákna, která se spojují do zrakového nervu. Touto cestou potom postupují nervové vzruchy do mozku, kde dochází k uvědomování si zrakových vjemů.

V části zadního pólu oka, kde se spojují vlákna zrakových buněk, vzniká terč zrakového nervu. Je to disk o průměru asi 1,5 mm, uprostřed prohloubený. Na této ploše nejsou žádné smyslové buňku, sítnice tu chybí. Tato část oka je fyziologicky slepá, označujeme ji jako slepá skvrna. Nervové dráhy očí jsou uspořádané tak, že podněty z levé poloviny sítnice obou očí přicházejí do levé poloviny mozku a podněty z prvé poloviny do pravé poloviny mozku (zkřížení zrakových drah).

Pohyby oka zabezpečují dva páry svalů (obr. 2): pohyb do stran umožňuje prostřední a boční přímý sval, pohyb ve vertikální rovině zabezpečuje horní a dolní přímý sval. Kromě toho se při pohybu očí uplatňují ještě šikmé svaly.

Oční víčka uzavírají oční štěrbinu a zároveň roztírají po rohovce slzy a zachycují drobné nečistoty. Slzy se tvoří v slzní žláze u horního vnějšího okraje oka a shromažďují se v dutině spojivkového vaku.

Oko je možné přirovnat k fotografickému přístroji se vstupním průměrem objektivu 12 mm (přední plocha rohovky) a výstupním průměrem 6,8 mm (zadní plocha rohovky). Samotná rohovka má optickou mohutnost 43,05 dioptrií. Čočka je druhou optickou částí "objektivu" oka. Poloměr křivosti její přední plochy je 10 mm, poloměr křivosti zadní plochy je 6 mm (index lomu čočky je 1,406 - 1,386). Optická mohutnost čoček v dioptriích je 19,11, optická mohutnost celého oka je potom 58,64 dioptrií, což odpovídá ohniskové vzdálenosti 17,06 mm. Když vycházíme z poznatku, že průměr "irisové clony" oka (zornice) se může měnit v rozpětí 2,5 - 8 mm, má oko světelnost 6,8 až 2,1.

Ostrost zraku

Ostrost zraku se při astronomických pozorováních uplatňuje jako velmi významný faktor. Je určována především hustotou uspořádaní čípků na sítnici a také vzdáleností sousedních dvou buněk. Průměr čípků je 0,00487 mm. Zdravé oko rozezná dva body od sebe tehdy, když jsou od oka vzdáleny nejvíce o 3438-násobek jejich vzájemné vzdálenosti. Jejich úhlová vzdálenost je tedy 1´. Zjistilo se, že dva světelné body může lidské oko rozlišit tehdy, když jejich obraz dopadne na sítnici tak, že mezi podrážděnými čípky zůstane alespoň jeden nepodrážděný. Když se zobrazí dva body na dvou sousedních čípkách, vnímáme je jako souvislou čárku.

Podle obrázku č. 4 si můžete otestovat ostrost svého zraku. Máte-li tento obrázek šachovnice před očima ve vzdálenosti 25 cm, strany jednotlivých čtverců vidíte pod úhlem 0,4° a celou šachovnici pod úhlem 4°. Když zvětšíme vzdálenost obrázku od našeho oka, bude ho vidět pod menším zorným úhlem a při určité vzdálenosti nebudeme už schopni rozlišit jednotlivé pole šachovnice, celá nám splyne v jednu sivou plochu. U zdravého oka a při dobrém osvětlení je tato kritická vzdálenost přibližně 6 m. Zorný úhel, pod kterým potom vidíme jeden malý čtverec je přibližně 1´.

Obr. 4: Obrázek pro testování ostrosti zraku (bližší informace v textu).

 

 

Už od dob arabských hvězdářů, kteří dovedli pozorování okem k neobyčejné dokonalosti, je zkušebním kamenem zrakové ostrosti dvojice hvězd Mizar s jasností 2,4m a o něco slabší Alkor v oji Velkého vozu, které mají úhlovou vzdálenost 11´. Arabové nazývali Alkor Sailak, takže Zkoušeč. Už Robert Hooke v r. 1674 zjistil, že když jsou hvězdy tak blízko sebe, že jejich úhlová vzdálenost je menší než 1´, splývají oku v jeden bod, ať je jich jakýkoli počet. Omezená rozlišovací schopnost oka je příčinou toho, že vidíme planety na obloze jen jako body, podobně jako výrazně vzdálenější hvězdy - stálice. Jen Slunce a Měsíc, jejichž zorný úhel je dostatečně velký (přibližně 30´), vidíme jako kruhové plochy. Je dobře známo, že různí lidé se vyznačují odlišnými schopnostmi např. v oblasti fyzických výkonů (sportovci). To platí i o zrakových schopnostech. Proto je možné, že výjimečně schopní jedinci můžou okem pozorovat za zvlášť příznivých podmínek fáze Venuše, jejíž zdánlivý průměr může při dolní konjunkci dosáhnout víc než 1´. Podařilo se to např. anglickému astronomovi J. A. Prostorovi v r. 1881, podobně i Gillisovi v Jižní Americe r. 1849 - 52. Pozorování fází Venuše volným okem prováděli v letech 1929 - 35 další astronomové (P. Moor, C. Reinhardt, D. Howell, F. W. Wood). Pro lidi s výjimečně ostrým zrakem se naskytují podobné možnosti i při pozorování tří největších měsíců Jupitera, které dosahují jasnosti 5,1 - 5,7m a mohou se od planety vzdálit na 2,5 - 7´. Tyto údaje značně převyšují rozlišovací schopnost lidského oka, musíme zároveň brát v úvahu i to, že bezprostřední blízkost intenzivně zářícího kotoučku planety velmi znesnadňuje vidění slabých měsíčků, i když jsou od sebe nebo od planety dostatečně vzdálené. Existuje několik zpráv o takovýchto pozorováních, ale většinou k nim chybí věrohodné důkazy. Máme tu mnoho možností pokusit se o ověření těchto schopností lidského oka, hlavně při práci s dětmi v astronomických kroužcích.

 

 

Akomodace zraku

Již jsme si řekli, že stlačením a napínáním čočky se mění její optická mohutnost a tím je umožněno zaostřovat oko na blízké a vzdálenější předměty. Akomodační schopnost nám dovoluje ostré vidění jen v určité rovině - buď vidíme ostře blízké předměty a pozadí je "rozmazané", nebo naopak. Při přibližování předmětu se naše akomodační schopnost omezuje, nejbližší bod, který ještě můžeme vidět je u zdravého oka mladého člověka ve vzdálenosti 10 - 15 cm. Nejvzdálenější bod, který může zdravé oko vidět je v nekonečnu. Pro akomodaci zraku potřebujeme určitý čas, který se pohybuje od setin sekundy až přibližně po jednu sekundu, závisí to jednak na rozdílech ve vzdálenosti pozorovaných předmětů, jednak na světelných podmínkách a také na naší okamžité kondici. Akomodační schopnost člověka se s věkem snižuje.

Tab. 1: Závislost akomodační schopnosti oka na věku člověka.

 

I když se nachází všechny astronomické objekty z hlediska našich oči v nekonečnu, dochází při pozorováních často k akomodaci zraku. Když obrátíme svoje oči např. od okuláru dalekohledu na hodinky nebo na hvězdnou mapu, musí se zrak přizpůsobit změně vzdálenosti např. mezi hvězdou a mapou, kterou držíme v ruce. Situaci tady komplikuje ještě ta skutečnost, že pracujeme při slabém osvětlení. Abychom akomodaci usnadnili a neunavili příliš svůj zrak, držíme používané pomůcky dále od očí a při pozorování si zabezpečíme dostatečné pohodlí. Když zaměřujeme dalekohled podle jednoduchých měřidel (mušky), zrak akomodujeme na příslušný objekt, i když měřidla vidíme neostře, jinak svůj cíl snadno ztratíme z dohledu. Jestliže chceme pozorovat planety nebo jiné jasné objekty na obloze za denního světla, akomodujeme zrak nejprve na vzdálené předměty na obzoru a potom hledíme do směru, kde se na obloze nachází planeta. Bez akomodace zraku na nekonečno bychom nenápadný objekt, jakým je planeta na denní obloze, těžko uviděli.

 

Vlákna, kterými se svaly řasnatého tělesa upínají na čočku, umožňují akomodaci zraku a jsou zároveň příčinou pro astronoma zajímavého jevu. Napětí v čočce není ve všech místech stejné, což se projeví v malých rozdílech optických vlastností těchto oblastí. Bodový světelný zdroj, zvlášť na tmavém pozadí (jako je tomu v případě hvězd na noční obloze) vidí oko jako bod, obklopený radiálně uspořádanými paprsky. Obraz hvězdy se odlišuje od bodu tím víc, čím je jasnější. Neinformovaní pozorovatelé se domnívají, že aureoly okolo hvězd jsou jejich skutečnými součástmi a bývají často předmětem obdivu hlavně náhodných laických účastníků pozorování. Když otáčíme hlavou, můžeme snadno zjistit, že systém paprsků se otáčí spolu s ní. To je důkazem, že paprskovité útvary nejsou součástí příslušných objektů, ale že vznikají v našem oku. Když pozorujeme hvězdy dalekohledem při větším zvětšení, paprskovité výběžky okolo bodových obrazů hvězd mizí. Vysvětlujeme si to tím, že malá výstupní pupila dalekohledu propouští jen úzký svazek světelných paprsků, který prochází středem čočky a který je poměrně opticky homogenní na rozdíl od obvodových částí, které nejvíce podléhají deformacím. Příčinou podobných jevů, o kterých jsme právě hovořili, bývají i optické systémy dalekohledů. Zde musíme tedy rozlišit nedostatky našeho oka od optických vad teleskopu.

Zorné pole oka

Každé zdravé oko registruje jevy v prostoru, který se rozkládá přibližně v kruhu o průměru 80°, jehož středem je optická osa našeho oka. Podrobnosti však v tak velkém prostoru nedokážeme rozeznat. Oblast tzv. ostrého vidění má zorný úhel jen 1 - 2° okolo optické osy oka. Vzhledem k tomu, že je oko schopno velmi rychle měnit směr pohledu, tyto rozdíly mezi kvalitami vidění v celém zorném poli a v oblasti ostrého vidění si většinou ani neuvědomujeme.

Obr. 5: Obrázek pro testování rozměru zrakového pole ostrého vidění (bližší informace v textu).

 

 

Když pozorujeme obrázek 5 jedním okem ze vzdálenosti přibližně 25 cm a svoji pozornost soustředíme na bod uprostřed, křížky v kruhu, které obklopují střed, uvidíme neostré, dokonce nám bude dělat problémy určit jejich orientaci. Když obrázek vzdálíme od očí na délku paže, vidíme i značky v prvním nebo i v druhém kruhu zřetelně. Z toho můžeme usoudit, že rozsah ostrého vidění je poměrně malý a omezuje se skutečně jen na, již zmíněný, úhel 1 - 2°.

 

 

Jestliže se díváme stále na jeden bod (např. na hvězdu), ať už dalekohledem, nebo přímo očima, naše oči se stále pohybují. V prvních sekundách pozorování oči kmitají jen v malém rozsahu, takže tento jev ani není možné zpozorovat. Po tomto čase však narůstá rozsah kmitavých pohybů až na hodnotu 5´, při ztížených podmínkách vidění (např. ve tmě) oči kmitají ještě ve větším rozsahu. Přesto si neuvědomuje žádný pohyb nebo neostrost obrazu.

Adaptace oka

Podobně jako se umí oko přizpůsobit pro vidění na různé vzdálenosti, dokáže se ve velkém rozsahu adaptovat i na různě intenzivní osvětlení prostředí nebo pozorovaných světelných zdrojů. Proces adaptace je závislý na dvou druzích reakcí oka.

Když přicházíme z osvětleného prostředí do tmavého, přizpůsobuje se tomu zároveň duhovka i sítnice oka. Adaptace duhovky na tmu spočívá v tom, že její otvor (zornice) se zvětšuje, takže z průměru okolo 2 mm (stav za jasného dne) její průměr postupně vzroste až na 7 - 8 mm. Přestože množství světla vstupujícího do oka je závislé na ploše zornice, ve tmě dovoluje její průměr vstup přibližně 10 x většímu množství světla, než při denním osvětlení.

Průměr otevřené zornice má rozhodující význam při konstrukci dalekohledů. Výstupní pupila dalekohledu může mít totiž nanejvýš průměr otevřené zornice. Když by byl průměr výstupní pupily větší, část světla by se nedostávala do oka a ztrácela by se bez účinku. Proto u světelných dalekohledů s nízkým zvětšením volíme poměr mezi průměrem objektivu a zvětšením (D:Z = výstupní pupila) tak, aby nebyl větší než 7, což představuje průměr zornice za tmy u většiny lidí. Podle pokusů, při kterých se sledovali změny v průměru zornice při různém osvětlení u lidí s normálním zrakem i se zrakovými vadami se zjistilo, že v oblasti slabých intenzit osvětlení, které mají význam při astronomických pozorováních (0 lux, 0,1 lux a 1 lux) se mění průměr zornice od 7,79 mm po 5,40 mm.

Tab. 2: Maximální průměr zornice při slabém osvětlení (v mm).

Pro svůj dalekohled zvolíme proto při pozorování mlhovin, komet, Mléčné dráhy a podobných objektů okulár s takovou ohniskovou vzdáleností, aby výstupní pupila nebyla větší než 7 mm. Výstupní pupilu uvidíme a změříme snadno jako světlou kruhovou plošku, která se nám objeví na oční čočce okuláru, když je dalekohled zaostřený na nekonečno a namířený na světlou plochu. Na okulár dalekohledu se přitom díváme trochu šikmo asi ze vzdálenosti 30 cm. Schopnost adaptace oka je závislá na věku člověka, podobně jak tomu bylo při akomodaci .

Tab. 3: Závislost maximálních a minimálních rozměrů zornice na věku.

 

Adaptace sítnice spočívá ve změně délky čípků a tyčinek a dále v produkci a rozkladu zrakového purpuru (rodopsinu). Když vstoupíme z dobře osvětleného prostředí do tmavého, tyčinkové buňky sítnice se zkracují a čápky se prodlužují. Tím se zlepšuje výkonnost na světlo citlivějších tyčinek. Za tmy potom nastává intenzivní tvorba rodopsinu, který zvyšuje citlivost zrakových buněk. Tento pochod je však závislý na dostatečné zásobě vitamínu A v těle, jelikož ten je součástí zrakového purpuru. Důležitá je i celková úroveň energetických pochodů a stav enzymatických systémů, které podmiňují syntézu rodopsinu. Zrakový purpur se nejrychleji rozkládá žlutým, žlutozeleným a modrým světlem, nejpomaleji mizí působením červeného světla. Chceme-li si zachovat adaptaci na tmu při současné orientaci zrakem, použijeme slabého červeného osvětlení nebo brýle s červenými skly. To má svůj význam při volbě osvětlení hodin, map a jiných pomůcek používaných při astronomických pozorováních.

 

Adaptace ze tmy na světlo probíhá poměrně rychle, opačný proces je však pomalý. Když v noci vyjdeme z osvětlené místnosti a díváme se na oblohu, vidíme nejprve jen nejjasnější hvězdy. Za 10 minut se nám objeví nápadně více hvězd, ale adaptace na slabé světelné zdroje není ještě stále skončena. Rychlost adaptace se podstatně snižuje až po 30 minutách. Křivka zobrazující narůstání citlivosti lidského oka ve tmě má nápadný vrchol, který zaznamenává konečnou fázi nárůstu citlivosti čípků a přechod k postupnému narůstání citlivosti tyčinek. Tento bod představuje významnou kvalitativní změnu v procesu adaptace.

Obr. 6: Křivka narůstání prahové citlivosti oka po dobu adaptace ve tmě pro čípky (Č) a tyčinky (T). Na svislé ose je práh dráždivosti v kandelách na cm2, na vodorovné ose je čas v minutách.

 

 

Když zkoušíme citlivost svého zraku na stále slabších hvězdách, můžeme se ještě po 30 minutách přesvědčit o tm, že vidíme stále další, méně jasné hvězdy. V následujícím období už stoupá citlivost oka jen nepatrně. Při pozorováních hvězd, když nám jde o to uvidět i nejslabší z nich, je tedy nutné adaptovat svůj zrak ve tmě alespoň po dobu 30 minut, aby byli naše oči připraveny podat co nejlepší výkon. V takovýchto případech je potom oko asi 200 000 x citlivější na světlo, než za jasného dne.

 

 

Obr. 7: Narůstání schopnosti oka uvidět hvězdy vyšších hvězdných tříd. Na svislé ose násobky citlivosti oka a hvězdné třídy, na vodorovné ose pobyt ve tmě v minutách.

 

 

Z uvedených skutečností vyplývá, že možnost uvidět slabé hvězdy na obloze volným okem závisí na jeho adaptaci. Podmínkou však zároveň je, aby byl zrak dokonale ostrý. Když oko nevytváří přesně bodový obraz hvězdy (např. při krátkozrakosti, astigmatismu, zákalech rohovky) je světelná energie rozptýlena na sítnici do určité plochy. Světlo sice dopadá na více zrakových buněk, ale intenzita připadající na jednu buňku je velmi nízká, a proto nezpůsobí její dostatečné podráždění. Hvězdu potom vůbec nevidíme. Zákaly v oku mohou zároveň absorbovat část světelné energie, a tak snižovat viditelnost nejslabších hvězd. Korekce refrakčních vad oka - i když slabých - brýlemi přináší podstatný zisk v tomto směru. Nesmíme zapomenout na to, že otevřená zornice dává možnost více vyniknout vadám oka, které se za denního světla částečně korigují malým průměrem zornice, tedy vlastně snížením světelnosti oka. Proto se oční vady ve tmě projevují nápadněji. Podobně jako v jiných druzích schopností lidského organismu, i ve výkonnosti oka při vidění slabých zdrojů světla jsou velké rozdíly, takže viditelnost slabých hvězd může snad až o 2 hvězdné třídy překročit tradičně uváděnou hranici 6m. Podstatnou úlohu tu však hrají zároveň stav atmosféry a naprostá temnota okolí při pozorování. Každý z nás si pamatuje na příležitosti (v horách, daleko od civilizace) kdy jsme měli možnost přesvědčit se o tom, jak tyto dva faktory ovlivňují viditelnosti slabých objektů na obloze.

 

 

Citlivost zraku na rozdíly v intenzitě zdrojů

Předpokladem toho, abychom rozeznali určitý objekt je, aby se odlišoval od svého prostředí. Pokud jsou tyto rozdíly jen v jasnosti objektu, měření nám ukazují, že za příznivých okolností je možné okem rozeznat rozdíly v jasnosti, které představují 2% jeho intenzity, při slabých objektech musí být tento rozdíl alespoň 10%. Když přepočítáme takto udávané rozdíly na hvězdné velikosti, zjistíme, že dvě hvězdy se musí od sebe odlišovat o 0,02m až 0,1m, pokud máme rozeznat rozdíly v jejich jasnosti. Jestliže se jasnost objektu stále zvyšuje, vnímavost na světelný kontrast se snižuje - dochází k oslnění oka. Oslnit nás může např. pohled směrem k Slunci, jeho následkem je bolestivý pocit, někdy i poškození zraku. Reakcí na oslnění je odvrácení hlavy a zavření oči. I svit Měsíce nás může oslnit, když se díváme do tmy a potom náhle pohlédneme na Měsíc. Takové oslnění není sice nebezpečné, ale slabě svítící objekty můžeme zase vidět až po uplynutí určité doby (po adaptaci zraku). Efekt oslnění je do značné míry příčinou toho, že nevidíme volným okem měsíce Jupitera, který v tomto případě oslňují oko a snižují jeho citlivost na slabé světelné zdroje.

Při pozorování dalekohledem např. některé hvězdokupy zjistíme, že její nejméně jasné hvězdy vidíme jen tehdy, když objekt nesledujeme přímým pohledem, ale svůj zrak namíříme trochu stranou. Místo, kde je oko nejcitlivější na světlo se totiž nenachází v jeho ose, v oblasti, kde převažují na světlo málo citlivé čípky, ale je umístěno po stranách okolo zadního pólu oka, kde se nachází hustěji rozmístěné na světlo citlivé tyčinky. Rozeznáváme tedy přímé vidění, kdy je sledovaný objekt ve středu zorného pole a nepřímé (periferní) vidění, při kterém se pozorovaný objekt nachází v okrajových oblastech zorného pole. Tento způsob pozorování si vyžaduje určitý cvik, je však velmi důležitý při sledování slabých objektů (mlhovin, hlav komet a pod.).

Barevné vidění astronomických objektů

Barevná fotografie nás přesvědčila o tom, že mlhoviny se většinou vyznačují velmi nápadnými a pestrými barvami. Při pozorování dalekohledem však tyto barvy nemůžeme uvidět, protože na plošnou jednotku tohoto objektu připadá záření velmi nízké intenzity, která nestačí na podráždění čípků, které jsou zdrojem barevných vjemů. Drážděné jsou jen tyčinky, které jsou sice schopné víceméně zachytit vzhled mlhoviny, na barvy však nereagují. Celkem jiná situace je u jasných hvězd a u planet. Jejich světlo je koncentrované prakticky do jednoho bodu, který má dostatečnou světelnou intenzitu. Proto můžeme u jasných hvězd zřetelně rozeznávat jejich barvy.

Proč je Měsíc nad obzorem zdánlivě větší

Zpracování zaznamenaného obrazu v našem mozku je příčinou všeobecně známého jevu, který bývá často předmětem diskusí. Když se Slunce nebo Měsíc nachází nízko nad horizontem, zdají se být větší, než když jsou vysoko na obloze. Měřením se můžeme sice přesvědčit, že je vidíme stále pod stejným zorným úhlem, ale zmíněného dojmu se nemůžeme zbavit. Také zapadající a vycházející souhvězdí se nám zdají být větší, než když jsou kdekoli jinde na obloze. Při vysvětlení tohoto jevu nám pomůže analogie. Jestliže stojíme na cestě lemované stromy a díváme se ve směru jejich osy, úhlový rozměr stromů se směrem do dálky zmenšuje. Naproti tomu se nám vzdálenější stromy nezdají menší, než blízké. Náš mozek totiž koriguje velikost stromů na sítnici úměrně ke známe velikosti těchto objektů - tento jev označujeme jako konstantnost velikostí. Když je Měsíc poblíž horizontu, náš mozek použije stejnou korekci jako při jiných objektech viditelných při obzoru, a proto se nám zdá být větší.

Vady zraku

Obr. 8: Dioptrické zrakové vady. A - krátkozraké oko (obraz vzniká před sítnicí); B - normální oko (obraz vzniká na sítnici); C - dalekozraké oko (obraz vzniká za sítnicí).

 

 

Velmi rozšířenou vadou zraku je astigmatismus, při kterém oko není schopno správně zobrazit bodový objekt. Nejčastěji je tato vada zaviněna rohovkou, výjimečně může mít původ i v čočce oka. Světlolomná plocha rohovky není přesně úsekem koule, ale má tvar jiného tělesa, které má v různých rovinách různý poměr křivosti. Za normálních okolností je rohovka méně zakřivená v horizontální rovině a více ve vertikální rovině. Horizontální paprsky se lámou více než vertikální. Vznikají potom dvě ohniskové roviny, jedna pro horizontální, druhá pro vertikální paprsky. V různé vzdálenosti mezi sítnicí a čočkou potom vznikají obrazce různého tvaru. Svítící bod se při astigmatismu jeví oku jako čárka, nebo protáhlá ploška. Kdo tedy nevidí jasné hvězdy jako body, případně se mu zdají být obklopené asymetrickou aureolou nebo protáhlé do tvaru čárky, ten pravděpodobně trpí astigmatismem a měl by si opatřit odpovídající brýle. Pozorovatel postihnutý astigmatismem neuvidí ani v nejlepším dalekohledu zřetelné podrobnosti např. na Měsíci a také od sebe těžko rozezná těsnější dvojhvězdy. Již několikrát se stalo, že noví majitelé dalekohledu nebo triedru reklamovali své přístroje a potom zjistili, že vada byla v oku a ne v přístroji. V takových případech musíme používat při pozorování brýle nebo namontovat do okuláru malá korekční skla. Jsou to příslušná brýlová skla, obroušená na potřebný menší průměr, která upevníme za oční čočku okuláru.

 

 

Krátkozrakost a dalekozrakost jsou refrakční vady, které jsou způsobeny nevhodným poměrem mezi lámavostí optického aparátu oka a délkou očí koule. U normálního ostrozrakého oka se paprsky při koukání do dálky (bez akomodace) zbíhají přesně na sítnici, takže obraz nekonečně vzdáleného předmětu vzniká na této citlivé vrstvě oka (obr. 8A).

U krátkozrakého oka se paprsky vycházející z nekonečna spojují před sítnicí (obr. 8C). Na sítnici se potom vytvoří neostrý obraz. Oko je totiž delší, než je potřebné, a vzhledem ke své délce má příliš velkou lámavost dioptrického aparátu. V rovině sítnice se spojují jen paprsky dopadající do oka rozbíhavě, to jsou ty, které vycházejí z bodu blízko oka. Oko tedy vidí zřetelně jen blízké předměty, pro kompenzaci vady a pro ostré vidění vzdálených předmětů musíme před oko vložit rozptylnou čočku.

Dalekozraké oko (obr. 8B) má opačný nepoměr mezi délkou oka a světlolomným aparátem. Na sítnici se tvoří ostrý obraz jen paprsky dopadajícími do oka sbíhavě, zatímco rovnoběžné paprsky vytvářejí obraz až za sítnicí. V mládí se tato vada kompenzuje akomodací čočky, ve starším věku musíme použít spojné čočky, jinak oko vidí dobře jen vzdálenější předměty.

Obě refrakční vady si vyžadují při pozorování dalekohledem jinou vzdálenost okuláru od objektivu, než normální oko. To je možné snadno zabezpečit posunem okuláru ("doostřením obrazu"). Pokud je dioptrická vada větší a okulárový výtah nestačí při korigování její délky (např. u triedru), pozorujeme s použitím brýlí nebo namontujeme příslušné brýlové sklo přímo do očnice okuláru.

Původní článek byl publikován v Astronomické ročenke (SK) v roce 1989.

Úprava: Petra Váňová

Teleskopie: Nový seriál Jihlavské astronomické společnosti poskytuje cenné rady o konstrukcích astronomických přístrojů v amatérských podmínkách. Autorem seriálu je doc. RNDr. Ivo Zajonc, CSc., autor mnoha publikací nejen o astronomické technice.

 

Články ze seriálu TELESKOPIE byly v minulých letech postupně uveřejňovány v Astronomické ročenke vydávané Slovenskou ústrednou hvezdárňou v Hurbanove - http://www.suh.sk. Děkujeme vedení tohoto ústavu za souhlas se zveřejněním těchto aktualizovaných příspěvků na webu Jihlavské astronomické společnosti - jiast.cz a České astronomické společnosti - astro.cz.

 

 

 

 

 

 

•