Багато цікавих явищ розкриває перед нами природа, коли ми близько стикаємося з нею в наших туристичних походах, подорожах, прогулянках, експедиціях.

Спостереження природи пов'язане з деякими особливостями, властивими, з одного боку, самій природі, а з іншого людському організму.

Познайомимося з деякими з цих особливостей, знання яких може спростити сприйняття предметів і явищ природи і сприяти кращому орієнтуванню на місцевості.

Розрізняють два види сприйнять: невільні, що виникають крім нашого бажання, і складні вольові сприйняття, що направляються нашою волею і бажанням у відповідності з тими цілями, які ми перед собою ставимо.

У процесі пізнавання предметів значну роль відіграє уява спостерігача, його здатність "домалювати" предмет спостереження.

Сприйняті нами раніше предмети і явища відображаються в пам'яті, і ми можемо відтворювати

їх в уяві. Так, розмовляючи по міжміському телефону зі знайомим чоловіком, ми добре уявляємо собі його обличчя. Іноді при сприйнятті предмета різні органи чуття ніби замінюють один одного. Наприклад, не бачачи ворони, а чуючи каркання, ми завдяки попередньому досвіду мислення представляємо її вигляд, колір оперення і т. д.

У різноманітті людських сприйнять велике значення мають зорові відчуття світлові, колірні, просторові, яких налічується до 35 ТОВ видів, і слухові звукова забарвлення, шуми і тони, їх близько 20 000 видів. Роль деяких видів сприйнять в певних умовах сильно зростає. Прикладом можуть служити сприйняття рівноваги і положення тіла в просторі, що мають велике значення в мореплаванні, альпінізмі, авіації, або осязательно-рухові відчуття дотику, пов'язані з рухом ніг, рук і пальців, якщо людина перебуває в повній темряві.

Простір, що охоплюється нерухомим оком, називається полем зору. Поле зору обмежено межами 120 по вертикалі і 150 по горизонталі. Завдяки рухливості очей наше поле зору незрівнянно ширший і охоплює великий простір.

Людина візуально сприймає глибину простору на відстані близько 500 м. Далі предмети зливаються (так як практично осі очей паралельні), і про те, який з них розташований ближче і який далі, людина вже судить, зіставляючи часткове прикриття одного предмета іншим, форму і величину тіней, розпливчастість обрисів далеких предметів.

Кут, утворений напрямками світлових променів від крайніх точок розглянутого предмета до оптичного центру ока спостерігача, називається кутом зору, кутовий величиною або кутовим розміром предмета. Удавані розміри розглянутого предмета залежать від відстані його до спостерігача: чим далі розташований предмет, тим він виглядає нижче і вже.

Будь-який предмет, віддалений від ока спостерігача на відстань, в 57,3 рази більшу своєї величини (а), видно під кутом зору в 1, а при куті зору в дугову хвилину, або 1: 60, тобто коли предмет вилучений на відстань, в 3438 раз (57,3 X 60) більша своєї величини, він перестає відрізнятися оком. Людина може бачити виразно тільки тоді, коли кут зору його очі не менше 3.

У міру підйому видимий горизонт поступово розширюється в усі сторони. Межа видимості, або математичний горизонт, визначається за наступною формулою: Д = - / 2 X Р X В, де Д дальність горизонту, Р радіус Землі (округлено 6400 км) і

У висота спостерігача. Звідси випливає: щоб побачити в 2 рази далі, треба піднятися приблизно в 4 рази еишо.

Формулу можна спростити, якщо витягти корінь з величини радіуса Землі і з 2, тоді вона прийме наступний вигляд: Д = 113 ~ \ / ~ В.

Приклад. Для пливе людини, очі якого знаходяться на висоті 20 см (0,0002 км) над спокійною поверхнею води, Д = 113] / ^ 0,0002 = 1,6 км.

Для людини середнього зросту, що стоїть на рівній місцевості (висота його очей над поверхнею дорівнює 1,6 м, або 0,0016 км), Д = 4,6 км.

Якщо враховувати рефракцію *, яка збільшує дальність видимості на 6%, Д = 4,77 км.

Найчастіше спостерігачеві недостатньо побачити вдалині якесь пляма або тінь, а треба розглядати деталі предмета і дізнатися його. Здатність краще або гірше розрізняти віддалені предмети залежить від гостроти зору.

Гостротою зору, або, інакше, роздільною силою, очі називається здатність очі роздільно сприймати предмети, розташовані на близькій відстані один від іншого, чітко розрізняти їх деталі.

Цікавим було в давнину випробування гостроти зору у арабських воїнів. На цьому своєрідному іспиті вимагалося ясно розрізняти простим оком на небі зірку Суха, або Алькор, розташовану поряд із зіркою Міцар в сузір'ї Велика Ведмедиця.

У темряві людина може бачити полум'я свічки на відстані більше кілометра. Гострота його зору вночі така ж, як у сови, але в 4 рази гірше, ніж у кішки. Зате вдень зір кішки в 5 разів слабкіше, ніж у людини.

Для кожної людини існує межа природного зору, і ви самі можете її визначити. На аркуші білого паперу накресліть прямокутник зі сторонами 4,1 і 5 см, в ньому прокреслите чорною тушшю 20 паралельних ліній в 1 мм завтовшки кожна з такими ж просвітами між ними.

Повісьте цей лист на освітленій стіні приблизно на висоті очей так, щоб лінії розташовувалися горизонтально. Встаньте лицем до листу, а потім, закривши одне око, відходьте від стіни до тих пір, поки лінії не будуть прилягати на суцільний темний фон. Виміряйте відстань від себе до стіни і обчисліть, яка гострота вашого зору.

Наприклад, лінії зливаються для правого ока на відстані 3 м. Відомо, що на відстані 57,3 мм лінія в 1 мм ширини видно під кутом 1, або 60. Значить, на відстані 3 м (3000 мм) вона видно під кутом А, який визначається з наступної пропорції: А: 60 = 57,3: 3000, отже, А = 1,14. Гострота зору правого ока 1: 1,14 = 0,8, тобто нижче нормальної (за одиницю приймається гострота нормального зору). Так само можна визначити гостроту зору лівого ока або обох відразу.

Оцінюючи видимість предметів, необхідно враховувати деякі правила і умови спостереження, головні з яких наступні: далекі предмети представляються звичайно менш ясними, ніж ближні, вони видно як би крізь серпанок; великі предмети здаються ближче, ніж дрібні; на одному і тому ж відстані лежача людина здається далі, ніж коли він стоїть; повалене дерево здається довшим, ніж на корені.

Людське око точніше визначає величину предметів, розташованих на його рівні, ніж знаходяться вище. Відстані можуть здаватися набагато коротше дійсних, особливо в тих випадках, коли доводиться їх оцінювати через відкриті водні простори. Протилежний берег річки або озера здається завжди ближче його дійсного стану.

Долина або річка з крутого берега здається менш широкої, ніж з пологого. Відстані на просторах, покритих снігом, також спотворюються. При погляді знизу вгору, з долини на вершину гори, предмети здаються ближче, ніж при спостереженні зверху вниз. Від підошви гора виглядає менш крутий, ніж насправді.

Спостерігаючи предмети однакової висоти, розташовані на одній лінії, ми бачимо їх зменшуються в міру віддалення, причому лінія, що проходить по їх верхівках, буде здаватися похилій до горизонту, а лінія, що лежить на рівні нашого ока, залишиться горизонтальною. Якщо ми вліземо на дерево, то вийде зворотне явище: лінія вершин залишиться горизонтальній, а лінія підстав стовбурів здасться похилій.

Ряд однакових по висоті (телеграфні стовпи) або по довжині (шпали) предметів, що розташовуються від спостерігача в глиб поля зору, здаються йому поруч поступово зменшуються по висоті або по довжині предметів.

При сприйнятті руху можуть бути два випадки: спостерігач нерухомий або він сам переміщається. З повсякденного досвіду кожному відомо, що видимі з вікна поїзда, що йде дерева та будинки здаються рухомими назустріч спостерігачеві.

Спостерігаючи природу, вивчаючи взаємозв'язок явищ, людина здавна усвідомлював вирішальне значення Сонця для життя на Землі. Обертання Землі навколо осі обумовлює зміну дня і ночі, зміна освітленості протягом доби, яке характеризується наступною послідовністю: денні години висока освітленість, вечірні сутінки поступовий наступ темряви, нічні години дуже низька освітленість і світанок поступове її збільшення.

Тривалість дня і ночі влітку і взимку на різних географічних широтах неоднакова. Наприклад, в північній півкулі вона характеризується наступною таблицею:

У південній півкулі спостерігається те ж саме. Тривала еволюція виробила у очі здатність адаптації поступового пристосування до зміни денної і нічної освітленості. У темряві очі людини в багато разів чутливіші до слабкого світла. У них накопичується особлива речовина, так званий зоровий пурпур, який покращує сприйняття слабо освітлених предметів. На яскравому світлі велика частина зорового пурпура руйнується, і для його повного відновлення (в темряві) потрібно близько години. Тому перед початком нічного походу не рекомендується дивитися на яскраву лампу або багаття.

В сутінки і вночі погіршується здатність орієнтуватися: падає контрастна чутливість, зменшується гострота зору, випадають колірні сприйняття, погіршується впізнавання предмета і т. п.

В даний час початком вечірніх астрономічних сутінків вважається той момент, коли сонце опустилося під горизонт на 18. З цього моменту на безхмарному і безмісячну небі для неозброєного ока стають видимими слабкі зірки 6-ї величини.

Від астрономічних сутінків відрізняють цивільні, в момент початку яких сонце нижче горизонту на 7. У цей час стають видимими найбільш яскраві зірки.

На екваторі цивільні сутінки тривають 24 хвилини, на полюсі вони досягають 15 16 діб. У Ленінграді астрономічні сутінки тривають всю ніч з середини квітня до середини серпня (білі ночі), що образно відображено в поемі А. С. Пушкіна "Мідний вершник":

З широти 67 24 починається область полярних ночей, де взимку зоря з зорею зливається через полудень, а не через північ.

Тривалість суцільних сутінків характеризує наступна таблиця:

В обстановці білих ночей і заходять, сонця людина відчуває себе незвично. Втрачається уявлення про день і ніч, і перший час новачки довго не сплять, очікуючи темряви, яка не настає.

Яскраво освітлені і світяться предмети (наприклад, світло автомобільної фари) вночі здаються нам завжди ближче їх дійсного становища.

Ступінь видимості віддалених предметів обумовлюється їх контрастом * на навколишньому фоні.

Яскравість предмета залежить не тільки від його освітленості, але і від відбивної здатності його поверхні, яка для різних поверхонь дуже різна.

Якби поверхню, на яку впливає сонячна радіація, була абсолютно чорної, то вона практично поглинала б всю радіацію, але в природі такої поверхні немає. Тому при вивченні місцевості необхідно враховувати відбивну здатність спостережуваних поверхонь: води, зеленої трави, піску, снігу і т. п..

Так як відбивна здатність тел різна, то навіть на місцевості, освітленій рівномірно, предмети виявляються неоднаковими по своїй яскравості, а отже, і за величиною контрасту з навколишнім фоном. Величина ж контрасту визначає различимость предмета.

Око може відрізнити предмет від фону лише в разі достатньої контрастності, що залежить від так званої контрастної чутливості ока, яка за нормальних, денних умовах освітлення складає в середньому близько 0,02 (різниця між яскравістю предмета і яскравістю фону). Отже, очей відрізняє предмет від фону при контрасті в 2%.

Яскравість віддалених предметів оцінюється шляхом порівняння з близьким предметом і фоном неба на горизонті за десятибальною шкалою.

Дальність видимості абсолютно чорного предмета великих розмірів на тлі неба у горизонту прийнято називати ілюстративної дальністю видимості. Для її визначення треба відстань до далекого предмета, виміряний за планом місцевості або карті, помножити на число, відповідне оціночним балу. Наприклад, відстань до далекого лісу 7,4 км, а його яскравість оцінена балом 4. Звідси ілюстративна дальність видимості дорівнює 7,4 X 8,3 (див. таблицю), тобто = 61,42 км.

Сильно контрастують земні орієнтири видно здалеку (біла будівля на тлі зеленого луки), а предмети з малим контрастом щодо навколишньої місцевості погано видно навіть на малих відстанях. Чим світліше фон, на якому розглядається предмет, тим він здається ближче (цегляний будинок на тлі неба здається ближче, ніж цегляний будинок, за яким розташований ліс або гори).

На темному тлі луки чи лісу людина ледь видно за 3 км або зовсім невиразний, а на вершині гори його видно на дуже великій відстані.

Коли спостерігач дивиться на предмет, стоячи обличчям до сонця, то визначене ним відстань виявляється менше, а коли сонце позаду то більше дійсного.

Предмети, пофарбовані в яскраві кольори (білий, жовтий, червоний), видно ясніше і здаються ближче, ніж забарвлені в темні кольори (чорний, синій, коричневий), особливо коли контраст між кольором предмета і кольором фону різкий.

Колірна відмінність залежить від довжини і частоти світлових хвиль. Промінь світла це електромагнітні хвилі, які ми сприймаємо тільки в межах від 0,40 до 0,76 мікрона (мк) * довжини. Довжина світлових хвиль видимої частини сонячного спектра змінюється в дуже вузьких межах, всього в Уз мк, в межах якої укладено багатющий світ, блискучий пишністю безлічі фарб і відтінків.

На півночі і півдні, під тропіками і спекотним екватором, в лісі, в саду, на городі усюди різноманітністю забарвлення і відтінків квітів, ягід, овочів, грибів і плодів незмінно супроводжує життєдіяльність зелень листя і трави.

Око людини здатний розрізняти до 150 відтінків кольору. Максимум колірної розрізнюваності припадає на зелені і жовті промені з довжиною хвилі 0,56 мк.

Умови видимості в значній мірі залежать від прозорості атмосфери.

Головна причина помутніння повітря і виникнення туманів згущення водяної пари і насиченість повітря пилом і газами. Чим більше каламутність атмосфери, тим гірше видно віддалені предмети і тим коротше відстань, на якій їх вдається розглянути. При тумані видимість зменшується до повного зникнення предмета з поля зору. Світла каламутна пелена атмосфери називається повітряної серпанком. Вона теж зменшує дальність видимості. Помутніння повітря і погіршення видимості, викликані запиленістю або задимленістю повітря, прийнято називати імлою. Загалом, яку б природу ні мали з'явилися в атмосфері частинки, вони завжди зменшують її прозорість, і тим сильніше, чим їх більше і чим вони більші.

При малої видимості на морях і річках замість звичайних знаків огородження прийнято включати сирени та інші звукові сигнали, що сповіщають судноводіїв про небезпеку; на залізницях на рейки кладуть петарди, які вибухають при проходженні поїзда, попереджаючи машиніста про необхідність зниження швидкості; на аеродромах припиняють прийом і відправку літаків і т. п.

Історичний приклад знаменитого Ютландского бою 31 травня 1916 між англійським "Великим флотом" і німецьким "Флотом відкритого моря" наочно показує значення видимості.

Англійська флот, незважаючи на величезне чисельну перевагу, зазнав серйозних втрат. На думку дослідників бою, причина цього полягала виключно в різних умовах видимості в західному (безхмарне, ясне небо) та східному (дощ і туман) напрямках.

Англійський адмірал Бітті так описує першу фазу бою: "Силуети наших кораблів різко виділялися на ясному небі в західному напрямку, тоді як противник був здебільшого прихований від нас туманом виявляючи себе лише спалахами пострілів і з'являючись іноді в моменти прояснень" *.

Нерідко нам доводиться спостерігати в умовах дуже поганої видимості. У густих туманах видимість знижується через те, що при малих яркостях предмета і фону контрастна чутливість ока погіршується.

Краплі туману розсіюють світло в різних напрямках, але переважно в напрямку падіння світла вперед.

Читайте також: Притулку відкритого типу

Цікавий факт

У 1900 році ураган Галвестон в Техасі вбив понад 8 тисяч осіб, що стало найбільшим за жертвами стихійним лихом, пов'язаним з різкою зміною погоди в історії США.