Глаз является одним из основных органов чувств. Зрение создает человеку наиболее благоприятные условия общения с другими людьми, помогает лучше понять их речь, действия, предупреждает об опасности и т. п.
Огромное значение принадлежит зрению и в военном деле. Невозможно быть хорошим стрелком, пулеметчиком, разведчиком, артиллеристом, не имея острого зрения. В разведке, например, глаз является основным оружием. Про хорошего разведчика говорят, что если «комар сядет на куст, он и его увидит». Вот характерный эпизод из опыта Великой Отечественной войны, свидетельствующий о роли зрения. Сержант Савичев, наблюдая за противником в районе населенного пункта Верейки, рассмотрел в бинокль на рукавах немецких солдат какие-то нашивки, похожие на листья. В штабе дивизии на основании данных наблюдателя сделали предположение, что это эмблема какой-то новой части. После захвата контрольного пленного выяснилось, что это действительно была эмблема отдельного истребительного батальона «Дубовые листья».
Если бы сержант Савичев не развил свое зрение до такой степени, что мог не только увидеть нашивки на рукаве, но и определить, что они имеют форму листьев, то возможность своевременной сигнализации о появлении истребительного батальона была бы исключена.
Зрительные ощущения мы получаем при помощи глаз. Глаз представляет собой шарообразное тело, имеющее три оболочки: склеру, или белковую, которая спереди переходит в роговую бесцветную оболочку; за склерой идет сосудистая оболочка, в кото-
рой размещены питающие глаз кровеносные сосуды; и дальше третья — сетчатая оболочка, в которой разветвлены окончания зрительного нерва.
Сосудистая оболочка в передней части глаза переходит в радужную, в которой имеется зрачок, представляющий собой отверстие для прохода лучей света. Зрачок под влиянием мышц радужной оболочки может расширяться и сужаться в зависимости от того, какое количество света падает на глаз.
За зрачком расположен хрусталик — двояковыпуклое тело, преломляющее падающие на него лучи света. Преломляющая способность хрусталика обеспечивает возможность получения изображения предмета на сетчатке глаза. Если хрусталик теряет свою сократительную способность, то изображение предмета не получится, так как лучи света или не дойдут до сетчатки (близорукость) или же должны будут упасть где-то за сетчаткой (дальнозоркость). В таких случаях на помощь человеческому зрению приходят очки.
В глаз входит зрительный нерв, который разветвляется в сетчатой оболочке в виде окончаний двоякого рода: колбочек и палочек. Палочек гораздо больше, чем колбочек (палочек около 130 миллионов, колбочек же около 7 миллионов). Палочки размещаются главным образом по периферии сетчатки, колбочки же преимущественно в центре.
Оптический нерв состоит не только из центростремительных волокон. В нем имеются и центробежные волокна, с помощью которых кора мозга, регулирует работу глаза. Этот факт и создает возможность целенаправленной, соответствующей поставленной задаче работы нашего глаза.
Место вхождения зрительного нерва, в глаз носит название слепого пятна. Рядом со слепым пятном расположено желтое пятно, которое является областью ясного зрения. В середине желтого пятна расположена центральная ямка — точка самого ясного видения.
Физиологический процесс зрения можно представить в следующем виде: идущие от предмета световые лучи падают на роговую оболочку, через нее и зрачок подходят к хрусталику; в хрусталике они преломляются так, что изображение предмета получается на сетчатке глаза. Падающие на сетчатку лучи света возбуждают соответствующие нервные окончания. Возбуждение передается в головной мозг. В головном мозгу возбуждение идет через подкорку в кору мозга, расположенную в затылочных долях. Проникшее в кору головного мозга через затылочную ее долю возбуждение распространяется отсюда на другие отделы коры. В результате взаимодействия различных участков коры мозга возникают зрительные ощущения и восприятия.
Зрительные раздражения принимаются двумя глазами (бинокулярность зрения). Несмотря на то, что каждый предмет одновременно отражается в правом и левом глазу, мы видим не два, а один предмет, т. е. предметы не удваиваются. Происходит это потому, что изображение предмета в обоих глазах падает на так называемые корреспондирующие, т. е. соответственные друг другу, точки. Корреспондирующими точками являются, во-первых, центральные ямки глаз, которые представляют собой область наиболее ясного видения и расположены в центре желтого пятна. К корреспондирующим точкам относятся и все точки сетчатки обоих глаз, которые лежат в одном направлении и на одинаковом расстоянии от центральных ямок. Точки, не являющиеся корреспондирующими, называются диспаратными (разнородными). Если изображение предмета падает на резко диспаратные точки сетчатки, то получается удвоение предмета. Проверить это можно следующим образом: если взять два карандаша и расположить их перед глазами по прямой линии на расстоянии 20 см друг от друга и затем фиксировать зрение на одном из этих карандашей, то другой карандаш будет удваиваться. Объясняется это тем, что когда мы фиксируем глазами первый карандаш, оси глаз располагаются так, что изображение этого карандаша падает на корреспондирующие точки сетчатки. Изображение же второго карандаша попадает на диспаратные точки, потому оно и удваивается. Удвоение изображения предмета при смещении его с корреспондирующих точек сетчатки наших глаз можно наблюдать и при легком надавливании на глаз пальцем.
Удвоение предмета при бинокулярном зрении имеет место, однако, лишь в том случае, когда изображение падает на резко диспаратные точки сетчатки. Если же изображение падает на слегка диспаратные точки, то предмет не удваивается, но мы видим его в третьем измерении — в глубину.
Для того, чтобы изображение предметов падало на строго корреспондирующие или слегка диспаратные точки сетчатки, оси наших глаз устанавливаются под определенным углом к воспринимаемому предмету. Сведение осей наших глаз в целях наиболее ясного и точного восприятия носит название конвергенции. В процессе деятельности вырабатывается постоянно действующий автоматический механизм конвергенции глаза.
Глаза обеспечивают возможность ощущать и воспринимать не только освещенность, но и цвета. Цвета различаются двух видов — хроматические и ахроматические. Хроматическими цветами называются цвета радуги (фиолетовый, синий, голубой, зеленый, желтый, оранжевый, красный) и все их оттенки. Ахроматическими называются белый и черный цвета и все оттенки серого; расположенные между двумя этими полюсными цветами. Ахроматические цвета отличаются друг от друга только светлотой. Ощущение же хроматических цветов характеризуется тремя основными качествами: цветовым тоном, насыщенностью и светлотой.
Под цветовым тоном понимается то специфическое качество, наличие которого отличает один цвет от другого. Цветовым тоном является, следовательно, качество красного, зеленого, голубого и др.
Цветовой тон может быть более или менее выраженным. Так, например, красный цвет может быть и ярко-красным и бледно-красным. Ярко-красный цвет называют насыщенно красным цветом, бледно-красный — малонасыщенным. То же можно сказать и относительно любого другого цвета. Отсюда под насыщенностью цвета понимается степень выраженности цветового тона: чем сильнее выражен какой-нибудь цветовой тон, тем насыщеннее этот цвет. Каждому цветовому тону свойственна своя длина электромагнитных волн. Для красного цвета эта длина равна 780—810 миллимикронам, для зеленого — 360—510, для желтого — 575—590 и т. д.
Под светлотой понимается степень отличия данного цвета от черного: чем дальше отстоит цвет по светлоте от черного, тем он светлее, и наоборот, чем ближе к черному, тем темнее. Светлота цвета определяется количеством световых лучей, отраженных поверхностью предмета.
На наш глаз действуют одновременно электромагнитные волны разной длины. Глаз наш так устроен, что он может одновременно отражать не один, а несколько цветов. Цвета эти смешиваются друг с другом в нашем глазу. В результате смешения получается некоторый новый цвет, отличный от любого из входящих в это смешение цветов. Экспериментальное изучение смешения цветов показало, что каждому хроматическому цвету можно подбирать другой хроматический цвет, который при смешении с первым даст ахроматический.
Два хроматических цвета, дающие при смешении ахроматический, являются дополнительными цветами относительно друг друга. Дополнительными цветами будут красный и голубоватозеленый, оранжевый и голубой и т. д.
Наш глаз характеризуется резко выраженной способностью к адаптации. Адаптация (приспособление) глаз имеет большое значение в военном деле. Когда речь идет об адаптации зрения, то имеется в виду прежде всего приспособление глаз к изменяющейся силе цвета. Можно говорить об адаптации к свету и адаптации к темноте. Примером адаптации глаз к свету может явиться их приспособление к яркому свету при выходе из темного помещения. Примером адаптации к темноте может явиться выход ночью из хорошо освещенной комнаты на темную улицу.
Как показывают исследования, приспособившийся к темноте глаз повышает свою чувствительность к свету в несколько тысяч раз. Например, полуторачасовое пребывание человека в темноте увеличивает чувствительность глаз больше чем в 100 тысяч раз в сравнении с тем ее уровнем, на каком она находилась при смотрении на свет большой яркости.
Процесс приспособления глаза к свету идет быстрее, чем к темноте. Приспособление глаза к темноте требует весьма длительного времени. Как показывают исследования Ахматова, чувствительность глаза в темноте повышается в течение 24 часов. Но протекает этот процесс неравномерно: на первой минуте чувствительность нарастает слабо, затем очень сильно повышается и на 45—50-й минуте практически достигает своего максимума.
Процесс адаптации глаза к темноте может быть искусственно ускорен. Существует несколько способов воздействия на человека в целях повышения адаптационной способности его глаз к темноте: лекарственные (фармакологические) способы, способы физиологического и психологического воздействия, специально приспособленные очки. Из лекарственных способов необходимо назвать кофеин и его препараты. Кофеин повышает чувствительность к свету адаптированного в темноте глаза примерно на одну треть. Повышение чувствительности глаза достигается и препаратами колы. Однако, как показывают исследования, действие этого препарата непостоянно и весьма индивидуально. Следует отметить, что и алкоголь повышает адаптационную способность глаза на одну треть, но стимулирующее действие алкоголя очень кратковременно — спустя пятнадцать минут чувствительность глаза начинает быстро падать. Вот почему алкоголь не следует применять в качестве средства, повышающего адаптацию глаза к темноте.
Из физиологических способов повышения чувствительности глаза можно отметить несколько: обтирание лица и шеи холодной водой в теплую погоду, легкая мышечная работа (типа физзарядки), форсированное дыхание и т. д. К физиологическим же способам повышения чувствительности глаз надо отнести и опыт проф. Кравкова С. В., которому удалось ускорить процесс приспособления глаза к темноте, действуя на колбочки сетчатки красным цветом.
Из психологических способов повышения чувствительности глаз необходимо отметить произвольное внимание. Чем больше человек напрягает свое внимание, тем выше поднимается чувствительность глаз. На чувствительность глаза влияют и представления. В исследованиях сотрудницы психо-физиологического отдела Института психологии Академии педагогических наук А. А. Дубинской, проведенных под руководством проф. Г. X. Кекчеева, было установлено, что представление светлого предмета повышает чувствительность глаза, представление черного предмета снижает его чувствительность.
Неплохим средством приспособления глаз к темноте является применение специальных красных очков. Очки эти изготовляются таким образом, что пропускают только красные лучи и отражают все остальные. Красный свет в этом случае будет действовать только на колбочковый аппарат, палочки же не будут реагировать на него. В связи с этим при переходе человека к ночному зрению палочки оказываются вполне приспособленными для того, чтобы осуществить свою функцию в новых условиях.
Глаз приспосабливается не только к свету, но и к хроматическим цветам. Этот вид приспособления свойственен только колбочкам, так как палочки реагируют лишь на ахроматические цвета. Примером приспособления глаз к хроматическим цветам может служить следующий опыт. Если мы будем длительно фиксировать глазами, не двигая ими, красный кружочек, расположенный на серой пластинке, то заметим, что яркость окраски кружка начнет постепенно меркнуть. Объясняется это утомлением красно-ощущающего вещества наших колбочек.
Факт адаптации глаз к хроматическим цветам очень важно учитывать таким специалистам, как летчики, шоферы, машинисты и т. п.
Чувствительность глаза зависит от возраста людей. У пожилых людей чувствительность глаз к свету и различию цветов заметно снижается. Снижению чувствительности глаз способствует также утомление и сонливое состояние. Чувствительность глаз падает под влиянием монотонных, ритмически повторяющихся раздражителей. Как показали экспериментальные наблюдения, звуки метронома или электромоторчика, сопровождающие процесс зрительных ощущений, приводили, как правило, к понижению чувствительности глаза.
Возникший на сетчатке глаза образ предмета не сразу исчезает после того, как этот предмет перестает действовать на глаз. Он продолжает оставаться на некоторое время и после того, как предмет ушел из поля зрения.
Образ на сетчатке, сохраняющийся на некоторое время после того, как предмет перестал действовать на орган зрения, называется последовательным образом.
Различаются положительные и отрицательные последовательные образы. Под положительными последовательными образами понимаются такие, в которых сохраняется не только форма, но и расцветка отражаемого ими предмета. Примером положительного последовательного образа может явиться образ электрической лампочки, который остается на сетчатке некоторое время после ее погашения.
Отрицательными последовательными образами называются такие, окраска которых является обратной окраске воспринимаемого предмета. Примером отрицательного последовательного образа может явиться случай, когда мы в ясный солнечный день после минутной зрительной фиксации окна быстро переведем глаза на стену. Мы увидим изображение окна, части которого будут окрашены в обратные цвета: переплет выступит в светлых тонах, а стекла в темных.
В основе отрицательных последовательных образов лежит утомление соответствующих участков сетчатки глаз. Так, при зрительной фиксации в ясный солнечный день оконной рамы участки глаза будут утомлены в разной степени. Те участки, на которые падало изображение темного переплета рамы, окажутся менее утомленными, чем те, на которые попало изображение стекол. При переносе взгляда на белую стену участки сетчатки, на которые падало изображение переплета рамы, как менее утомленные и сохраняющие достаточно высокую чувствительность, дадут более интенсивное световое возбуждение. А те участки, которые подвергаются воздействию светлых, соответствующих стеклам, частей оконной рамы, как более утомленные, дадут менее интенсивное световое возбуждение. Аналогичное явление наблюдается и при цветовом контрасте.
То место сетчатки, на которое падало изображение желтого квадратика, потеряло под влиянием утомления чувствительность к желтому цвету, и цвет этот оказался «исключенным» из белого цвета бумаги. В результате такого рода «вычитания» желтого цвета из белого получается синий цвет как дополнительный к желтому.
Ощущение того или иного цвета зависит от фона, на котором расположен цвет. Белизна белого цвета подчеркивается черным фоном, черный же цвет выступает значительно сильнее на белом фоне. Указанное явление носит название контраста.
Различаются светлотный и цветовой контрасты. Светлотным контрастом (см. рис. 14) называется изменение светлоты под влиянием фона. Цветовым контрастом называется изменение под влиянием фона качества цвета в сторону дополнительного к воспринимаемому. Например, при перенесении взгляда на белый лист бумаги после 20—30-секундной фиксации желтого квадратика мы увидим квадратик синего цвета.
Зрительные ощущения возникают в результате действия электромагнитных световых волн на колбочки и палочки, размещенные в сетчатке глаза. Палочки, расположенные преимущественно на периферии сетчатки, воспринимают слабый цвет и являются таким образом аппаратами сумеречного и ночного зрения. (Колбочки же, расположенные преимущественно в области желтого пятна, являются аппаратами дневного зрения.
Отсюда становится понятным, что болезнь, носящая название «куриной слепоты», или гемералопии, возникает на основе нарушений функций палочек, тогда как колбочки функционируют нормально. Этим и объясняется, что такие больные хорошо видят днем, так как при дневном свете активизируются колбочки, но при наступлении сумерек, когда глаз должен перейти на палочковое зрение, человек слепнет.
Какова же физиология цветного зрения? По этому вопросу наибольшим признанием пользуется теория Ломоносова —
Гельмгольца. Предположение о существовании в глазу специальных цвето-ощущающих элементов было впервые высказано М. В. Ломоносовым. Дальнейшую разработку эта теория получила у Гельмгольца. Согласно этой теории колбочкам сетчатки присущи три цвето-ощущающих элемента: красно-ощущающий, зелено-ощущающий и фиолетово-ощущающий. Лучи света, воздействуя на колбочки, в разной степени возбуждают каждый из этих трех элементов. Если возбуждаются преимущественно красно-ощущающие элементы, а остальные два элемента или вовсе не возбуждены или возбуждены крайне слабо, тогда возникнет ощущение красного цвета. Точно так же обстоит дело с зелено-ощущающими и фиолетово-ощущающими элементами. Если возбуждаются все три названных элемента в разных пропорциях, то возникнет ощущение того цвета, который получается по закону смешения цветов. Одновременное возбуждение трех цвето-ощущающих элементов в одинаковой степени дает белый цвет.
Приводимая здесь схема (см. рис. 15) дает представление о теории цветоощущения Ломоносова — Гельмгольца.
Приведенные на рисунке буквы К, 3 и Ф обозначают соответственно красно-ощущающие, зелено-ощущающие и фиолетово-ощущающие элементы. По абсциссе отложены цвета спектра.
Исходя из сказанного о зрительных ощущениях, позволим себе сформулировать ряд положений, которые могут помочь добиться повышения зоркости в темноте. Это полезно знать военнослужащим, которым приходится вести наблюдение в ночных условиях. Положения эти следующие:
1) точное усвоение предстоящей задачи психологически подготавливает человека для ночного наблюдения, обостряет его зрение;
2) во время наблюдения нельзя понижать внимательности, бдительности;
3) если есть возможность, весьма желательно побыть перед выходом на наблюдение в течение получаса в темной комнате или в комнате, освещенной с помощью специального устройства красным светом;
4) перед выходом в темноту обтирать лицо и шею полотенцем, смоченным водой комнатной температуры;
5) находясь в темноте, всячески предохранять глаза от яркого освещения, каким бы кратким оно ни было;
6) при наблюдении за предметом в ночных условиях стараться фиксировать его не центральным, а боковым полем зрения, так как центральная часть сетчатки ночью слепая; ночное зрение осуществляется только при участии палочек;
7) при наблюдении выбирать контрастирующий фон, на котором предмет выделялся бы;
8) не утомлять себя перед выходом на ночное наблюдение, сохранять бодрое состояние;
9) систематически практиковаться распознавать в темноте различные предметы.