Зрение под водой

При отсутствии искусственного освещения видимость предметов, находящихся под водой, зависит от прозрачности воды и условий естественного освещения, что в свою очередь зависит от глубины расположения предмета в воде и времени суток. В полдень при работе водолаза в прозрачной воде удается наблюдать за его действиями на глубинах, доходящих до 75 м. Вообще говоря, вода настолько активно поглощает световые лучи, что интенсивность дневного света на глубине 4,5 м составляет 1/4, а на глубине 15 м — 1/8 от естественной. Опыт, полученный при погружениях на различные глубины в батискафах, свидетельствует о том, что солнечный свет проникает лишь на глубину 450 м.

Что касается видимости под водой, то она крайне ограничена даже при, казалось бы, самых благоприятных условиях, не превышая в наиболее прозрачной воде расстояния 30 м. Зачастую от взмучивания ила видимость в воде уменьшается почти до нуля.

В результате неравномерного поглощения света краски в воде носят обманчивый характер. Так, например, многие предметы, поднятые со дна, оказываются окрашенными совершенно иначе по сравнению с тем, как это воспринимается при рассматривании их под водой. Было показано, что голубые лучи проникают в толщу воды глубже всего, в то время как красные поглощаются водой в первую очередь. В результате этого камни неопределенной окраски, поднятые со дна, оказываются иногда ярко-красными.

Под водой человеку часто приходится пользоваться искусственным светом. При этом наиболее эффективными являются желтые лучи — своеобразный компромисс между красным светом, в основном поглощаемым водой, и голубым, интенсивно отражающимся от взвешенных в воде частиц. При работе в мутной воде может оказаться неэффективным и ис-

Зрение

кусственный свет, однако и здесь есть выход из положения. Водолаз в случае необходимости может воспользоваться для обследования тех или иных поверхностей или предметов простым приспособлением, которое представляет собой коническую трубку, напоминающую по форме мегафон, длиной 45— 60 см, оба конца которой закрыты обыкновенным стеклом. Эта трубка, заполненная чистой водой, дает возможность видеть в мутной воде при прикладывании более узкого ее конца к глазу, а более широкого к рассматриваемому предмету. Заполнение таких трубок воздухом привело бы к возрастанию плавучести прибора и потребовало бы увеличить его прочность. Это очень простое приспособление было предложено д-ром Glass и известно среди водолазов под названием «глаза Гласса».

Благодаря уменьшению интенсивности света под водой снижается не только видимость. При прямом контакте воды с передней поверхностью роговицы глаза наблюдается значительное снижение преломляющей способности последней, что приводит к снижению остроты зрения от 1,0 до 0,1.

Глаза нуждаются в защите как от раздражающего действия воды, так и от прямого контакта с ней. Это может быть достигнуто с помощью специальных очков, масок и даже контактных линз. При этом достигается не только защита глаз, но и восстановление преломляющей силы роговицы (в том случае, если между передней поверхностью роговицы и защитным стеклом имеется воздушная прослойка), что в свою очередь приводит к восстановлению нормальной остроты зрения.

Благодаря образованию воздушного пространства перед глазом волны света, отражающиеся от предметов, находящихся в воде, прежде чем попасть в глаз, должны пройти через слой воздуха. Изменение плотности среды на границе между этими слоями приводит к изменению направления всех световых лучей, за исключением перпендикулярных. Это изменение направления лучей при переходе из одной среды в другую носит название рефракции, величина которой в различных сре- дах, пропускающих световые лучи, различна и зависит от показателя рефракции данной среды. Этот показатель представляет собой отношение синуса угла падения световых лучей (sin i) к синусу угла их преломления (sin r). Этот показатель для различных сред определяется путем пропускания световых лучей из вакуума в изучаемую среду. Величина этого показателя для каждой среды постоянна (рис. 36). Так, например, бриллиант ценится за его высокую светопреломляющую способность. Показатель преломления у этого камня равен 2,6, в то время как у стекла он составляет 1,5, а у воды всего лишь 1,3. Воздух и газы, как правило, обладают очень низким показателем рефракции (у воздуха он равен 1,0003).

Зрение

Кроме зрительного восприятия блеска и игры цветов, образующихся на поверхности неспокойной воды, рефракция световых лучей, проходящих, прежде чем достичь глаз наблюдателя, из воды через слой воздуха, приводит к некоторому искажению наблюдаемых объектов и приближению их к наблюдателю по сравению с тем, что имеет место в действительности. Угол дивергенции световых лучей, проходящих из воды в воздух, увеличивается благодаря рефракции таким образом, что они кажутся исходящими из точки, расположенной ближе того места, где она в действительности находится (рис. 37). В действительности это приближение составляет обычно около 25% расстояния, на которое тот или иной предмет, находящийся в воде, удален от глаза наблюдателя. Несмотря на то что вначале благодаря зрительным искажениям окружающий подводный мир воспринимается водолазами необычным и обманчивым, чувство дистанции у них вырабатывается быстро, что способствует успешному выполнению работы под водой.

Очки и маска. Хорошая видимость пловца-подводника обеспечивается за счет предохранения глаз очками или маской. Форма масок бывает самой различной. Так, например, существуют маски, закрывающие все лицо (лицевые маски), и небольшие маски, закрывающие только глаза и переносицу (плавательные маски).

Стекла очков и масок, защищающие глаза при плавании под водой, должны быть плоскими, так как искривленная по-

Зрение

верхность вызывает рассеяние преломленного света и способствует зрительному восприятию предметов, находящихся под водой, в искаженном виде.

При использовании большинства моделей очков и масок поле зрения в результате рефракции и наличия у них оправы значительно уменьшается.

В 1961 г. Barnard модифицировал глазной периметр для использования под водой и нанес на него зрительные поля, характерные для человека при надевании специальных очков и плавательных масок во время пребывания на воздухе и под водой. На рис. 38 представлены бинокулярное и монокулярные поля зрения при пребывании человека в очках под водой. При сравнении полученных результатов с нормальными полями зрения было обнаружено, что сокращение последних при пребывании человека в очках под водой выражено весьма значительно. На рис. 39 представлены зрительные поля человека при пребывании его под водой в плавательной маске. Хотя зрительное поле при этом также заметно сокращено, оно все-таки значительно больше, чем при плавании с очками. В этом случае весьма интересным является тот факт, что благодаря латеральному боковому эффекту при пользовании такой маской имеет место наложение монокулярных полей зрения друг на друга. В конце концов Barnard показал (рис. 40), что при пребывании человека под водой в очках зрительные поля уменьшаются.

Зрение

Когда пловец находится под водой в горизонтальном положении, особое значение приобретают верхние участки зрительных полей, уменьшение которых по сравнению с нормой, особенно у пловца под водой в плавательной маске, выражено не столь значительно. Нижняя половина зрительного поля в данном случае менее важна. Нужно отметить, однако, что при конструировании масок и очков следует обращать внимание на необходимость улучшения бокового зрения. В этом отношении могут оказаться полезными лицевые маски с широким обзором при условии преодоления искажений в восприятии наблюдаемых объектов, возникающих в результате изогнутой поверхности у стекол таких масок.

Прежде чем завершить обсуждение проблем, связанных со световой рефракцией, следует отметить, что показатели рефракции воды и стекла очень близки друг к другу, поэтому изменением направления световых лучей при прохождении света через стекло, расположенное на границе между водой и воздухом, можно пренебречь.

Контактные линзы. Использование контактных линз связано с определенными трудностями из-за необходимости наличия у таких линз плоской поверхности и некоторого количества воздуха между водой и роговицей глаза. Такие линзы с внутренней стороны должны точно повторять контуры глазного яблока и плотно к нему прилегать. В то же время наружная поверхность таких линз должна иметь плоскую отшлифован-

Зрение

ную площадку. В 1958 г. Glass провел с такими линзами ряд экспериментов и рекомендовал, чтобы отверстие в контактной линзе, через которое происходит «дыхание» роговицы глаза, закрывалось танталовым сетчатым фильтром.

Перспективы использования контактных линз при пребывании человека под водой до сих пор не ясны. Их использование позволяет иметь хорошее зрительное поле, однако их производство в настоящее время еще очень дорого. Glass, между прочим, подчеркивает, что «несмотря на то, что контактные линзы в обычной подводной практике никогда не заменят очков, их можно носить под водой в течение нескольких часов в тех случаях, когда использование очков является нежелательным».

Смотрите также