В природе существуют явления, глядя на которые, вы можете не поверить своим глазам. Миражи и оптические иллюзии, встречающиеся в природе, поражают наше воображение.
Люди с давних времен сталкивались с видениями кораблей, зданий, гор и не могли найти этому объяснения. В отличие от галлюцинации, миражи являются реальным оптическим феноменом, который можно сфотографировать. Другое дело, что эти явления не возникают по заказу. Однако есть места на нашей планете, где шансы увидеть уникальную оптическую иллюзию гораздо больше.
1. Фата-моргана, Антарктида
В Антарктиде, ясный и чистый воздух четко фокусирует удаленные объекты. Восприятие глубины становится невозможным и мир приобретает удивительный двухмерный вид. Ранние исследователи Антарктиды скрупулезно наносили на карты и схемы острова, мысы и горные хребты, которые больше никто никогда не видел.
Забавным примером этого явления стал случай, произошедший с шведским исследователем, который в своей записной книжке описал скалистый мыс с двумя необычными симметричными долинными ледниками. Как оказалось, он на самом деле смотрел на моржа.
Фата-моргана вызвана отражением от воды, льда и снега, а в сочетании с температурной инверсией это создает иллюзию четкого, определенного вида, которого на самом деле не существует.
2. Огни святого Эльма, Эдинбург, Шотландия
Физически, огни святого Эльма – это яркое голубое или фиолетовое свечение, похожее на огонь, от высоких заостренных структур, таких как громоотводы, мачты, шпили и трубы. Они представляют собой смесь газа, плазмы, также как огонь и звезды. Электрическое поле вокруг объекта вызывает ионизацию молекул воздуха, что приводит к возникновению слабого свечения, которое хорошо видно в малоосвещенных условиях.
Американский писатель Герман Мелвилл назвал это явление "пылающий палец Бога". Цезарь увидел его на копьях своих войск в ночь перед битвой. Этот впечатляющий эффект, который вызван электрическим разрядом из грозовых облаков на землю, всегда внушал мысль о божественном вмешательстве. Огни святого Эльма можно увидеть на мачтах кораблей во время шторма, а моряки с благоговением относятся к этому явлению, которое часто происходит в момент, когда шторм начинает стихать. Это природное явление часто наблюдают на высотах Эдинбургского замка на Замковой скале.
3. Полярное сияние, Альта, Норвегия
Полярное сияние – это невероятно эффектное зрелище в Арктике и Антарктиде. Красочные пласты света превращают бесконечные зимние ночи в настоящие лавовые лампы. Полярное сияние, а точнее северное и южное полярное сияние, происходит, когда солнечные частицы, выброшенные солнечными вспышками, притягиваются магнитным полем Земли к северному или южному полюсу, сталкиваясь с атмосферными газами и излучая фотоны или частицы света. В результате появляются светящиеся пласты зеленого, красного, белого, пурпурного и синего света.
Норвежский город Альта, который находится на 69 параллели северной широты, известен как прекрасное место, откуда можно любоваться полярным сиянием.
4. Брокенский призрак, Гослар, Германия
Тысячи лет, любой, кому посчастливилось наблюдать этот сверхъестественный оптический феномен, считал, что он находится в присутствии Бога или проходит собственное духовное перерождение. Все потому, что перед наблюдателем предстает изображение тени, окруженной ореолом света, как правило, вокруг головы. Это явление чаще всего происходит вблизи горных вершин, где воздух влажный, а солнце находится низко. Название явления обязано своим происхождением пику Брокен, который при высоте 1141 м является самой высокой точкой гор Гарц, расположенных в федеральной земле Саксония-Анхальт в Германии. Отправиться на вершину гор Гарц можно из города Гослар в Германии.
5. Зеленый луч, Сен-Жан-де-Люз, Франция
Зеленый луч - излюбленное явление среди тех, кому не чужды романтические фантазии, кажется, запечатлевает саму бренность существования. Этот эффект, который можно увидеть в конце заката, появляется как зеленая точка или зеленый луч, который как будто вспыхивает из солнца. Причины появления этой иллюзии довольно сложны и связаны с преломлением света, толщиной атмосферы и кривизной Земли. У вас есть небольшие шансы увидеть зеленый луч, например, отправившись в город Сен-Жан-де-Люз, который запечатлен во французском фильме "Зеленый луч".
6. Молодые хвойные деревья, вулкан Сент-Хеленс, США
По мере того, как вы приближаетесь к вулкану Сент-Хеленс в штате Вашингтон, вы можете заметить новый рост бледно-зеленых всходов на темно-зеленых хвойных деревьях. Это создает форму изгиба глаза, похожую на произведение оптического искусства. В мае 1980 года произошло масштабное извержение вулкана Сент-Хеленс, что вызвало обвал его северной стороны и большое облако пепла. Множество людей погибло, а местность приобрела вид безликого лунного ландшафта. С тех пор эта территория охраняется и восстанавливается.
7. Магнитный холм, Ладакх, Индия
Ладакх – это земля высоких снежных перевалов и древних сооружений - гопм. Здесь вы можете столкнуться с явлением, называемым магнитный холм или гравитационный холм, когда кажется, что транспорт с выключенной коробкой передач поднимается наверх. Этот поразительный эффект стал предметом домыслов о том, что магнитная сила сбивает самолеты с курса. На самом деле все это лишь одна большая иллюзия: спуск направлен слегка вниз, но форма окружающего ландшафта и горный горизонт приводят к тому, что наши обычные ориентиры становятся неясными. Этот магнитный холм можно обнаружить в 30 км от исторической столицы Лех, а само место отмечено большим знаком.
8. Нижний мираж, равнина Нулларбор, Австралия
Это довольно часто наблюдаемое явление - марево, которое делает воздух мерцающим и кажется, будто дороги выглядят влажными. На самом деле это обычная иллюзия. Воображаемое озеро вдали, которое видят усталые путешественники в пустыне, дает им мнимую надежду. В действительности, иллюзия воды является изображением неба вдали, которое появляется от преломления лучей света через воздух. С другой стороны, если запасетесь бутылкой воды и отправитесь в австралийскую равнину Нулларбор, где нет деревьев, то сможете своими глазами увидеть мираж в спокойной атмосфере.
9. Дьяволы Паасселка, озеро Паасселка, Финляндия
Дьяволы Пааселка – это явление, называемое "блуждающие огни", при котором свет появляется ночью, в основном на болотистой почве. Если вы за ними следите, они отступают. Также часто кажется, что они следуют за вами. Во многих культурах, такие огоньки считались злыми духами, которые заманивают путешественников и приводят к их гибели, или предвестниками стихийного бедствия. Озеро Паасселка известно своими таинственными шарами света, а в финском фольклоре эти огни указывали на места, где находятся сокровища.
10. Паргелий, Тимбукту, Мали
Паргелий – это эффект, который можно наблюдать вокруг солнца. Он выглядит как яркие пятна или "ложные солнца", расположенные по обе стороны самого солнца. Это явление может длиться часами. Раньше в этом усматривали пугающее предзнаменование плохих времен. Однако, все это лишь кристаллы льда, создающие в воздухе призму. У вас есть большие шансы увидеть паргелий на плоском горизонте Тимбукту в Мали.
Природа без малейшего участия человека создаёт удивительные оптические иллюзии, поражающие воображение даже много чего повидавших на своём веку исследователей. Конечно, многие явления можно легко объяснить с научной точки зрения. Но тем не менее не восхититься величием и могуществом матушки-природы!
Огненный водопад «Лошадиный хвост»
Этот невероятный водопад расположен в центральной части Национального Парка Йосемити. Каждый год на протяжении 4–5 февральских дней туристы могут увидеть редчайшее явление – лучи закатного солнца отражаются в ниспадающих потоках воды и в эти моменты кажется, что с горы стекает раскалённая лава.
Ложное Солнце
Когда Солнце находится на малой высоте над горизонтом, а в атмосфере присутствуют микроскопические кристаллы льда, можно заметить несколько светлых радужных пятнышек справа и слева от Солнца. Это атмосферное явление считается довольно распространённым, хотя обнаружить его не так уж легко. Эффект лучше всего наблюдать ранним утром или поздним вечером в полярных районах.
Фата-моргана
Это сложное оптическое атмосферное явление «состоит» из нескольких форм миражей, благодаря которым отдалённые объекты искажаются и «раздваиваются» для наблюдателя. Фата-моргана возникает, когда в нижнем слое атмосферы из-за разницы температур образуются несколько чередующихся слоёв воздуха с различной плотностью. В определённых условиях они дают зеркальные отражения. Вследствие отражения и преломления лучей света, реально существующие объекты могут создавать на горизонте или даже над ним сразу несколько искажённых изображений, которые частично накладываются друг на друга и стремительно меняются со временем, тем самым создавая поразительную картину фата-морганы.
Световой столб
Этот оптический эффект выглядит, как вертикальная полоса света, которая тянется от солнца при закате или восходе. Световой столб можно наблюдать, когда свет в атмосфере отражается от поверхности мельчайших кристаллов льда, имеющих форму ледяных пластин или миниатюрных стержней с 6-угольным сечением. Чаще всего световые столбы наблюдаются в зимний период.
Брокенский призрак
Такое явление можно заметить во время густого тумана, если повернуться спиной к основному источнику света. Это позволит увидеть собственную тень, лежащую на тумане (или облаке, если вы находитесь в горной местности). Создаётся впечатление, что это не тень, принадлежащая наблюдателю, а самый настоящий призрак.
Лунная иллюзия
Когда полная Луна склоняется низко над горизонтом, она визуально имеет намного больший размер, чем когда находится высоко в небе. Большинство учёных, объясняя Лунную иллюзию, ссылаются на теорию «относительного размера». Известно, что визуальное восприятие размеров видимого человеком объекта определяется габаритами других предметов, наблюдаемых им в то же время. Когда Луна находится низко над горизонтом, в поле зрения человека попадают иные объекты (дома, деревья и т. д.). На их фоне наше ночное светило кажется большим, чем в действительности.
Тени облаков
В солнечный день с большой высоты очень интересно наблюдать за тенями, отбрасываемыми облаками на поверхности нашей планеты. Они напоминают небольшие постоянно перемещающиеся острова в океане. К сожалению, всё великолепие этой картины удастся оценить, только поднявшись в воздух.
Роса на паутине
По утрам или после дождя на паутинках можно увидеть крошечные капельки воды, напоминающие ожерелье. Если паутина очень тонкая – у наблюдателя может создаться иллюзия, что капли буквально парят в воздухе. А в холодное время года паутина может быть покрыта инеем либо замёрзшей росой, такая картина выглядит не менее впечатляюще.
Зелёный луч
Кратковременную вспышку зелёного света, наблюдаемую за мгновение до восхода или захода Солнца, можно заметить при соблюдении трёх условий: горизонт должен быть открытым, воздух – чистым, а небо – свободным от облаков. Обычно зелёный луч виден не более 2–3 секунд.
Околозенитная дуга
По сути, это радуга, перевёрнутая вверх ногами. Это явление образуется благодаря преломлению солнечных лучей, проходящих через парящие в облаках кристаллики льда определённой формы. Дуга сосредотачивается в зените параллельно горизонту. Верхний цвет этой радуги – синий, нижний – красный.
Гало
Гало – один из самых известных оптических феноменов, наблюдая за которым, человек может видеть светящееся кольцо вокруг мощного источника света: Солнца, Луны или даже простых ночных фонарей. Практически все гало вызваны преломлением света при прохождении через ледяные кристаллы, сосредотачивающиеся в перистых облаках. Вид гало определяется формой и расположением этих миниатюрных кристалликов.
Розовый отблеск Солнца
Это интересное явление наблюдается в момент захода Солнца. Тогда горы или другие вертикальные объекты (например, многоэтажные дома) на небольшое время окрашиваются в нежно-розовый оттенок.
Северное сияние
6 отечественных актрис, которые потеряли былую известность!
Не все звёзды светят так же ярко на протяжении долгого времени. Конечно же, мы имеем в виду наших любимых знаменитостей! Увы, но не все известные личности остаются успешными и популярными …
Когда на поверхности Солнца случаются мощные взрывы, и в сторону Земли на огромной скорости направляются мельчайшие частицы солнечного вещества. Магнитное поле нашей планеты отклоняет эти частицы к полюсам, вследствие чего там начинаются обширные магнитные бури. Протонные и электроны, проникающие в ионосферу из космического пространства, взаимодействуют с ней. Разрежённые слои атмосферы начинают светиться. Невероятная красотища!
Магнитный холм
В Канаде есть холм, на котором происходят экстраординарные вещи. Припарковав автомобиль возле его подножия и включив нейтральную передачу, вы увидите, что машина начинает катиться (без какой-либо помощи) вверх, то есть в сторону подъёма. А всё дело в обычной оптической иллюзии. Благодаря особенностям рельефа небольшой уклон (примерно в 2,5 градуса) воспринимается наблюдателем, как подъём наверх.
Соляные пустыни
Соляные пустыни встречаются во всех уголках Земли. У людей, находящихся посреди них, искажается восприятие пространства по причине отсутствия любых ориентиров. На фото – солончак Уюни (Боливия). Он самый крупный на нашей планете.
Волна
Образованная естественным путём галерея из песка и скальных пород, располагающаяся на границе американских штатов Юта и Аризона, формировалась не один миллион лет: песчаные дюны под воздействием условий окружающей среды постепенно затвердевали. А ветер и дожди, длительное время воздействовавшие на эти образования, отшлифовали их формы и придали им столь необычный вид.
Голова индейца Апаче
Это естественное горное образование во Франции ярко иллюстрирует нашу способность узнавать знакомые формы, например, человеческие лица, в окружающих объектах. Интересно, что визуальное восприятие человека устроено так, что любые объекты, схожие по очертаниям с лицами, замечаются нами быстрее, чем остальные визуальные раздражители. В мире существуют сотни природных образований, эксплуатирующих данную способность человека. Действитель, сложно повепить, что эта необычная скалистая формация, сформировалась без вмешательства человека.
Страж Пустоши
Другое название этой уникальной геоформации, находящийся вблизи канадского города Мэдисен Хэт, – «Голова Индейца». При взгляде на неё с большой высоты становится очевидно, что рельеф местности формирует очертания головы местного аборигена в традиционном индейском головном уборе, пристально смотрящего куда-то на запад. Высота «головы индейца» – 255 метров, ширина – 225 метров. Страж Пустоши образовался природным путём в ходе выветривания и эрозии мягкой почвы, богатой глиной. По оценкам учёных, возраст этой геоформации не превышает 800 лет.
Линзовидные (лентикулярные) облака
Эти облака уникальны тем, что при ветре любой силы, они остаются неподвижными. Они просто зависают в небе на одном месте. Лентикулярные облака чаще всего формируются на подветренной стороне горных хребтов или над отдельными вершинами на высоте от 2 до 15 километров. Из-за необычной формы и абсолютной неподвижности люди часто принимают линзовидные облака за НЛО.
Облака с грозовым валом
Нагоняющие ужас облака с грозовым валом наблюдаются на равнинных территориях довольно часто. Они опускаются очень низко над землёй. Возникает ощущение, что если подняться на крышу здания, можно дотянуться до них рукой. А иногда может казаться, что такие тучи вообще соприкасаются с поверхностью земли. Грозовой вал – это просто низкая, горизонтально ориентированная область грозового облака. Образуется она в его передней части при быстром движении, а ровную и гладкую форму шкваловый ворот приобретает в условиях активного восходящего движения воздуха.
Так совершенно создавать способна только природа. Порой, смотря на ее шедевры, задаешься вопросом, реально ли такое вообще? Потом понимаешь, что реально. Ведь природа всемогущий изощренный создатель, и каждый раз удивляет и восхищает людей. На этот раз вашему вниманию, друзья, представляются оптические иллюзии, созданные природой.
1. Подводный водопад
Эту иллюзию создают песчаные отложения, простирающиеся вдоль побережья острова Маврикий. Создается впечатление, что под водой находится огромный водопад.
2. Картина
Нет, это не картина, нарисованная художником-экспрессионистом. На переднем плане мертвые деревья, которые затмевает заходящее солнце, а на заднем плане красные дюны Намибии. Но свет и тени создают впечатление чего-то ненастоящего.
3. Бушующий океан
Глядя на такие облака, кажется, что вместо неба - бушующий океан. Undulatus asperatus - редкий тип облаков, имеющий необычный и устрашающий вид. Несмотря на грозный вид, облака асператус не сопровождаются ураганом или грозой.
4. Волшебное озеро
Из-за отсутствия каких-либо объектов на озере Уюни, восприятие пространства здесь очень сильно искажается. В сезон дождей озеро-солончак Уюни превращается в огромное зеркало: соляные соты покрываются тончайшим слоем прозрачной воды, в которой отражается небо, и становится совершенно непонятно, где же горизонт.
5. Обрыв
Кажется, что человек идет по краю обрыва, но на самом деле он идет по берегу реки, находящейся внутри Глен-Каньона.
6. Огненный водопад
Водопад Хорстейл почти в полтора километра высотой располагается в национальном парке Йосемити в Калифорнии. Когда на него смотришь издали, кажется, что расплавленная лава падает с гранитной скалы вниз. На самом деле Хорстейл - обычный водопад который становится «огненным» из-за лучей солнца, подсвечивающих под определенным углом гранитную скалу и отражающихся в воде водопада. Это явление можно наблюдать всего пару дней в году в конце февраля.
7. Бездна
Кажется, что два мальчика прыгают в бездну. На самом деле это колодец Иакова, который находится в штате Техас. Колодец Иакова - большой артезианский источник 4 метра в диаметре и 10 метров глубиной. Вода в нем настолько прозрачна, что при прыжке создается ощущение, будто прыгаешь в пустое пространство.
8. Древовидные фигуры
На фотографии не русло реки и уж конечно не дерево. Древовидные фигуры в Нижней Калифорнии (Мексика) формируются в песке из-за высокой амплитуды приливов и отливов на мелководье, за счет образования сильных течений.
9. Каменные волны
На границе между штатами Аризона и Юта есть уникальные горные образования. Они формировались на протяжении миллионов лет из песчаных дюн, постепенно превращаясь в более твердые породы. Из-за ветра и дождей, которые длительное время воздействовали на образования, они приобрели такие причудливые формы.
10. Горная дорога
Когда впервые видишь это фото, кажется, что это дорога, которая пролегает через вершину горной цепи. На самом деле, это река Колорадо, которую из-за цвета и тени наши глаза воспринимают иначе.
11. Огненный торнадо
На фотографии не настоящий огненный торнадо (которые, на самом деле существуют), а отходы горных работ, плывущие по реке Рио-Тинто в Испании. В результате работ, которые продолжаются в регионе уже несколько веков, река стала кислотной. Яркий красный цвет воды получается из-за большого содержания в ней тяжелых металлов.
12. Три солнца
Чередование черного и белого нарушает нашу способность выявлять края объектов, поэтому мы видим таких милых двуглавых зебр.
Многим людям нравятся забавные картинки, обманывающие их визуальное восприятие. Но знаете ли вы, что природа также умеет создавать оптические иллюзии? Причём, выглядят они на порядок более внушительно, чем сделанные человеком. К ним можно отнести десятки природных явлений и формаций, как редких, так и достаточно распространённых.
1. Огненный водопад «Лошадиный хвост»
Этот красивый и в то же время пугающий водопад расположен в центральной части Национального Парка Йосемити. Он носит название Horsetail Fall (в переводе – «лошадиный хвост»). Каждый год на протяжении 4–5 февральских дней туристы могут увидеть редчайшее явление – лучи закатного солнца отражаются в ниспадающих потоках воды. В эти моменты водопад окрашивается в огненно-оранжевый цвет. Кажется, что с верха горы стекает раскалённая лава, но это всего лишь оптический обман.
Водопад «Лошадиный хвост» состоит из двух ниспадающих потоков, его общая высота достигает 650 метров.
2. Ложное Солнце
Если Солнце находится на малой высоте над горизонтом, а в атмосфере присутствуют микроскопические кристаллы льда, наблюдатели могут заметить несколько светлых радужных пятнышек справа и слева от Солнца. Эти причудливые гало преданно следуют за нашим светилом по небосводу, в какую бы сторону оно не направлялось.
В принципе, это атмосферное явление считается довольно распространённым, но заметить эффект трудно.
Это интересно: В редких случаях, когда солнечный свет проходит сквозь перистые облака под необходимым углом, эти два пятна становятся настолько же яркими, как и само Солнце.
Эффект лучше всего наблюдать ранним утром или поздним вечером в полярных районах.
3. Фата-моргана
Фата-морганой называют сложное оптическое атмосферное явление. Наблюдается оно крайне редко. По сути, фата-моргана «состоит» из нескольких форм миражей, благодаря которым отдалённые объекты искажаются и «раздваиваются» для наблюдателя.
Известно, что фата-моргана возникает тогда, когда в нижнем слое атмосферы образуются (как правило, из-за разницы температур) несколько количество чередующихся слоёв воздуха, имеющих различную плотность. В определённых условиях они дают зеркальные отражения.
Вследствие отражения и преломления лучей света, реально существующие объекты могут создавать на горизонте или даже над ним сразу несколько искажённых изображений, которые частично накладываются друг на друга и стремительно меняются со временем, тем самым создавая поразительную картину фата-морганы.
4. Световой столб
Свидетелями световых (или солнечных) столбов мы становимся достаточно часто. Так называется распространённый вид гало. Этот оптический эффект выглядит, как вертикальная полоса света, которая тянется от солнца при закате или восходе. Световой столб можно наблюдать, когда свет в атмосфере отражается от поверхности мельчайших кристаллов льда, имеющих форму ледяных пластин или миниатюрных стержней с 6-угольным сечением. Кристаллы подобной формы образуются чаще всего в высоких перисто-слоистых облаках. Но если температура воздуха достаточно низкая, они могут появляться и в менее высоких слоях атмосферы. Думаем, не стоит объяснять, почему световые столбы чаще всего наблюдаются в зимний период.
5. Брокенский призрак
Когда на улице стоит густой туман, вы можете наблюдать интересное оптическое явление – так называемый брокенский призрак. Для этого необходимо просто повернуться спиной к основному источнику света. Наблюдатель сможет увидеть собственную тень, лежащую на тумане (или облаке, если вы находитесь в горной местности).
Это интересно: Если источник света, а также объект, на который отбрасывается тень, статичны, она будет повторять любое движение человека. Но совершенно по-другому тень будет отображаться на движущейся «поверхности» (к примеру, на тумане). В таких условиях она может колебаться, создавая иллюзию, что тёмный туманный силуэт перемещается. Создаётся впечатление, что это не тень, принадлежащая наблюдателю, а самый настоящий призрак.
6. Атлантическая дорога в Норвегии
Уникальное шоссе пролегает через северное побережье Атлантического океана и включает в себя целых 12 мостов, соединяющих дорожным покрытием отдельные острова.
Самое удивительное место Атлантической дороги – мост Storseisundet Bridge. С определённого ракурса может показаться, что он не достроен, а все проезжающие автомобили, поднимаясь наверх, приближаются к обрыву, а потом обрушиваются вниз.
Общая протяжённость этого моста, открытого в 1989 году, составляет 8.3 километра.
В 2005 году Атлантическая дорога была названа «Строением века в Норвегии». А журналисты британского издания The Guardian присудили ей звание лучшей туристической трассы этой северной страны.
7. Лунная иллюзия
Когда полная Луна склоняется низко над горизонтом, она визуально имеет намного больший размер, чем когда находится высоко в небе. Это явление серьёзно озадачивает тысячи пытливых умов, пытающихся найти ему какое-то разумное объяснение. Но на самом деле это – обычная иллюзия.
Самый незамысловатый способ подтвердить иллюзорность данного эффекта - подержать в вытянутой руке маленький округлый объект (к примеру, монету). Сравнивая размеры этого объекта с «огромной» Луной у горизонта и «крошечной» Луной в небе, вы удивитесь, ведь поймёте, что её относительный размер не претерпевает никаких изменений. Можно также свернуть лист бумаги в форме трубы и смотреть через образованное отверстие исключительно на Луну, без любых окружающих её объектов. Опять же, иллюзия исчезнет.
Это интересно: Большинство учёных, объясняя Лунную иллюзию, ссылаются на теорию «относительного размера». Известно, что визуальное восприятие размеров видимого человеком объекта определяется габаритами других предметов, наблюдаемых им в то же время. Когда Луна находится низко над горизонтом, в поле зрения человека попадают иные объекты (дома, деревья и т. д.). На их фоне наше ночное светило кажется большим, чем в действительности.
8. Тени облаков
В солнечный день с большой высоты очень интересно наблюдать за тенями, отбрасываемыми облаками на поверхности нашей планеты. Они напоминают небольшие постоянно перемещающиеся острова в океане. К сожалению, наземным наблюдателям оценить всё великолепие этой картины не удастся.
9. Мотылёк атлас
Огромная моль атлас встречается в тропических лесах на Юге Азии. Именно это насекомое является рекордсменов по площади поверхности крыльев (400 квадратных сантиметров). В Индии эту моль разводят для получения шёлковых нитей. Исполинское насекомое производит коричневый шёлк, внешне напоминающий шерсть.
Из-за больших размеров мотыльки атлас отвратительно летают, передвигаясь в воздухе медленно и неуклюже. Зато уникальная расцветка их крыльев помогает маскироваться в естественной среде обитания. Благодаря ей атлас буквально сливается с деревьями.
10. Роса на паутине
По утрам или после дождя на паутинках можно увидеть крошечные капельки воды, напоминающие ожерелье. Если паутина очень тонкая – у наблюдателя может создаться иллюзия, что капли буквально парят в воздухе. А в холодное время года паутина может быть покрыта инеем либо замёрзшей росой, такая картина выглядит не менее впечатляюще.
11. Зелёный луч
Кратковременную вспышку зелёного света, наблюдаемую за мгновение до появления солнечного диска из-за горизонта (чаще всего, на море) или в момент, когда солнце скрывается за ним, называют зелёным лучом.
Стать свидетелем этого удивительного явления можно при соблюдении трёх условий: горизонт должен быть открытым (степь, тундра, море, горная местность), воздух – чистым, а область захода или восхода Солнца – свободной от облаков.
Как правило, зелёный луч виден не более 2–3 секунд. Чтобы значительно увеличить временной интервал его наблюдения в момент захода Солнца, нужно сразу после появления зелёного луча начать быстро взбегать по земляной насыпи или подниматься по лестнице. Если Солнце восходит – двигаться нужно в противоположном направлении, то есть, вниз.
12. Околозенитная дуга
По сути, околозенитная дуга выглядит, как радуга, перевёрнутая вверх ногами. Некоторым людям она даже напоминает огромный разноцветный смайлик на небе. Это явление образуется благодаря преломлению солнечных лучей, проходящих через парящие в облаках кристаллики льда определённой формы. Дуга сосредотачивается в зените параллельно горизонту. Верхний цвет этой радуги – синий, нижний – красный.
13. Гало
Гало – один из самых известных оптических феноменов, наблюдая за которым, человек может видеть светящееся кольцо вокруг мощного источника света.
Днём гало появляется вокруг Солнца, ночью – вокруг Луны или других источников, к примеру, уличных фонарей. Существует огромное количество разновидностей гало (одной из них является упоминавшаяся выше иллюзия ложного Солнца). Практически все гало вызваны преломлением света при прохождении через ледяные кристаллы, сосредотачивающиеся в перистых облаках (находящихся в верхних слоях тропосферы). Вид гало определяется формой и расположением этих миниатюрных кристалликов.
14. Розовый отблеск Солнца
Розовый отблеск видел, наверное, каждый житель нашей планете. Это интересное явление наблюдается в момент, когда Солнце заходит за горизонт. Тогда горы или другие вертикальные объекты (например, многоэтажные дома) на небольшое время окрашиваются в нежно-розовый оттенок.
15. Сумеречные лучи
Сумеречными лучами учёные называют распространённое оптическое явление, выглядящее как чередование множества светлых и тёмных полос на небосводе. При этом все эти полосы расходятся из текущего места нахождения Солнца.
Сумеречные лучи – одно из проявлений игры света и тени. Мы уверены, что воздух совершенно прозрачный, а лучи света, которые проходят сквозь него, невидимы. Но в случае наличия в атмосфере мельчайших капелек воды или частиц пыли солнечный свет рассеивается. В воздухе образуется белесая дымка. Она практически незаметна в ясную погоду. Но в условиях облачности частицы пыли или воды, находящиеся в тени туч, освещаются слабее. Поэтому затенённые области воспринимаются наблюдателями, как тёмные полосы. Чередующиеся с ними хорошо освещённые области, наоборот, кажутся нам яркими световыми полосами.
16. Противосумеречные лучи
Эти лучи наблюдаются в момент заката Солнца на восточной стороне небосвода. Они, как и сумеречные лучи, расходятся веером, единственное отличие между ними – расположение относительно небесного светила.
Может показаться, что противосумеречные лучи сходятся в какой-то точке за горизонтом, но это только иллюзия. В действительности, лучи Солнца распространяются строго по прямым линиям, но при проекции этих линий на сферическую атмосферу Земли образуются дуги. То есть иллюзия их веерообразного расхождения обуславливается перспективой.
17. Северное сияние
Солнце очень нестабильно. Иногда на его поверхности случаются мощные взрывы, после которых в сторону Земли на огромной скорости направляются мельчайшие частицы солнечного вещества (солнечный ветер). Чтобы достичь Земли, им требуется около 30 часов.
Магнитное поле нашей планеты отклоняет эти частицы к полюсам, вследствие чего там начинаются обширные магнитные бури. Протонные и электроны, проникающие в ионосферу из космического пространства, взаимодействуют с ней. Разрежённые слои атмосферы начинают светиться. Всё небо окрашивается разноцветными динамично движущимися узорами: дугами, причудливыми линиями, коронами и пятнами.
18. Крушинница
В начале апреля, когда устанавливается стабильно тёплая и солнечная погода, можно заметить красивое светлое пятнышко, порхающее от одного весеннего цветка к другому. Это – бабочка, называемая крушинницей или лимонницей.
Размах крыльев крушинницы составляет порядка 6 сантиметров, длина крыльев – от 2,7 до 3,3 сантиметров. Интересно, что расцветка самцов и самок отличается. Мужские особи имеют яркие зеленовато-лимонные крылышки, а женские – более светлые, практически белые.
Крушинница обладает удивительно реалистичным природным камуфляжем. Её очень трудно отличить от листьев растений.
19. Магнитный холм
В Канаде есть холм, на котором происходят экстраординарные вещи. Припарковав автомобиль возле его подножия и включив нейтральную передачу, вы увидите, что машина начинает катиться (без какой-либо помощи) вверх, то есть в сторону подъёма. Многие люди объясняют удивительное явление воздействием невероятно мощного магнитного, заставляющего машины катиться вверх на холм и развивать скорость до 40 километров в час.
К сожалению, ни магнетизма, ни волшебства здесь нет. Всё дело в обычной оптической иллюзии. Благодаря особенностям рельефа небольшой уклон (примерно в 2,5 градуса) воспринимается наблюдателем, как подъём наверх.
Основной фактор создания подобной иллюзии, наблюдаемой и во многих других местах земного шара, – нулевая или минимальная видимость горизонта. Если человек не видит его, то судить о наклонности поверхности становится достаточно трудно. Даже объекты, в большинстве случаев расположенные перпендикулярно земле (к примеру, деревья), могут склоняться в любую сторону, вводя наблюдателя в ещё большее заблуждение.
20. Соляные пустыни
Соляные пустыни встречаются во всех уголках Земли. У людей, находящихся посреди них, искажается восприятие пространства по причине отсутствия любых ориентиров.
На фотографии вы можете увидеть высохшее соляное озеро, расположенное в южной части равнины Альтиплано (Боливии) и носящее название солончак Уюни. Это место находится на высоте в 3,7 километра над уровнем моря, а его общая площадь превышает 10,5 тысяч квадратных километров. Уюни – самый крупный солончак на нашей планете.
21. Волна
Волна - образованная естественным путём галерея из песка и скальных пород, располагающаяся на границе американских штатов Юта и Аризона. Поблизости находятся популярные в США национальные парки, поэтому Волна ежегодно привлекает сотни тысяч туристов.
Учёные уверяют, что эти уникальные скалистые образования формировались не один миллион лет: песчаные дюны под воздействием условий окружающей среды постепенно затвердевали. А ветер и дожди, длительное время воздействовавшие на эти образования, отшлифовали их формы и придали им столь необычный вид.
22. Голова индейца Апаче
Это естественное горное образование во Франции ярко иллюстрирует нашу способность узнавать знакомые формы, например, человеческие лица, в окружающих объектах. Учёные недавно выяснили, что у нас даже имеется специальный участок мозга, отвечающий за распознавание лиц. Интересно, что визуальное восприятие человека устроено так, что любые объекты, схожие по очертаниям с лицами, замечаются нами быстрее, чем остальные визуальные раздражители.
В мире существуют сотни природных образований, эксплуатирующих данную способность человека. Но согласитесь: горный массив в форме головы индейца Апаче – наверняка, самое поразительное из них. Кстати, туристы, которым выпала возможность лицезреть эту необычную скалистую формацию, расположенную во французских Альпах, не могут поверить, что она сформировалась без вмешательства человека.
23. Страж Пустоши
Страж Пустоши (другое название – «Голова Индейца») – уникальная геоформация, находящееся вблизи от канадского города Мэдисен Хэт (юго-восточная часть провинции Альберта). При взгляде на неё с большой высоты становится очевидно, что рельеф местности формирует очертания головы местного аборигена в традиционном индейском головном уборе, пристально смотрящего куда-то на запад. Причём этот индеец ещё и слушает современные наушники.
На самом деле, то, что напоминает провод от наушников, является тропой, ведущей к нефтяной вышке, а вкладыш – это непосредственно сама скважина. Высота «головы индейца» – 255 метров, ширина – 225 метров. Для сравнения: высота знаменитого барельефа в горе Рашмор, на котором высечены лица четырёх американских президентов, составляет лишь 18 метров.
Страж Пустоши образовался природным путём в ходе выветривания и эрозии мягкой почвы, богатой глиной. По оценкам учёных, возраст этой геоформации не превышает 800 лет.
24. Линзовидные (лентикулярные) облака
Уникальная особенность линзовидных облаков заключается в том, что каким бы сильным не был ветер, они остаются неподвижными. Потоки воздуха, проносящиеся над земной поверхностью, обтекают препятствия, благодаря этому образуются воздушные волны. На их краях и образуются лентикулярные облака. В их нижней части происходит непрерывный процесс конденсации водяного пара, поднимающегося с поверхности земли. Поэтому линзовидные облака не изменяют своего положения. Они просто зависают в небе на одном месте.
Лентикулярные облака чаще всего формируются на подветренной стороне горных хребтов или над отдельными вершинами на высоте от 2 до 15 километров. В большинстве случаев их появление сигнализирует о приближающемся атмосферном фронте.
Это интересно: Из-за необычной формы и абсолютной неподвижности люди часто принимают линзовидные облака за НЛО.
25. Облака с грозовым валом
Нагоняющие ужас облака с грозовым валом наблюдаются на равнинных территориях довольно часто. Они опускаются очень низко над землёй. Возникает ощущение, что если подняться на крышу здания, можно дотянуться до них рукой. А иногда может казаться, что такие тучи вообще соприкасаются с поверхностью земли.
Грозовой вал (другое название – шкваловый ворот) визуально похож на смерч. К счастью, в сравнении с этим природным явлением, он не настолько опасен. Грозовой вал – это просто низкая, горизонтально ориентированная область грозового облака. Образуется она в его передней части при быстром движении. А ровную и гладкую форму шкваловый ворот приобретает в условиях активного восходящего движения воздуха. Такие облака, как правило, формируются в тёплый период года (с середины весны до середины осени). Интересно, что период жизни грозовых валов очень короткий – от 30 минут до 3 часов.
Согласитесь, многие из перечисленных выше явлений кажутся поистине волшебными, даже несмотря на то, что их механизмы можно легко объяснить с научной точки зрения. Природа без малейшего участия человека создаёт удивительные оптические иллюзии, поражающие воображение даже много чего повидавших на своём веку исследователей. Как тут не восхититься её величием и могуществом?
Городская научно-практическая конференция
школьников и учащейся молодежи
Научное общество учащихся «Открытие»
МОУ «Лицей №1656»
Направление: ФИЗИКА
Выполнили: Грицай Дмитрий,
Колесов Дмитрий
9 класс МОУ «Лицей № 166»
Руководитель:
Пужульс Ирина Николаевна,
учитель физики высшей
МОУ «Лицей № 1656 »
г.Томск – 2007
Введение ...........................................................................................................3
Глава I . Объяснение оптических иллюзий с точки зрения
физики, биологии, психологии.
1.1. Зрительный процесс с точки зрения биологии.......................................5
1.2. Психология зрения....................................................................................5
1.3. Физическая оценка окружающего...........................................................6
Глава II
2.1. Воображение и реальность......................................................................7
2.2. Невозможные фигуры - особенность воображения..............................8
Глава III . Оптические иллюзии.
3.1. Оптические иллюзии - неотьемлемая часть человеческой жизни… 11
3.2. История открытий ……………………………………………………..12
3.3. Классификация оптических иллюзий ……………………………..12-15
3.3.1. Иллюзия пересечения ………………………………………………..12
3.3.2. Иллюзия «продолжения-обрыва» …………………………………..13
3.3.3. Иллюзия искривления ……………………………………………….13
3.3.4. Иррадиация ………………………………...………………………...14
3.3.5. Внешнее давление на размеры предмета ………………………......15
Заключение …………………………………………………………………16
Научная литература ………………………………………………………17
Введение.
В настоящее время, несмотря на развитие науки и техники, человек продолжает пользоваться своими субъективными оценками по всем направлениям. Конечно, если это касается нематематических наук, то в этом нет ничего плохого, но когда речь идет об оценках, при ошибке в которых, может произойти непоправимое, то тогда следует забыть об интуиции и воспользоваться измерительными приборами. Это, безусловно, касается так называемой оценки «на глаз».
Выражение «обман зрения» очень распространено. К сожалению, наш глаз не точный прибор в мире, поэтому и ему свойственно ошибаться. Эти ошибки называют оптическими иллюзиями. Их известно очень большое количество и все они не однотипны, как и причины, их возникновения. Вот два жизненных случая:
В Калифорнии есть гора, о которой местные автомобилисты говорят, что она обладает магнитными свойствами. Дело в том, что на небольшом участке дороги длиной 60м у подножья этой горы наблюдаются необыкновенные явления. Участок этот идет наклонно. Если у автомобиля, едущего вниз по наклону, выключить мотор, то машина катится назад, т.е. вверх по наклону, как бы подчиняясь «магнитному притяжению» горы. Это поразительное свойство горы считалось установленным настольно достоверно, что в соответствующем месте дороги красуется даже доска с описанием феномена.
Нашлись, однако, люди, которым показалось сомнительным, чтобы гора могла притягивать автомобили. Для проверки произвели нивелировку этого участка дороги. Результат получился неожиданным: то, что все принимали за подъем, оказалось спуском с уклоном в 2 градуса. Такой уклон может заставить автомобиль катиться без мотора на очень хорошем шоссе.
Иллюзией зрения объясняются также рассказы путешественников о реках, вода в которых течет вверх по уклону. Привожу выписку об этом из книги одного физиолога, профессора Бернштейна «Внешние чувства»: «Во многих случаях мы склонны ошибаться при суждении о том, горизонтально ли данное направление, наклонено ли оно вверх или вниз. Идя, например, по слабо наклоненной дороге и видя на некотором расстоянии другую дорогу, встречающуюся с первой, мы представляем себе подъем второй дороги более крутым, чем на самом деле. С удивлением убеждаемся мы затем, что вторая дорога вовсе не так крута, как мы ожидали».
Это объясняется тем, что мы принимаем дорогу, по которой идем за основную плоскость, к которой относим наклон других направлений. Мы бессознательно отождествляем ее с горизонтальной плоскостью и тогда, естественно, представляем преувеличенным наклон другого пути.
Этому способствует то, что мышечное наше чувство совсем не улавливает при ходьбе наклонов в 2-3 градуса. На улицах Москвы, Киева и других холмистых городов часто приходится наблюдать иллюзию, о которой говорит ученый - физиолог. Еще любопытнее другой обман зрения, которому случается поддаваться в неровных местностях: ручей кажется нам текущим в гору!
При спуске по слабо наклонной дороге, идущей вдоль ручья, который имеет еще меньшее падение, т.е. течет почти горизонтально, нам кажется, что ручей течет вверх по уклону. В этом случае мы тоже считаем направление дороги горизонтальным, так как привыкли принимать ту плоскость, на которой стоим, за основу для суждения о наклоне других плоскостей.
Поэтому, чтобы люди допускали меньше ошибок, безоговорочно доверяя своим глазам, им необходимо учитывать некоторые особенности своего зрительного аппарата.
Цели работы:
1. Объяснить природу возникновения оптических иллюзий.
2. Объяснить с точки зрения биологии, психологии и физики возможность их появления.
3. Классифицировать оптические иллюзии.
4. Показать применение особенностей нашего воображения на примере невозможных фигур.
Задачи:
1. Изучить литературу.
2. Освоить методику анализа и синтеза.
3. Выделить существенные признаки рассматриваемых иллюзий.
4. Сгруппироватьиллюзии содинаковыми существенными признаками.
5. Сделать выводы.
Научная новизна:
Была проведена классификация оптических иллюзий.
Глава I . Объяснение оптических иллюзий
с точки зрения физики, биологии, психологии.
1.1. Зрительный процесс с точки зрения биологии.
Глаз человека - сложнейший оптический прибор, с помощью которого человек воспринимает 90% окружающей нас жизни. Астроном и физик Иоган Кеплер в 19 веке рассмотрел устройство глаза с точки зрения оптики. Он показал, что на глазном дне формируется изображение окружающих предметов. По законам оптики такое изображение должно быть перевернутым. Именно поэтому перевернутым видит мир новорожденный младенец. Но постепенно мозг начинает переворачивать изображение и привыкает к этому. Интересно, что, если человек будет долго продолжать носить очки, переворачивающие изображение, то мозг опять поставит его «на ноги». А вот линзу, подобную хрусталику глаза люди не создали и по сей день. Ведь он может, становясь, то более выпуклым, то менее «наводить резкость» на ближние и дальние предметы. Но, если этот механизм нарушается, то у человека появляется, либо дальнозоркость, либо близорукость, поэтому ему в таком случае приходится носить очки.
Дно, на которое попадает и формируется изображение в уменьшенном виде, передает изображение сетчатке, которая воспринимает его. Между хрусталиком и сетчаткой лежит прозрачное стекловидное тело, похожее на студень. Благодаря тому, что внутри сетчатки есть зрительный пурпур, выцветающий под действием света, мы можем его воспринимать. Сетчатка состоит из клеток, называемых палочками и колбочками. Благодаря палочкам мы воспринимаем черно-белое изображение. Колбочки различают цвет: одни - синий, другие - зеленый, третьи - красный. Все остальные цвета являются для человеческого глаза смешанными.
1.2. Психология зрения.
Вместе с тем известно, что изображение, попав нам в глаз и дойдя до сетчатки по специальным мозговым каналам, попадает в головной мозг, где и формируется. При этом импульсы зрительной системы ничем не отличаются от импульсов нервных клеток носа, кожи уха. Мозг воспринимает их сообщения зрительными образами только потому, что знает, откуда они пришли. Там человек и представляет изображение. Но почему мозг способен представить изображение. Этим вопросом с недавнего времени занимается психология.
Мозг человека, помимо восприятия, мышления, памяти и ряда других психических процессов имеет особенную форму психики, присущую исключительно людям - воображение.
Ни в чем другом, кроме воображения, не проявляется идеальный и загадочный характер психики. Можно предполагать, что именно воображение, желание понять и объяснить привлекло внимание к психическим явлениям в древности, поддерживало и продолжает его стимулировать в наши дни. Что же касается загадочности этого феномена, то она состоит в том, что до сих пор нам почти ничего ни известно о механизме воображения, в том числе о его анатомо-физиологической основе. Даже то, в каком отделе головного мозга локализовано воображение, науке не известно.
Благодаря воображению человек творит, разумно планирует свою деятельность и управляет ею. Почти вся человеческая материальная и духовная культура является продуктом воображения и творчества людей, а какое значение эта культура имеет для психического развития и совершенствования вида «гомосапиенс», мы все уже достаточно хорошо знаем. Воображение выводит человека за пределы его сиюминутного существования, напоминает ему о прошлом, открывая будущее. Обладая богатым воображением, человек может «жить» в разном времени, что не может позволить себе никакое другое живое существо в мире. Прошлое зафиксировано в образах памяти, произвольно воскрешаемых усилием воли, будущее представлено в мечтах и фантазиях.
Воображение во многом помогает человеку в тех случаях жизни, когда практические действия или не возможны, или затруднены, или просто нецелесообразны (бесполезны).
От восприятия воображение отличается тем, что его образы не всегда соответствуют реальности, в них есть элементы фантазии, вымысла. Если воображение рисует сознанию такие картины, которым ничего или мало чего соответствует в действительности, то оно носит название фантазии.
1.3. Физическая оценка окружающего.
Физика, в свою очередь, является точной наукой, поэтому, чтобы не вгрызаться в полемику - фантазия важнее и нужнее или реальность, скажем, что и реальность несет немаловажную роль. Человек видит все вокруг себя в уменьшенном размере, воспринимает только солнечные лучи. Из биологии известно, что глаз - орган неидеальной точности. На глаз влияют мышцы различной силы, у сетчатки глаза есть некоторая кривизна, оба глаза расположены горизонтально, в них есть слепые пятна, да и вообще: область бинокулярного зрения у человека мала и видит он только перед собой, в то время как муха со своими фасеточными глазами способна видеть и сзади и воспринимать более 300 изображений в секунду!
Поэтому доверие такому варианту субъективной оценки как «на глазок», особенно в физике, не оправданно. Следовательно, то, что есть на самом деле, мы воспринимаем с искажениями.
Глава II . Особенности человеческого воображения.
2.1. Воображение и реальность
Воображение может быть четырех основных видов: активное, пассивное, продуктивное и репродуктивное. Сталкиваясь с оптическими иллюзиями, люди без воли обманывают свой разум, чаще всего даже не замечая этого и, лишь прибегнув к помощи измерительных приборов, обнаруживают несоответствие. Некоторое время назад вы смогли убедиться в этом. Посмотрите на рисунок 1: на нем две перпендикулярные друг другу палочки, которые пересекаются.
Они равны, но кажется что вертикальная заметно длиннее горизонтальной. Когда наблюдателей просили нарисовать на самом деле равные палочки, то от реальных размеров результат отличался на 33%! Образы пассивного воображения возникают помимо воли и желания человека. Но никакая фантазия не способна изобрести нечто такое, что не было бы человеку известно, следовательно: человек сознательно будет изображать эти палочки с несоответствием в 33%, так как уверен в своей правоте и, даже узнав об ошибке, он и в дальнейшем будет ее совершать, ведь именно в таком виде они будут для него равными, к тому же это закоренелая привычка, избавиться от которой практически невозможно.
Как было написано выше, именно благодаря воображению человек способен творить. Но чаще всего, импульсом творческого процесса является активное (усилием воли), продуктивное (сознательное конструирование без воспроизведения созданного до…) и репродуктивное (копирование) типы воображения.
Гораздо реже таким толчком служит пассивное воображение. Хотя известно на примере поэзии, как автор непроизвольно сочиняет стихи, при этом стремится найти возможность записи новой рифмы, чтобы не потерять ее. Говорят: появилось вдохновение. Кроме того, творческий процесс, начинаясь, как правило, с волевого усилия, т.е. с акта воображения, постепенно настолько захватывает автора, что воображение становится спонтанным, и уже не он творит образы, а образы владеют и управляют художником, и он подчиняется их логике.
2.2. Невозможные фигуры - особенность воображения.
Поэтому появилась цель подробнее рассказать об особом виде иллюзий и рисунков: невозможные фигуры и объекты. Первую невозможную фигуру создал в 1934 году шведский художник Оскар Ройтерсверд, изобразив девять кубиков в особом порядке (рис.2).
Перу Ройтерсверда принадлежат сотни вариантов. Три из них, в том числе кубики, были воспроизведены на серии почтовых марок, выпущенных в Швеции в 1982 году.
Но, пожалуй, самая известная из невозможных фигур - это треугольник Пенроуза, (рис.3) опубликованный в 1958 году в «Британском психологическом журнале» Л. и Р. Пенроузами.
Они основывались на рисунке Ройтерсверда. Присмотревшись к треугольнику, мы видим, что все три угла этой рамы являются прямыми, хотя ясно, что этого быть не может. Здесь вступают в конфликт между собой усвоенные нами с детства правила изображения предметов на плоском листе бумаги.
Еще больше подливает масла в огонь конфликта между воображением и здравым смыслом - чертеж, показывающий, как можно сделать треугольник Пенроуза (рис.4).
Как вы видите для этого нужно всего то три деревянных кубика и три брусочка, соединенных палочками, как показано здесь или клеем - и готово!
Несмотря на всю простоту этого треугольника, можно нарисовать невозможную фигуру из меньшего количества элементов. Обратите внимание на этот пример из двух брусков (рис.5): справа они лежат друг на друге, а слева - рядом друг с другом.
Поняв принцип рисования простых невозможных фигур, можно рисовать и более сложные. Обратите внимание на эту трапецию (рис.6) - принцип ее рисования заключен в том, что углы её, если к ним приглядеться, на самом деле прямые, аналогично углам в невозможном треугольнике Пенроуза.
А этот кубик (рис.7) примечателен тем, что, если вспомнить из геометрии его определение - все грани равны между собой, это совсем не кубик, хотя три средние грани, образующие перевернутый значок «Мерседеса», равны, но остальные, видимые нам шесть граней, нет. Вот объяснение его невозможности.
Известны фигуры, в которых пропадает один элемент или промежуток между элементами. Они близки по принципу начертания к «полуторабрусковым» рисункам. Попытайтесь сосчитать количество брусков на этом рисунке 8.
Неверно предполагать, что «невозможность» - удел лишь геометрических фигур. Такими эффектами пользовались и продолжают пользоваться художники сюрреализма, футуризма и ряда других направлений в живописи.
Вот продукт воображения некоего художника (рис.9). Это невозможный камертон, от которого исходит вполне нормальная тень, от которой отходят вполне нормальные, звуковые волны.
Как известно, к телескопу часто прикрепляют меньшую телескопическую трубу, так называемый искатель, позволяющий более или менее точно навести основной телескоп на тот участок неба, который мы хотим рассмотреть. Тогда сколько дополнительных подзорных труб пристроено к этому телескопу (рис.10).
И, если вы их обнаружите, где, собственно, основная-то труба!?
Вилка Дьявола (рис. 11) была таковой названа одним из увидевших за «феномен» превращения из четырехугольника с двумя отходящими прямоугольными параллелепипедами в трехштырьковую вилку с цилиндрическими концами.
Но на самом деле принцип вилки Дьявола очень прост - элементарен. Как известно, у части прямоугольного четырехугольника сбоку видно лишь три грани, а у цилиндра при наблюдении сбоку - две линии завершения, следовательно - три плюс три и разделить на два - три цилиндрика.
По принципу «вилки Дьявола» нарисовано множество картинок на другие темы и сюжеты. К примеру, на этой картинке (рис.12) три человечка слева несут три трубы, а два справа им помогают нести два… бруска.
А на этой картинке (рис.13) использованы свойства тени и, конечно, эффект исчезновения элемента.
Глава III . Оптические иллюзии.
3.1. Оптические иллюзии - неотьемлемая часть человеческой жизни
Ряд очень важных особенностей человеческого зрения позволил нам создавать изображения на плоскости, а воспринимать в объеме. А ведь это обман зрения. Смешение цветов на холсте мы бы восприняли пятнами, и картина была бы для нас множеством клякс на бумаге. Поэтому, то, что мы видим на картине лишь иллюзия повседневности.
3.2. История открытий.
Впервые исследование в области оптических геометрических иллюзий было сделано физиком Оппелем. Затем было более 200 научных работ на эту тему, где все авторы пытались найти свое объяснение этой проблеме. Каждый ученый долго разыскивал свою теорию на этот счет, однако, видимо, никто так и не догадался, что эти иллюзии, скорее являются правилом, нежели исключением и что эти особенности зрения и восприятия накладывают свой отпечаток на всю нашу повседневную жизнь, а не только на отдельные картинки. С особенностями зрения были очень хорошо знакомы древние греки - расстояние между колоннами Парфенона были разными, а зрителями воспринимались как одинаковые - иллюзия. Но один архитектор, более близкий нашему времени спроектировал здание с очень высокой точностью, а когда его построили, то оказалось, что если наблюдать спереди, то линия крыши вогнута наружу, если сбоку, то - вовнутрь. Все расстояния были четко промерены, но неточности не нашлось - особенности человеческого зрения. Иллюзия. Как одну из задач этой научной работы мы попытались классифицировать наиболее известные оптикогеометрические иллюзии и объяснить возможность появления некоторых из них.
3.3. Классификация оптических иллюзий.
3.3.1. Иллюзия пересечения.
Вновь обратимся к картинке, на которой изображены горизонтальная и вертикальная линии (рис.1). Как было замечено - горизонтальная линия кажется гораздо короче вертикальной, если не прибегать к помощи измерительных инструментов. Одной из причин такой ошибки является пересекающая вертикальная линия. Причина нашей ошибки в том, что у человека есть бинокулярное зрение - серединка от общей картины, воспринимаемой глазами; по мере удаления от середины взгляда зрение перестает быть таким же четким, как в радиусе бинокулярного. Поэтому взгляд человека «приковывается» к пересекающей линии, а то, что левее и правее падает за радиус наиболее четкого зрения. Горизонталь поделена надвое, поэтому и кажется меньше, попадая в слабые фланги рисунка.
В результате получаются очень большие ошибки, но утешает одно - они возникают лишь тогда, когда экспериментатор довольствуется только оценкой на глаз, не прибегал к помощи масштабной линейки.
3.3.2. Иллюзия «продолжения-обрыва».
Иллюзия, которую вы сейчас наблюдаете (рис. 14) известна вот уже более ста лет. К концам двух равных по длине линий пририсованы стрелки, к одной - расходящиеся в разные стороны, к другой - сходящиеся навстречу друг другу. Правая линия кажется короче левой. Наиболее ярко такая иллюзия проявляется, если стрелки делят точно пополам, но нижняя кажется намного длиннее верхней. После того, как наблюдатель нарисовал «действительно равные» линии, то несоответствие с реальностью составило 33%. Все дело в том, что стрелки направления служат в одном случае как ложное удлинение, а в другом - укорачиванием. Стрелки, направленные навстречу друг другу, являются «продолжением» вертикальной линии, а стрелки, идущие в разных направлениях, наоборот - «ограничителями» длины.
3.3.3. Иллюзия искривления.
С искривлением прямых существует множество всевозможных иллюзий. На этой картинке (рис.15) из-за заднего плана создается впечатление, что эти линии вовсе не параллельные линии, а дуги.
В данном случае визуальное искривление связано в первую очередь с задним планом. Дело в том, что, если вы заметили, на первый план как бы выходят не две линии, а пятно с исходящими от него лучами. Пятно «приковывает» бинокулярное зрение, и две линии выходят за его пределы. У глаз есть еще одно очень интересное свойство: прямые линии под пестротой цветов становятся дугообразными. Обратите внимание на эту картинку: на ней через каждую вертикальную кривую изображена прямая, но под действием черных и белых зигзагов и чередованием кривых и прямых, кажется, что здесь-то прямого ничего нет.
Известно, что черные и белые цвета могут вызывать у человека множество иллюзий - так устроена сетчатка. Поэтому существует множество способов игры со слабостями зрения. На этой картинке (рис.16) создается впечатление искривленных горизонтальных линий потому, что смещены между собой черные и белые квадратики.
На самом деле горизонтальные линии параллельны.
3.3.4. Иррадиация.
Уже более века известно, что на сетчатке глаза возникает изображение, состоящее из светлых и темных областей, свет от ярко освещенных участков как бы перетекает на темные участки. Это называется иррадиацией. Наблюдать такое последствие контраста можно на этом рисунке 17.
На пересечении белых линий, между черными квадратами образуются так называемые вспышки серого цвета.
Темные предметы всегда кажутся меньшими светлых предметов того же размера. Если рассматривать одновременно черный круг и белую окружность одинаковых размеров на светлом фоне, то площадь окружности будет нам казаться на 20% больше площади круга.
В темной одежде люди кажутся тоньше, чем в светлой. Солнце на закате образует «выемку» в линии горизонта.
Иррадиация зависит только от несовершенства нашего зрительного аппарата.
3.3.5. Внешнее давление на размеры предмета.
У человеческого мозга есть одно потрясающее свойство сравнения. Так, говоря о величине слона, мы мысленно сравниваем его с другими объектами, и он кажется нам гигантским. Но мало кто из людей видел синего кита в полный размер. Но, если сравнивать синего кита со слоном, то слон покажется глазу величиной с собаку. Этим объясняется еще один тип зрительных иллюзий.
Посмотрите на эти кружки (рис.19). Вам ясно видно, что правый кружок заметно меньше левого, но на самом деле это не так.
Оба кружка по размеру одинаковы. И виною этой иллюзии является все то же сравнение. Левый объект окружают круги большего диаметра, чем левого и из-за этого создается впечатление, что правый кружок больше. В реальной жизни ребенку воспитатель в детском саду кажется гигантом, но дети растут и, когда ребенок станет такого же роста, как и воспитатель, он перестанет ему казаться таким.
У треугольника (рис.20) в этом параллелограмме стороны АВ и АС равны, хотя под действием внешних объектов создается впечатление, что АВ длиннее.
Заключение.
В этой работе были рассмотрены и изучены особенности зрительного аппарата, благодаря которым возникают оптические иллюзии, с точки зрения физики, биологии и психологии. Были найдены и прочитаны статьи на эту тему. В работе были сделаны попытки классифицировать на несколько основных типов оптические иллюзии. Было выяснено, что виною их возникновения являются не только особенности глаза, но и головного мозга. Поэтому эту проблему нельзя изучать однобоко, пользуясь лишь физикой.
Хочется напомнить еще раз: искажения зрения, о которых было написано выше, присуще каждому из нас. Поэтому ошибки, связанные с ними присущи как простым смертным, так и профессионалам-художникам, архитекторам и многим другим. Помните: наши глазомерные оценки геометрических величин находятся в непосредственной зависимости, как от физических параметров, так и от психологических особенностей.
Даже в самых серьезных научных работах и проектах можно допустить ошибку, которая может привести к ужасным последствиям, пользуясь даже в малой доле оценкой на глаз.
Научная литература.
1. Аксенова М., Измайлова С. Энциклопедия для детей. Том Биология. М.,
«Аванта+» 1994. с.29.
2. Перельман Я.И. Занимательная механика. 1979, с.123.
3. Перельман Я.И. Занимательная физика. М. 1981, с.73.
4. Иванов П.С. Журнал «Наука и жизнь». М. 1989, № 4, с.116.
5. Трайтака Д.И. Биология. Справочные материалы. М., «Просвещение» 1994,
6. Рассел К., Картер Ф. Улучши свой интеллект. Минск, «Попурри» 1996, с.45.