Дальность видимости

Дальность видимости – это наибольшее расстояние, на котором возможно отличить предмет от окружающего его фона. Как правило, дальность видимости делят на географическую (определяемую сферической формы земли) и оптическую (зависящую от источника света, собственного или отраженного).

Известно, что сила света убывает пропорционально квадрату расстояния, и на определенном расстоянии источник света становится невидимым для глаза. Определив предельное расстояние видимости источника света для нормального по зоркости глаза, можно получить оптическую дальность видимости этого источника.

С другой стороны, из-за сферической формы Земли расположенному на ее поверхности наблюдателю не всегда может быть виден свет даже от самого мощного источника, находящегося на расстоянии оптической дальности. Для примера можно рассмотреть наблюдателя в море, который видит вокруг себя окружность горизонта. Она и называется видимым горизонтом наблюдателя. Дальность видимости предмета для наблюдателя при этом определяется совокупностью дальности видимого горизонта с высоты глаза наблюдателя и дальности видимого горизонта с высоты предмета.

Моряки географическую дальность видимости предметов определяют с помощью номограммы Струйского, соединяя значения высоты глаза наблюдателя (правая шкала) и значения высоты объекта (левая шкала). На пересечении этой линии со средней шкалой получают значение географической дальности видимости в морских милях.

838.png

Номограмма Струйского

Номограмма Струйского, как и лежащая в ее основе простейшая формула, не учитывает разрешающей способности человеческого глаза и поэтому дает достоверные результаты лишь при расчете дальности видимости (дальности открытия или закрытия) точечных источников света (огней) в темное время суток. Днем же предмет становится видимым на меньшем расстоянии, когда его угловая высота над видимым горизонтом превышает разрешающую способность глаза наблюдателя в данных условиях. У моряков дальность видимости оценивается глазомерно по 9-балльной шкале оптической видимости от 0 (видимость 0,25 кабельтова, что соответствует очень густому туману) до 9 баллов (видимость более 30 миль, т. е. 55 км).

Здесь стоит отметить, что способность человека увидеть что-либо определяется не только дальностью и характеристиками объекта и атмосферы. Важны и характеристики самого глаза, которому нужно определенное (и отличающееся у разных людей) количество света, излученного или отраженного на него объектом. Самый удаленный объект, который человек в состоянии разглядеть невооруженным глазом, расположен за пределами Млечного Пути – это Туманность Андромеды, находящаяся на расстоянии в 2,5 миллионов световых лет, или 37 квинтильонов км, от Солнца.

Ограничения остроты зрения зависят от расстояния между отдельными колбочками и палочками сетчатки глаза. В среднем объект должен лежать под углом не менее 1 аркминута, или одна шестая градуса, чтобы возбудить смежные колбочки, вне зависимости от того, близко или далеко он находится. Таким образом, не излучающие свет объекты величиной с человека различимы как протяженные (не точка) на расстоянии лишь около 3 километров.

Особенности восприятия человека. Зрение

Статья из цикла «Особенности восприятия человека», посвященная зрению.

Существует также метеорологическая дальность видимости, которая зависит от прозрачности атмосферы. Часть светового потока поглощается частицами, содержащимися в воздухе, из-за чего происходит ослабление силы света. Обычно метеорологическая дальность видимости – это предельное расстояние, с которого в светлое время суток можно обнаружить на фоне неба вблизи горизонта (или на фоне воздушной дымки) абсолютно черное тело достаточно больших угловых размеров (больше 15 угловых минут). Стандартной считается дальность метеорологической видимости 13,5 мили (21,7 км). Коэффициент прозрачности атмосферы всегда меньше единицы, поэтому географическая дальность видимости обычно больше реальной, за исключением аномальных случаев.

Прозрачность атмосферы оценивается в зависимости от осадков (дождь, туман, снег) и других факторов (задымленность и т.п.). Установлено соотношение горизонтальной видимости у земли и наклонной видимости при низкой облачности, характеризующееся следующими типичными случаями:

• Высота нижней границы облаков не более 100 м. Дальность наклонной видимости в этом случае составляет 25 – 45% дальности горизонтальной видимости у земли.
• Высота нижней границы облаков 100 – 200 м. Дальность наклонной видимости при выходе из облаков составляет 40 – 70 % горизонтальной видимости у земли.
• Высота нижней границы облаков более 200 м. В этом случае наклонная видимость в подоблачном слое близка к горизонтальной видимости у земли.

Распределение горизонтальной видимости с высотой зависит от высоты, формы и структуры нижней поверхности облаков, наличия и характера атмосферного помутнения в подоблачном слое, явлений погоды и видимости в них. Средняя толщина слоев с ухудшенной видимостью в каждом конкретном случае, как и распределение горизонтальной видимости с высотой в подоблачных слоях, зависят от величины относительной влажности в подоблачном слое и вертикального градиента температуры.

На дальность видимости ориентиров, кроме геометрических и метеорологических факторов, влияет также контрастность объекта, а в темное время суток – еще и сила источника света, цвет огня, конструкция светооптического аппарата.

Таким образом, при оценке дальности объекта необходимо понимать, что на точность результата влияет большое количество условий, таких как метеорологические условия, прозрачность атмосферы, зоркость наблюдателя, высота объекта, особенности испускаемого (или отражаемого) им светом и т.п. Мало того, эти факторы способны по-разному искажать видимые очертания объекта при различных условия наблюдения (невооруженным глазом, через стекло, через оптические приборы и т.п.), Всё это может привести не только к неправильному определению расстояния, но и к ошибочной идентификации самого объекта.