Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

Die Präsentation wird geladen. Bitte warten

1 Augen - sehen in der Nacht AGL Höck 3. März 2008 Roland Stalder.

Ähnliche Präsentationen


Präsentation zum Thema: "1 Augen - sehen in der Nacht AGL Höck 3. März 2008 Roland Stalder."—  Präsentation transkript:

1 1 Augen - sehen in der Nacht AGL Höck 3. März 2008 Roland Stalder

2 2 Bereits vor den ersten Fotographien wurden durchs Teleskop Zeichnungen von Deep Sky Objekten gemacht: – was wurde wahrgenommen ?

3 3 Bereits vor den ersten Fotographien wurden durchs Teleskop Zeichnungen von Deep Sky Objekten gemacht: – was wurde wahrgenommen ? ist etwas aufgefallen ?

4 4 Lord Rosse (1844)

5 5 Lord Rosse (1844) M1 (Foto) Farbwahrnehmung...

6 6 Lord Rosse (1850)

7 7 Lord Rosse (1850) M33 (Foto) Kontrastwahrnehmung...

8 8 Lord Rosse (1861)

9 9 Lord Rosse (1861) M101 (Foto) Detailwahrnehmung...

10 10 Also wie funktioniert denn ein Auge ?

11 11 Verwendete Bücher ISBN Jahrgang 2003, 340 Seiten ISBN Jahrgang 2007, 322 Seiten

12 12 Verwendete Bücher ISBN Jahrgang 2002, 221 Seiten ISBN Jahrgang 1989, 238 Seiten

13 13 Verwendete Bücher ISBN Jahrgang 2003, 876 Seiten ISBN Jahrgang 1990, 830 Seiten

14 14 Verwendete Bücher ISBN Jahrgang 1990, 355 Seiten weitere Quellen Das Astronomische Sehen, Zeitschrift Interstellarum 42, 43, 44, 45, 47 Visual Astronomy of the Deep Sky, Roger N. Clark ro/omva1/ Visual Observing and Physiology of the Eye, radfaq.html radfaq.html Und weitere webquellen...

15 15 ein biologischer Lichtsensor

16 16 Das einfachste Auge: mehrere Lichtsensoren -> Ortsauflösung

17 17 Augenvarianten bei Tieren...

18 18 Augenvarianten bei Tieren... Die Natur hat alles erfunden... z.T. mehrmals seit 540 Mio. Jahren gibt es Augen (Kambrium)

19 19 Eine geniale Erfindung der Natur: die Linse !... was ist der Vorteil einer Linse ?

20 20 Eine Linse sammelt und fokussiert Licht, simultan für verschiedene Richtungen ! Lichtempfindlichkeit und Sehschärfe !

21 21 Wenn wir Facettenaugen hätten wie eine Biene...

22 22 Ein interessantes Tierauge Kammmuscheln haben Augen mit Kugelspiegel und Korrektor-Platte (vergl. Schmidt-Astrokamera !)

23 23 relative Lichtempfindlichkeiten (geometrisch aus Pupille und Sensorgrösse) Cirolana (Assel, Tiefsee)4200 Dinopis (Spinne, Nacht)101 Mistkäfer (Nacht) 31 Mensch (Nacht)18 Mistkäfer (Tag)0.35 Arbeitsbiene (Tag)0.32 Phidippus (Springspinne, Tag)0.04 Mensch (Tag)0.01

24 24 Sehschärfe (Winkelgrad) Adler (Tag)0.007 G Mensch (Tag)0.014 G Katze0.1 G Mensch (Nacht)0.3 G Arbeitsbiene (Tag)1.9 G Cirolana (Assel, Tiefsee)30 G

25 25 Durchmesser der menschlichen Pupillen bei hellem Raumlicht: 3.5 mm (geblitzt) in der Dunkelheit: 7.0 mm (geblitzt) an der Sonne im Schnee: 2.0 mm

26 26 Sehschärfe beim Menschen: ist bei ca. 3 mm Pupillengrösse am besten Beugungslimite für 3.0 mm Öffnung liegt bei 0.8 arcmin

27 27 Leuchtdichteskalen Sonnenoberfläche: 1.6*10 9 cd/m Photonen m 2 sr sec mag arcsec 2 Wasser- tiefe (m) Deep-Sky Himmel bedeckter Tag sonniger Tag Raumlicht Strassenlicht Mondlicht Reizschwelle Auge candela m 2

28 28 Anzahl Photonen bei Deep-Sky (21.7 mag/arcsec 2 ) Leuchtdichte: 1 Photon / (m 2 sterad sec) Umrechung auf Auge in der Nacht: 7mm Pupillendurchmesser (= 3.8*10 7 m 2 ) 6 Bogenminuten Sehschärfe (= 2.3*10 -6 sterad) Auf diese Augenpupille treffen: 5 Photonen pro 6 Bogenminuten pro 1/20 Sekunde Das heisst: unsere Netzhaut muss einzelne Photonen einsammeln ! (Photonen-Entzug) Erst ab ca. 5 Photonen (Rauschunterdrückung !) leiten die Nervenzellen der Netzhaut eine Meldung zum Hirn.

29 29 Sehschärfe und Photonenrauschen: bei wenigen Photonen (zufälliges) Rauschen die Sehschärfe ist schlecht Quantenphysik: kleinste, unteilbare Lichtmenge !

30 30 Sehschärfe und Photonenrauschen: 5x mehr Photonen die Sehschärfe wird besser...

31 31 Wie scharf sieht das Auge in der Nacht ?

32 32 Quantenstatistik für Photonen Theorie: Beobachtung: Bei wenigen Photonen schwankt die Anzahl/Zeit stark (zufällig). Daher werden z.B. die schwächsten Sterne (auch ohne Luftflimmern) nur zeitweise gesehen. Die Sehwahrscheinlichkeit ist eine direkte Folge der Quantenstatistik!

33 33 Wie funktioniert im Detail dieser Quantenzähler im Auge ?

34 34 Die Netzhaut (Lichtsensor, 0.25 mm dünn)

35 35 Netzhaut Zeichnung Erste Bildverabeitung erfolgt bereits in der Netzhaut, durch diverse Schichten Nervenzellen LICHT

36 36 Netzhaut Rasterelektronen- mikroskop (REM) 2 m LICHT

37 Mio. Stäbchen (für s/w Nachtsehen) und 6 Mio. Zapfen (für Farbe, Tagsehen)

38 38 Farbsehen: 3-Zapfensorten weiss existiert nur im Auge ! ebenso die additive Farbmischung !

39 39 Stäbchen für Nachtsehen (s/w) Zeichnungschematisch im TEM LICHT

40 40 Photonen in Nervenimpulse umwandeln: mit Photochemie... (Rhodopsin)

41 41 Rhodopsin: & Regeneration Bleichung (Dunkeladaptation) Nach 1 Sek Belichtungszeit durch eine Pupille mit 7mm Durchmesser resultiert folgender Bleichungsgrad: Licht-Quelle cd/m2 gebleicht Sonnenscheibe (im Zenit) 1.6 Mia. (100%) (am Horizont) % Na-Dampflampe % 60W Birne % Kerzenflamme % Venus % Vollmond % Mars % Jupiter % LCD Monitor % % Rushton 1972

42 42 Dunkeladaptation: (Zeitskala = Dämmerung) Messung mit Goldmann-Weekers Dark Adaptometer (11 Grad grosser Lichtfleck) Strassenlicht Raumlicht Deep-Sky Mondlicht Lamb 1981 Zapfen Stäbchen (3 G) (20 G)

43 43 Augen von Babys – sehen sie Sterne? Babys sehen unscharf und fast nur s/w – vergleichbar unserem Stäbchensehen in der Nacht

44 44 Stäbchen erneuern laufend (alle 14 Tage) ihre lichtempfindlichen Aussenglieder ! darum täglich (ca. 9:30 Uhr) verminderte Licht- Empfindlichkeit Flugreisen......Zeitzonen ?... Deep-Sky ?

45 45 Aber was das Auge sieht muss das Hirn noch lange nicht wahrnehmen...

46 46 Das menschliche Auge...

47 47... ist nur der erste Teil unseres Sehsinnes Auge: detektiert Photonen (Physik, Photo-Chemie) Hirn: nimmt wahr (Nerven- & Hirnforschung !)

48 48 Wahrnehmung: Rezeptives Feld der Stäbchen (Verschaltung) On – Nervenzellen Rezeptives Feld (bipolarZellen) 0.4mm+ (1.3 Grad) 2.0mm- (6.4 Grad)

49 49 Wahrnehmung: Rezeptives Feld der Stäbchen (Verschaltung) On – Nervenzellen Rezeptives Feld (bipolarZellen) 0.4mm+ (1.3 Grad) 2.0mm- (6.4 Grad) Off - Nervenzellen

50 50 Wahrnehmung: Hermann Gitter Illusion (Rezeptives Feld der Stäbchen (Verschaltung)

51 51 Wahrnehmung: Machs Bänder – Kanten scheinen überhöht ein Effekt der rezeptiven Felder

52 52 Wahrnehmung:Riccos Regel Bipolarzellen sammeln bis zu einer gewissen Ausdehnung alles Licht ein (totale Summation innerhalb dem rezeptivem Feld) 30 arcmin in Sehrichtung (parfoveal) 2 Grad bei 35 Grad seitlichem Sehen Das Auge nimmt Details mit ca. 1 Grad Ausdehnung am besten wahr DAS FERNROHR KANN DIESE AUSDEHNUNG DURCH VERGRÖSSERUNG ERZEUGEN !!! ! Flächenhelligkeit <= blosses Auge !

53 53

54 54

55 55 blabla...

56 56 blabla...

57 57 blabla...

58 58 blabla...

59 59 blabla... Sehschärfe (20/20) = 1arcmin Balkenbreite

60 60 Sehen im Teleskop? Riccos Regel beachten Teleskopgrösse

61 61 Sehen im Teleskop? Riccos Regel beachten! Vergrösserungen (12.5 inch)Teleskopgrösse

62 62 Nachts ist ein Sehwinkel von 1 Grad optimal

63 63 Wahrnehmung: Troxlers Effekt 1804 entdeckt von: Ignaz Paul Vital Troxler Schweizer Arzt, Politiker und Philosoph geboren1780 in Beromünster gestorben1866 in Aarau die Schweizerische Bundesverfassung von 1848 beruht auf seiner Idee

64 64

65 65 Kleinste (unbewusste) Zitterbewegungen verhindern normalerweise Troxlers Effekt... Nachts limitiert Troxlers Effekt ein Lichtsammeln durch langes anstarren. Anstatt heller zu werden (wie beim CCD-Chip), wird das Bild vom Hirn nach einigen Sekunden leider unterdrückt...

66 66 Wie kann ich nun meine visuelle Wahrnehmung in der Nacht optimieren?

67 67 Nachtsehen optimieren: 1) Gesundheit Alkohol vermindert Kontrastwahrnehmung Rauchen vermindert Empfindlichkeit Nicht frieren! (Körper priorisiert Lebenserhaltung) Zuckermangel vermindert Empfindlichkeit Genug Vitamin A und Zink (Empfindlichkeit) Sauerstoffmangel (grosse Höhe) vermeiden Dehydration vermeiden (dauernd Wasser trinken) Heidelbeeren (Rhodopsin) essen, (? umstritten...) 80-jährige Augen sehen ca. 2 mag weniger...

68 68 Nachtsehen optimieren: 2) Dunkeladaptation Am Vortag Sonnenbrille (mit UV-Schutz) tragen Dunkeladaptation abwarten (>30 min)...und behalten! (gedimmtes Rotlicht, kein Mond, keine hellen Planeten oder Sterne) Unter optimal dunklem Himmel beobachten, nur dann wird die Dunkeladaptation vollständig... Faustregel: bei vollständiger Dunkeladaptation sieht auch der dunkelste Nachthimmel IMMER hellgrau aus! (Auge ist noch 100x empfindlicher)

69 69 Nachtsehen optimieren: 3) Physiologie Um die max. Empfindlichkeit auf der Netzhaut zu benutzen: das beobachtete Objekt um ca. 10 Grad Richtung Nase platzieren (indirektes Sehen) Ein Feldstecher oder Teleskop benutzen: wichtig sind die Oeffnung, der Kontrast und die variablen Vergrösserungen Die Austrittspupille des Teleskops der eigenen Augenpupille (höchstens 7mm ?) anpassen

70 70 Nachtsehen optimieren: 4) Wahrnehmung Kontrastarme Bilddetails im Teleskop auf ca. 1Grad Sehwinkel vergrössern (Riccos Regel) Das Bild/Teleskop etwas bewegen (Auge nimmt Bewegung leichter wahr) Troxlers Effekt beachten Zwei Augen nehmen mehr wahr als eines Entspannen (am besten bequem sitzend) Sich viel Zeit nehmen um alles wahrzunehmen Und dann sind nachts erstaunliche Sachen von Auge und Hirn wahrnehmbar...

71 71

72 72 Messier 42 C 200/2300 mm 82 × × fst* 14.0 Zeichnung Roger N. Clark

73 73 NGC C 200/2300 mm 117 × × fst* 14.7 Zeichnung Roger N. Clark

74 74 Messier 51 mit SN 2005cs 14 PWO Dobson F/4.6 TV Radian 8mm 200x, 0.3G 4. Juli :15 Uhr Honegg 1460m D: 6.5 L: ruhig Zeichnung Eduard von Bergen

75 75 Komet Hale-Bopp : :35 UT N 305/ × Zeichnung Andreas Domenico

76 76 Messier 31 N 457/1850 mm 154 × × fst* 6.8 Zeichnung Andreas Domenico

77 77 Messier 101 N 457/1850 mm 92.5 × × fst* 6.7 Zeichnung Andreas Domenico

78 78 NGC 4565 N 457/1850 mm 205 × fst* 6.8 Zeichnung Andreas Domenico

79 79 NGC 2237/39 N 457/1850 mm EP 6-8 mm / [OIII] fst* 6.5 Zeichnung Andreas Domenico

80 80 Und schlussendlich: auch Lord Rosse (1848) hat manchmal am Nachthimmel Dinge von Auge gesehen, die wohl nur er wahrnehmen konnte...

81 81 DANKE bald wird es dunkel... Dort unten brauchen die Menschen keine Dunkeladaptation mehr!...und in 1 Mio Jahren ?

82 82 Anhang

83 83 Anhang Definitionen

84 84 Anhang Definitionen

85 85 Anhang Definitionen Luminance (Leuchtdichte)1 apostilb = 1/ cd/m 2 Menschliches Auge hat eine Brennweite von ca. 18 mm die Fovea (100 m) hat ca. 0.3 Grad Durchmesser der Zapfen-Zapfen Abstand beträgt ca. 2 m 1 Bogenminute Auflösung entspricht 5 m auf der Netzhaut Der optimale Pupillendurchmesser entspricht 2.4 mm die entsprechende Beugunglimite beträgt 57 arcsec Mikro-Sakkaden messen arcsec bis arcminuten


Herunterladen ppt "1 Augen - sehen in der Nacht AGL Höck 3. März 2008 Roland Stalder."

Ähnliche Präsentationen


Google-Anzeigen