لماذا تحتاج نظارات واقية لإيضاح الصورة؟ هكذا تعمل العين البشرية تحت الماء

سواء كنت على سطح الأرض أو تحت الماء تعمل العينان عن طريق انكسار الضوء، وقد تكيَّفت العين البشرية على العمل بشكل مثالي في الهواء، لكن تحت الماء يصبح كل شيء غامضاً.

ما السبب في هذا، ولماذا نحتاج إلى نظارات واقية لتحسين الرؤية تحت الماء؟ هذا ما سيجيب عنه التقرير

ينكسر الضوء نتيجة تغير كثافة المواد التي ينتقل خلالها

عندما ينتقل الضوء من وسط (مثل الهواء) إلى آخر (مثل الماء)، ينكسر، أي أنه يغير اتجاهه. وتغير الاتجاه هذا ينتج عن حقيقة أن الضوء ينتقل بسرعات مختلفة في الوسائط المختلفة. 

ويشير معامل الانكسار للمادة إلى مقدار انتقال الضوء فيها مقارنةً بالفراغ، ويزيد مع الكثافة. على سبيل المثال يكون معامل الانكسار للهواء حوالي 1، لأنه يبطئ الضوء قليلاً، بينما معامل الانكسار للمياه هو 1.333، لأنه يبطئ الضوء إلى حوالي 75% من سرعته في الفراغ. 

كلَّما زاد الفرق في معامل الانكسار بين مادتين زاد انحناء الضوء عندما ينتقل من مادة إلى أخرى، هذا هو السبب في أن القلم الرصاص يبدو ملتوياً عند وضعه في كوب من الماء. 

ما علاقة هذا بالعين البشرية؟

تتكون العين البشرية بشكل معقد، والأجزاء الثلاثة التي تساعد على الرؤية بوضوح هي القرنية والعدسة اللتان يكسران الضوء ويركّزانه لتكوين الصورة، والشبكية التي ترسل الصورة إلى الدماغ، ويمثل سطح القرنية ثُلتي قوة الانكسار للعين.

ويوجد خلف انتفاخ القرنية المستديرة طبقة الماء (الخلط المائي) أمام بؤبؤ العين (الحدقة).

تعمل العين على كسر الضوء لتشكيل صورة صغيرة على شبكية العين، ولأن معامل الانكسار الخاص بالعين يختلف عن معامل الهواء، فإنَّ القرنية والخلط المائي يعملان على كسر الضوء الذي يدخل العين. 

هذا يزيد بشكل كبير من قدرة العين على التركيز (قوتها البصرية) لأن الضوء يمكن أن ينكسر أولاً على سطح القرنية، ثم مرة أخرى عند العدسة لتظهر الصورة على الشبكية. في البشر تمثل القرنية حوالي ثلثي الطاقة البصرية للعين، بينما تمثل العدسة الثلث المتبقي.

لماذا إذاً لا نرى تحت سطح الماء؟

مع وضع هذا في الاعتبار، من السهل أن نرى لماذا تتكيف عيوننا بشكل سيئ مع الرؤية في الماء. مؤشرات الانكسار للماء والقرنية متشابهة لدرجة أن الضوء لا يكاد ينكسر إلا بمقدار ضئيل. 

فعندما يدخل الضوء إلى العين أسفل الماء، ينكسر شعاع الضوء بنسبة بسيطة للغاية على القرنية التي تمثل ثلثي قوة الانكسار.

تعمل العدسة على تعويض فقدان القرنية لتركيزها، ونتيجة لهذا لا تتكون الصورة على الشبكية، ولكن في مكان ما خلفها مما يسبب ضبابية الرؤية. 

كيف تعمل النظارات الواقية؟

مثلما أوضحنا، في الهواء، ينكسر الضوء، وتتكون الصورة التي يفسرها العقل، بينما تحت الماء لا تتمكن القرنية من كسر الضوء، وذلك لملامسة الماء للقرنية، وعدم وجود فراغ كافٍ بين العين والماء.

تضيف النظارات الواقية طبقة من الهواء بين الماء والقرنية، فيمكن للنظام البصري العودة إلى العمل بشكل صحيح. يتيح ذلك الجيب البسيط من الهواء للقرنية أن تعود إلى كسر الضوء لتظهر الصورة، تماماً كما يحدث على الأرض. 

كيف ترى الحيوانات التي تعيش في الماء؟

الحيوانات التي تعيش حياتها بأكملها تحت الماء لديها أنظمة بصرية مختلفة إلى حدٍّ كبير عن أنظمتنا. عيون السمك، على سبيل المثال، تعتمد فقط على عدساتها، لكن في حين أن العدسة البشرية منحنية على كلا الجانبين، مثل عدسة التلسكوب، فإن عدسة السمك كروية، مما يساعدها بشكل أفضل في ثني الضوء تحت الماء.

هل يمكن تدريب عيوننا على رؤية واضحة تحت الماء؟

تكيف البشر تحت الماء سيئاً كما ذكرنا، ولكن رغم هذا هناك قبائل في جنوب شرق آسيا يمكن لأطفالها جمع الطعام من داخل البحر دون ارتداء نظارات واقية. 

وقد قام فريق من الباحثين بقياس حدة الإبصار لدى السكان في تلك المنطقة (قبائل الموكين في تايلاند)، ووجدوا أن الأطفال يرون أفضل بكثير تحت الماء مما كان متوقعاً، فقد كان 6.06 في حين كانت حدة الإبصار تحت الماء لدى أطفال أوروبا 2.95.

ربما تكون تلك الحدة قد تحققت لدى أطفال الموكين نتيجة التكيف والتأقلم الفسيولوجي على المياه لاعتمادهم على البحر تماماً.