В сумерках красные предметы часто кажутся темнее синих, потому что при слабом освещении меняется вклад двух систем зрения – колбочек и палочек. Палочки чувствительнее к коротковолновой части видимого света, особенно к сине-зелёной области, и гораздо слабее реагируют на длинноволновый красный свет. Из-за этого относительная яркость поверхностей меняется. Такое изменение называют эффектом Пуркинье. Синий предмет при этом не начинает светиться и не обязательно становится светлее в абсолютном смысле: он может просто темнеть меньше красного.
Почему глаз не работает как один датчик
В сетчатке находятся разные светочувствительные клетки. Колбочки особенно важны при хорошем освещении и позволяют различать цвета благодаря сравнению сигналов нескольких типов рецепторов. Палочки способны работать при меньшем количестве света, но их сигналы сами по себе не дают полноценного цветового различения. Это не два сменных фильтра перед глазом, а разные системы приёма и обработки световой информации.
О расположении сетчатки и других частей органа зрения рассказывает материал о строении глаза. Для сумеречного наблюдения важна разница спектральной чувствительности клеток. Если один и тот же набор света воспринимать разными рецепторами, вклад отдельных участков спектра в итоговую яркость получится неодинаковым. Поэтому постепенное затемнение не сводится к равномерному уменьшению всей видимой картинки.
Что именно меняется между красным и синим
Днём красный цветок может выглядеть ярким, а соседний синий – сравнительно тёмным. Когда освещение ослабевает, доля палочковых сигналов возрастает. Длинноволновый свет, который хорошо участвовал в дневном восприятии красного цветка, становится менее эффективным для этой системы. У синего или сине-зелёного цветка соотношение может оказаться выгоднее, и его силуэт выглядит светлее по сравнению с красным.
Речь идёт о сравнении двух поверхностей в одинаковых условиях. Из этого не следует, что любая синяя вещь обязательно ярче любой красной ночью. Тёмно-синяя ткань может отражать очень мало света вообще, а красная поверхность – содержать примеси, блеск или светлые детали. Названия цветов слишком грубы, чтобы полностью описать спектр отражения и заранее предсказать результат для каждой пары предметов.
Сумерки – промежуточный режим
Зрение не переключается мгновенно одним щелчком. При дневном свете преобладают колбочки, при очень слабом – палочки, а между этими состояниями обе системы способны вносить вклад. Поэтому в сумерках ещё могут различаться некоторые оттенки, хотя их насыщенность уменьшается и относительная яркость меняется. Граница зависит от освещённости, расположения изображения на сетчатке и предшествующего пребывания на свету.
Отдельный процесс – адаптация к темноте. Войдя с яркой улицы в тёмное помещение, человек сначала различает мало деталей, а затем видит больше. Изменение чувствительности занимает время. Эффект Пуркинье связан с соотношением рецепторных систем, но не исчерпывает всю адаптацию. Глаз и последующая обработка сигналов перестраиваются сразу по нескольким параметрам, поэтому нельзя описать ночное зрение одной заменой красного оттенка синим.
Почему палочки не делают мир синим
Повышенная относительная чувствительность к некоторым длинам волн не равна восприятию их цвета. Одна система рецепторов не может однозначно отличить, например, слабый свет подходящей длины волны от более сильного света другой длины. Для цветового различения требуется сопоставление нескольких каналов. Когда главным источником информации остаются палочки, предметы видны преимущественно по светлоте и контрасту.
Поэтому фраза «ночью лучше виден синий» требует уточнения. Лучше может выделяться поверхность, отражающая свет в подходящей области спектра, но человек не обязательно уверенно назовёт её цвет. Это согласуется с общим объяснением того, как возникает ощущение цвета. Дневное название вещи мы иногда просто помним, хотя непосредственно различить соответствующий оттенок уже трудно.
Что делает само освещение
Вечерний свет тоже меняет спектральный состав. Солнце у горизонта, небо, облака и искусственные лампы дают неодинаковое освещение. Если на красную и синюю поверхности падает разный свет, меняется уже физический набор отражённых волн. Этот эффект может усиливать или ослаблять изменения, связанные с рецепторами. В обычном дворе оба процесса часто происходят одновременно.
Изменение цвета облаков на закате разобрано в отдельной статье. Там важны пути солнечного света и рассеяние в атмосфере. Эффект Пуркинье можно наблюдать и без заката, постепенно уменьшая освещение помещения подходящим источником. Это помогает отделить свойства внешнего света от изменения работы зрительной системы наблюдателя.
Почему фотография может показать другое
Отдельный случай – красный светодиод или яркая вывеска. Они сами посылают свет в глаз, а цветок лишь отражает освещение. Если красный источник достаточно интенсивен, его отлично видно и ночью. Поэтому эффект не означает, что красные огни обязательно исчезают в темноте. Сравнение отражающих поверхностей нельзя без поправок переносить на сигнальные лампы и экраны с собственной регулируемой яркостью.
Телефон автоматически меняет выдержку, усиление сигнала, баланс белого и обработку. На снимке вечерний сад поэтому нередко оказывается ярче и красочнее, чем виделся человеку. Камера не содержит человеческих палочек и колбочек и не обязана воспроизводить их переход между режимами. Сравнение двух автоматических фотографий показывает также решения программы, а не только свойства зрительного восприятия.
Для спокойного наблюдения можно положить рядом матовые красный и синий предметы и посмотреть на них сначала при хорошем, затем при умеренно ослабленном освещении. Лучше избегать экранов и самосветящихся индикаторов: они сами являются источниками света. Не нужно добиваться полной темноты или напрягать глаза. Важнее сравнить, как меняется относительная светлота двух поверхностей после короткого привыкания.
Что стоит запомнить
У эффекта нет обещания одинакового результата для любого человека и любой пары красок. Но основная закономерность устойчива: при уменьшении света возрастает значение системы, спектральная чувствительность которой смещена относительно дневной. Красные поверхности могут терять видимую яркость быстрее синих и сине-зелёных. Меняется не вещество цветка или ткани, а то, какие отражённые сигналы зрительная система использует наиболее эффективно.
