人眼的视锥细胞对波长555纳米左右的光最为敏感,令人高兴的是,氧气发出的绿光恰好落在这个敏感区域。也就是说,人们应该很容易看见极光的绿色,可事实果真如此吗?
美国科普作家、《冥王星吃起来是什么味道?》一书的作者鲍勃·贝曼非常喜欢极光,每年都会组织爱好者一同去观赏极光。2014年阿拉斯加年度极光之旅中,贝曼发现了一件非常有意思的事:有些人千里迢迢地来看极光,却根本看不见极光的美丽颜色。对他们而言,极光是灰白色的。
贝曼当时很震惊,因为在他眼中,极光的绿色是如此地绚丽夺目。贝曼很好奇,于是统计了同行44人眼中所看到的情况,结果发现:有一半的人能看到色泽饱满的绿色;1/4的人认为极光是浅绿色的;剩下1/4的人则什么颜色都没看到。
为什么他们看不见极光的颜色呢?这是因为光线昏暗时,不同的人感知色彩的能力是不同的,也可以理解成明视觉是不同的。
光线很暗时(即亮度为10-6~10-3坎德拉/立方米,坎德拉/立方米是光亮度单位,是指单位面积的发光强度),人眼起作用的是暗视觉:光线被视网膜的视杆细胞接收。视杆细胞不参与色觉形成,只感知明暗,形成黑白二色。它对波长500纳米左右的绿光最敏感,对波长640纳米的红光最不敏感,所以绿光呈白色,而红光呈黑色。光线明亮时(即亮度为100.5~108坎德拉/平方米),起作用的是明视觉:光线由负责色觉形成的视锥细胞接收,形成各种美丽的颜色。光线介于二者之间时(即亮度为10-3~100.5坎德拉/平方米),发挥作用的是中间视觉,即视杆细胞和视锥细胞都能发挥部分作用。
当然,上述划分光线强度的界限只适用于大部分人,因为不同的人对光的敏感程度是不一样的。即某强度的光线可能对大部分人来说是明亮的,足以激发明视觉,但对有些人来说,这种亮度却不足以激发明视觉,起作用的是中间视觉或暗视觉。贝曼遇到的有趣现象就是最好的例子。
对大部分人而言,极光的强度能够激发明视觉,即视锥细胞能接收到极光较弱的光线,并形成色觉,所以大多数人可以看见极光的绚烂色彩。但有些人的视锥细胞对弱光不够敏感,微弱的极光全部由视杆细胞接收,因此他们眼中的极光是灰白的。还有一部分人对光的敏感程度一般,起作用的是中间视觉,故而他们能看见极光的颜色,只是色彩相对黯淡。
大科技·科学之谜2016年11期