В наши дни человеческому взору открыты космос и ничтожные по величине вирусные частицы; он проникает через толщу металлов, ему не страшны расстояния и глубины. Теперь почти весь спектр электромагнитных колебаний, от гамма-излучений до самых длинных радиоволн, в той или иной степени обслуживает потребности человеческого зрения. Для этого созданы и непрерывно совершенствуются рентгеновские аппараты, разнообразнейшие микроскопы, бинокли и телескопы, преобразователи и усилители света, радиолокаторы, радиотелескопы и множество других интереснейших приборов.

Но все эти новые возможности зрения могли и могут быть открыты лишь на основе знаний о природе и законах света и о свойствах первоисточника зрения — нашего глаза. И чем глубже постигаем мы их, тем больше ранее недоступных для наблюдения областей раскрывается перед нами.

Часто говорят, что природа самый лучший изобретатель. Это правда. Но стоит добавить, что она любит повторять самое себя и не стремится решать сходные задачи каждый раз по-новому. Зато решение всегда оказывается наилучшим, потому что оно неизменно подчиняется закону естественного отбора.

В самом деле, как ни разнообразны виды высших животных, населяющих сушу, глаза их имеют очень большое сходство между собой. В быту мы чаще всего различаем глаза людей по цвету: зеленые, серые, карие, голубые, черные. Но это лишь внешнее несходство: голубоглазый не видит мира в голубом свете, а черноглазый — в черном. Глаза всех людей независимо от расы, пола устроены совершенно одинаково и видят тоже одинаково. Более того, они имеют очень много общего с глазами других млекопитающих и даже птиц, ибо органы зрения построены из очень сходных между собой основных элементов.

Глаз человека, надежно укрытый в глазной впадине черепа, представляет собой близкое к шарообразному тело с диаметром примерно 24 миллиметра. Его твердая наружная оболочка — склера. Видимую часть ее, похожую на нежнейший глазурованный фарфор, расписанный тончайшими узорами кровеносных сосудов, мы называем глазным белком. В передней части глаза склера изменяется по форме, приобретая большую выпуклость, большую кривизну. Одновременно меняется и другое ее свойство: из белой, не проницаемой для света, она превращается в прозрачную роговицу; именно через нее лучи света проникают в глаз.

Внутреннюю поверхность склеры (за исключением роговицы) выстилает второй слой глазной оболочки — разветвленная сеть мельчайших кровеносных сосудов. В области роговицы этот слой переходит в радужную оболочку, в центре которой находится черное круглое отверстие — зрачок.

Разрез глаза человека.

Разглядите в зеркале радужную оболочку своих глаз, посмотрите в глаза своих друзей, и вы увидите, какими они бывают красивыми. Вы увидите в радужной оболочке нежнейшие переливы разнообразных оттенков. Недаром же эта часть глаза носит такое поэтическое название — «радужка».

Однако (хотя, быть может, природа не упускала из виду и такой цели) назначение радужной оболочки состоит вовсе не в украшении глаз человеческих. Она играет очень важную роль, помогая глазу приспосабливаться к различным условиям освещения. Каждый знает (и это легко наблюдать, имея зеркало), что в темноте зрачок становится очень большим и любые глаза кажутся совсем черными, потому что радужная оболочка стягивается в узенькое, незаметное издали колечко. На ярком свету, наоборот, зрачок сильно уменьшается. Ученые измерили эти изменения зрачка: в темноте его диаметр достигает 8 миллиметров, а в яркий солнечный день уменьшается до 2 миллиметров.

Те, кто занимается фотографией, знают, что в объективах существует устройство, очень напоминающее радужную оболочку. Это диафрагма. Действительно, их назначение совершенно тождественно: и та и другая нужны для того, чтобы регулировать количество света, попадающего в глаз или на светочувствительный слой фотопленки. Но между ними есть и большая разница. В подавляющем большинстве фото- и киноаппаратов диафрагму регулируют вручную, руководствуясь либо оценкой «на глазок», либо показаниями специальных приборов — фотоэкспонометров. Размеры же зрачка меняются автоматически, с помощью специальной группы мышц, прикрепленных к радужной оболочке.

Регулированием отверстия зрачка управляет мозг, но происходит это подсознательно, благодаря особому рефлексу. Мы не замечаем и не чувствуем этого процесса, хотя совершается он непрерывно. Интересно отметить, что некоторое сокращение и расширение зрачка происходит даже тогда, когда человек долгое время остается в комнате, где есть только искусственный свет. В те часы, когда «на воле» день, зрачок обследуемого сокращается, а в ночные часы — расширяется, хотя условия освещения на протяжении всего опыта остаются неизменными.

За радужной оболочкой помещается хрусталик — упругое прозрачное двояковыпуклое тело, представляющее собой собирающую линзу. Он находится в особой прозрачной капсуле, которую со всех сторон охватывает кольцеобразная мышца, называемая реснитчатым телом. Если она расслаблена, поверхности хрусталика имеют наименьшую кривизну. Сокращение реснитчатого тела заставляет хрусталик изменять свою форму; при этом выпуклость поверхностей хрусталика увеличивается.

Пространство между роговицей и передней поверхностью хрусталика заполнено прозрачной жидкостью, так называемой камерной влагой. Предполагают, что она образуется в результате особо тонкой фильтрации крови.

Строение хрусталика довольно сложно. Он состоит из нескольких вложенных одна в другую чечевичек. Оптические свойства каждой из них неодинаковы: внутренние преломляют свет сильнее, чем внешние. Роговица и хрусталик совместно представляют собой оптическую систему глаза; они выполняют ту же роль, что и объектив фотоаппарата. Изображение в глазу, даваемое хрусталиком совместно с роговицей, перевернуто вверх ногами так же, как и в фотоаппарате. Этот «недостаток» глаза исправляет мозг. Отделы мозга, ведающие зрением, еще в раннем детстве перестраиваются таким образом, что видимый мир занимает правильное положение.

Чтобы получить хорошую фотографию, нужно обязательно навести на резкость, то есть добиться четкого, нерасплывчатого изображения на фотоэмульсии. Этого мы достигаем, перемещая объектив вдоль продольной оси. Если объект съемки находится очень далеко (практически дальше 50—250 метров), расстояние между объективом и эмульсией должно быть наименьшим. Если же ведется съемка очень близкого предмета, объектив следует дополнительно отодвинуть от пленки.

Так, если объектив имеет фокусное расстояние, равное 5 сантиметрам, то, для того чтобы получить четкий снимок предмета, отстоящего от камеры на 25 сантиметров, необходимо выдвигать объектив вперед. Если вначале он был установлен в положение, соответствующее наводке на бесконечность, его придется выдвинуть на 1,25 сантиметра, то есть ровно на 1/4 фокусного расстояния.

Продевая нитку в игольное ушко, мы держим руки на расстоянии примерно 10–15 сантиметров от глаз. И тогда маленькое отверстие и конец нитки видны ясно и четко. Зато, когда мы любуемся луной или заходящим солнцем, объекты наблюдения находятся от нас на громадных расстояниях. Но воспринимаются они так же четко и ясно, как и игольное ушко. Это происходит потому, что глаз тоже осуществляет наводку на резкость. Только происходит это автоматически. Способность глаза наводиться на резкость различна у разных животных. Наиболее развита она у человека и человекообразных обезьян.

К слову сказать, техника до последних лет не знала, как осуществить автоматическую наводку на резкость в различных фото- и киноустройствах. Сейчас делаются самые первые шаги в этом направлении, и оказывается, что автоматическая наводка на резкость совсем не простая задача.

Способность глаза давать резкое изображение объектов, находящихся на разных расстояниях, называется аккомодацией. Аккомодация, или наводка на резкость, осуществляется с помощью хрусталика. Только происходит она не путем перемещения хрусталика в глазу вдоль оптической оси, а путем изменения кривизны его поверхностей или, иными словами, путем изменения фокусного расстояния оптической системы глаза. Когда мы смотрим вдаль, хрусталик делается наименее выпуклым, а фокусное расстояние наибольшим; когда разглядываем ближние предметы, хрусталик становится более выпуклым.