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Bei Nacht sind alle Katzen blau ! "Sonnen"brille für Autofahrer in der Nacht ?

  • Hallo,


    Zur Verdeutlichung der Tatsache, daß die Stäbchen (zuständig für das Nachtsehen) zwar Tausende von Grautönen sehen können, aber keine Farben, wird oft folgender Ausdruck zitiert: "Bei Nacht sind alle Katzen grau".


    Aber ist das wirklich so ?


    Ein schweizer Astro-Händler bietet jetzt eine "Sonnenbrille" für Autofahrer bei Nacht an, um die Augen gegen die Blendung durch die neuen blauen LED-Auto-Lampen zu schützen: http://www.aokswiss.ch/d/brille.html
    Ich denke, als entgegenkommender Autofahrer, hatten wir alle schon mal das Gefühl, daß diese neuen Lampen eigentlich nur eines bringen: mehr Blendung des Autofahrers auf der Gegenspur.


    Die Werbung für diese Nacht-Sonnenbrille hat mich daran erinnert, daß mich die Frage nach dem “Blau-Sehen" bei Nacht schon lange interessiert.Nicht nur wegen der "blauen Stunde" in der Dämmerung, sondern auch aus folgenden Gründen:

    • Mein Avatar zeigt M 81, ein Komposit aus einem Foto jeweils im blauen und im rotem Licht. Es stammt von hier: http://apod.nasa.gov/apod/ap960713.html
    • Wenn man nachts "besser" blau sehen könnte, könnte man die Spiralarme der Galaxien besser sehen. Die Spiralarme enthalten meistens junge, blaue Sterne, die durch den - aufgrund der Dreh-Bewegung der Galaxien aufgebauten - und weitergegeben Druck im umgegebenden Gas und Staub entstanden sind. (Den Staub haben Sie nach Ihrer Entstehung "weggeblasen"). Der Restkörper der Galaxie leuchtet eher rötlich, weil er aus - von Gas und Staub umgebenen- älteren Sternen besteht. Siehe dazu z.B. schon diesen Thread von 2006 auf cloudy nights mit der unvergeßlichen Amalia: http://www.cloudynights.com/to…-eps-transmission-curves/


    "im blauen Spektrum" nicht sehr empfindlich sein, siehe z.B. http://www.physicsclassroom.com/Class/light/u12l2b.cfm.


    Es gibt aber andererseits "Zellen" im Auge (die sogenannten S-Zapfen), die bei 420 nm sehr empfindlich sein sollen:https://www.unm.edu/~toolson/human_cone_response.htm; siehe dazu auch die im obigem Link des schweizer Händlers enthaltene Grafik zur Emission der blauen LEDs bei 420 nm und der damit verbundenen Blendung.


    Wie passt denn das zusammen ?



    Die Lichtkurve von Wolfgang mit dem Vergleich von “photopischem” (von gr. phos = Licht) und “skotopischem” (von gr. skotos = Dunkelheit) Sehen zeigt bei Nacht eine Lichtempfindlichkeit nur 20% an der g-Linie von 440 nm bei "Nachtsehen" (mit den Stäbchen) und “Null” Empfindlichkeit bei “Tagsehen” (mit den Zapfen).


    Dies scheint offensichtlich dazu geführt zu haben, daß der Transmission (auch von Fernrohr-Linsen, aber besonders) von Okularen im blauen Spektrum nicht viel Aufmerksamkeit geschenkt wurde (und wird). Viele Hersteller machen - jedenfalls bei Okularen - keinerlei Angaben zur Transmission.


    Weil mich das schon sehr lange interessiert, hatte ich mir - schon vor Jahren - die folgenden Zahlen: http://www.amateurastronomie.com/Astronomie/tips/tips3.htm in eine Excel-Datei übernommen. Dieser - offensichtlich von M. Ludes bei einer deutschen Optikfirma in Auftrag gegebene - Transmissionstest wurde schon vor längererZeit, aber kürzlich (= 10 Jahre danach) erneut, mehrfach auf cloudy nights diskutiert ((siehe die http://www.cloudynights.com/to…ransmission-test-results/ und http://www.cloudynights.com/to…mission-of-zeiss-abbe-ii/).


    Wegen der "Zurückhaltung" der Hersteller, Transmissionskurven zu publizieren, scheint es wohl bzgl. Transmission kaum andere Informationsquellenzu geben. Der Test umfasst(e) allerdings keine "neueren" Okulare.


    Wenn man nun mittels der Excel-Datei eine Grafik erstellt, sieht man ganz deutlich, wie bei vielen (aber nicht bei allen (!)) Okularen die Transmissionim Blauen ziemlich schnell unter 90% abfällt. Eine Ausnahme stellen z.B. (es gibt auch - wenige - andere (!)) ältere Pentax Okulare dar, wo die Transmission auch bei 440 Nanometern noch bei 95% bleibt: http://pentaxplus.jp/archives/tech/xo-xw/52.html



    ***

    Ja was nutzt einem nun aber eine Super-Transmission beim Objektiv (ist das so ?) des Fernrohres, wenn das Okular nicht mitspielt, bzw. bestimmte Wellenlängen wieder blockiert ?


    Aber halt, wir reden hier ja von Zapfen (also “Tagsehen”), genauer gesagt von den blauempfindlichen S-Zapfen, die für das (farbige) "Tagsehen" zuständig sind ! (Es gibt 3 Sorten von Zapfen:http://www.seos-project.eu/mod…thspectra-c01-p12.de.html, die (schon vorgestellten) S-Zapfen (“S” steht für “short wave”), die grünen M-Zapfen (M = “medium wave”) und die roten L-Zapfen (“L” = “long wave”)).


    Und richtig, hier scheine ich "Äpfel mit Birnen zu vermischen", denn wir sprachen ja eigentlich die ganze Zeit vom Nachtsehen der Astronomen mit den Stäbchen.


    Aber wenn man der Grafik des schweizer Händlers im Link weiter oben Glauben schenkt, und diese mit der Grafik des pho- und sko-topischen Sehens vergleicht, wird man nachts durch blaues Licht wirklich extrem geblendet, und das, obwohl die Empfindlichkeit für Nachtsehen im blauen Spektrum nur bei 20% liegen soll (und für Tagsehen bei Null).


    ???



    M.E. müßte man zuerst einmal die Frage klären, wann genau der Übergang vom "Tagsehen" (Farbe) zum "Nachtsehen" (Grautöne) eigentlich stattfindet.


    Zur Einstimmung hierauf möchte ich zunächst nochmals die "blaue Stunde" (Dämmerung”) zitieren: https://www.google.fr/search?q=Blaue+Stunde&biw=1600&bih=713&tbm=isch&tbo=u&source=univ&sa=X&ved=0ahUKEwihqd6Xwc3KAhVHLhoKHUzFAQYQsAQINg&dpr=1.2



    Ich denke, ich sage einem Astromen nichts Neues, wenn ich darauf verweise, daß man sich den Übergang nicht als einen “abrupten” vorstellen sollte, d.h. so, daß die Zapfen abends ganz plötzlich "schlafen gehen" und die Stäbchen genauso plötzlich "wach werden" (und morgens umgekehrt), sondern daß der Übergang sukzessive erfolgt. Ich zitiere mal von hier: https://www.dasgehirn.info/wah…hen/bei-tag-wie-bei-nacht

    • "Der Übergang vom Zapfen- zum Stäbchensehen erfolgt allerdings nicht von einem Moment auf den anderen. Zunächst sind die Zapfennoch aktiv. Sie reagieren schneller als die Stäbchen auf eine Änderung der Lichtstärke und sie decken insgesamt einen größeren Bereich an Lichtintensitäten ab, auch weil sie in der Lage sind, ihre Empfindlichkeit zusteigern. Deshalb können wir in einer klaren Vollmondnacht Farben noch einigermaßen unterscheiden. Wenn aber selbst die maximale Sensitivität der Zapfen bei zunehmender Dunkelheit nicht ausreicht, übernehmen die lichtsensiblerenStäbchen die Regie."

    Auch bei der astronomischen Beobachtung von "helleren" Objekten ist ja Farbsehen (also Zapfen-Sehen) noch möglich (wie z. b. bei Planeten und (Doppel-)Sternen, aber auch beim Orionnebel in großen Instrumenten) und die Zapfen sind also noch wach. Astronomen berichten nicht nur von einem "grauen" Orionnebel, sondern auch von "grünlichen", ja "rosa" Tönen, die sie gesehen haben; siehe z.B. die Diskussion hier (besonders die Zeichungen S .2) : http://www.astrosurf.com/ubb/Forum2/HTML/022158-2.htm



    Ok, das ist eine Erklärung für die Blendung beim Autofahren. Durch die Scheinwerfer der Autos ist es ja nie ganz dunkel und die blauen S-Zapfen sind noch wach!


    Aber was, wenn ich minutenlang ganz im “Stockdunklen” fahre (ich weiß nicht wie das bei Euch ist; ... aber ich habe im Schwarzwald die Erfahrung gemacht, daß es das noch gibt), so daß die Augen sich an die Dunkelheit gewöhnt haben ? Werden die blauen S-Zapfen durch die Blendung dann ganz "brutal" aufgeweckt ?


    ... ... ... Obwohl die Empfindlichkeit der “blauen” Zapfen (= “Tagseh-Instrumente”) im Emissionbereich der “blauen” LEDs bei Tag bei Null liegt und die der “Stäbchen” bei unter 20% ??.



    Sorry, aber hier scheint ein logischer Widerspruch zu existieren !


    Ich verweise nochmals auf die von Wolfgang bereitgestellte photopisch / skotopisch Grafik von weiter oben.


    ***


    Ich habe also zunächst mal was über “Blendung” gelesen. Es gibt da einen ausführlichen Artikel im Net von einem österreichischen Professorenteam: https://www.meduniwien.ac.at/u…tachtenBlendung_final.pdf



    Aber, um es kurz zu machen, ich habe da nichts gefunden, was den oben dargestellten Widerspruch auflösen könnte.


    Ganz im Gegenteil, ich habe noch Hinweise gefunden, daß die blauen S-Zapfen sogar ganz besondere Eigenschaften haben, die die beiden anderen, die M- und L-Zapfen (rot und grün) nicht haben, siehe: http://hyperphysics.phy-astr.g…se/vision/rodcone.html#c3

    • (Die Internet-Seite ist schon etwas älter; der Beitrag spricht z.B. davon, daß nur 2% der Zapfen S-Zapfen wären (also die "blauempfindlichen"), neuere Forschungen sprechen von 6 - 12%).

    Bitte etwas runterscrollen (und an drei verschiedenen "Stationen" anhalten; Übersetzung: "cones" = Zapfen (Tagsehen) und "rods" = Stäbchen (Nachtsehen):


    • 1. Station: Zunächst mal bei dem Untertitel hier anhalten: "Rod and Cone Density on Retina"

    Im letzten Absatz steht:


    "The above illustration does make it appear that there are no cones outside the fovea centralis, but that is not true. The blue cones in particular do extend out beyond the fovea”.


    ==> Es handelt sich also um Zapfen, die nicht im Zentrum des Auges stehen, wie es sich für Zapfen eigentlich gehört: siehe: https://de.wikipedia.org/wiki/Fovea_centralis, sondern am Rande des Auges sind.


    Ja aber dort befinden sich normalerweise die (Nachtsicht-)Stäbchen.


    ... ... Erinnert Euch das nicht irgendwie an den Tipp mit dem "Vorbeisehen”, mit dem man in dunkler Nacht schwache Objekte besser sieht, wenn man mit dem "Rand des Auges" schaut ? ... ... ... Das ist aber, weil die Stäbchen am Rand des Auges sind !


    • 2. Station: Dann weiter runterscrollen zu: "Blue cone distinctions" und dort anhalten.

    Da steht zum Beispiel, daß die blauen Zapfen "much more light sensitive" sind, als ”green and red cones".


    ==> dazu Folgendes von wikipedia (unter "Lichtempfindlichkeit") und zur Erklärung der grösseren Lichtempfindlichkeit der Stäbchen: https://de.wikipedia.org/wiki/St%C3%A4bchen_(Auge)


    "Die größere Lichtempfindlichkeit der Stäbchen gegenüber den Zapfen hat hauptsächlich zwei Ursachen:

    • Zum einen sind die lichtempfindlichen Pigmentscheiben im oberen Teil der Stäbchen lichtempfindlicher. Bereits ein einzelnes absorbiertes Photon führt nach einer Reihe von intrazellulären Prozessen zu einer Membranspannungsänderung von etwa 1 mV. Zapfen benötigen hingegen eine wesentlich größere Photonenanzahl (mindestens etwa 200), um ein verlässliches Lichtsignal an die nachgeschalteten Zellen weiterzuleiten.
    • Der zweite Grund liegt in der neuronalen Verschaltung der Rezeptoren mit nachgeschalteten Zellen. Grob gesagt leiten viele Stäbchen ihr Signal an eine einzige Ganglionzelle (über Bipolarzellen etc.) weiter, während ein Zapfen in vielen Fällen auch nur auf jeweils eine Ganglionzelle ableitet. Das heißt die Information der Stäbchen konvergiert ungleich stärker als jene der Zapfen. Darin liegt auch der Grund für die schlechte räumliche Auflösung des Stäbchensehens (beispielsweise in der Nacht). Erhält eine Ganglienzelle (über welche die Informationletztendlich weiter Richtung Gehirn geleitet wird) ein Stäbchensignal, so kann dieses von vielen verschiedenen Stäbchen, die mit ihr Synapsen bilden, stammen, und der Punkt auf der Netzhaut, wo das Bild abgebildet wird, ist somit relativ vage. Erhält eine Ganglionzelle hingegen Zapfeninformation, so kann der Lichtpunkt sehr gut auf der Retina lokalisiert werden, da nur sehr wenige Zapfenmit ihr verbunden sind".

    Dann steht dann aber auch noch:


    "However, the blue sensitivity of our final visual perception is comparable to that of red and green, suggesting that there is a somewhat selective "blue amplifier" somewhere in the visual processing in the brain".


    ==> "blue amplifier" ? ... ... ... ein "Verstärker" im Gehirn für blaues Licht ??


    Und noch:


    "... . Second, the refractive index for blue light is enough different from red and green that when they are in focus, the blue is slightly out of focus (chromatic aberration). For an "off the wall" example of this defocusing effect on blue light, try viewing a hologram with a mercury vapor lamp. You will get three images with the dominant green, orangeand blue lines of mercury, but the blue image looks less focused than the other two".


    ==> Das ist ja fast so, wie beim Achromaten ... !


    • 3. Station: Und schließlich noch ein kurzer Stop bei der Überschrift: "Rods Do Not See Red"!

    "Red rose at twilight": In bright light, the color-sensitive cones are predominant and we see a brilliant red rose with somewhatmore subdued green leaves. But at twilight, the less-sensitive cones begin to shut down for the night, and most of the vision comes from the rods. The rods pick up the green from the leaves much more strongly than the red from the petals, so the green leaves become brighter than the red petals!


    ==> ... ... ... Das bringt mich wieder zurück zu den "Übergängen" !!! ... ... ..."die blaue Stunde" !


    ***


    So: langer Rede kurzer Sinn: was will ich sagen ?


     
    [Jetzt spekuliere ich natürlich mal wieder, ... aber ich mache das gerne].


    Es würde mich ehrlich gesagt nicht wundern, wenn jemand herausfinden würde, daß die blauen Zapfen nachts gar nicht (oder nicht richtig) schlafengehen oder - im gegensatz zu den roten und grünen Zapfen, auch noch wie Stäbchen funktionnieren können (siehe den Ausaug aus wikipedia weiter oben) !
    Edit (05/02/2016, 15.00 h): Und wenn die blauen Zapfen bei 440 nm "nichts" (= nur 2-3%) "sehen" können, würde ich immer noch gerne wissen, warum man bei 440 nm (blau) "extrem" geblendet wird (und bei "gelb" anscheinend nicht: http://www.danielsternlighting…ht_color/light_color.html ), wenn auch die Stäbchen bei dieser Wellenlänge (440 nm) ziemlich unempfindlich sind (unter 20% Empfindlichkeit).

    Könnte man das nicht mal an Galaxien-Spiralarmen testen ?


    Rezept: 
    (1) Man nehme ein “auf blau” optimierten Refraktor (z.B.: http://r2.astro-foren.com/inde…02-900-auf-blau-optimiert, (aber Wolfgang hat auch noch andere getestet, die auf “blau” optimiert waren, z.B. von Takahashi); ich habe leider keinen.
    (2) man suche sich aus der Liste von M. Ludes zwei Okulare aus (eines mit hoher Transmission im blauen und eines, bei dem die Kurve dort deutlich abfällt).
    (3) Man suche sich eine Galaxie aus, bei der man die Spiralarme von oben sieht (M 51 / M101 oder welche auch immer) und vergleiche die Sichtbarkeit der Spiralarme mit beiden Okularen !


    Wie gesagt: alles nur Spekulation !
    [Aber es würde mich wirklich interessieren.]


    Edit: wie ist das übrigens mit der "Reflektionstransmission" von Spiegeln/Reflektoren ?


    Clear Skies
    (Hoffentlich endlich mal wieder)

    Rudi
    ----
    "Das Volk hat das Vertrauen der Regierung verscherzt. Wäre es da nicht doch einfacher, die Regierung löste das Volk auf und wählte ein anderes?"
    (Berthold Brecht)

    Dieser Beitrag wurde bereits 7 Mal editiert, zuletzt von AstroRudi () aus folgendem Grund: (1) Tippfehler und Verständnis-Verbesserungen (2) blau: Raisonnements-Fehler

  • UPDATE:


    Da mich die Frage des "Blausehens" bei Nacht (was ja eigentlich nicht sein darf) weiterhin beschäftigt, bin ich immer wieder am "Screenen" von neuen Forschungsergebnissen.


    Jetzt habe ich folgendes ganz neue Resultat gefunden:


    "In really dim light, our cones don't receive enough photons to work, but they continue to emit a low-level baseline signal to the rest of the retina that is independent of light," he explains. "The rods are active, however, and through the horizontal cell they inhibit both the red and green cones. Because this baseline signal from the red and green cones is suppressed, it looks like the blue cones are more active. To the rest of the retina, it seems like everything in the field of vision is blue."


    http://m.medicalxpress.com/new…idnight-bluea-vision.html


    Ich verstehe also, daß die Stäbchen (skotopisches = schwarz-weiß = Nachtsehen), (sobald die wach sind ?), über einen biochemischen Mechanismus (= Horizontalzelle" die photopischen = tagseherischen Aktivitäten der roten und grünen Zapfen unterbinden, NICHT ABER die der blauen !


    Die Konsequenz wäre, daß bei SKO- (und MESOtopischen (?)) Sehen (letzteres ist das Zwischenstadium, bei dem sowohl die Stäbchen, als auch (noch) die Zapfen aktiv sind) unsere Augen noch bis zum letzten Quentchen Licht vor der stockdunklen Nacht blau sehen können, aber (schon lange) nicht mehr - weil das Gehirn (!) die roten und grünen Signale unterdrückt - rot oder grün.


    Clear Skies

    Rudi
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    (Berthold Brecht)

    Dieser Beitrag wurde bereits 1 Mal editiert, zuletzt von AstroRudi () aus folgendem Grund: Typos

  • Hallo Rudi,


    ich bin überhaupt nicht drin in diesem interessanten Thema, aber der zitierte Text sagt für mich aus daß rote,grüne und blaue Zäpfchen wie ein Fernseher ohne Antenne vor sich hin rauschen wenn es dunkel wird. Die Stäbchen unterbinden die Arbeit der roten und grünen Zäpfchen (Ist das schon die Dunkeladaption?), übrig bleiben blaue Zäpfchen, die aber immer noch zu wenig Licht bekommen und ihr schwaches Dauer-Signal erzeugen.


    Meine Idee dazu:
    Unser Gehirn ist schlimmer als Photoshop, alles was wir wahrnehmen ist nur eine "Interpretation der Messdaten". Die hell/dunkel-Information der Stäbchen zusammen mit diffuser blau-Information von überall könnten zu einem stimmigen blau/dunkel-Bild "harmonisiert" werden.


    Also könnten durchaus Nachts alle Katzen blau sein!


    Clear Skies? Ich wäre fürs erste mit eindeutigem Wetter zufrieden ;-)


    Detlev

    "Wir sind aus Sternenstaub gemacht." - Carl Sagan


    Bresser 10x50
    150/750 Dobson
    70/700 Skylux Refraktor
    Frisch reingekommen: Meade ETX-70
    Im Bastelkeller: 8"f/6 Spiegel, Zollstöcke, Brettchen und wenig Zeit...

  • Hallo Detlev,
    ja Du hat wahrscheinlich Recht, das Ganze gilt zuerst mal für völlige Dunkelheit. Zum Übergang (mesotpisch) wird da offenbar nichts gesagt. Ich war mir nicht sicher wegen des Begriffes "real dim light" (im Originalbeitrag verlinkt, aber der Link führt nicht zu einer Definition, sondern ins Nirgendwo / Überall). Andererseits, wenn das "Grundrauschen" für zwei der drei Rezeptoren erst bei völliger Dunkelheit abgeschaltet wird, dann müssten ja die "Abschalter", die Stäbchen einen Unterschied zwischen halbdunkel und ganz dunkel machen ??


    Ich bleib am Ball !


    Morgen soll das Wetter ja super werden !

    Rudi
    ----
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    (Berthold Brecht)

  • Ah !


    Das "Nichtabschalten des Grundrauschens" würde auch die "Blendung" bei "Blau", aber nicht bei "Gelb" (alte französische Auto-Scheinwerfer) eerklären, siehe weiter oben.


    Die blauen Zapfen sind ja, wenn das neue Forschungsergebnis bestätigt wird, auch in stockdunkler Nacht noch "auf Empfang", wärend die anderen es nicht sind ?


    Vielen Dank für den Hinweis auf das "Grundrauschen" ! Da hatte ich gar nicht so drauf geachtet.

    Rudi
    ----
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    (Berthold Brecht)

  • Noch was zum "Krieg" oder der Zusamenarbeit zwischen Zapfen und Stäbchen (Forschungsergebnis schon von 2014):


    Nicht nur daß die Stäbchen die Zapfen (jedenfalls teilweise = grün und rot) NACHTS "abschalten" oder "zum Schweigen bringen", umgekehrt "benutzen" die Zapfen TAGSÜBER die "schlafenden" Stäbchen, um im grellen Sonnenlicht Kontraste besser wahrzunehmen (Polarisation).


    http://m.medicalxpress.com/new…nction-rods-daylight.html

    Rudi
    ----
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