Els nostres amics els ulls ;)

Els fotons que surten d'una galàxia, una estrella o una nebulosa recorren milers de milions de quilòmetres, de tant en quant interaccionen amb els gasos dispersos a la nostra galàxia, a prop del final del seu viatge interaccionen amb l'atmosfera terrestre i finalment (si no hi han ulleres, llenties, etc. pel mig) s'endinsen en els nostres ulls. Però no tota la llum serà analitzada pel nostre cervell; la llum ultraviolada d'alta freqüència es veu absorbida per la còrnia i el cristal·lí filtra els colors blaus i violades. D'entre tota la gamma de radiacions electromagnètiques, els nostres ulls reaccionen davant les radiacions que es troben a dins d'una franja de freqüències corresponent en espectre visible.

El primer contacte de la llum amb els nostres ulls es produeix amb el líquid lacrimal, que protegeix d'infeccions i hidrata en ull. Posteriorment travessa la còrnia (que és la membrana externa de l'ull) i l'humor aquós que el separa del cristal·lí. L'escleròtica és la membrana dura i blanca que protegeix en ull excepte a la còrnia, per a on pot entrar la llum. El feix de llum passa a través de la pupil·la (el forat format per l'iris) que limita la llum que hi entra, de forma similar al diafragma en una càmera fotogràfica. L'iris pot presentar multitud de tonalitats, des d'el negre, al color mel, passant per les tonalitats blavoses, verdoses, grises, marrons, violàcies i mescles entre elles. En condicions de poca lluminositat la pupil·la es dilata fins a 7 vegades el seu diàmetre habitual per a permetre l'entrada de la màxima quantitat de llum possible.

Imatge de la variació de la grandària de la pupil·la segons les condicions llumíniques. E= Escleròtica, I= Iris, P= Pupila.

El cristal·lí, que es troba rera la pupil·la, es comporta de forma similar a la de l'objectiu d'una càmera fotogràfica (malgrat que en ull l'"objectiu" es trobi rera del "diafragma"), que concentra el conus de llum que hi entra, inverteix la imatge i la projecta enfocada sobre la retina. Al voltant del cristal·lí (que és deformable, però es va endurint amb l'edat) existeix un sistema muscular anular, conegut com a múscul ciliar, que deforma la forma del cristal·lí, el que ens permet enfocar correctament les imatges depenent de la distància, lluminositat, etc. del objecte. El cristal·lí creix durant tota la vida, periòdicament una capa de cèl·lules envolten al cristal·lí originant una estructura similar a una ceba. Amb els anys les cèl·lules del centre del cristal·lí van morint i van engrogueint-se les imatges que rebem. A vegades poden produir-se cataractes, que consisteixen en l'enturbament de les imatges degut a aquest procés d'envelliment.

Un cop que la llum travessa la còrnia i el cristal·lí, la seva trajectòria discórrer per l'humor vitri, que és semblant a un xarop o un almívar. Posteriorment la llum impacta contra la retina.

Entre l'escleròtica i la retina es troba la coroides que és una membrana que recobreix la part interior del globus ocular excepte a la zona de la còrnia. La retina no és més que una "extensió" del cervell que processen informació abans de transmetre-la al centre visual del cervell a través del nervi òptic, que consta de més de 800. 000 terminacions nervioses. La retina es troba a la paret interior oposada al cristal·lí i en aquesta existeixen dos tipus de fotoreceptors: els conus i els bastons. Existeixen tres tipus de conus: uns que capten la llum vermella, uns altres la groga-verdosa i uns altres la blava. Funcionen en condicions de lluminositat elevada, però no en condicions de baixa lluminositat (per exemple, durant la nit en una habitació a les fosques). Els conus estan concentrats a la zona de la retina que rep la major part de la llum, coneguda com a fòvea. En aquesta zona més de 6 milions de conus compleixen la seva funció. També poden trobar-se conus a les zones exteriors de la fòvea, molt menys abundants i molt més grans que els que es troben al centre.

Imatge, obtinguda a través d'un microscopi electrònic, dels conus que es troben a la fòvea.

La imatge projectada sobre la retina està invertida respecte a la realitat: el que està dalt es projecta a sota i el que està a la esquerra es projecta a la dreta. El nostre cervell s'encarrega de corregir aquest problema, el que fa que es pugui veure les imatges correctament.

En les condicions de llum en les que es sol trobar l'astrònom els conus no estan operatius i funcionen els altres fotoreceptors: els bastons. Els bastons processen la informació en una gamma de grisos. Tenen forma allargada i cilíndrica, similar a una salsitxa. estan situats al voltant de la fòvea, a uns 15 o 20 graus del centre d'aquesta fins a uns 60º allunyats del centre.

Imatge, obtinguda a través d'un microscopi electrònic, dels conus i els bastons que es troben a la zona que rodeja a la fòvea.

Als conus i als bastons la llum interactua amb molècules sensibles a la llum, anomenades cromòfors, i s'inicia un procés fotoquimic que dona orígen a una senyal elèctrica que viatja cap al cervell. Quan l'ull es troba en condicions de baixa lluminositat una proteïna, anomenada rodopsina, s'acumula als bastons fins a uns 100 milions per fotoreceptor. Quan més rodopsina s'hi acumula als bastons, més sensibilitat a la llum tindrà l'ull. Aquesta acumulació de proteïnes es produeix amb molta rapidesa durant els primers 20 a 30 minuts i es va acumulant fins passades unes 2 hores.

Esquema a) d'un conus i b) un bastó.

Els nostres ulls necessiten molt oxigen per a funcionar correctament, pràcticament utilitzen tot el que arriba a través de la sang i de la còrnia.

En el punt a on el nervi òptic s'uneix en ull existeix una zona en la que no es percep les imatges, el cervell completa aquesta carència basant-se en la informació que rep dels seus voltants. Aquest punt es coneix com a Punt Cec. Una forma senzilla de comprovar aquest fenomen és mitjançant el dibuix que apareix a sota. Tapa't l'ull esquerra i fixa la mirada al punt situat en esquerra de la imatge amb l'ull dret (o bé tàpa't l'ull dret i fixa't en la creu amb l'ull esquerra), apropa't o allunya't de la pantalla mantenint la mirada sobre aquest punt i veuràs que a una certa distància (més o menys uns 2 pams de la pantalla) la creu de la dreta desapareix, és en aquest punt a on l'ull no rep informació i el cervell la supleix, en aquest cas crea una taca blanca que dissimula aquesta carència. A l'esquema de la part superior de la pàgina pots veure l'esquema de l'ull dret en el que es veu que la imatge de la creu es projecta sobre la zona del nervi òptic. Quan mirem amb els dos ulls el cervell supleix la carència d'informació de cada ull amb el que veu l'altre.

Proba per a detectar el Punt Cec.

El nostre passat evolutiu determina la funcionalitat dels nostres ulls. Els nostres hàbits diürns han moldelat un òrgan especialment preparat per a detectar moviments, una visió estereoscòpica (en tres dimensions) per a avaluar distàncies properes, la capacitat de distingir més de 10 milions de colors, a diferència d'altres animal que solament veuen diferents tonalitats de grisos, grocs, etc.

En referència a la sensació de moviment de les imatges, he de comentar alguna cosa sobre el fenomen de la persistència retiniana, en el que les imatges romanen a la nostra retina una dècima de segon després de que hagi estat captada. Sense aquesta fusió d'imatges veuríem el món en diversos fotogrames estàtics, això sí, en una seqüència molt ràpida. Aquest fenomen té les seves desavantatges, si movem ràpidament la mà, veiem passar a un motorista a gran velocitat, etc. no podrem apreciar detalls, però aquesta imatge allargada ens donarà una certa informació sobre la velocitat a la que es mouen, la direcció, etc. Hi han animals en que aquest fenomen no es produeix, és el cas de les mosques, que veuen les coses en forma d'una seqüència ràpida de fotogrames, per tant poden veure perfectament la nostra mà aproximant-se de "mica en mica" per a intentar caçar-les.

Però aquest fenomen va tenir i té una importància cabdal. En el passat va permetre a la nostra espècie, i a les que la van precedir, poder detectar els depredadors. Al poder apreciar el moviment podien notar la presència d'un depredador amagat entre la vegetació de la selva, o entre els matolls de la sabana africana. Si haguessin percebut les imatges de forma individual, potser el depredador es podria haver apropat molt lentament fins a nosaltres i llavors atacar-nos, sobre tot si el color de la seva pell fos semblant al de la vegetació. Si vols comprovar aquest fenomen, accedeix a aquesta pàgina. Hi ha amagada una cara, que solament podràs percebre si mous la barra lateral del navegador, en el moment en el que deixes de moure-la semblarà que el dibuix es fusioni amb el fons, en igual que un llop àrtic sembla que desapareix de la nostra vista si es queda quiet en un bosc nevat. Curiosament també es pot apreciar com el dibuix no es fon en instant amb el fons, sinó que triga una breu fracció de segon des de que es deixa de moure la barra. Si no es produís aquestes fusions entre imatges, els punts que formen la cara sempre quedarien dissimulats amb el fons i no la podríem veure. Com a curiositat s'ha d'indicar que hi han persones que no presenten aquesta persistència visual i no poden veure objectes en moviment.
Desgraciadament solament es pot apreciar en navegadors Internet Explorer o similars (NO es pot veure amb el Netscape, Firefox...).

La televisió i el cinema es basa en aquest fenomen. Les pantalles de televisió mostren 25 imatges, o més, per segon, que el nostre cervell percep com una seqüència sense salts. A les pantalles del cinema se'ns mostren 24 imatges per segon. Si tenim en compte que el nostre ull capta unes 10 imatges per segon, tenim que emetre més imatges per a assegurar-nos que no veurem els salts entre els fotogrames o les imatges, això explica que es projectin més del doble d'imatges per segon.

Els nostres ulls tenen altres imperfeccions; les imatges que es projecta sobre la retina són de molt poca qualitat, sobre tot en les zones exteriors que el cervell s'encarrega de millorar. A més, la quantitat de llum que entra a través de la pupil·la és molt petita, i de la llum que entra, SOLAMENT UN 10% DE LA LLUM interacciona amb els fotoreceptors. Potser vam començar a interessar-nos pel cel des de fa unes quantes dotzenes de milers d'anys, que en termes evolutius no és molt, a més, la nostra espècie segueix tenint hàbits diürns i a la nit no ens trobem davant del problema de detectar depredador o preses, per això no disposem de millors mitjans òptics per a la contemplació del firmament. Existeixen peixos que poden contemplar i reconèixer constel·lacions com a mitjà d'orientació en alta mar. Moltes aus també es guien utilitzant els astres i molts animals poden veure objectes molt més dèbils al firmament dels que nosaltres mai serem capaços de veure.

A partir del que hi ha exposat anteriorment podem arribar a la conclusió que:

- Per a la observació astronòmica a través d'un telescopi és millor desviar lleugerament la vista del centre òptic per a que la llum impacti a les zones en les que hi ha major densitat de bastons, llavors aparèixeran nous detalls sobre l'objecte que estem mirant de reüll. Aquest és un truc que els astrònoms afeccionats utilitzem molt. Com hem vist, hem de desviar la mirada entre uns 15-20º respecte en objecte que volem veure.

- També ens adonarem que el que veiem (excepte els cossos brillants com les estrelles, planetes. .. ) tenen tonalitats grisàcies ja que els conus (que sí perceben els colors) no reaccionen davant tan poca llum.

- Hem vist que els nostres ulls consumeixen molt oxigen, inconscientment tendim a aturar a respiració quan mirem a través de l'ocular, i és precisament en aquest moment quan tindríem que realitzar respiracions més profundes per a que els nostres ulls estiguin ben oxigenats. Si durant la observació estem en una postura forçada, o tenim fred, la nostra sang aportarà més oxigen a d'altres zones del cos per a que els músculs puguin mantenir aquesta postura o per a contrarestar el fred, llavors els nostres ulls rebran un aport menor d'oxigen i la nostra agudesa i sensibilitat disminuirà fins al punt de no poder veure allò que estem buscant. Per tant, hem d'observar en una postura còmoda i ben abrigats. Un aport de glucosa (un caramel, una fruita, etc. ) abans d'una observació ens pot ajudar. Hem d'evitar les begudes alcohòliques i el tabac, ja que el contingut d'oxigen a la sang disminueix.

- Alguns bastons reaccionen davant del moviment. Moltes vegades, quan estem intentant veure objectes molt dèbils (al límit de lluminositat), ens pot ajudar donar-li un petit cop al tub del telescopi per a que vibri i s'activin aquest receptors, és llavors quan podem intuir aquella nebulosa, aquella galàxia o aquella estrella que estem intentant observar. El fenomen de la persistència retiniana juga aquí un gran paper.

- Els nostres ulls necessiten estar un temps a les fosques per a que es produeixi el canvi de "competències" dels conus als bastons i per a que s'acumuli gran quantitat de rodopsines. En uns 15-20 minuts apreciarem una gran milloria de la nostra agudesa visual, però una exposició breu a una font lluminosa intensa tornarà a invertir els papers i tindrem que tornar a esperar uns minuts. Per això intenta observar des d'una zona sense llums. amb poca il·luminació. Un drap de tela fosca sobre el nostre cap, que impedeixi l'entrada de llum mentre observem a través de l'ocular, pot ajudar-nos a assolir la màxima agudesa visual possible.

- Utilitza una llanterna coberta amb unes quantes capes de cel·lofana vermella (encara millor si disposes d'un lot amb LEDs vermells, mira com fabricar un en ACTIVITAT 5). Els nostres ulls són menys sensibles al vermell que a d'altres colors (som especialment sensibles al color verd-groguenc) i podem tornar a observar a través de l'ocular passats uns segons.

-L`excés de llum (¡¡¡sempre evitable!!!) de les ciutats sobre el cel impedeix que assolim la nostra màxima sensibilitat, en aquestes condicions segueixen actuant tant els bastons com els conus, pel que no podem treure-li tot el suc als nostres ulls per a la observació del firmament. Per això, sempre que puguis (i vulguis observar objectes dèbils) escapa't a zones més fosques, si això és possible. és molt trist, però segons passen els anys cada cop més tenim que desplaçar-nos més quilòmetres per a allunyar-nos de la bombolla de llum que emeten les ciutats. En el cas de la Península Ibérica amb prou feina si hi resten zones en les que poder observar el cel i es tindràn que realitzar llargs viatges per a poder observar. 3/4 parts dels habitants de la Terra JA NO VEUEN LA VIA LÀCTIA des de la seva localitat. Existeixen filtres que accentuen el contrast en la observació a través de l'ocular, però solament són útils per a certs tipus d'objectes.

- Com en tot a la vida, l'experiència ens ajuda a millorar el rendiment dels nostres ulls. és important no forçar-los. és aconsellable que enfoquem l'ocular amb els ulls totalment relaxats, sense forçar ni un múscul, com si tinguéssim la vista perduda en infinit. Per en observació planetària els astrònoms experimentats observen el planeta en qüestió amb els ulls relaxats amb la vista perduda esperant que l'atmosfera s'estabilitzi i la imatge s'aclareixi, és en aquest moment quant es centren en la imatge i obtenen el major nombre de detalls possibles. Aquestes condicions, amb molta sort, poden durar un quants segons. Potser en una hora podrem aprofitar 10 o 20 segons d'imatges estabilitzades, en les que poder extrau-re els màxims detalls possibles. Hi han nits en les que mai s'arriba a estabilitzar i d'altres en les que sembla que estiguem observant una fotografia.

- Dies abans de fer una observació en la que vulguem observar objectes molt dèbils, és recomanable utilitzar ulleres de sol durant el dia.

- NO MIRIS MAI EL SOL sense la protecció necessària, no te'n refïis dels filtres de soldador, els filtres solars que es situen enroscats en ocular, les radiografies. .. ja que deixen passar les radiacions infrarojes i les ultraviolades, que són les més nocives per als nostres ulls.

-Cuidals, són per a tota la vida.

Fins aviat.

Torna en inici de la pàgina