Perspektiivin huomioiminen kaukaisten kohteiden tarkkailussa!

Credit: Abe Bingham, www.flickr.com/photos/8838/6822051652

Litteän Maan vastustajat käyttävät joskus Maan kaarevuuden osoittamiseksi seuraavanlaista argumenttia, tai jotain muuta vastaavaa:

“Näin kiikarilla että lähestyvä laiva oli lähes kokonaan upoksissa horisontin takana. Jos Maa olisi litteä, se ei olisi mahdollista, vaan laiva olisi kokonaan näkyvissä.”

Mielestäni edellä mainittu argumentti on täysin ymmärrettävä, etenkin jos ei huomioida perspektiiviin liittyviä optisia harhoja ja lainalaisuuksia kohteen tarkailussa, sekä näköaistiin liittyviä muita tosiasioita:

Näkyvyyteen ja perspektiiviin liittyviä tosiasioita ja lainalaisuuksia:

  1. Tarkkailuna oleva kohde häviää pois näkyvistä aina asteittain, aina sitä mukaan mitä pidemmältä etäisyydeltä sitä tarkkaillaan, kunnes se lopulta häviää kokonaan pois näköpiiristä. Tämä tapahtuu riippumatta siitä, onko Maa litteä tai pyöreä.
  2. Se piste tai kohta perspektiivissä, jolloin on enää mahdotonta nähdä suoraan edessä olevaa kohdetta  (pitkän etäisyyden takia), sitä kutsutaan perspektiivin pakopisteeksi. Pakopiste tulee vääjäämättä aina vastaan tietyn etäisyyden päässä.
  3. Perspektiivin pakopistettä voi siirtää kauemmaksi, kun kohdetta tarkkaillaan paremmilla apuvälineillä kuin tavanomaisilla kiikareilla (joiden optinen tarkkuus on yleensä vain 6-20 kertainen). Sellaisia apuvälineitä ovat superzoom-kamerat ja kaukoputket. Jossain vaiheessa nekään eivät enää riitä. Niilläkin on omat rajoitteensa, aivan kuten ihmissilmälläkin.
  4. Riippumatta siitä, onko edessä oleva maaperä tai vesi kaareva taikka ei, kaukainen tarkkailussa oleva kohde näyttää aina perspektiivissä painuvan joko alaspäin, taikka ylöspäin, riippuen aina siitä mikä on silmien tai linssin korkeus suhteessa kohteeseen jota tarkkaillaan. Kyse on kuitenkin optisesta harhasta. Todistan sen jäljempänä!
  5. Näkyvyteen vaikuttaa yleensä useampi eri seikka, eikä vain yksi. Asian ei selitä ainoastaan “näkökyky”, vaan on myös huomioitava kaikki näkökykyyn vaikuttavat osatekijät, jotka ovat mm. hyvä taikka huono näkö, sääolosuhteet, refraktiot, tarkennuksen kerroin ja onnistuminen, sekä käytettävän optiikan laatu.

Tosielämän esimerkkejä perspektiivin toimivuudesta käytännön tasolla:

Alapuolinen kuva (1A) näyttää sinulle Mariella-laivan yhden hyttikäytävän vuonna 2016. Otin kuvan Tallinnan reissulla. Huomaatko kuvasta millainen optinen harha siinä näkyy?

Mariellan pitkä hyttikäytävä.
Kuva 1a. Mariella-laivan pitkä hyttikäytävä jossa syntyy optinen harha.

 

Havaitsemme kuvasta, että mitä kauemmaksi katsotaan käytävää…

  1. Katto näyttää painuvan alaspäin, vaikka on vaakatasossa.
  2. Lattia näyttää nousevan ylös, vaikka on vaaterissa.
  3. Seinät näyttävät lähentyvän toisiaan.

Laitetaan edelliseen kuvaan punaiset apuviivat, jolloin nuo kolme edellä mainittua asiaa saadaan paremmin visualisoiduksi (kuva 1b):

Mariellan hyttikäytävä johon piiretty punaiset apuviivat.
Kuva 1b. Näyttää paremmin toteen optisen illuusion.

Näyttää siltä että:

  1. Ylimmät viivat painuvat alas.
  2. Alimmat viivat nousevat ylös.
  3. Keskiviivat lähenevät toisiaan.
  4. Kaikki viivat kohtaavat toisensa

… ja kaikki tämä tapahtuu vain perspektiivissä, ei tosielämässä! Voidaan myös sanoa, että “kaikki viivat kohtaavat toisensa” ainoastaan perspektiivin pakopisteessä, mutta ei koskaan tosielämässä.

Esimerkkikuva ei nyt ollut se paras mahdollinen, koska pitkänä miehenä en kyyristynyt riittävästi (en yleensä katso näyttöruutua ottaessani kuvia, vaan teen lähes kaiken tarkkailun etsimestä). Pidin kameraa liian korkealla. Kuva olisi ollut parempi jos olisin saanut punaiset keskiviivat menemään kuvan keskikorkeudella koko matkan. Mutta ymmärrät kuitenkin mitä näillä kuvilla yritin havainnollistaa. Yritin havainnollistaa sen, ettei kaikki ole ihan sitä miltä se näyttää. Osa toki on, mutta osa ei. Yläpuolisessa kuvassa meillä on kuitenkin optinen harha. Hyvä että on, sillä se on ainoa tapa millä me ihmisinä voidaan silmien ja aivojen yhteistyöllä ymmärtää, kuinka etäällä me olemme käytävän toisesta päästä. Jos lattiatason viivat eivät nousisi ylöspäin havainnollistavassa kuvassa, voisimme luulla että käytävän lattiataso heittää, tai että seisomme eri etäisyyden päässä kuin missä me todellisuudessa seisomme. Siitä me tiedämme että lattia on vaakasuorassa, kun lattia ikään kuin nousee ylöspäin. Silloin vaakataso ja etäisyys on jo rekisteröitynyt aivoihimme, vaikka emme sitä ajattelisi.

Auringon nousut ja laskut perspektiivissä

Edellinen käytävä-ilmiö on havaittavissa myös luonnossa kun tarkkailet auringon tuloa ja menoa. Ns. “auringonnousussa” aurinko ei suinkaan nouse, vaan se lähenee sinua perspektiivissä. Vastaavasti, aurinko ei laskeudu “auringonlaskussa”, vaan se näyttää “pienentyvän” ja häviää pian pakopisteen toiselle puolelle.

Tarkkaillaan seuraavaksi alapuolista kuvaa (1c):

Teoria auringon laskusta ja noususta.
Kuva 1c. Kuvittele että oranssit ympyrät kertovat meille ainakin teoriassa auringon kulkureitin perspektiivissä.

Kuvitellaan että oranssit ympyrät kuvaavat auringon matkaa yläpuolellamme, ja että punainen viiva kertoo kulkusuunnan auringon nousussa ja sen laskussa. Kun pallo liikkuu poispäin kamerasta, meillä on “auringonlasku”, jossa auringon koko pienenee perspektiivissä (näkökulmassa ja näkökentässä). Vastaavasti, jos pallo tulee meitä kohti, meillä on “auringonnousu”, jossa aurinko suurenee perspektiivissä. Vaikka silmämme käyttäytyy samalla tavalla pitkällä käytävällä, me tiedämme silti että käytävän katto on yhtä korkea, alusta loppupäähän saakka.

Auringon nousut ja laskut sivuprofiilissa

Seuraavaksi yritän valaista sinulle auringon fiktiivisen nousun ja laskun sivuprofiilissa, kolmen valokuvan avulla. Kuvittele nyt mielessäsi, että lentokoneen jättövana valokuvissa edustaa sitä rataa, mitä aurinko liikkuu litteän Maan yläpuolella. Kuvat kertovat miten aurinko näyttää nousevan idästä ylöspäin ja laskevan länteen, vaikka se pysyisi aina samalla korkeudella. Aurinko ei tietenkään kirjaimellisesti nouse taikka laske, vaan se jatkaa matkaa kunnes tulee perspektiivin pakopisteeseen ja häviää pois näkökentästä:

Kuvassa 2a lentokoneen jättövana nousee näennäisesti ylöspäin, mikäli katsot sitä  vasemmalta oikealle. Seuraa sitä tarkasti katseellasi, niin huomaat että jättövanan vasen kulma näyttää olevan paljon alempana kuin oikea kulma. Se johtuu siitä että katsojan silmissä vasen kulma on kauempana kuin oikea puoli. Todellisuudessa ne ovat yhtä korkealla:

Lentokoneen jättövana, kuvattu Mustikkamäesta, Helsingissä.
Kuva 2a

Kuvassa 2b on päinvastainen ilmiö, siitä syystä että vasen puoli on lähempänä katsojan silmiä kuin oikea kulma. Mutta todellisuudessa jättövana on siinäkin “vaaterissa”:

DSCN3111-mustikkamaesta-helsinki
Kuva 2b

Kun lopuksi tarkastelemme panoraamakuvaa samaisesta ilmiöstä (kuva 2c), näyttää siltä että lentokone olisi lentänyt kaaressa:

Helsingin Mustikkamäestä kuvattu lentokoneen jättövana.
Kuva 2c. Panoraamakuva lentokoneen jättövanasta antaa vihjettää siitä miten me nähdään profiilissa auringon nousut ja laskut, etenkin talvella.

Todellisuudessa lentokone lensi samalla korkeudella koko matkan. Syy miksi jättövana näyttää kaarevalta ja miksi se näyttää olevan korkeimmillaan kaaren keskikohdassa, johtuu siitä, että lentoreitti oli siinä kohtaa minua lähimmillään.

Nyt olemme oppineet kaikista edellisistä kuvista, että riippumatta siitä mistä suunnasta tiettyä kohdetta katselee, illuusiossa se pääsääntöisesti:

  1. pienenee kun se loitontuu,
  2. suurenee kun se lähenee,
  3. laskeutuu kun loitontuu, ja
  4. nousee kun se lähenee.

Kohdat 3 ja 4 eivät aina päde, sillä täytyy aina huomioida miltä korkeudelta kohdetta katselee; kohdetta ylempänä, vaiko sitä alempana.

Muistathan että yläpuolisessa “käytävä-ilmiössä” lattia “nousi”, eikä suinkaan  “laskeutunut”, kuten katto. Tämä on huomionarvoinen asia, siitä syystä että pitkillä matkoilla esimerkiksi merialueen horisontti näyttää aina nousevan ylös silmien korkeudelle; jopa silloinkin kun kuvaat korkealta paikalta. Ja tästä syystä lähdemme seuraavaksi tutkimaan horisontin käyttäytymistä näkökentässämme:

Horisonttiviiva nousee aina silmän korkeudella

Jos pitää kameraa mahdollisimman tarkasti vaakatasossa ja ottaa maisemakuvan jossa näkee kauas, niin horisontilla on taipumus nousta ylös silmien tai linssin korkeudelle. Sillä ei ole merkitystä kuinka korkealta kuvan ottaa. Horisontti nousee silti linssin korkeudelle. Silläkään ei ole merkitystä vaikka kameran kallistus on eri ja  horisonttiviiva on sen takia kuvan ylä- taikka alareunassa. Horisontti nousee siitäkin huolimatta kameran korkeudelle. Sekin  todistaa – kaiken muunkin todistusaineiston ohella -että Maa on litteä. Vastaavasti se, että aikaisemmin näit laivan pitkän lattian nousevan ylös silmän korkeudelle, on todistus siitä että lattia oli litteä (eikä kaareva alaspäin).

Horisonttiviiva nousee ylös myös kuvassa 3, joka on otettu korkealta, Vuosaaren huipulta:

vuosaaren-huipulta-kuvattu
Kuva 3

Vaikka meriveden horisontti ei olisikaan keskellä kuvaa, niin se nousee siitäkin huolimatta aina linssin korkeudelle.

Jos otat kuvan alempaa, on horisonttiviiva lähempänä. Jos otat sen korkeammalta, viiva siirtyy kauemmaksi. Näin käy aina, riippumatta siitä onko kamera vaakatasossa tai ei, ja riippumatta siitä onko horisonttiviiva todellinen tai kuvitteellinen.

Laivat näyttävät joskus painuvan osittain horisontin alle

Monet asiat näyttävät olevan tosiasioita silmiemme edessä, esimerkiksi  auringon kirjaimelliset nousut ja laskut. Mutta todellisuudessa ne ovatkin vain illuusioita. Niin ikään, se että laivat joskus näyttävät uivan lähes kokonaan horisonttiviivan alapuolella taikka kokonaan sen yläpuolella, ikään kuin ilmassa, sekin on pelkkä illuusio. Samalla tavalla kaukana olevat majakat näyttävät joskus painuvan horisontin taakse. Sekin on tietyltä osin näköharhaa, riippuen tietenkin siitä mitä horisontilla kulloinkin tarkoitetaan. Nimittäin, näkyvän horisontin saadaan joskus siirtymään kauemmas paremmilla apuvälineillä kuin normaalilla näkökyvyllä (teleskoopeilla ja superzoom-kameroilla), jolloin myös kaukana oleva kohde näyttää yllättäen nousevan ylös piilopaikastaan. Joten voidaan kuitenkin hyvällä syyllä sanoa, että horisontti on aina katsojan silmissä, koska se nousee aina silmien korkeudelle.

Söderskärin majakan alapuolella oleva kallio (noin 8,6 metriä korkea) on minulle yksi hyvä esimerkki siitä, miten kohde voi hyvien olosuhteiden päivänä olla kokonaan näkyvissä (alapuolinen kuva 4a), kun taas toisena päivänä jolloin näkyvyys on huonompi, sama kallio näyttää olevan kokonaan vesirajan peitossa (kuva 4b). Molemmat valokuvat ovat otettu 83-kertaisella optisella zoomilla Lauttasaaren Matosaaresta. Ne ovat otettu myös samalla kameralla, vieläpä samalta etäisyydeltä (18,84 km). Kuvauspäivä on eri, niin myös näkyvyydellä oli eroa, vaikka molempina päivinä oli auringonpaistetta:

DSCN2528-94cm-vesirajasta-83x-zoom
Kuva 4a. Parempi näkyvyys kirkkaalla säällä.
DSCN3142-135cm-vesirajasta-83x-zoom
Kuva 4b. Huonompi näkyvyys vaikka oli kirkas sää. Huomaa miten torni ja rakennukset näyttävät olevan matalampana vaikka kuva 4b on otettu hiukan korkeammalta kuin kuva 4a.

Molemmissa tapauksissa käytin samaa kameraa (Nikon Coolpix P900), ja etäisyys oli sama (18,84 km). Ero oli vain siinä, että alempi kuva 4b on otettu noin 3 metriä enemmän vasemmalta ja noin 41 cm korkeammalta, jos vertaa kuvaan 4a.

Merivesi ei ole suinkaan kaareva, minkä olen jo todistanut blogissani monilla esimerkeillä. Eikä ilmiö horisontin takana uivista laivoista todista että merivesi olisi kaareva, koska laivat saadaan toisinaan nousemaan ylös paremmalla optiikalla, ja tietenkin myös sillä edellytyksellä että sää ja näkyvyys ovat erinomaiset. Sellaiset olosuhteiden parantumiset eivät pitäisi nostaa mitään esiin horisontin alapuolelta jos Maa olisi pallon muotoinen. Laiva joka näyttää uivan lähes kokonaan vesirajan alapuolella, horisontin takaa, se ei tee sitä siksi että vesi olisi kaareva, vaan kyseessä on optinen harha. Silmien (tai linssin) raja-arvot ovat tulleet vastaan. Ilmiötä selitetään mm. täällä, litteän Maan yhteisön sivustolla.

Share

4 Kommentit

  1. Kiitos vaivannäöstä! Oli perusteellinen selonteko. Luulisi, että tyhmempikin tämän jälkeen ymmärtää, miksi kaukana olevasta laivasta näkyy vain mastot. 🙂

  2. Kävin alaluokkia 50- luvulla. Maantieto oli yhtenä aineena ja siihen liittyvissä kirjoissa oli piirroskuvia ja muutamia suttuisia mustavalko- valokuvia.
    Kolmen kuvan piirrossarja esitti purjevenettä joka häviää horisonttiin.
    Tehokasta oli opetus koska uskoin tuohon yli puoli vuosisataa…

Kommentoi

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.


*