Аберрация - многозначный термин, который применяется в различных сферах знаний: астрономии, оптике, биологии, фотографии, медицине и других. Что такое аберрации и какие существуют виды аберраций, будет рассмотрено в данной статье.
Значение термина
Слово "аберрация" происходит из латинского языка и буквально переводится как "отклонение, искажение, удаление". Таким образом, аберрация - это явление отклонения от определенного значения.
В каких научных областях можно наблюдать явление аберрации?
Аберрация в астрономии
Вам будет интересно:Адрон - это... Понятие, определение, состав, структура и назначение
В астрономии используется понятие аберрации света. Под ней понимают визуальное смещение небесного тела или объекта. Вызвано оно скоростью распространения света относительно наблюдаемого объекта и наблюдателя. Иными словами, движущийся наблюдатель видит объект не там, где наблюдал бы его, находясь в состоянии покоя. Обусловлено это тем, что наша планета находится в постоянном движении, поэтому состояние покоя наблюдателя физически невозможно.
Поскольку явление аберрации вызвано перемещением Земли, выделяют два типа:
- суточная аберрация: отклонение вызвано суточным вращением Земли вокруг своей оси;
- годичная аберрация: обусловлена обращением планеты вокруг Солнца.
Вам будет интересно:Электрический разряд: понятие, виды, энергия и единицы измерения
Данное явление было открыто в 1727 году, и с тех пор немало ученых уделяли внимание аберрации света: Томас Юнг, Эйри, Эйнштейн и другие.
Аберрация оптической системы
Оптическая система - это набор оптических элементов, преобразующих световые пучки. Самой важной для человека системой такого рода является глаз. Также такие системы используются для конструирования оптических приборов - фотоаппаратов, телескопов, микроскопов, проекторов и т. д.
Оптические аберрации - это различные искажения изображений в оптических системах, отражающиеся на конечном результате.
Когда объект отдаляется от так называемой оптической оси, возникает рассеивание лучей, конечное изображение получается нечетким, несфокусированным, размытым или имеющим цвет, отличный от исходного. Это и есть аберрация. При определении степени аберрации могут применяться специальные формулы для ее расчета.
Аберрация линз разделяется на несколько видов.
Монохроматические аберрации
В совершенной оптической системе луч от каждой точки предмета на выходе также концентрируется в одной точке. На практике такого результата добиться невозможно: луч, достигая поверхности, концентрируется в разных точках. Именно это явление аберрации обуславливает нечеткость конечного изображения. Данные искажения присутствуют в любой реальной оптической системе и избавиться от них невозможно.
Хроматическая аберрация
Данный тип аберраций обусловлен явлением дисперсии - рассеивания света. Разные цвета спектра имеют различные скорости распространения и степени преломления. Таким образом, фокусное расстояние оказывается разным для каждого цвета. Это приводит к появлению на изображении цветных контуров или разной окрашенности участков.
Явление хроматической аберрации может быть снижено при использовании специальных ахроматических линз в оптических приборах.
Сферическая аберрация
Идеальный пучок света, в котором все лучи идут только через одну точку, называют гомоцентрическим.
При явлении сферической аберрации лучи света, проходящие на разных расстояниях от оптической оси, перестают быть гомоцентрическими. Данное явление происходит даже тогда, когда исходная точка находится непосредственно на оптической оси. Несмотря на то что лучи идут симметрично, удаленные лучи подвергаются более сильному преломлению, и конечная точка приобретает неоднородную освещенность.
Снизить явление сферической аберрации можно, используя линзу с увеличенным радиусом поверхности.
Дисторсия
Явление дисторсии (искривления) проявляется в несовпадении формы исходного объекта и его изображения. В результате на изображении появляются искаженные контуры объекта. Это искажение может быть двух типов: вогнутость контуров или их выпуклость. При явлении комбинированной дисторсии изображение может иметь сложный характер искажений. Данный тип аберрации обусловлен расстоянием между оптической осью и источником.
Явление дисторсии может быть скорректировано специальным подбором линз в оптической системе. Для коррекции фотографий могут применяться графические редакторы.
Кома
Если световой пучок проходит под углом по отношению к оптической оси, то наблюдается явление комы. Изображение точки в этом случае имеет вид рассеянного пятна, напоминающего комету, что объясняет название данного типа аберраций. При фотографировании кома часто проявляется во время съемки на открытой диафрагме.
Корректировать данное явление можно, как в случае сферических аберраций или дисторсии, подбором линз, а также диафрагмированием - уменьшением сечения светового пучка с помощью диафрагм.
Астигматизм
При данном типе аберраций точка, лежащая не на оптической оси, может приобретать в изображении вид овала или линии. Эта аберрация вызвана различной кривизной оптической поверхности.
Исправляется это явление подбором особой кривизны поверхности и толщины линз.
Таковы основные аберрации, характерные для оптических систем.
Аберрации хромосом
Этот тип аберрации проявляется мутациями, перестройками в структуре хромосом.
Хромосома - это структура в ядре клетки, ответственная за передачу наследственной информации.
Аберрации хромосом обычно возникают при делении клетки. Они бывают внутрихромосомными и межхромосомными.
Виды аберраций:
- делеция - потеря участка хромосом;
- дупликация - удвоение участка хромосом;
- инверсия - переворот участка;
- транслокация - перенос участка.
Причины хромосомных аберраций следующие:
- воздействие патогенных микроорганизмов - бактерий и вирусов, проникающих в структуру ДНК;
- физические факторы: радиация, ультрафиолет, экстремальные температуры, давление, электромагнитное излучение и т. д.;
- химические соединения искусственного происхождения: растворители, пестициды, соли тяжелых металлов, окись азота и т. д.
Хромосомные аберрации приводят к серьезным последствиям для здоровья. Вызываемые ими заболевания обычно носят названия специалистов, описавших их: синдром Дауна, синдром Шершевского-Тернера, синдром Эдвардса, синдром Клайнфельтера, синдром Вольфа-Хиршхорна и другие.
Чаще всего заболевания, спровоцированные данным типом аберраций, затрагивают умственную деятельность, строение скелета, сердечно-сосудистую, пищеварительную и нервную системы, репродуктивную функцию организма.
Вероятность возникновения данных заболеваний не всегда удается предсказать. Тем не менее, уже на этапе перинатального развития ребенка с помощью специальных исследований можно увидеть имеющиеся патологии.
Аберрация в энтомологии
Энтомология - раздел зоологии, изучающий насекомых.
Данный тип аберрации проявляется спонтанно. Обычно он выражается в малозначительном изменении структуры тела или окраски насекомых. Чаще всего аберрация наблюдается у чешуекрылых и жесткокрылых.
Причинами ее возникновения служит воздействие на насекомых хромосомных или физических факторов на стадии, предшествующей имаго (взрослая особь).
Таким образом, аберрация - это явление отклонения, искажения. Данный термин появляется во многих научных отраслях. Чаще всего он используется применительно к оптическим системам, медицине, астрономии и зоологии.
