شب از دیرباز قلمرویی پر از رمز و راز بوده است، جایی که موجوداتی در آن زندگی می‌کنند که چشمانشان در تاریکی برق می‌زند و حواسشان تقریباً ماوراءالطبیعه به نظر می‌رسد. در حالی که انسان‌ها زمانی از شب می‌ترسیدند، امروزه فناوری به ما این امکان را داده است که تاریکی را دوباره به دست آوریم. اما حیوانات دقیقاً چگونه در تاریکی می‌بینند - و چگونه توانایی‌های آنها الهام‌بخش دستگاه‌های دید در شب مدرن شد؟ بیایید به شگفتی‌های طبیعت و نبوغ انسانی بپردازیم.
چه حیواناتی دید در شب دارند؟
حیواناتی که دید در شب دارند، سازگاری‌های منحصر به فردی دارند که به آنها اجازه می‌دهد در شرایط کم‌نور نیز زنده بمانند. در اینجا برخی از قابل توجه‌ترین نمونه‌های طبیعت آورده شده است:
حیوانات گربه سان (مثلاً گربه‌های خانگی، شیرها)
گربه‌ها، چه اهلی و چه وحشی، به خاطر دید فوق‌العاده‌شان در شب مشهور هستند. به لطف تراکم بالای سلول‌های میله‌ای - گیرنده‌های نوری حساس به نور کم - در شبکیه چشمشان، گربه‌ها می‌توانند در سطوح نوری شش برابر کمتر از آنچه انسان‌ها نیاز دارند، ببینند. علاوه بر این، آنها یک لایه بازتابنده در پشت شبکیه دارند که به آن ... می‌گویند. تاپتوم لوسیدومکه نور ورودی را از طریق شبکیه بازتاب می‌دهد و به آنها فرصت دوباره‌ای برای تشخیص آن می‌دهد. این ویژگی همچنین باعث ایجاد «درخشش چشم» می‌شود که هنگام برخورد نور به چشم گربه در شب دیده می‌شود.
جغدها
جغدها یکی دیگر از حیواناتی هستند که کاملاً با فعالیت‌های شبانه سازگار شده‌اند. چشمان بزرگ آنها مملو از سلول‌های میله‌ای است که آنها را قادر می‌سازد حتی ضعیف‌ترین حرکات را در تاریکی مطلق تشخیص دهند. علاوه بر این، چشمان جغد به جای کروی بودن، لوله‌ای شکل هستند و این امر میدان دید و توانایی جمع‌آوری نور آنها را افزایش می‌دهد. پرهای تخصصی همچنین امکان پرواز بی‌صدا را فراهم می‌کنند و جغدها را به شکارچیان شب مرگباری تبدیل می‌کنند.
مارها (مثلاً پیتون، افعی)
گونه‌های خاصی از مارها، مانند افعی‌های گودالی و پیتون‌ها، سیستم دید در شب کاملاً متفاوتی دارند. آنها دارای «اندام‌های گودالی» حسگر گرما هستند که تابش مادون قرمز ساطع شده از طعمه‌های خونگرم را تشخیص می‌دهند. این به آنها یک تصویر حرارتی از محیط اطرافشان می‌دهد، که اساساً به آنها اجازه می‌دهد حتی در تاریکی مطلق، نشانه‌های گرما را «ببینند».
ماهی‌ها و حیوانات دریایی (مثل کوسه، ماهی مرکب)
در اعماق دریا، جایی که نور خورشید به سختی نفوذ می‌کند، حیوانات روش‌های منحصر به فردی برای پیمایش در تاریکی تکامل یافته‌اند. برخی از ماهی‌های اعماق دریا و ماهی مرکب دارای چشمان فوق‌العاده حساسی هستند که برای تشخیص زیست‌تابی - درخشش طبیعی ضعیفی که توسط برخی از موجودات دریایی ساطع می‌شود - سازگار شده‌اند. کوسه‌ها نیز دارای لایه‌ای از تارعنکبوتی هستند که بینایی آنها را در آب‌های تیره بهبود می‌بخشد و به آنها در شکار کمک می‌کند.
دیگر حیوانات
بسیاری از موجودات دیگر از دید شبانه قابل توجهی برخوردارند. به عنوان مثال، قورباغه‌ها چشمانی دارند که به سرعت با تغییرات نور سازگار می‌شوند و به آنها امکان می‌دهند بین محیط‌های تاریک و روشن بپرند. پستانداران شب‌زی مانند خفاش‌ها تا حدی به بینایی و تا حدی به پژواک‌یابی متکی هستند، در حالی که برخی از حشرات، مانند پروانه‌ها و سوسک‌ها، چشم‌های مرکبی دارند که برای شرایط کم‌نور بهینه شده‌اند.
از چشم حیوانات تا زیست تقلید: الهام‌بخش دستگاه‌های دید در شب
مهندسان انسانی مدت‌هاست که برای یافتن راه‌حل‌ها به طبیعت نگاه می‌کنند. در اینجا چگونگی الهام گرفتن سازگاری حیوانات از مهندسی مدرن آمده است. فناوری‌های دید در شب:
الهام از Tapetum Lucidum: صفحه میکروکانال (MCP) در تقویت‌کننده‌های تصویر
گیاه Tapetum lucidum که در گربه‌ها و سایر حیوانات یافت می‌شود، الهام‌بخش توسعه‌ی لوله‌های تقویت‌کننده‌ی تصویر بوده است. در این دستگاه‌ها، قطعه‌ای به نام صفحه‌ی میکروکانال (MCP) الکترون‌های تولید شده توسط فوتون‌های نور ورودی را چند برابر می‌کند. همانطور که tapetum lucidum نور موجود را منعکس و تقویت می‌کند، MCP به طور قابل توجهی سیگنال نور را تقویت می‌کند و حتی در تاریکی مطلق، تصویری روشن و دقیق تولید می‌کند.
سنجش گرمای مار: فناوری تصویربرداری حرارتی مادون قرمز
توانایی حسگری گرما در مارها منجر به پیشرفت‌هایی در فناوری تصویربرداری حرارتی شد. دوربین‌های حرارتی تابش مادون قرمز (گرما) را تشخیص داده و آن را به یک تصویر مرئی تبدیل می‌کنند. این روش به کاربران اجازه می‌دهد تا تفاوت‌های دمایی را در محیط خود "ببینند" - مشابه نحوه ردیابی طعمه توسط افعی‌های گودال از طریق نشانه‌های حرارتی.
چشم مرکب حشرات: طراحی لنز با زاویه دید عریض
حشراتی مانند پروانه و سنجاقک چشم‌های مرکبی دارند که از هزاران لنز کوچک تشکیل شده و میدان دید وسیعی را ارائه می‌دهند. مهندسان این مفهوم را در لنزهای زاویه باز و سیستم‌های تصویربرداری پانوراما تطبیق دادند و میدان دید را در دستگاه‌های دید در شب خاص بهبود بخشیدند و به کاربران کمک کردند تا بدون حرکت دادن دستگاه، مناطق وسیع‌تری را رصد کنند.
دستگاه‌های دید در شب چگونه کار می‌کنند؟
دید در شب مدرن به دو فناوری اصلی متکی است: تشدید تصویر و تصویربرداری حرارتی.
اصول دو فناوری اصلی دید در شب
الف. تشدید تصویر
تشدید تصویر با جمع‌آوری مقدار کم نور موجود (شامل بخش‌های پایین‌تر طیف مادون قرمز) و تقویت آن عمل می‌کند. نور وارد دستگاه می‌شود و به یک فوتوکاتد برخورد می‌کند و الکترون آزاد می‌کند. این الکترون‌ها از طریق MCP تکثیر می‌شوند و سپس به یک صفحه فسفری برخورد می‌کنند و یک تصویر مرئی ایجاد می‌کنند. این فناوری معمولاً در عینک‌های دید در شب و دوربین‌های دید در شب استفاده می‌شود، جایی که تصاویر اغلب به دلیل حساسیت چشم انسان به نور سبز به رنگ سبز ظاهر می‌شوند.
ب. تصویربرداری حرارتی
تصویربرداری حرارتی به هیچ وجه به نور مرئی متکی نیست. در عوض، تفاوت‌های حرارتی را تشخیص می‌دهد. هر جسمی متناسب با دمای خود، تابش مادون قرمز ساطع می‌کند. دوربین‌های حرارتی این تابش را ثبت کرده و تصویری ایجاد می‌کنند که در آن اشیاء داغ‌تر، روشن‌تر به نظر می‌رسند. این فناوری حتی در تاریکی مطلق، مه غلیظ یا دود نیز به طور کامل کار می‌کند و آن را برای عملیات جستجو و نجات ایده‌آل می‌سازد.
انواع اصلی دستگاه‌های دید در شب
عینک دید در شب (NVG): روی سر قرار می‌گیرد تا امکان بهبود بینایی بدون دخالت دست در شب را فراهم کند، که معمولاً با استفاده از تشدید تصویر انجام می‌شود.
محدوده دید در شب: روی سلاح‌ها نصب می‌شوند یا به عنوان دستگاه‌های دستی استفاده می‌شوند؛ آنها ممکن است هم تشدید تصویر و هم تصویربرداری حرارتی را با هم ترکیب کنند.
دوربین های حرارتی: سیستم‌های قابل حمل یا نصب‌شده که انتشار گرما را تجسم می‌کنند؛ در امنیت، آتش‌نشانی و مشاهده حیات وحش مفید هستند.
هر نوع، بسته به اینکه آیا دید در نور کم یا تشخیص گرما برای کاربر مزیت بیشتری دارد، نقاط قوت متمایزی دارد.
کاربردهای دستگاه‌های دید در شب در زندگی مدرن
فناوری دید در شب که زمانی مختص عملیات نظامی بود، اکنون نقش حیاتی در زمینه‌های مختلف ایفا می‌کند:
نظامی و دفاعی: سربازان از دید در شب برای جهت‌یابی و درگیری با اهداف در تاریکی استفاده می‌کنند.
اجرای قانون: واحدهای پلیس و گشت مرزی از تصویربرداری حرارتی برای نظارت و ردیابی مظنونین استفاده می‌کنند.
مشاهده و تحقیق حیات وحش: زیست‌شناسان حیوانات شب‌زی را بدون ایجاد مزاحمت برای آنها زیر نظر دارند.
جستجو و نجات: تیم‌ها از دوربین‌های حرارتی برای یافتن افراد گمشده در مناطق تاریک یا آسیب‌دیده از فاجعه استفاده می‌کنند.
استفاده ی شخصی: شکارچیان، اردونشینان و علاقه‌مندان به فضای باز اغلب از دوربین‌های دید در شب برای جهت‌یابی و مشاهده حیات وحش استفاده می‌کنند.
کمک رانندگی: برخی از خودروهای لوکس به سیستم‌های دید در شب مجهز هستند تا عابران پیاده و حیوانات را در شب تشخیص دهند.
این فناوری به طور مداوم در حال تکامل است و برای کاربران روزمره در دسترس‌تر و مقرون به صرفه‌تر می‌شود.
سخن نهایی
دنیای طبیعی، از چشمان بازتابنده گربه گرفته تا حساسیت به مادون قرمز مار، بینش‌های باورنکردنی در مورد دیدن در تاریکی ارائه داده است. انسان‌ها، با الهام از این شگفتی‌های زیستی، فناوری‌هایی را توسعه داده‌اند که به ما امکان می‌دهد تاریکی را بشکافیم و قلمروهای جدیدی را کشف کنیم. چه برای افزایش دید به منظور ایمنی، اکتشاف یا ماجراجویی، دستگاه‌های دید در شب به عنوان گواهی بر قدرت یادگیری از طبیعت و تمایل بی‌پایان ما برای دیدن فراتر از محدودیت‌های چشمانمان، پابرجا هستند.
