なぜ水の中ではぼやけて見える？！

 なぜ水の中ではぼやけて見える？！

人間の目は、水の中では周囲をちゃんと見ることができません。視界がぼやけてしまうので、物体を正常に見ることができないのです。一方、魚のように水中で生きている生物は、水の中でも何の問題もなく物事を見ることができます。なら、我々人間は魚よりも目の性能が劣るのでしょうか？ それに対する答えはノー、です。人間の目は、ただ大気という環境に適しているからです。 

私たち人間は光の屈折によって物事を見ます。光は水やガラスのように密度のある媒質を通過する際、その速度が微細に遅くなる屈折効果が表れますが、この屈折される程度が屈折率(refractive index)だと言います。一般的に、密度の高い物質ほど屈折率が高い傾向があります。例えば、お水一杯のグラスに入ったスプーンを見ると、中にあるスプーンが若干曲がっているように見えます。これこそ、空気と水の屈折率が違うから生じる錯視現象なのです。

人間の目が物を見ると、目に進入した光と真っ先に触れるのは、最も外側に位置する角膜です。この角膜は密度が高いため、光が屈折することになります。そしてその屈折率と角膜の曲率によって、光は角度を変えて目の中心部に移動します。角膜の次に光と触れる部分は水晶体であり、水晶体もまた密度が高いので、光も再び屈折します。こうして屈折を繰り返した光は、最終的に眼球の後ろに位置する壁に小さな像を結ばせ、私たちの脳はこの像を解釈して物事を認識するのです。

しかし、問題は水は大気よりも密度が遥かに高いという点です。屈折率に換算すると、人間の角膜と殆ど同じくらいです。この特性のせいで、水の中で人間の角膜に触れた光は、殆ど屈折されません。それから水晶体にぶつかると、光は若干屈折されますが、眼球の後ろの壁に像がちゃんと結ばれる程に十分ではないので、フォーカスが合わない状態になります。この時、私たちの脳はこの像を正しく解釈できないので、その結果、ぼやけて見えると感じるのです。

つまり、人間の目は大気中で物事を見ることに最適化されているので、水の中では必然的にぼやけて見えざるを得ないのです。ただし、これを簡単に解決できる手段はあります。目の前に空気の塊があれば、光を屈折させることができますから。水眼鏡をすると不思議にも水の中でもよく見える理由が、ここにあります。但し、光が水眼鏡に触れるとその時も屈折率が作用するので、水眼鏡を通して見ると物事が実際より若干大きく見えます。

では魚たちは水眼鏡なしで、どうやって見ているのでしょうか？ 事は、魚たちは角膜より、水晶体の方でフォーカスを合わせています。そもそも魚たちの水晶体は、人間より遥かに高い屈折率を持っており、その形状も人間より丸いので、水の中でも眼球の後ろの壁に像を結ばせるのに何の問題もありません。これはつまり、水の中の人間に全てがぼやけて見えるように、水の外の魚にも全てがぼやけて見えるってことを意味するのです！

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