איך רואים צבעים?

היכולת שלנו לתפוס את העולם בצבעים מעשירה ללא ספק את הדרך שבה אנו חווים את המציאות, אבל הצבעים שאנו רואים אינם אלא פרשנות שעושים מערכת הראייה והמוח שלנו לאור שמופיע באורכי גל שונים.

אור הוא סוג של קרינה אלקטרומגנטית. העין האנושית מסוגלת להבחין באור באורך גל שנע בין 400 ננומטר (מיליונית המילימטר, או מיליארדית המטר), שאותו אנחנו רואים כסגול, ועד ל-700 ננומטר (אדום), ולכן התחום של 700-400 ננומטר נקרא האור הנראה. יצורים אחרים מסוגלים לקלוט אורכי גל נמוכים מ-400 (על-סגול) וגבוהים מ-700 ננומטר (תת-אדום).

כיוון שמדובר בגל אלקטרומגנטי, לאור השמש יש אנרגיה שיכולה להתגלגל לצורות אחרות: למשל לאנרגיית חום, כמו בדודי שמש, אנרגיה חשמלית כפי שיש תבאים פוטו-וולטאיים, או אנרגיה כימית, כמו בתהליך הפוטוסינתזה שעושים צמחים. שימו לב שברבים מהמונחים הללו מופיעה המילה "פוטו" שמשמעותה ביוונית "אור".

ראיית אור וצבע

ראייה היא היכולת לקלוט בעין אור שמוחזר מעצמים ולתרגם את תכונותיו הפיזיקליות – אורך הגל, המשרעת, התדר וכדומה' – לתכונות כמו צבע, בהירות וניגוד צבעים. יחד יוצרות התכונות הללו במוחנו תמונה של העצם שהחזיר את האור שהגיע אליו לעין שלנו. צבע, כאמור, היא אחת התכונות החשובות והיא בעצם האופן שבו אורך הגל של האור מתבטא בתפיסה החושית שלנו.

מה שמאפשר לנו לראות צבעים הוא קיומם של שלושה קולטנים ברשתית העין שנקראים מדוכים, שרגישים לאור בשלושה תחומים שונים של אורכי גל שמקבילים לאדום, כחול וירוק. הצירופים השונים של דפוסי התגובות של שלושת הקולטנים הללו הם מה שמאפשר לנו לראות מגוון רחב של צבעים – כעשרה מיליון גוונים שונים. אדם שיש לו פגם במדוכים יהיה עיוור צבעים ולא יוכל להבחין בין אדום לירוק או לא יראה צבעים בכלל, בהתאם לסוג הפגיעה.

מלבדם קיימים קולטנים בשם קנים שאינם רגישים לצבע אך קולטים עוצמות אור נמוכות ומשמשים אותנו לראייה בחשכה. לכן איננו רואים צבעים בחושך.

בעלי חיים מעטים, ביניהם רוב היונקים הימיים, מתאפיינים בראייה מונוכרומטית, כלומר יש להם קולטן מסוג אחד בלבד שרואה שחור ולבן ואת כל הצירופים היחסיים שלהם שנקלטים כגוונים שונים של אפור. למעשה לא מדובר בצבעים אלא בהיעדר אור וקיום אור.

הראייה של רוב היונקים שאינם פרימטים, כלומר שאינם בני אדם וקופים, היא דיכרומטית, עם שני קולטני צבע. בקצה העליון של המורכבות בראיית הצבע נמצאים זוחלים, ציפורים וחרקים, שלהם יש ארבעה קולטני צבע ואפילו חמישה. יונים וסוגים מסוימים של פרפרים מסוגלים לראות עד עשרה מיליארד צבעים שונים – פי אלף מהאדם.

הפעלה זהה של כל שלושת הקולטנים בעין האדם תתפרש במוחנו כצבע הלבן, ואם אף לא אחד פועל המשמעות היא שאין אור, ולכן נראה צבע שחור. אולם אין צורך ביותר מקולטן אחד לראייה בשחור-לבן.

הטלוויזיה הצבעונית מתבססת על מערכת הראייה האנושית, משום שיש בה התקן שפולט קרני אור בשלושת הצבעים שאנו רגישים להם: אדום, כחול וירוק (שיטת RGB: Red, Green, Blue). אילו היה אדם בעל מדוך שרגיש לאורך גל נוסף מלבד אדום, כחול וירוק, סביר להניח שהוא היה רואה טלוויזיה צבעונית כפי שאדם רגיל רואה אותה, כי המדוך הנוסף לא יעניק לו יתרון, אבל יתפוס גירויים בסביבה בצורה "צבעונית" יותר, כיוון שהם פולטים אור בספקטרום רחב ולא רק בשלושה צבעים כמו בטלוויזיה.

ספקטרום האור הנראה. אורכי הגל בננומטרים | תרשים: ויקיפדיה

חסילון המנטיס (חסילון גמל שלמה)

בעל החיים עם ראיית הצבע המשוכללת ביותר הוא סרטן בשם חסילון המנטיס, שמכונה גם "חסילון גמל שלמה" מאחר שהוא מזכיר הכלאה בין חסילון לגמל שלמה, אם כי אינו שייך לסדרת החסילונים וכמובן אינו קרוב של גמל השלמה. הוא חי באזורי אקלים טרופי וסובטרופי. לכמה מהמינים שלו יש 16 קולטני אור, ש-12 מהם מנתחים אור באורכי גל שונים, מהם ארבעה שרגישים לאור על-סגול.

המנטיס מסוגל לזהות גם אור מקוטב, שבני אדם יכולים לראות רק באמצעות עזרים כמו מסנן מקטב במצלמה. יש לו גם מסננים צבעוניים שמקטינים את כמות האור שמגיעה לצבעני הראייה, בדומה למשקפי שמש. צבע המסננים משתנה בין הזנים השונים ועשוי לכלול את הצבעים סגול, כחול, אדום, כתום וצהוב.

מעניין לציין שהראייה המשוכללת ביותר מופיעה אצל המינים בעלי הגוף הצבעוני ביותר, ונראה שהיא נועדה לאפשר לנקבות לקלוט את צבעיו הססגוניים של הזכר בתקופת החיזור. מעבר לראיית הצבע גם ראיית העומק של המנטיס משוכללת: לכל עין יש תפיסת עומק משלה, בעוד שבעלי חיים אחרים זקוקים לשתי עיניים לצורך תפיסת עומק.

חסילון המנטיס | צילום: רוי קלדוול, אוניברסיטת קליפורניה בברקלי

בומרנג – בחזרה אליך

לחרקים רבים יש יכולת לקלוט קרינה על-סגולה. האם לדעתך זה עשוי להשפיע על צבעיהם של יצורים חיים אחרים? ואם כן, איך?