2.2.2  Sehsinn und Sinnestäuschungen

 

Von allen Sinnen ist das Sehen der wichtigste Sinn für einen Segelflieger. Unsere Orientierung kommt zu 90 % von Informationen, die wir durch unsere Augen sammeln. Ein Pilot muss die nötigen Kenntnisse besitzen, um zu wissen, wann er sich auf seine Augen verlassen kann und wann nicht.

Abb. 2.2.2.1 AugeAbb. 2.2.2.1  Auge

Die Augen liegen geschützt in den Augenhöhlen des Kopfes. Die Augenmuskeln ermöglichen es den Augen, sich in die gewünschte Richtung zu drehen. Das Auge besteht aus den folgenden Teilen:

  • Die Hornhaut: lässt das Licht durch und sorgt zusammen mit der Linse für ein scharfes Bild auf der Netzhaut.
  • Die Iris: der farbige Teil des Auges, der verhindert, dass zu viel oder zu wenig Licht in das Auge gelangt.
  • Pupille: die Öffnung in der Iris, die das Licht hindurchlässt
  • Linse: Diese befindet sich hinter der Iris und der Pupille und sorgt zusammen mit der Hornhaut dafür, dass ein scharfes Bild auf die Netzhaut projiziert wird.
  • Die Netzhaut: besteht aus Nervenzellen mit Stäbchen und Zapfen, die bei Lichteinfall Signale an das Gehirn weiterleiten.
  • Gelber Fleck: ein Bereich im hinteren Teil der Netzhaut, der nur Zapfen enthält. Die Zapfen sind Sinneszellen, die uns die Wahrnehmung von Farben ermöglichen.
  • Der Sehnerv: Das ist die Verbindung zwischen dem Auge und dem Gehirn. Die Netzhaut wird durch das in das Auge einfallende Licht stimuliert und der Sehnerv leitet diese Informationen an das Gehirn weiter, das daraus ein Bild erzeugt.
  • Blinder Fleck: die Stelle, an der die Nervenzellen zusammenkommen und durch den Sehnerv zum Gehirn gehen. An dieser Stelle befinden sich keine Nervenzellen und das verursacht einen blinden Fleck.

Eine anschauliche Erklärung mit schönen Kurzfilmen in Englisch findest du unter: Animatiefilms van oogstructuren - Oogartsen.nl  und klicke auf Animatiefilm.

Abb. 2.2.2.2 ZapfenStäbchen Abb. 2.2.2.2  Zapfen+Stäbchen  

Zapfen und Stäbchen

Die Netzhaut enthält Zapfen und Stäbchen.  Die Zapfen ermöglichen es uns, Farben zu sehen. Es gibt Zapfen, die für Rot, Zapfen für Grün und Zapfen für Blau empfindlich sind. Mit den Stäbchen sehen wir schwarz, grau und weiß. Die Stäbchen sind sensibel bezüglich der Differenzierung von Linien, Winkeln, Ebenen und Bewegungen

 

Was wir sehen, wird durch die Linse unseres Auges auf die Netzhaut projiziert. Unser Gehirn verarbeitet diese Signale und es entsteht ein Bild daraus.

Was ist der Unterschied zwischen mono-kularem und binokularem Sehen?

Binokulares Sehen ist das Sehen mit beiden Augen. Jedes Auge sendet ein Bild an das Gehirn und es wird dort zu einem Bild zusammengesetzt. Monokulares Sehen ist das Sehen mit nur einem Auge.

Abb. 2.2.2.3 Auge Abbildung auf der NetzhautAbb. 2.2.2.3  Auge Abbildung auf der Netzhaut 

Was wir sehen, wird durch die Linse unseres Auges auf die Netzhaut projiziert. Unser Gehirn verarbeitet diese Signale und es entsteht ein Bild daraus.

Was ist der Unterschied zwischen monokularem und binokularem Sehen?

Binokulares Sehen ist das Sehen mit beiden Augen. Jedes Auge sendet ein Bild an das Gehirn und es wird dort zu einem Bild zusammengesetzt. Monokulares Sehen ist das Sehen mit nur einem Auge.

Was versteht man unter Tiefenwahrnehmung (räumliches Auflösungsvermögen) und deren  Bedeutung für den Flugbetrieb?

Ein Mensch hat zwei Augen. Diese liegen nebeneinander, wie bei jagenden Tieren. Die Augen des Menschen befinden sich in einem bestimmten Abstand zueinander, so dass wir ein Objekt unter zwei verschiedenen Winkeln sehen (binokulares Sehen). Bei Entfernungen von mehr als 6 Metern bestimmt unser Gehirn die Tiefe. Aus Erfahrung wissen wir, dass das, was kleiner ist, meist weiter weg sein muss.

Illusion
Bei einer Illusion nehmen wir etwas als gegeben hin, was in Wirklichkeit eine falsche Wahrnehmung ist. Manchmal liegt unser Gehirn falsch. du wechselst ein Modellsegelflugzeug mit einem Durchmesser von 3 Metern z.B. mit einem Segelflugzeug in viel größerer Entfernung. Eine Landebahn, die schmaler ist, als wir es gewohnt sind, erscheint dir weiter entfernt zu sein, als sie tatsächlich ist. Was wir zu sehen glauben, ist nicht immer die Realität. Mit unseren Sinnen nehmen wir wahr und wir vertrauen darauf, dass das, was wir wahrnehmen, die Realität ist, weil diese Sinneseindrücke von unserem Gehirn anhand bisheriger Erfahrungswerte interpretiert werden. Wenn du im Zug am Bahnhof sitzt und denkst, dass sich der Zug in Bewegung setzt, bekommst du manchmal einen Schreck, weil sich nicht dein Zug, sondern der Zug neben dir bewegt hat. Beim zweiten Mal bist du weniger erschrocken, weil du dieses Phänomen schon einmal erlebt hast Genauso müssen wir beim Fliegen lernen, zu berücksichtigen, dass unsere Sinne manchmal ein falsches Signal geben, auf das wir nicht falsch reagieren dürfen.

Farbenblindheit
Farbenblindheit (Farbschwäche) bedeutet, dass du Farben nicht vollständig wahrnehmen oder unterscheiden kannst. Es handelt sich in der Regel um rote und grüne Farben. In den meisten Fällen kannst du trotzdem fliegen, wenn du eine leichte Form der Farbenblindheit hast.

Die Verteilung von Zapfen und Stäbchen auf der Netzhaut und ihre Bedeutung für die visuelle Wahrnehmung.

Der gelbe Fleck (= zentraler Sehbereich unserer Netzhaut, siehe Bild oben) enthält hauptsächlich Zapfen. Vom gelben Fleck bis zu den Rändern der Netzhaut nimmt die Anzahl der Zapfen ab. Die Zapfen sind vor allem im zentralen Sehbereich ca. 10° zirkulär um den gelben Fleck angeordnet und ermöglichen uns scharfes Sehen und Farbensehen. Wenn die Stäbchen während des Fluges ein sich bewegendes Objekt wahrnehmen, drehen wir deshalb den Kopf oder die Augen, um mit Hilfe der Zapfen (im zentralen Sehbereich) genauer festzustellen zu können, ob es sich um einen Vogel handelt, der eine Thermikblase anzeigt, oder um ein Flugzeug, dem wir eventuell ausweichen müssen.

Abb. 2.2.2.4 Auge Zentrierung

Abb. 2.2.2.4  Auge Zentrierung

Die Sehschärfe bezieht sich auf die Fähigkeit des Auges, scharf und mit feinen Details zu sehen. Wir sehen nicht alles scharf. Sicherlich nicht das, was sich am Rand (Peripherie) unseres Sehfeldes abspielt (das, was wir sehen können, wenn wir unsere Augen nicht bewegen).  Nur die Lichtstrahlen von Objekten, auf die wir unsere Augen ausrichten, fallen genau auf den gelben Fleck. Wir nennen dies das zentrale Sehfeld. Immerhin enthält der gelbe Fleck hauptsächlich Zapfen: (±x7.000.000).

 Vom gelben Fleck bis zu den Rändern der Netzhaut nimmt die Anzahl der Zapfen ab und die Anzahl der Stäbchen zu. Die Zapfen brauchen viel Licht. Bei viel Licht ist die Linsenöffnung (=Pupille) klein und das Bild wird auf den gelben Punkt projiziert. Im Dunkeln, wenn wenig Licht vorhanden ist, ist die Linsenöffnung groß und das Licht fällt auf einen größeren Teil der Netzhaut. Wir sehen dann keine Farben mehr und viel mehr verschwommen. Es gibt ± 100.000.000 Stäbchen, die 10.000mal lichtempfindlicher sind als Zapfen. Dies ermöglicht es uns, im Dunkeln schwarz, grau und weiß zu sehen.

Die Bedeutung des „blinden Flecks" für die Beobachtung des übrigen Verkehrs während des Fluges

Der blinde Fleck ist die Stelle der Netzhaut, an der der Sehnerv zum Gehirn führt. An diesem Ort sehen wir nichts (keine Stäbchen oder Zapfen).

Abb. 2.2.2.5 Auge Blinder Fleck

Abb. 2.2.2.5  Auge Blinder Fleck

Wenn du das rechte Auge schließt, mit dem linken Auge auf das Kreuz schaust und den Kopf in einem bestimmten Abstand (ca. 30 cm) zum Bildschirm hältst, siehst du einen Teil der linken Seite nicht mehr. Das dort mit beiden Augen sichtbare Flugzeug befindet sich dann im toten Winkel. Mit zwei Augen haben wir dieses Problem nicht. Ein Objekt befindet sich nie gleichzeitig im toten Winkel beider Augen.

Welche Technik wird für die Umgebungsüberwachung während des Fluges empfohlen und warum ist diese Technik für einen sicheren Flugbetrieb am besten geeignet?

Rausschauen ist Sicherheitsregel Nummer eins. Es ist viel wichtiger, immer so viel wie möglich nach außen zu schauen, als die Instrumente lange im Auge zu behalten.
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Abb. 2.2.2.6  Luftraumbeobachtung Scannen, der rot hinterlegte Bereich deckt den Bereich ab, aus dem Kollisionsgefahr droht, der blau hinterlegte Bereich entscheidet die Flugtaktik

Du musst lernen, nur ab und zu auf die Instrumente zu schauen. Trainiere, die Flugzeuge um dich herum im Auge zu behalten und sich deren Position und Flugrichtung zu merken. Beobachten ist etwas, das man lernen muss, genauso wie man lernen muss, wie man startet und landet. Es spielt die wichtigste Rolle bei allen Segelflugübungen. Zum Beispiel beginnst du eine Kurve erst, nachdem du dich genau umgesehen hast. Achte besonders auf Flugzeuge, die auf gleicher Höhe fliegen und sich dir nähern. Flugzeuge in dieser Situation sind schwer zu sehen und nähern sich verräterisch schnell. Wenn es den Anschein hat, dass sich ein Flugzeug nicht horizontal oder vertikal bewegt, sondern größer wird, solltest du so schnell wie möglich ausweichen. Denke vorausschauend und kurve so früh wie möglich nach rechts weg und bedenke, dass der andere dich möglicherweise nicht sieht.

Abb. 2.2.2.7 Flugzeugannäherung

Abb. 2.2.2.7  Flugzeugannäherung

Eine frontale Annäherung von zwei Segelflugzeugen mit je 100 km/h entspricht einer Anfluggeschwindigkeit (Kollisionsgeschwindigkeit) von 55,5 m/s. Das Bild zeigt die scheinbare Größe projiziert auf die Cockpithaube in 1 m Abstand zum Auge im Vergleich zum angenommen 15 mm breiten Klebeband für den Wollfaden. (angenommene Flügelspannweite 15 m).

 

Jedes Flugzeug, dessen Position in der Haube sich nicht ändert, aber dessen Größe zunimmt, ist auf Kollisionskurs mit dir. Das Auge kann bewegte Objekte besser wahrnehmen als Objekte, die an der gleichen Stelle in der Haube bleiben.

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Abb. 2.2.2.8  Flugzeug Kollisionskurs 


Berücksichtige den Hintergrund, vor dem du ein Flugzeug zu sehen erwarten kannst. Ein weißes Segelflugzeug mit einer Wolke als Hintergrund fällt nicht auf.

 Abb. 2.2.2.9 Erkennung abhängig vom Hintergrund

Abb. 2.2.2.9  Erkennung abhängig vom Hintergrund

Vor allem bei schlechter Sicht musst du dich vor der Sonne in Acht nehmen. Es ist oft schwer zu erkennen, ob ein Segelflugzeug von dir weg oder auf dich zu fliegt. Die Silhouetten sind fast identisch. Auch bei klarem Wetter ist es wegen der vielen Details am Horizont oft schwierig, die Flugzeuge zu unterscheiden, die sich auf gleicher Höhe befinden! Entwickle eine Scan-Methode, bei der du einige Sekunden lang bewusst in alle Richtungen schaust.

 

Akkommodieren

Das Akkommodieren ist die Fokussierung des Auges (der Augen) auf ein Objekt. Das Auge kann die Linse mit Hilfe der Augenmuskeln konvexer und flacher machen und so die Brennweite der Linse variieren (Scharfstellen auf Nähe oder Weite). Dies ist notwendig, um etwas in der Nähe zu sehen, z.B. um die Instrumente abzulesen und um etwas in der Ferne zu sehen. Normalerweise braucht Dein Auge etwa 2 Sekunden, um sich nach dem Blick auf die Instrumententafel wieder auf unendlich (Weitsicht) zu fokussieren. Bei jungen Menschen geschieht dies schneller, bei älteren Menschen langsamer. Wenn du müde bist, dauert es länger.

Welche Bedingungen führen zu einer Leerfeldmyopie (empty field myopia)?

Denke daran, dass das Auge bei schlechter Sicht auf die Instrumententafelentfernung fokussiert bleiben kann. Wenn es wenig gibt, worauf das Auge fokussieren kann, spricht man von „empty field"-Kurzsichtigkeit (Myopie). In diesem Fall fokussiert das Auge auf ca. ½ Meter vor der Haube. du bemerkst dies nicht bewusst. Richte deshalb zunächst deinen Blick auf den Boden. Veränderung stimuliert die Augen. Ein solches Abtastverfahren kann dann wie das unten abgebildete aussehen. Der Blick des Piloten geht von einem Flügel zum anderen und dann über die Instrumente wieder auf die andere Seite.

c Segler Luftraumscan neu SPL

Abb. 2.2.2.10  Luftraumbeobachtung Scannen, der rot hinterlegte Bereich deckt den Bereich ab, aus dem Kollisionsgefahr droht, der blau hinterlegte Bereich entscheidet die Flugtaktik

Ein paar weitere Tipps zur Förderung der Flugsicherheit:

  • Vergewissere dich vor dem Flug, dass die Kabinenhaube sauber ist (und reinige ggf. deine Sonnenbrille). Öffne die Lüftung, um die Kabinenhaube sauber zu blasen, sobald du ein Beschlagen feststellst. Starte nicht mit einer nassen und beschlagenen Kabinenhaube, auch nicht nach einem Regenschauer.
  • Bereite dich gut auf den Flug vor, damit du während des Fluges so viel wie möglich nach draußen schauen kannst.
  • Berücksichtige die toten Winkel des Flugzeugs (hinter, unter deinem Flugzeug und während einer Kurve den Bereich hinter dem Flügel bei einem Hochdecker).

Der Anpassungsmechanismus des Auges und die Kompensation bei schlechten Lichtverhältnissen.

Du kannst das Auge mit einer Kamera vergleichen. Das Objektiv muss auf die Entfernung eingestellt werden, und wenn das Licht weniger ist, muss das Objektiv (im Auge die Pupille) weiter geöffnet werden, um genügend Licht einzufangen. Der Adaptionsmechanismus bedeutet, dass sich das Auge auf Hell oder Dunkel einstellt. Wenn wenig Licht ins Auge fällt, passen sich die Stäbchen und Zapfen an. Die Stäbchen jedoch sind viel lichtempfindlicher. Der Schwellenwert für Zapfen, also die Lichtmenge, bei der Zapfen noch etwas wahrnehmen können, ist bei Stäbchen viel höher. Nachts sieht man mit den Zapfen nichts mehr, mit den Stäbchen aber schon.

Wie viel Zeit braucht das Auge, um sich an die Dunkelheit zu gewöhnen?

Die Dunkeladaption erfolgt allmählich und ist erst nach etwa 30 Minuten abgeschlossen. Zu diesem Zeitpunkt sind die Stäbchen 10 Millionen Mal empfindlicher geworden. Umgekehrt passt sich das Auge von dunkel auf hell in etwa 10 Sekunden an.

Der Effekt von Sauerstoffentzug und Rauchen auf das Nachtsehen

Sauerstoffmangel führt zu Schwarz-Weiß-Sehen. Wenn du mehrere Loopings oder Steilkurven mit hoher positiver G-Belastung hintereinander machst und das Blut in die Beine fließt, schalten die Kegel zuerst ab. Du siehst dann nur mit den Stäbchen. Also schwarz und weiß. Rauchen reduziert die Aufnahme von Sauerstoff im Blut. Du unterliegst schneller einen Sauerstoffmangel als ein Nichtraucher. Wenn wir vom Licht in einen dunklen Raum kommen, müssen sich die Augen erst an die Dunkelheit gewöhnen. Bei einem Nichtraucher geht dies schneller.

Faktoren, die die Sehschärfe verringern können

Rauchen, übermäßiger Alkoholkonsum, einige Medikamente, Sauerstoffmangel, schlechte Ernährung, bestimmte Augenkrankheiten und ein schlechter Allgemeinzustand verringern die Sehschärfe.

Die Grenzen der Nachtsicht

Wenn die Augen vollständig an die Dunkelheit gewöhnt sind, sind die Stäbchen 10.000-mal lichtempfindlicher als die Zapfen. Da sich die Stäbchen um den gelben Fleck herum befinden, siehst du in der Mitte des Gesichtsfeldes wenig. Durch Bewegen der Augen kannst du einen solchen nächtlichen blinden Fleck verhindern.

Die Bedeutung der Begriffe: Weitsichtigkeit, Kurzsichtigkeit, Katarakt und Glaukom:

  • Weitsichtigkeit - Weitsichtigkeit bedeutet, dass du in der Ferne gut sehen kannst, aber nicht in der Nähe.
  • Kurzsichtigkeit - Kurzsichtigkeit bedeutet, dass du nahe Objekte gut sehen (scharf sehen) kannst, aber nicht in die Ferne.
  • Grauer Star (Katarakt) - in der Linse bildet sich ein Schleier, der die Linse trübt, so dass du nicht mehr scharf siehst.
  • Glaukom - bei einem Glaukom ist der Druck der Flüssigkeit im Auge zu hoch, was zu Schäden an der Netzhaut führt. Wenn das Glaukom rechtzeitig erkannt wird, kann es medikamentös oder operativ behandelt werden.

Die Gefahr von optischen Täuschungen beim Anflug und der Landungen und Möglichkeiten, sie zu überwinden oder zu vermeiden

Bei der Landung schätzen wir ständig unsere Höhe und die Entfernung zum Landeplatz. Unser Gehirn vergleicht das, was wir sehen, mit dem, was wir schon viele Male zuvor gesehen haben. Wenn das Landefeld anders ist, als wir es gewohnt sind, kann dies zu Landetäuschungen führen, die uns veranlassen, zu hoch oder zu tief anzufliegen.
Bei einem schmalen Landefeld haben wir den optischen Eindruck (Illusion), dass wir zu hoch anfliegen, schließlich sieht das Feld schmaler als gewohnt aus. Wir neigen dazu, dies zu korrigieren, indem wir tiefer anfliegen. Die Gefahr besteht darin, dass wir zu tief anfliegen und das Landefeld dann nicht mehr erreichen (z. B. bei starkem Gegenwind).

Abb. 2.2.2.11 Landebahnbreite
Abb. 2.2.2.11  Landebahnbreite

Bei einem Landefeld, das breiter ist als wir es gewohnt sind, haben wir den Eindruck, dass wir zu niedrig sind. Dies kann zu einem zu hohen Anflug und einer Landung am Ende des Landefeldes führen. Bei Rückenwind kann dies dazu führen, dass das Feld zu kurz ist. 

Abb. 2.2.2.12 Landebahnneigung
Abb. 2.2.2.12  Landebahnneigung (
Quelle Bilder: PHAK; Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge (siehe Literatur).

Bei der Landung auf einem abschüssigen Landefeld besteht die Gefahr, dass wir zu hoch ankommen. In Kombination mit  Rückenwind kann das Landefeld zu kurz sein. Bei der Landung auf einem ansteigenden Landefeld besteht die Gefahr, dass wir zu tief anfliegen und zu tief sind, um Objekten vor dem Feld auszuweichen.

Okulogravische Täuschungen und die damit verbundenen Risiken für den Flugbetrieb.
Wenn du sehr lange auf eine Lichtquelle außerhalb des Flugzeugs schaust, scheint es, als würde sich das Licht bewegen; dieses Phänomen wird als okulogravische Illusion oder Autokinese bezeichnet.