ما الذي يمكن لسمكة أن تراه من العالم الخارجي، حين تنظر إلى أعلى؟ هل تكون صورة العالم مشوهة بسبب المسار الذي تسلكه أشعة الضوء عبر سطح الماء؟ هل تعتمد الصورة على العمق الذي توجد فيه السمكة؟
عند الصيد بالحشرات، إذا رميت الحشرة نحو السمكة، فهل عليك أن توجهها بدقة أم هل بمقدور السمكة أن ترى حشرات افية أبعد؟
لنفترض أنك مستلق على ظهرك في قاع حمام سباحة ضحل. هل تكون رؤيتك للعالم الخارجي مُشابهة لرؤية السمكة له؟
هل يتغيَّر المشهد الذي تراه إذا ارتديت قناعا له سطح بلاستيكي مستو ويحتوي على الهواء؟ إذا كان نظرك لا يحتاج إلى تصحيح، فلماذا يكون نظرك تحت الماء ضعيفًا للغاية عندما لا ترتدي قناعًا يحتوي على الهواء؟ إذا كنت مصابا بقصر النظر أو طوله، فهل يكون نظرك تحت الماء أفضل؟ عندما ترى سمكة نابلة حشرة في طُعم مُتدلّ فوق الماء، فإنها تخرج خطمها من الماء قليلا، ثم تنفث من فمها نافورة من الماء نحو الحشرة، لكي تُسقطها في الماء إلى حيث يمكن أن تلتقط وتلتهم عندما توجه السمكة نافورتها، تكون عيناها تحت الماء. فهل تستهدف النقطة التي ترى فيها الحشرة؟
الجواب: إن صورة العالم الخارجي التي تراها السمكة مشوهة، بسبب انكسار الضوء المار من الهواء خلال سطح الماء ليصل إلى عيني السمكة. يحني هذا الانكسار شعاع الضوء عند السطح، ليكون رأسيًّا أكثر داخل الماء. تكون قيمة الانحناء صفرًا في حالة الشعاع الرأسي في الأصل وتزيد تدريجياً في حالة الشعاع المائل على الرأسي بزاوية أكبر. يعني الانكسار أن العالم الخارجي يُرى في إطار دائرة على سطح الماء، فوق السمكة مباشرة (شكل 1) تقع صورة لأفق العالم الخارجي على محيط الدائرة، بينما تقع صور العناصر الخارجية داخل الدائرة.
شكل1: الضوء الخارجي يصل إلى السمكة عبر دائرة فوقها.
أما خارج الدائرة، فترى السمكة بصورة رئيسة انعكاسا مراويا لقاع البركة المائية، في حال كانت المياه ضحلة، وترى سطحًا مُعتمًا، في حال كانت المياه عكرة أو أكثر عمقا. إذا أردت للسمكة أن ترى كل ذبابة ترمي بها، فيجب أن تكون الذبابة قريبة من مركز الدائرة. أما إذا كانت قريبة من محيطها، فيكون الجزء الجاف من الذبابة مشوها بقدر كبير، ومختفيا على الأرجح وسط ما يحيط به من فوضى صور الأشجار والعناصر الأخرى اللائحة في الأفق. وإذا كانت الذبابة خارج الدائرة تستطيع السمكة رؤية الجزء المغمور منها فقط. وكلما كانت السمكة على عمق أبعد، كانت الدائرة أصغر.
إذا كان نظرك طبيعيًّا، فلن ترى صورة واضحة للعالم الخارجي في مثل هذه الدائرة، عندما تكون مغمورًا تحت الماء. ينتج معظم تركيز عينيك للضوء، من انكسار الضوء أثناء مروره من الهواء إلى قرنية العين عندما يُجاور الماء القرنية، يكون هذا الانحراف غير موجود تقريبًا ولذا يغلب أن تبصر تحت الماء إبصارًا ضعيفًا.
يتحسن نظرك إذا كنت ترتدي قناعا؛ لأنَّ الهواء المجاور للقرنية يعيد انكسار الضوء إلى القرنية؛ ومن ثم التركيز. ومع ذلك، لا بد من أن ينكسر أيضًا الضوء الآتي من الماء، عبر سطح القناع البلاستيكي الشفاف، وصولاً إلى الهواء المحتجز في القناع. يلغي هذا الانكسار الإضافي تشكل الدائرة العلوية على سطح الماء؛ وحينئذ يبدو العالم الخارجي شبيها بما يبدو عليه لعينك وهي فوق الماء. إذا كنت تعاني من قصر النظر، تركز عيناك صورة للأجسام البعيدة أمام شبكية العين. وإذا قللت الانكسار في القرنية بغمر عينيك في الماء، فقد تسقط الصورة على الشبكية، ومن ثُمَّ تُرى بوضوح.
في بعض الأحيان تنفث السمكة النابلة الماء نحو حشرة تقع فوقها مباشرة، وفي هذه الحالة فإن خط الإبصار الخاص بالسمكة لا يتأثر بالانكسار. ومع ذلك، يكون الانكسار مهما في الاتجاهات الأخرى، ولا بد أن تضعه السمكة في الاعتبار إما بالتجربة والخطأ إلى أن تصيب نافورة الماء الحشرة أخيرا، أو بالتعلم من الخبرات السابقة، أو بالترميز الجيني.
