Сяючі і не світяться тіла
Для вивчення питань, пов'язаних з кольором, часто буває важливо знати певні властивості оточуючих нас предметів. Перш за все зазначимо, що всі їх можна розділити на тіла світяться і не світяться. Колір і інтенсивність більшості джерел світла залежать від температури їх напруження. У картографії все більшого значення набуває застосування речовин, що випромінюють «холодний» світло. Люмінесцентні склади застосовуються при підготовці деяких карт до видання, з їх допомогою створюються деякі польотні карти (для нічних польотів). Очевидні великі перспективи застосування люмінесцентних складів в оформленні шкільних, демонстраційних, агітаційно-пропагандистських карт. Однак питання використання люмінесцентних складів в оформленні карт слабо відпрацьовані, і карт сргх застосуванням створено дуже мало.
Світяться тіл у багато разів більше, ніж світяться. Колір таких тіл залежить від того, як вони поглинають, пропускають або відбивають падаюче на них світло.
Прозорі і непрозорі тіла
Прозорими вважаються тіла, якщо світло може проходити крізь значну їх товщу, непрозорими - тіла, через товщу яких світло не проходить. Зауважимо, однак, що ідеально прозорих або ідеально непрозорих тіл немає. Колір непрозорого тіла визначається тими променями, які від нього відбиваються. Колір прозорих тіл, якщо їх розглядати на просвіт, визначається променями, що пройшли крізь тіло.
Фарби теж можуть бути прозорими (лесировочні) або непрозорими (криють). Здатність, що криє фарб, як і їх прозорість, залежить від співвідношення показників заломлення пігменту і сполучного речовини (середовища, що оточує частинки пігменту). Чим більше показник заломлення пігменту щодо сполучного речовини, т. Е. Відносний показник заломлення, тим більше світла відіб'ється від поверхні частинок пігменту на кордоні цих двох середовищ і менше проникне вглиб частинок.
Так, наприклад, хороша здатність, що криє титанових білил (масляної фарби) пояснюється тим, що різниця між показниками заломлення пігменту (2,7) і масла (1,5) значна. Показник заломлення крейди 1,6, і щоб отримати хорошу криючу фарбу, треба розводити його не в маслі, а в воді.
Відомий нами колір фарби визначається сумарно діючими на око променями, з яких одні відбилися від самої поверхні (це - «білі» промені), інші - від частинок пігменту в верхньому шарі фарби (ці промені пройшли крізь невеликий шар частинок пігменту і слабо забарвлені), треті - від частинок пігменту, розташованих більш глибоко, і пофарбовані сильніше і, нарешті, променями, які пройшли крізь весь шар фарби і відбилися від підкладки (наприклад паперу). Не розглядаючи складних явищ відображення, пропускання та поглинання в барвистому шарі, відзначимо, що найбільш насичені, чисті кольори можна отримувати саме прозорими фарбами, т. Е. Фарбами, в яких пігмент і речовину мають близькі показники заломлення. Світло в шар прозорої фарби проникає глибше і ступінь вибірковості поглинання буде більше. Тому прозорість - одне з важливих умов, що висуваються до фарб для друку карт (особливо їх фонових елементів).
Відображення від поверхонь
При вирішенні оформлювальних завдань в картографії нерідко буває потрібно враховувати відбивні властивості поверхонь. Всі поверхні по їх отралсательним властивостям прийнято розділяти на блискучі, глянцеві і матові.
Від блискучих (дуже гладких) поверхонь промені відбиваються направлено, за законом «кут падіння дорівнює куту відбиття». Матові (шорсткі) поверхні відображають промені неуважно, у всіх напрямках. Глянцеві же поверхні мають проміжними властивостями.
При матовою фактурою поверхні промені «білого» світла, що не встигли ще проникнути всередину барвистого шару і відбиті від поверхні, підмішуються до кольорових променів, що йде з шару фарби, і знижують насиченість кольору, роблять його кілька білястим.
Якщо барвисту роботу помістити під скло або покрити її поверхню прозорим лаком, частина променів падаючого світла відіб'ється від гладкої поверхні скла (лаку) під певним кутом. І якщо точка спостереження обрано так, що ці промені не потраплять в око (в іншому випадку буде видно відблиск, який заважає сприйняттю), глядач побачить чистіші, насичені фарби, ніж при матовою фактурою поверхні. При друку на гладкою, наприклад крейдованому, папері фарби виглядають чистішими і «соковитими», ніж на шорсткою. Тому хороші репродукції з художніх творів друкують на крейдованому папері, художники свої картини покривають лаком або поміщають під скло, на фотографіях, зокрема кольорових, «накочуються глянець» і т. Д. Тому і карти, якщо хочуть, щоб фарби виглядали більш «соковитими », поміщають під скло (наприклад, в музеях і на виставках) або покривають лаком. Лаком були покриті, наприклад, карти в атласі «Промисловість СРСР на початок 2-ї п'ятирічки» (1934 г.), що істотно поліпшило їх зовнішній вигляд. Той же, в принципі, ефект досягається пріпрессовиваніем прозорої плівки при виданні карт в сучасній технології.
Зміна кольору клейових фарб при висиханні
Зміна кольору клейових фарб, наприклад акварельних, при висиханні пояснюється зміною відносного показника заломлення. При висиханні вода, що заповнює простір між частками пігменту, замінюється повітрям. Показник заломлення пігменту щодо повітря більше, ніж щодо води, в результаті чого збільшується частка світла, відбитого від поверхні частинок пігменту. Збільшенням частки цього «білого» світла в загальному потоці, що йде від фарби, пояснюється деяке підвищення її світлини і втрата насиченості. Друга причина такої зміни кольору полягає в тому, що гладка поверхня мокрою фарби після висихання стає шорсткою, матовою, світло буде відбиватися вже не направлено, а неуважно і знизить насиченість кольору.
Зміна кольору фарб при змішуванні з білилами
Середовища, що містять в підвішеному стані частгщи, що перешкоджають проходженню світла, прийнято називати каламутними середовищами. Прикладами таких середовищ можуть служити земна атмосфера, розведене молоко, каламутними середовищами є і барвисті суміші. Характерно, що крізь каламутні середовища краще проходять промені довгохвильового частини спектра, короткохвильові ж промені сильно розсіюються. Тому, якщо дивитися на просвіт (в світлі), каламутні середовища набувають теплий колір, так як «частину короткохвильових променів спектру розсіялася і не потрапила в око. У відбитому світлі вони мають блакитний (холодний) колір через вплив розсіяних короткохвильових променів.
При підмішуванні до фарби білила, природно, підвищується її светлота і знижується насиченість. Однак деякі фарби при цьому помітно змінюють і колірної тон - в бік більш холодного кольору. Так, колір рожево-червоних фарб змінюється в бік фіолетового, зелені фарби в суміші з білилами голубішають, суміші чорної і білої фарб дають зазвичай холодний, синювато-сірий колір. Це пояснюється тим, що барвиста суміш з білилами стає ще більш каламутною середовищем, сильно розсіює короткохвильові промені, приєднання яких і змінює колірний тон.
Якщо потрібно зробити фарбу більш світлої, потрібно мати на увазі, що її розведення і підмішування до фарби білила призводять до різних результатів.
Зміна кольору при зміні спектрального складу освітлення
Відбивні властивості предмета - це об'єктивні властивості, їх можна вважати постійними. Тому при зміні спектрального складу падаючого на предмет світла буде змінюватися і склад відбиваного світла. Білий папір, наприклад, при висвітленні її червоним ліхтарем буде здаватися червоною, зелений малюнок на білому папері буде при такому освітленні здаватися чорним на червоному тлі.
Світло електричних ламп розжарювання за своїм спектральним складом помітно відрізняється від денного «білого» світла. Денне світло містить більше блакитних, а штучний вечірній - більше жовтих променів.
Криві, що виражають спектральну характеристику фарб (див. Рис. 87), будуються за умови освітлення ідеально білим світлом, спектральна характеристика якого відіб'ється прямою лінією, паралельної осі абсцис. При висвітленні іншим світлом колір пофарбованої поверхні зміниться, а значить, зміниться і характеризує його крива.
Приклади зміни кольорів при електричному освітленні в порівнянні з денним:
По колірному тону: помаранчеві - червоніють; блакитні - зеленіють; сині (деякі) - червоніють, т. е. стають ближче до фіолетовим; фіолетові - червоніють (наближаються до пурпуровим).
За світлин: червоні, оранжеві, жовті - світлішають; зелені, блакитні, сині, фіолетові - темніють; жовто-зелені - не змінюються.
За насиченістю: червоні стають більш насиченим; помаранчеві - теж; світло-жовті - біліють (важко відрізняються від білого); сині - втрачають насиченість.
При роботі з фарбами треба мати на увазі, що їх кольору при розгляданні в умовах денного освітлення, при світлі ламп розжарювання, при світлі дугових ліхтарів або ртутних ламп будуть помітно відрізнятися відповідно до виборчих властивостями кожної фарби, отже, по-іншому будуть виглядати і поєднання кольорів. Наприклад, зелені та блакитні кольори, так часто зустрічаються на картах поруч, краще розрізняються при денному світлі, ніж при електричному. Цим можна пояснити, що на деяких картах при електричному освітленні недостатньо добре розрізняється берегова лінія.
Щоб уявити собі вдень, як поєднання кольорів будуть виглядати при електричному освітленні, роботу треба розглядати крізь оранжево-жовте скло.
Корисно знати, наприклад, що плями, затекло і інші дефекти фарбування блакитний або синьою фарбою при світлі ламп розжарювання будуть більш помітні (так як блакитний і синій темніють), тоді як при денному світлі моря і океани будуть здаватися пофарбованими більш рівно. Вади ж в накладенні жовтих, оранжевих фарб, навпаки, будуть більш помітні при денному освітленні.
Працювати з фарбами краще в умовах денного освітлення або ж при лампах денного світла. Умови освітлення для роботи картографів-художників, пробістов, друкарів, приймальників і інших фахівців, що працюють з фарбами, повинні відповідати певним стандартам і бути постійними.
Зміна кольору предметів при їх віддаленні
При розгляданні предметів з великої відстані відбиті від них промені на шляху до ока проходять крізь значну товщу атмосфери, що є каламутній середовищем. Зустрічаючи на своєму шляху безліч різних знаходяться в атмосфері часток (молекул газів, мікроорганізмів, водяної пари, порошинок і т. Д.), Частина променів розсіюється в повітрі, відхиляючись в різні боки, і не доходить до нашого ока. Цим пояснюється, наприклад, зменшення світлини освітлених схилів гір, а при розгляданні гір зверху, наприклад з літака, - менша светлота низьких ділянок освітлених схилів гір. Якщо ж розглядати чорні або дуже темні предмети, розташовані далеко, то вони здаються більш світлими за рахунок світла, розсіяного в атмосфері (адже від темного світло майже не відбивається). Цим пояснюється, наприклад, освітлення низьких ділянок гірських схилів на тіньовій стороні (при розгляданні зверху). Вони висвітлюються світлом атмосфери, «повітряної серпанком».
Всі предмети, дуже світлі при розгляданні їх поблизу, на великій відстані, наприклад на горизонті, будуть менш світлими, а темні поблизу на великій відстані будуть виглядати світліше. Відбувається як би згладжування светлотного контрастів.
Розсіювання світла залежить від діаметра зустрічаються частинок середовища, причому промені різних довжин волі розсіюються по-різному. Сильніше розсіюються лучй холодної частини спектра. Встановлено, наприклад, що при розмірі частинок в 0,1 мкм фіолетових променів розсіюється в 9 разів більше, ніж червоних. Блакитний колір неба пояснюється тим, що ми бачимо розсіяні в атмосфері промені короткохвильової частини спектра. Червоний колір вечірньої або ранкової зорі ми бачимо тому, що короткохвильові промені, проходячи значно більший шлях в атмосфері, ніж днем (при високому стоянні сонця), розсіюються в значній мірі, і до спостерігача доходять головним чином довгохвильові (червоні, помаранчеві, жовті) промені .
Якщо розглядати, наприклад, снігові вершини гір, розташовані на горизонті, освітлені їх схили будуть нам здаватися рожевими (взагалі теплими), тіньові ж боку набувають холодну забарвлення, наприклад блакитну, завдяки підмішуванню розсіяних в атмосфері променів короткохвильової частини спектра.
Розсіюванням променів в атмосфері пояснюється і та обставина, що різниця в кольорі предметів на великих відстанях буде менш помітною, ніж поблизу, так як всі кольори будуть виглядати менш насиченими, менше буде помітна і різниця по світлин і колірному тону. На дуже великих відстанях очей вже не може розрізняти великої кількості колірних тонів; відбувається як би узагальнення їх аж до того, що око здатне буває розрізняти лише один будь-якої теплий або холодний колір.
Зміна при спостереженні з великих відстаней кольору предметів і зменшення чіткості їх обрисів, пов'язане з розсіюванням променів в атмосфері, називається повітряною перспективою.
Це явище широко враховується при побудові деяких видів гіпсометричних шкал, при оформленні окремих, наприклад, мальовничих ландшафтних карт. На ньому засновані деякі загальні принципи розподілу тіней при світлотіньовими оформленні рельєфу, з урахуванням цього явища виконується також і багатобарвна відмивання рельєфу.