Фильтр синего света на Android-смартфонах. Разоблачение популярного мифа

Сегодня у нас будет непростой разговор, особенно для тех, кто считает синий свет на 100% вредным для глаз. Мы поговорим о том, что такое фильтр синего света (он же — режим чтения) и нужна ли на смартфонах вообще какая-то функция для защиты зрения.

Сложность этой темы заключается в том, что речь снова пойдет об электромагнитном излучении. Да-да, том самом явлении, что встречается в мобильных телефонах и нашумевших вышках 5G. Ведь цвет — это, по сути, та же микроволновка, только с частотой волн в сотни тысяч раз выше.

И если вокруг каких-то микроволн столько шума, то можно только представить, что творится с видимым светом, энергия фотонов которого уже граничит с ультрафиолетовым излучением! Шутки со зрением могут стоить слишком дорого, поэтому давайте разбираться.

Как вы знаете, практически на всех современных смартфонах есть функция для защиты зрения в ночное время. У каждого производителя она называется по-своему:

Более того, существует огромное количество сторонних приложений, которые делают ровно то же, что и перечисленные в таблице инструменты.

Но каким образом и от чего именно эта функция защищает (если защищает вообще)? Что синий свет делает с нашими глазами и при чем здесь синие цвета, если мы просто читаем книгу на белом фоне?

Красный, зеленый и синий… Важная теория для понимания сути проблемы

Для начала разберемся с последним вопросом (какое отношение имеет синий цвет к белому экрану), а затем пойдем дальше. Если вы уже знаете ответ на этот вопрос, можете смело переходить к следующему разделу!

Итак, белого цвета в природе не существует. По большому счету, объективных цветов вообще не существует. Есть лишь электромагнитное излучение.

Если какой-то объект излучает волны длиной 3 метра, мы их не увидим, а вот наш радиоприемник — без проблем. Если длина волны будет покороче, скажем, 12 сантиметров, ее заметит наш смартфон (Wi-Fi сигнал). А вот совсем короткую волну, длиною в стотысячную долю миллиметра, наши глаза уже зафиксируют и мозг нарисует определенный цвет.

Таким образом, электромагнитные волны длиной от 400 до 700 нм фиксируются нашими глазами и интерпретируются мозгом, как различные цвета:

Происходит это за счет специальных фоторецепторов (колбочек) на сетчатке глаза. У людей, в основном, присутствует всего 3 вида колбочек, каждая из которых максимально реагирует на волну определенной длины:

Если на сетчатку попадет электромагнитная волна длиной 440 нм (фиолетовый цвет), «зеленые» и «красные» колбочки ее просто не почувствуют и не подадут никакого сигнала в мозг. Но вот реакция «синих» колбочек будет максимальной.

А как же быть, например, с желтым цветом, ведь «желтых» колбочек-то у нас нет? Дело в том, что каждая колбочка реагирует не на фиксированную длину, а на целый спектр с пиком в определенной частоте. Скажем, «зеленая» колбочка отправит максимальный сигнал в мозг, если ее «облучить» волной 540 нм в длину. Но она также будет посылать сигнал и при «облучении» электромагнитной волной длиною в 600 нм. Только сигнал этот будет очень слабым.

Соответственно, когда к нам в глаза попадает «желтая» волна, на нее довольно сильно реагируют «красные» колбочки и чуть меньше — «зеленые». Наш мозг считывает уровень сигнала каждой колбочки и уже затем формирует цвет.

На следующей картинке вы можете увидеть силу (вероятность) реакции каждой колбочки на волну определенной длины. «Синие» колбочки здесь обозначены буквой S (от англ. short — короткие волны), «зеленые» — буквой M (от англ. medium — средние волны) и «красные» — буквой L (от англ. long — длинные волны):

Но как быть со смартфоном? Как он может излучать волны любой длины? На самом деле, никак. Там нет пикселей всех возможных цветов. Вместо этого мы используем «пиксели», каждый из которых состоит из 3 лампочек (OLED-экраны): красной, зеленой и синей.

Чтобы какой-то пиксель на экране отображал желтый цвет, мы просто отключаем его синюю лампочку, включаем на максимум красную лампочку и где-то на 70% — зеленую. Электромагнитные волны от этих лампочек активируют с такой же силой (0% синий, 100% красный и 70% зеленый) соответствующие колбочки на сетчатке глаза и мозг суммирует полученный сигнал, «показав» нам желтый цвет.

Белый цвет — это совокупность всех волн длиной от 400 до 700 нм, включая тот самый голубой свет

Если на сетчатку одновременно попадает «смесь» из волн разной длины, мозг выдает нам белый цвет. В зависимости от того, каких именно волн будет больше в этой «композиции», изменяется температура цвета: от холодного (преобладают короткие волны <500 нм) до теплого (больше длинных волн >560 нм). На следующей анимации наглядно показана зависимость температуры цвета (измеряется в кельвинах — К) от количества волн разной длины в таком «пучке»:

Например, дневной белый свет от солнца включает в себя практически одинаковое количество волн разной длины от 400 до 700 нм:

А вот как выглядит «теплый» (желтоватый) белый свет от лампы накаливания:

Как видите, здесь уже гораздо меньше коротких волн (до 500 нм) и очень много длинных (>650 нм). Тем не менее, даже в таком «теплом» свете с явным желтым оттенком присутствует тот самый голубой свет, о вреде которого мы и поговорим дальше.

Что не так с голубым светом?

Рассказывая об электромагнитных волнах, я упустил одну важную деталь. Свет, как энергия, распространяется маленькими порциями (квантами) и наименьшая порция называется фотоном. Так вот, энергия фотона зависит только от длины волны. Чем короче волна — тем выше энергия.

Получается, синий свет — это самые короткие волны в видимом диапазоне (460-490 нм), а значит и энергия такой волны наиболее высокая.

Если пойти чуть дальше, то мы увидим, что длина волны ультрафиолетового излучения еще короче, а его энергия — выше. И здесь ситуация становится действительно очень опасной, так как превысив определенный порог, энергия фотона становится разрушительной (ионизирующей). Такое излучение буквально разрушает молекулы, выбивая электроны из атомов.

Но вернемся к синему свету. Его энергия действительно выше, чем у любой другой части видимого спектра. А чем выше энергия излучения (чем короче волна), тем более серьезную опасность оно представляет.

Но если красный свет с энергией фотонов 1.97 эВ (электронвольт) не вызывает ни у кого никаких вопросов, то почему существует столько страхов вокруг синего света с энергией 2.75 эВ (для сравнения энергия ультрафиолетового излучения может превышать 10 эВ)?

Главная претензия к голубому свету заключается в том, что он провоцирует макулодистрофию (разрушение макулы или центральной части сетчатки глаза).

Факт же состоит в том, что на сегодняшний день не существует ни единого научного доказательства этой теории. Среди причин макулодистрофии вы не найдете упоминание о влиянии синего света ни в одном авторитетном источнике [1].

Более того, Американская академия офтальмологии (AAO) выпустила целую серию статей, опровергающих эти заблуждения и прямо указывающих на отсутствие какого-либо вреда синего света [2].

Многие исследования, которые указывают на потенциальный вред синего света, проводились на животных или на человеческих клетках, извлеченных из организма и лишенных различных механизмов защиты.

Кому выгоден вред голубого света?

Главные «злодеи» здесь — это бизнес или производители специальных линз, очков (в том числе, для компьютера) или физических фильтров на экраны.

На популярном сайте All About Vision (все о зрении) приводятся и вовсе абсурдные заявления, вроде этого: «Роговица и хрусталик эффективно блокируют ультрафиолетовое излучение от попадания на сетчатку, но когда речь заходит о блокировке синего света, наши глаза справляются с этим уже не так хорошо».

Возможно кто-то и хотел бы видеть зеленые небо и море, но подавляющее большинство людей совсем не против того факта, что наши глаза не блокируют синий свет (а также красный и зеленый). Иначе как бы мы видели синие цвета?

Некоторые производители более грамотно подходят к пропаганде вреда синего света, незаметно приравнивания его к ультрафиолетовому излучению, а затем рассказывая о вреде ультрафиолета, подразумевая при этом синий свет. Все это — манипуляции. А факты говорят следующее:

• Телевизоры, планшеты, компьютеры, смартфоны и лампы не излучают электромагнитные волны в опасном ультрафиолетовом спектре [3]
• Солнце является главным источником голубого света. За 1 час прогулки на улице (в обычный день) ваши глаза получат такую же «дозу» синего света, как и от 30 часов просмотра экрана смартфона.

Но как быть с исследованиями, доказавшими вред синего света?

Легенда об Университете Толедо

Это хороший пример пропаганды. Если вы хоть раз искали информацию о вреде синего света, то, скорее всего, натыкались на новость о том, что ученые из Университета Толедо доказали вред синего света, излучаемого экранами смартфонов (исследование доступно на сайте Nature Research).

Эту информацию сообщили тысячи сайтов. Я уже не говорю за перепечатки на всевозможных техноблогах, но, к примеру, даже «Популярная механика» опубликовала статью под заголовком «Почему свет от экранов вредит зрению?», которая была основана на этом исследовании.

Что же со всем этим не так?

Прежде всего, в самом исследовании нет даже упоминания или намека на экраны, смартфоны и прочую технику. То есть, никто не проверял влияние, которое оказывает именно голубой свет от экрана.

Это исследование настолько превратно интерпретировала желтая пресса, что авторам данной работы пришлось выпустить заявление в своем блоге, сказав следующее:

Наша статья в Nature Research недавно привлекла внимание средств массовой информации. Мы предупреждаем общественность, что это исследование не показывает, что свет от мобильных устройств или других экранов вызывает слепоту…

Источник

Данное исследование лишь показало, что если облучать синим лазером молекулы ретиналь, которые находятся в том числе и в сетчатке глаза, выделяется вещество, способное разрушать клетки.

Подробный анализ этого исследования можно найти на сайте упомянутой ранее Академии офтальмологии. Я же приведу лишь краткие выводы:

• Клетки в исследовании не были взяты из сетчатки
• Клетки в исследовании подвергались воздействию света совершенно не так, как это происходит в реальной жизни
• Клетки, пострадавшие от ретиналя в эксперименте, в глазе человека не соприкасаются с ретиналем
• Ретиналь является токсичным для многих клеток, вне зависимости от влияния голубого света
• Клетки сетчатки постоянно выделяют химические вещества для защиты от всевозможных токсических эффектов

Такая интерпретация исследования (синий свет разрушает сетчатку) противоречит здравому смыслу. За тысячи лет пребывания человека на открытом воздухе, организм превосходно адаптировался к этим условиям. Повторюсь, воздействие синего света на улице в течение часа в 30 раз превышает уровень синего света от экранов за то же время.

Так нужны ли фильтры синего света на Android-смартфонах (или Night Shift на iPhone)?

Если вы боитесь вредного влияния синего света на сетчатку глаза, то у современной науки на текущий момент нет прямых и однозначных доказательств этого вреда. Соответственно, пока не ясно, от чего должны защищать все эти популярные фильтры.

Что касается современных экранов, у которых снижен уровень излучения синего света, то очень подробно эту тему мы разобрали в новом материале. Там же детально показан механизм воздействия света на любое вещество, включая молекулы ДНК.

Важный нюанс

В школе на уроках биологии мы учили, что в наших глазах есть 2 вида фоторецепторов: палочки (отвечают за черно-белое зрение ночью) и колбочки (цветное зрение при хорошем освещении). Эта информация казалась такой же фундаментальной, как и 2+2=4.

Но в действительности, наука уже давно оперирует другими понятиями и в глазу у нас находятся фоторецепторы 3-х основных видов: палочки, колбочки и… хотелось бы сказать «ромбики», но нет — внутренние фоточувствительные ганглиозные клетки сетчатки (ipRGC).

Так вот, эти третьи фоторецепторы отвечают не за формирование картинки в нашем мозгу, а за следующие функции:

• Они играют главную роль в циркадных ритмах (внутренние «биологические часы» человека)
• Обеспечивают реакцию сужения зрачка на свет
• Подавляют «засветки» от внезапного яркого освещения (электросварка, солнце, прожектор), провоцируя выделение специального гормона

А главное то, что фотопигмент этих клеток, меланопсин, возбуждается от синего света и максимальная реакция приходится на волны длиной ~480 нм [4].

Получается, именно синий свет влияет на наш организм. Но какой же вред может оказать такое влияние? Ясное дело, что не сужение зрачка или подавление внезапной вспышки. Остается лишь третий вариант — управление циркадными ритмами.

И, действительно, есть множество исследований [5], которые утверждают, что именно синий свет перед сном влияет на то, как быстро человек сможет уснуть и на качество сна в целом. Поэтому многие врачи рекомендуют ограничить пользование смартфоном перед сном. Более подробно обо всём этом читайте в нашем новом материале.

Функция снижения синего света на телефонах действительно работает и заметно снижает количество волн в диапазоне 450-480 нм. Вот пример работы Night Shift на iPhone 11 Pro:

Когда интенсивность Night Shift максимальна, уровень синего света падает где-то на 70%, а Фильтр синего света на Samsung Galaxy S20 снижает синий свет еще сильнее:

Но не спешите делать выводы о пользе этой функции. Да, включив ее на максимум, вы снизите уровень синего света от экрана, а вместе с ним и негативное влияние на сон. Вот только вряд ли это кардинальным образом что-то изменит.

Ведь важно не только количество синего света, но количество света вообще. То есть, чем ярче в комнате перед сном, тем ниже будет концентрация мелатонина (а это и есть основной гормон для регуляции циркадного ритма или биологических часов). Именно яркий свет задерживает выработку мелатонина [6].

Более того, использование смартфона отличается от просмотра того же телевизора перед сном. В первом случае ваш мозг активно вовлечен в процесс (прокрутка ленты, чтение текста и пр.), во втором — лишь пассивное наблюдение. Повышенная активность мозга играет не меньшую роль, чем количество синего света. Да и глаза устают не от синего/красного/любого цвета, а от напряжения при постоянной фокусировке на близком расстоянии, особенно, при низкой контрастности и четкости изображения.

Поэтому, если вы переживаете о нарушении сна, единственный выход — это убрать подальше любой экран за 2 часа до сна и засыпать в темном помещении. Всё остальное (фильтры, очки, шапочка из фольги) не особо улучшит ситуацию.

И напоследок приведу самый проверенный и научный совет, как избежать любых проблем со зрением, вызываемых экранами. Просто старайтесь каждые 20-30 минут хотя бы на 10-20 секунд переводить взгляд вдаль, расслабляя тем самым мышцы глаз. И не забывайте моргать — это основная причина дискомфорта в глазах от работы с гаджетами.