航空における感覚錯覚
目隠し飛行。パイロットは目の前のオレンジ色のプラスチックシートを通して見える色を遮るゴーグルを着用しています。インストラクターはゴーグルを着用していないため、外の景色はオレンジ色に染まっています。

人間の感覚は、本来、飛行環境に対応できるものではありません。パイロットは方向感覚の喪失や視界の喪失を経験する可能性があり、誤った地平線、計器の指示値との感覚の矛盾、水面上の高度の誤判断など、様々な錯覚を引き起こします。

前庭系

内耳と前庭系の図
三半規管の毛がどのように角運動を感知し、入力の遅れと最終的に角運動に順応するかを示すアニメーション

人間の平衡感覚を司る前庭系は、耳石器と三半規管からなる。航空における錯覚は、脳が前庭系と視覚系からの入力を調和できないときに生じる。ピッチ、ヨー、ロールの加速度を認識する3つの三半規管は角加速度によって刺激される。一方、耳石器である球形嚢と卵形嚢は直線加速度によって刺激される。三半規管の刺激は、管内の内リンパの動きが膨大部篩とその中の有毛細胞の動きを引き起こすときに起こる。耳石器の刺激は、重力または直線加速度が耳石膜、耳石、または黄斑の有毛細胞の動きを引き起こすときに起こる。[ 1 ]

体性回旋錯視は、三半規管を刺激する角加速度の結果として生じます。一方、体性重力錯視は、耳石器を刺激する直線加速度の結果として生じます。[ 2 ]

前庭神経系/体性感覚神経系

耳の前庭器官である半規管と体性回神経に関わる錯覚は、主に外部の視覚情報が信頼できない、あるいは入手できない状況で発生し、回転しているという誤った感覚を引き起こします。これには、傾き、墓場の回転と螺旋、コリオリの錯覚などが含まれます。

傾き

これは飛行中に最もよく見られる錯覚で、パイロットが気付かなかった緩やかな進入と長時間のバンク角の後に、突然水平飛行に戻ることで起こることがある。 [ 3 ] [ 4 ] :4 パイロットがこのような姿勢の変化に気付かない理由は、人間がさらされる回転加速度は 1 度/秒² [ 5 ]以下であるため、三半規管の検知閾値を下回るからである。[ 6 ]このような姿勢から水平にロールすると、航空機が反対方向にバンクしているという錯覚を起こすことがある。このような錯覚に反応して、パイロットは水平姿勢の認識を取り戻そうと修正するために元のバンクの方向にロールバックする傾向がある。

墓地スピン

墓地スピン（右上）、墓地スパイラル（左）

墓場スピンは、スピンに陥ったパイロットに起こりうる錯覚であり、スピンが続くにつれて、パイロットがスピンによって引き起こされる回転感覚に気づかなくなるという特徴があります。[ 4 ] : 4 パイロットがスピンに気づかなくなると、スピンを修正すると、パイロットは反対方向に回転していると感じることがあります。[ 7 ]たとえば、飛行機が左にスピンしているが、パイロットがスピンの大きさに鈍感になるのに十分な時間、それに気づかなかった場合、右ラダーを少し調整するだけで、パイロットは右にスピンしているという感覚を覚える場合があります。その結果、パイロットは左ラダーを使用し、知らないうちに元の左スピンに戻ってしまいます。飛行機の飛行計器を照合すると、飛行機がまだ旋回中であることがわかり、パイロットに感覚の矛盾を引き起こします。パイロットがスピンを修正しないと、飛行機は地面に墜落するまで高度を失い続けます。

墓地の螺旋

墓場スパイラルは、航空機が実際にはバンク旋回を行っているにもかかわらず、パイロットが翼面水平飛行であると誤って信じ、高度計が高度の低下を示していることに気付くという特徴があります。[ 8 ]長時間のバンク旋回から翼面水平飛行に戻る際の感覚の失調により、パイロットは再びバンク旋回に入る可能性があり、これが墓場スピン錯覚です。飛行機が旋回を続け、高度の低下を示し始めると、パイロットは飛行機の操縦装置を「引き上げる」ことで高度の低下を修正しようとします。[ 4 ] : 5 このように操縦装置を調整しようとすると、旋回半径が狭くなり、最終的には降下率が速まり、パイロットがエラーの性質を視覚的に認識するか、地形に接触するまで続きます。この形の空間識失調による航空機事故の最も有名な事例としては、 1963年にテネシー州カムデン近郊で歌手パッツィー・クラインさんが死亡した墜落事故と、 1999年にマーサズ・ヴィニヤード島近郊でジョン・F・ケネディ・ジュニアさんが死亡した墜落事故の2例がある。[ 9 ]

コリオリの錯視

これは2つの三半規管が同時に刺激され、航空機が旋回しているときにパイロットの頭が突然（前方または後方に）傾く現象と関連している。[ 10 ]これは、頭を下（進入チャートを見る、または膝パッドに書き込む）、上（頭上の計器やスイッチを見る）、または横に傾けたときに発生する可能性がある。これにより、航空機が同時にロール、ピッチング、ヨーイングしているという圧倒的な感覚が生じ、丘の斜面を転がり落ちる感覚に例えることができる。[ 11 ]この錯覚により、パイロットはすぐに方向感覚を失い、航空機の制御を失う可能性がある。[ 4 ] : 5 [ 12 ]

前庭感覚/体性感覚

体性重力錯覚は直線加速度によって引き起こされます。前庭器官の卵形嚢と球形嚢に関係するこれらの錯覚は、外部視覚情報が信頼できない、あるいは入手できない状況で最も発生しやすいです。

反転

上昇飛行から水平直線飛行への急激な変化は、耳石器官を刺激し、後方に転がる錯覚、すなわち反転錯覚を引き起こす可能性がある。方向感覚を失ったパイロットは、機体を急激に機首下げ姿勢に持ち込む可能性があり、この錯覚を悪化させる可能性がある。[ 4 ] : 7

ヘッドアップ

ヘッドアップ錯覚とは、水平飛行中に突然前方に直線的に加速し、パイロットが機首が上がっているという錯覚を抱く現象です。この錯覚に対するパイロットの反応は、操縦桿または操縦桿を前方に押し出して機首を下げることです。明るい空港から真っ暗な空（ブラックホール）への夜間離陸や、空母からのカタパルト離陸もこの錯覚を引き起こし、墜落につながる可能性があります。[ 4 ] : 7

頭を下にして

ヘッドダウン錯覚とは、水平飛行中に突然の直線減速（エアブレーキ、フラップ下げ、エンジン出力低下）が発生し、パイロットは機首が下がっているという錯覚を抱く現象です。この錯覚に対するパイロットの反応は、機首を上げることです。この錯覚が低速での最終進入中に発生した場合、パイロットは機体を失速させる可能性があります。 [ 4 ] : 7

ビジュアル

錯視はほとんどの人にとって馴染み深いものです。視界が良好な状況であっても、錯視を経験することがあります。

線遠近法

この錯覚により、パイロットは最終進入の傾斜角を変更（増加または減少）することがあります。これは、滑走路の幅が異なること、滑走路の上り勾配または下り勾配、最終進入地形の上り勾配または下り勾配によって発生します。パイロットは、平均的な滑走路の長さと幅の予想される関係を心の中でイメージし、思い出すことによって、通常の最終進入を認識できるようになります。例としては、小さな一般航空飛行場に慣れたパイロットが大きな国際空港を訪問する場合が挙げられます。はるかに広い滑走路は、パイロットに通常フレアを開始するポイントを心の中でイメージさせ、実際よりもはるかに高い位置にいることになります。地上に対するコックピットの高さが通常よりも大幅に高いまたは低い航空機を操縦するパイロットは、進入の最後の部分で同様の錯覚を起こす可能性があります。[ 13 ]：2

上り坂の地形、狭いまたは長い滑走路

平坦な滑走路を持つ上り坂の地形、あるいは異常に狭い、あるいは長い滑走路への最終進入では、最終進入時に高度が高すぎるという視覚的な錯覚が生じることがあります。その場合、パイロットは降下率を上げて、進入経路上で機体を異常に低く配置することがあります。[ 13 ] : 2, 3

下り坂の地形または広い滑走路

平坦な滑走路を持つ下り坂の地形、あるいは異常に広い滑走路への最終進入では、最終進入時に高度が低すぎるという視覚的な錯覚が生じることがあります。パイロットは高度を上げるために機首を上げますが、その結果、低高度失速や進入復行が発生する可能性があります。[ 13 ] : 2, 3

他の

ブラックホールアプローチ

ブラックホールアプローチ錯視は、夜間（星も月明かりもない）、水面や薄暗い地形から照明付き滑走路へ最終進入中に、地平線が見えなくなる状態で起こることがある。[ 4 ] その名の通り、これは夜間に着陸進入を行う際に、航空機と予定滑走路の間に何も見えず、視覚的な「ブラックホール」があるだけという状況で起こる。[ 14 ] パイロットは、夜間着陸の際に計器に頼らずに、自信を持って視覚進入を行うことが多い。その結果、特に航空機の下方における周辺視覚手がかりが不足するため、パイロットはグライドパスの過大評価（GPO）を経験する可能性がある。[ 15 ] さらに、地球に対する相対的な方向を示す周辺視覚手がかりがないため、パイロットは直立しているが滑走路が傾いているという錯覚が生じることもある。その結果、パイロットは急降下を開始し、望ましい3度の滑空経路よりも低い危険な滑空経路に誤って調整することになる。[ 13 ] : 3

オートキネシス

オートキネティック錯視は夜間や視覚的な手がかりが乏しい状況で発生し、パイロットに静止した光源が航空機と衝突するコース上にあるという印象を与えます。この錯視は、真っ暗または特徴のない背景にある固定された一点の光（地表光または星）を見つめながら、ごくわずかな眼球運動を行うことによって引き起こされます。このような状況では、本来は無害な眼球運動が、脳によって（基準点がないため）視認されている物体の動きとして解釈されます。[ 4 ] [ 13 ] : 4

夜空の惑星や星は、しばしばこの錯覚を引き起こし、接近する航空機、衛星、あるいはUFOの着陸灯と間違えられることがあります。この錯覚を引き起こす星の例として、夜空で最も明るい星であるシリウスが挙げられます。シリウスは冬にはアメリカ大陸全域の地平線から拳1～3個分の高さに見えます。夕暮れ時には、金星がこの錯覚を引き起こすことがあり、多くのパイロットが他の航空機からの光と間違えています。[ 16 ]

誤った視覚的参照

誤った視覚参照錯覚により、パイロットは誤った地平線を基準にして航空機の方向を定めることがあります。このような錯覚は、傾斜した雲の上を飛行している場合、地表の光が星の輝く暗い空と区別がつかない特徴のない地形の上を夜間飛行している場合、または地表の光のパターンがはっきりしていて星のない暗い空がある特徴のない地形の上を夜間飛行している場合に発生します。

水上飛行機の滑空着陸

波がないと着陸時に水面上の機体の高度を正確に判断できないため、穏やかで透明な水面は水上飛行機のパイロットにとって危険です。パイロットが機体の高度を過大評価してフレアを行わなかった場合、フロートの先端が水面に突き刺さり、水上飛行機が転覆する可能性があります。同様に、パイロットが機体の高度を過小評価してフレアを上げすぎて失速した場合も、機首が下がり、同じ結果になる可能性があります。また、透明な水面では、湖底や海底が異常に鮮明に見えたり、雲や海岸の地形が異常に明るく映ったりすることもあります。これらの無関係な視覚的手がかりにより、パイロットの方向感覚がさらに失われる場合があります。これらの危険は、最終進入を陸地上または近くの海岸線と平行に飛行することで軽減できます。これにより、パイロットは陸地を視覚的な基準として使用できます。ただし、パイロットは、おそらく浅い着陸帯に障害物がないことを確認する必要があります。海岸近くに適切な着陸場所がない場合、推奨される手順は、ゆっくりとした一定の降下率で長く浅いアプローチを行い、フレアを試みないことです。ただし、パイロットはこのテクニックを使用する場合、滑空距離と着陸距離の増加を考慮する必要があります。[ 17 ]

ベクション

これは、十分な他の手がかりがないにもかかわらず、脳が周辺運動を自分自身に当てはまると認識する状態です。例えば、車に乗っているときに隣の車線を走る車がゆっくりと前進し始めたとします。これは、特に他の車の車輪が見えない場合、実際に後退しているという感覚を引き起こすことがあります。同様の錯覚は、航空機のタキシング中にも起こります。

繰り返しパターン

これは、航空機が水面の波紋など、規則的な繰り返し模様のある表面上を非常に低高度で飛行しているときに起こります。パイロットの両目が同じ模様の同じ部分を捉えるのではなく、左右の目が異なる部分を捉えると、高度を誤認する可能性があります。これは高度知覚に大きな誤差をもたらし、降下は地面への衝突につながる可能性があります。この錯覚は、静かな水面上を数メートルの高度で飛行するヘリコプターのパイロットにとって特に危険です。

例

参照

参考文献

  1. ^サラディン、ケネス (2012). 『解剖学と生理学：形態と機能の統一』 ニューヨーク：マグロウヒル. pp.  605–8 . ISBN 978-0-07-337825-1。
  2. ^ウッドロウ、アンドリュー；ウェッブ、ジェームズ（2011年）『航空宇宙および運用生理学ハンドブック』空軍研究図書館、pp.  7–37 , 7–42。
  3. ^ 「空間識失調：死に至る混乱」（PDF）。航空安全アドバイザー。AOPA航空安全財団。2018年6月25日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2018年6月25日閲覧。
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  5. ^ Peters, RA (1969年4月). 「前庭系のダイナミクスと運動知覚、空間識失調、錯覚との関係」(PDF) .
  6. ^ショー、ロジャー. 「空間識失調：機器を信頼する」 . 2018年6月25日閲覧。
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  8. ^連邦航空局 (2016). 「パイロットの航空知識ハンドブック」(PDF) .航空医学的要因– FAA経由.
  9. ^ 「Go Flight medicine – JFK Jr Piper Saratoga Mishap」 2014年4月15日。
  10. ^ Kritzinger, Duane (2016-09-12).航空機システムの安全性：初期耐空性認証のための評価. Woodhead Publishing. ISBN 978-0-08-100932-1。
  11. ^コヴァルチュク、クシシュトフ P.;ガズジンスキー、ステファン P.ヤネヴィチ、ミハウ;ガンシク、マレク。レウコヴィッチ、ラファウ;ヴィレジョウ、マリウシュ（2016 年 2 月）。「模擬飛行中のパイロットの低酸素症とコリオリの錯覚」。航空宇宙医学と人間のパフォーマンス。87 (2): 108–113。土井: 10.3357/AMHP.4412.2016。PMID 26802375 。2020年3月18日に取得。 
  12. ^ 「空間識失調」 www.aopa.org 2019年8月7日2020年3月18日閲覧。
  13. ^ a b c d eアントゥニャーノ、メルチョー・J. 「パイロットのための医学的事実：空間識失調、視覚錯覚；安全パンフレットAM-400-00/1」（PDF）。連邦航空局。 2021年2月9日閲覧。
  14. ^ Newman, DG (2007). 航空事故およびインシデントにおける空間識失調の要因に関する概要 (No. B2007/0063). オーストラリア運輸安全局.
  15. ^ Gibb, RW (2007). 視覚空間識失調：ブラックホール錯視の再考. 航空・宇宙・環境医学, 78(8), 801-808.
  16. ^ Rossier, RN (2004). 「忘れられがちな教訓 ― 注意散漫、見当識障害、錯覚」ビジネス・アンド・コマーシャル・アビエーション、95(3), 50–55.
  17. ^水上飛行機、スキープレーン、フロート／スキー装備ヘリコプター飛行ハンドブック（PDF）連邦航空局2004年6-5～6-7ページ。
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