Радуга

IV.I. Знаете ли вы?

Гало

Когда мы рассказывали о радуге, не нужно было предварительно объяснять, о чем именно идет речь. Что такое радуга, знает каждый читатель, он не раз видел ее. Иное дело — гало. По сравнению с радугой это оптическое явление значительно более редкое. Без сомнения, многим читателям не доводилось видеть его; более того, многие, наверное, даже не слышали о нем.

Это удивительное явление воспринималось в давние времена как «божье знамение»; оно повергало в трепет религиозно настроенных людей, порождало суеверия. Вот одна из древних записей: «Бысть знамение: стояще солнце в круге, а посреди круга крест, а посреди креста солнце, а вне круга два солнца, а над солнцем кроме круга дуга...» (запись относится к началу XII в.). Наблюдая на небосводе светящиеся кольца (они возникают вокруг солнца или луны), столбы, кресты, да к тому же имеющие подчас красноватый оттенок, люди усматривали в них «знамения свыше», воспринимали их как божественные ореолы, святые кресты, кровавые мечи и т. п. Они считали, что эти «знамения» предвещают несчастья — войны, голод, болезни, говорят о «божьей каре», о близкой смерти. Весьма характерен для тех времен эпизод, приведенный в романе В. И. Костылева «Иван Грозный»: «Дрожащей рукой царь Иван отодвинул занавес. Испуганными глазами посмотрел на небо. Лицо его перекосилось от страха: на небе, в темной вышине крестообразное небесное знамение... Долго молча, в оцепенении, смотрел он на небо и вдруг, зашатавшись от слабости, прошептал: «Вот знамение моей смерти! Вот оно!..»

И в приведенных выше древних записях, и в отрывке из романа об Иване Грозном мы встречаемся, разумеется, отнюдь не с «божьими знамениями». Все эти «знамения» в действительности представляют собой оптическое явление - гало.

У Джека Лондона есть рассказ «Тропой ложных солнц». В нем мы читаем: «По обе стороны солнца стоят ложные солнца, так что в небе их сразу три. В воздухе от мороза алмазная пыль». Интересные описания ложных солнц и ложных лун можно найти в книге «Северный полюс», принадлежащей перу известного американского полярного исследователя Роберта Пири. В этой книге Пири рассказывает о своей экспедиции к Северному полюсу, состоявшейся в 1908 г. «Мы наблюдали гало, - пишет Пири, - два отчетливых кольца и восемь ложных лун в южной части неба. Это явление, объясняемое наличием в воздухе ледяных кристалликов, нередко можно наблюдать в Арктике. На этот раз внутреннее кольцо имело одну ложную луну в зените, одну в надире и по одной справа и слева. Четыре другие ложные луны размещались на внешнем кольце». Поистине фантастическое зрелище посчастливилось увидеть ему во время путешествия к Северному полюсу!

Чаще удается наблюдать куда более скромное гало - в виде одного кольца вокруг солнца (или луны). Обычно оно появляется, когда тихая и ясная погода сменяется ветреной, давление воздуха падает, небо делается слегка беловатым, так что солнце светит как бы сквозь матовое стекло. Очертания солнца при этом становятся расплывчатыми, все вокруг кажется освещенным особенным светом. В такие дни и возникает вокруг солнца достаточно яркое кольцо, радиус которого наблюдатель видит под углом 22°. Чтобы солнце не слепило глаза, надо стать в тень или держать против солнца руку.

Итак, мы видим, что наблюдаемые гало могут выглядеть весьма разнообразно — светящиеся кольца, кресты, столбы, ложные светила.

Миражи

Когда мы говорим о чем-то неуловимом, нереальном, пригрезившемся, мы используем слово «мираж». Подобно сказке, он восхищает нас, влечет к себе и бесследно исчезает, когда мы пробуем к нему приблизиться. Для уставшего путника в пустыне он может представиться долгожданным оазисом. Но бесполезно надеяться отдохнуть и освежиться в таком оазисе — это всего лишь мираж.

О, как ты далек! Не найти мне тебя, не найти!
Устали глаза от простора пустыни безлюдной.
Лишь кости верблюдов белеют на тусклом пути
Да чахлые травы змеятся над почвою скудной.
Я жду, я тоскую. Вдали вырастают сады.
О, радость! Я вижу, как пальмы растут, зеленея.
Сверкают кувшины, звеня от блестящей воды.
Все ближе, все ярче! — И сердце забилось, робея.
Боится и шепчет: «Оазис!»—Как сладко цвести
В садах, где как праздник пленительна жизнь молодая!
Но что это? Кости верблюдов лежат на пути!
Все скрылось. Лишь носится ветер, пески наметая.

Так передавал К. Д. Бальмонт настроение человека, пленившегося миражом и обманутого им.

В литературе хорошо описан так называемый «озерный» мираж. Представьте себе раскаленную пустыню; кругом, куда ни посмотришь - горячий песок. И вдруг впереди, где-то у линии горизонта, возникает озеро. Это чудо представляется совершенно реальным. Кажется, что надо преодолеть всего лишь один-два километра и можно будет освежиться. В воображении возникает даже плеск воды. Но вот вы проходите и один, и другой, и третий километры, а озеро все так же где-то впереди, и вокруг по-прежнему одни пески.

«Озерные» миражи наблюдают не только в знойных пустынях. Они хорошо известны также жителям степной полосы. В романе А. С. Серафимовича «Город в степи» мы находим следующее описание такого миража: «Там тихонько отделяется полоска земли и блестит узенько протянувшаяся вода. А над ней, смутно рисуясь, проступают синеватые силуэты верб, ветряки, крыши. И все это - живое, зыбкое, неуловимое, и сами собой ускоряются шаги к людскому жилью. А синеватые вербы, ветряки, крыши постоят немного, помутнеют, тоненько отделятся от земли, призрачно подержатся в воздухе и тихонько, без следа растают в знойной игре, и лишь легкие курева клубятся, плавают коршуны, чернеют грачи, и меняющаяся степь безгранично глядит в бегущее небо».

Впрочем, многие из читателей не раз наблюдали «озерный» мираж, когда глядели на убегающую вдаль асфальтовую или бетонную дорогу, сильно нагретую летним солнцем. В жаркий день хорошо видны лужи воды впереди на дороге, хотя в действительности дорога сухая. По мере того, как вы движетесь по дороге, эти «лужи» отступают все дальше и дальше, оставаясь недосягаемыми.

Миражи очень разнообразны. Они позволяют видеть различные предметы, подробности пейзажа, даже города, которые на самом деле находятся далеко от наблюдателя, скрыты от него за горизонтом. Эти видения появляются вдруг у линии горизонта или повисают над ней в воздухе. Иногда они предстают перед наблюдателем в перевернутом виде, иногда называются сдвоенными: перевернутое изображение возникает вместе с прямым. В давние времена миражи порождали многие суеверия; их считали проделками злых духов. Из средних веков дошла до нас легенда о «Летучем голландце» — корабле-призраке, встреча с которым в океане якобы предвещала несчастье. Эту легенду породил суеверный страх, охватывавший матросов, когда в тихую штилевую погоду перед ними вдруг возникало таинственное видение — бесшумно несущийся на всех парусах корабль. Существовали легенды о злых духах, специально вызывавших сказочные видения для того, чтобы обмануть путников, заставить их свернуть с дороги. Согласно одной из таких легенд, коварная фея Моргана любила охотиться за человеческими душами, подстерегать в пустыне караваны, очаровывать караванщиков прекрасными призрачными видениями — сверкающими дворцами, пышными садами, роскошными фонтанами. Усталые путники невольно устремлялись к этим садам и дворцам, сбивались с дороги и в конечном счете погибали в песках. «Фата-Моргана»—так называют особый вид миражей, когда над песчаной равниной или над поверхностью моря вдруг возникают призрачные сады и луга, дворцы и замки, фонтаны и колоннады, и при этом одна картина быстро и неуловимо сменяется другой. У К. Д. Бальмонта есть стихотворение, называющееся «Фата-Моргана».

Фата-Моргана,
Замки, узоры, цветы и цвета,
Сказки, где каждая краска, черта
С каждой секундой — не та.
Фата-Моргана
Явственно светит лишь тем, кто,внимательный, рано
Утром, едва только солнце взойдет,
Глянет с высокого камня на море…
Правда ль тут будет, неправда ль обмана,
Только роскошной цветной пеленой
Быстро возникнет пред ним над волной Фата-Моргана.

Некоторые виды миражей

Из большого многообразия миражей выделим несколько видов: уже упоминавшиеся «озерные» миражи, называемые также нижними миражами, верхние миражи, двойные и тройные миражи, миражи сверхдальнего видения.

Нижние («озерные») миражи возникают над сильно нагретой поверхностью. Верхние миражи возникают, наоборот, над сильно охлажденной поверхностью, например над холодной водой. Если нижние миражи наблюдают, как правило, в пустынях и знойных степях, то верхние наблюдают в северных широтах. Например, жители города Ломоносова иногда отчетливо видят в воздухе здания и улицы Ленинграда, мосты через Неву. Это типичный пример верхнего миража. Заметим, что от Ломоносова до Ленинграда 40 км, так что о прямой видимости здесь не может быть и речи.

Верхние миражи отличаются разнообразием. В одних случаях они дают прямое изображение объекта, в других случаях в воздухе появляется перевернутое изображение. Миражи могут быть двойными, когда наблюдаются два изображения: прямое и перевернутое. Эти изображения могут быть разделены полосой воздуха (одно может оказаться над линией горизонта, а другое под ней), но могут непосредственно смыкаться друг с другом. Иногда возникает еще одно — третье изображение. Особенно удивительны миражи сверхдальнего видения. К. Фламмарион в своей книге «Атмосфера» описывает пример подобного миража: «Опираясь на свидетельства нескольких лиц, заслуживающих доверия, я могу сообщить про мираж, который видели в городе Вервье (Бельгия) в июне 1815 г. Однажды утром жители города увидели в небе войско, так ясно, что можно было различить костюмы артиллеристов и даже, например, пушку со сломанным колесом, которое, вот-вот отвалится... Это было утро сражения при Ватерлоо!» Описанный мираж изображен в виде цветной акварели одним из очевидцев. Заметим, что расстояние от Вервье до Ватерлоо по прямой линии более 100 км. Известны случаи, когда подобные миражи наблюдались и на существенно больших расстояниях - до 1000 км. «Летучего голландца» следует отнести именно к таким миражам.

Солнце

Солнце... Уже в древнейшие времена люди понимали, что без солнечных лучей жизнь на Земле была бы невозможна. Они называли солнце «началом жизни», обожествляли его, поклонялись ему. «Ты сияешь прекрасно на склоне неба, диск живой, начало жизни, - так обращались к солнцу древние египтяне тридцать пять веков тому назад. - Ты взошел на восточном склоне неба и всю землю наполнил своей красотой. Ты прекрасен, велик, светозарен! Ты высоко над всей землею! Лучи твои объемлют все страны, до пределов того, что создано тобою». Вполне понятно, что закат солнца вызывал печаль и страх у поклонявшихся ему египтян: «Ты заходишь на западном склоне неба - и земля во мраке, подобие застигнутого смертью». Солнечный закат и умирание - эта параллель часто проводилась и в последующие века; к ней не раз обращались поэты. Вспомним у В. Я. Брюсова:

Еще раз умер, утром вновь воскрес;
Бред ночи отошел, забыт, отброшен...

Перемещение солнца по небосводу - от восхода до заката - порождало в давние времена мысль о боге солнца, который едет по небу на некоей колеснице. Такое представление было, например, у древних хеттов:

Объезжаешь ты на колеснице
Света стороны четыре...

В знаменитой «Одиссее» Гомера встречается бог солнца Гелиос, который днем объезжает небо. Проходили века - и буквальное представление о «солнечной колеснице» постепенно превращалось в поэтическую аллегорию. В XIV в. Франческо Петрарка писал:

Вот колесницу в море золотую
Купает солнце. Сумрак надо мной.
Со звездами, и небом, и луной
Тревожную и злую ночь я чую.

В дальнейшем эта аллегория встречается все реже. Обращаясь к закату солнца, поэты концентрируют внимание на чисто эмоциональной стороне. Солнечный закат вызывает у них тревогу, может восприниматься даже как некая угроза. Так, Я. Райнис пишет:

Багровый светится закат,
И тучи низкие лежат,
Как крепостные бастионы,
Грозя светило взять в полон;
А выше бледен небосклон,
И угасают лес, поля и склоны.

Но чаще солнечный закат навевает тихую грусть, печаль, граничащую с умиротворением. Об этом хорошо пишет И. А. Бунин:

Солнце уходит в далекие страны,
В сумрак ночной, за леса и моря.
В темных лесах засинели туманы,
В море горит золотая заря.
День угасает. Дневные заботы
С тихой зарей забывает земля,
Пахарь усталый вернулся с работы,
В теплой росе засыпают поля.

Приведем также замечательные строки, принадлежащие перу И. С. Тургенева:

Садится солнце. Воздух дивно тих,
И вздрагивает ветер, словно сонный.
Окошки темных домиков на миг
Зарделись и погасли. Отягченный
Росой внезапной, стынет луг. Затих
Весь необъятный мир. И благовонный,
Прозрачный пар понесся в вышину...
И небо ждет холодную луну.

Удивительное в солнечных закатах

Наблюдаемая картина заката солнца зависит всякий раз от состояния атмосферы и в существенной мере определяется типом и формой облаков, подсвечиваемых лучами заходящего солнца. Поэтому один закат так не похож на другой. И всегда солнечные закаты необычайно красивы.

Что удивительного может подметить в закате солнца внимательный наблюдатель? Будем полагать, что закат наблюдается при ясном, безоблачном небе, линия горизонта прямая — солнце садится в море.

Прежде всего бросается в глаза красноватый цвет заходящего солнца и такой же цвет неба вблизи него. Часто этот цвет оказывается нежно-красным, почти розовым, но иногда солнечный диск выглядит ярко-красным и даже багровым. Согласно народным приметам, если заря на закате или восходе солнца золотистая, светло-розовая, то будет ясная погода. Красное заходящее солнце предвещает ветреную погоду.

Посмотрев на заходящее за линию горизонта солнце сквозь темноватое или слегка закопченное стекло, нетрудно заметить, что цвет солнечного диска имеет разные оттенки в разных точках. У самой линии горизонта он краснее, а в верхней части диска переходит постепенно в цвет более светлых тонов. Иногда изменение цвета по поверхности солнечного диска можно видеть и без всяких стекол.

Внимательный наблюдатель обратит внимание на некоторую сплюснутость заходящего солнца по вертикали. В момент, когда нижний край солнца касается линии горизонта, поперечник солнечного диска в вертикальном направлении виден земному наблюдателю под углом 26', горизонтальный же поперечник виден под углом 32/. Отдельного разговора заслуживает наблюдаемый иногда при закате солнца зеленый луч. Яркий зеленый свет вспыхивает на несколько секунд, когда почти весь солнечный диск уже скрылся за горизонтом. Это впечатляющее зрелище можно наблюдать в такие вечера, когда солнце вплоть до самого заката ярко светит и почти не изменяет своего цвета, оставаясь желтым или, в крайнем случае, желтовато-оранжевым. Астроном Г.А. Тихов много лет изучал удивительное явление зеленого луча. «Если солнце при закате красного цвета и на него легко смотреть, то можно с уверенностью утверждать - зеленого луча не будет, - пишет Г. А. Тихов. - Напротив, если солнце не очень изменило свой бело-желтый цвет и садится ярким, то можно предполагать, что зеленый луч появится. Важно, чтобы горизонт имел отчетливую линию, без всяких неровностей: ближнего леса, строений и т. п. Этих условий легче всего достичь на море, вот почему зеленый луч хорошо известен людям моря».

Приведем характерное описание зеленого луча, данное одним из очевидцев: «Я смотрел на заходящее солнце. Вдруг, в тот момент, когда уже почти весь диск опустился в океан, оставшаяся его часть вместо желто-красной стала зеленой, испустила во все стороны зеленые, как трава, лучи и исчезла». В романе Жюля Верна «Зеленый луч» описываются приключения путешественников, занятых поисками зеленого луча. «...Если посчастливится видеть это явление, — читаем мы в романе,— то обратите внимание на то, что последний луч солнца оказывается не красным, а зеленым. Да, да, он будет иметь чудесный зеленый цвет, такой зеленый, какой не сможет создать ни один художник на своей палитре. Подобный зеленый цвет нельзя найти в растительном мире, несмотря на все множество и разнообразие его цветов и оттенков, его не встретить и в самых ярких морях. Если есть зеленый цвет в раю, то он не может быть иным, ибо это настоящий цвет надежды!» Жители некоторых островов называют зеленый луч «живым светом».

Отметим еще одно удивительное явление, которое можно наблюдать при закате. Иногда солнце кажется заходящим не за четко просматриваемую линию горизонта, а за некоторую невидимую линию, находящуюся над горизонтом. Интересно, что это явление наблюдается в отсутствие какой-либо облачности на горизонте. Если быстро подняться на вершину холма (на верхний этаж здания, на верхнюю палубу большого теплохода), то можно наблюдать еще более странную картину: теперь солнце заходит за линию горизонта, но при этом солнечный диск оказывается как бы перерезанным горизонтальной «слепой полосой». Солнце постепенно опускается все ниже, а положение «слепой полосы» по отношению к линии горизонта сохраняется неизменным.

Красный цвет заходящего солнца и голубой цвет дневного неба

Почему небо имеет голубой цвет? Почему заходящее солнце становится красным? Оказывается, в обоих случаях причина одна - рассеяние солнечного света в земной атмосфере.

Это было понято не сразу. Для объяснения голубизны небосвода выдвигались в свое время различные гипотезы. Пытались объяснить голубой цвет неба как результат смешивания в определенных пропорциях «света и тьмы». Предполагали, что частицы воздуха окрашены в голубой цвет. Допускали, что голубое свечение неба есть свечение люминесценции частиц воздуха, возникающее при облучении этих частиц солнечным светом. Сегодня все эти объяснения рассматриваются как несостоятельные. Их несостоятельность была доказана уже более ста лет тому назад, в 1869 г., когда Дж. Тиндаль выполнил свой знаменитый опыт. Этот опыт совсем нетрудно воспроизвести в школьном кабинете физики. Возьмем аквариум прямоугольной формы, наполним его водой и направим на стенку аквариума слабо расходящийся узкий пучок света от диапроектора. Чтобы пучок был достаточно узким, вставим в диапроектор на место слайда кусочек плотной черной бумаги с круглым отверстием в центре диаметром 2 - 3 мм. Опыт должен проводиться в затемненном помещении. Для усиления рассеяния светового пучка при его прохождении через аквариум добавим в воду немного молока и тщательно размешаем жидкость. Содержащиеся в молоке частички жира не растворяются в воде; они находятся во взвешенном состоянии и способствуют рассеянию света. Можно наблюдать голубоватый оттенок у рассеянного света. Свет же, прошедший сквозь аквариум, приобретает красноватый оттенок. Итак, если смотреть на световой пучок в аквариуме сбоку, он представляется голубоватым, а с выходного торца - красноватым. Это можно объяснить, если предположить, что синий свет рассеивается сильнее, чем красный; при прохождении белого светового пучка через рассеивающую среду из него рассеивается в основном «синий компонент», поэтому в выходящем из среды пучке начинает преобладать «красный компонент».

В 1871г. Дж.Стретт (Рэлей) именно так и объяснил результаты опытов Тиндаля. Он построил теорию рассеяния световых волн на частицах, размеры которых много меньше длины световой волны. Установленный Рэлеем закон утверждает: интенсивность рассеянного света пропорциональна четвертой степени частоты света или, иначе говоря, обратно пропорциональна четвертой степени длины световой волны.

Если применить закон Рэлея к рассеянию солнечного света в земной атмосфере, то нетрудно объяснить и голубой цвет дневного неба, и красный цвет солнца при восходе и закате. Поскольку интенсивнее рассеиваются световые волны с более высокими частотами, то, следовательно, спектр рассеянного света будет сдвинут в сторону более высоких частот, а спектр света, остающегося в пучке (после того как испытавший рассеяние свет покинул пучок), будет сдвинут, естественно, в обратную сторону - к более низким частотам. В первом случае белый цвет становится голубым, а во втором - красноватым. Глядя на дневное небо, наблюдатель воспринимает свет, рассеянный в атмосфере. Согласно закону Рэлея, спектр этого света сдвинут в сторону более высоких частот, отсюда голубой цвет неба. Глядя на солнце, наблюдатель воспринимает свет, прошедший через атмосферу без рассеяния: спектр этого света сдвинут к низким частотам. Чем ближе солнце к линии горизонта, тем более длинный путь проходят в атмосфере световые лучи, прежде чем попадут к наблюдателю, тем в большей мере сдвигается их спектр. В результате заходящее (восходящее) солнце мы видим в красных тонах. Вполне понятно также, почему нижняя часть заходящего солнечного диска выглядит более красной, нежели его верхняя часть.

Потому что цвет неба - это голубые брызги разноцветного солнечного луча.

Почему снег белый?

В городе снега почти не видно. Не успеет он покрыть тротуары и мостовую, как тут же появляются дворники со скребками и метлами, снегоуборочные машины со своими металлическими лапами. Машины ловко собирают снег, отправляют его на грузовик, глядишь - а снега уже нет, он вывезен куда-то, подальше от больших людных улиц. Если и залежится где-нибудь снежок, то очень скоро он потеряет свою безупречную белизну, почернеет от копоти и дыма.

То ли дело за городом, в лесу! Особенно после обильного снегопада. Да еще в ясный морозный денек!.. Идешь по тропинке, а еще лучше на лыжах среди деревьев. В лесу тихо. Только слышно, как скрипит снег под ногами - это ломаются хрупкие кристаллики-снежинки, да черный дятел в красной шапочке долбит ствол своим крепким клювом, добывает себе еду на обед. А вокруг лежит чистый снег, и ослепительная белизна его даже глаза режет.

Помню, как-то мне привелось ехать на санках по зимней дороге. Вокруг расстилались белые поля, вдоль дороги стояли запорошенные снегом кустарники и деревья. Белым-бело… Казалось, на свете нет другого цвета, кроме белого. И эту белизну я особенно почувствовала, когда вдруг впереди, справа от дороги, мелькнуло нечто ярко-красное. Словно на снег бросили громадный драгоценный камень - рубин; мне даже казалось, что это красное пятно сверкает! А была то просто нарядная птица наших зимних лесов - снегирь. Он прыгал, скакал, перепархивал с ветки на ветку; с веток, сверкая на солнце, осыпалась снежная пыль, и снегирь со своей красной грудкой тоже блестел, а снег вокруг был белый-белый, чистый, пушистый.

Снежная белизна... Белее ничего нет на свете. Недаром, когда хотят подчеркнуть безупречную чистоту белого цвета, его всегда сравнивают со снегом: белоснежный лебедь, белоснежные лепестки лилии, белоснежное платье...

В чем же секрет белизны снега?

Пожалуй, «виноват» тот же разноцветный солнечный луч.

Какого цвета лед? Никакого. Он бесцветный.

Почему?

Потому что он пропускает через себя весь солнечный луч, целиком, и остается бесцветным. Таков закон природы. Если бы лед не пропускал, а поглощал луч солнца целиком, все его цвета, мы видели бы его черным. Но лед не задерживает, не поглощает и лишь частично отражает солнечные лучи. Потому-то он бесцветный и блестящий.

Каждая снежинка, каждая красивая звездочка в отдельности свободно пропускала бы через себя весь солнечный луч, как лед, и тоже была бы бесцветна. Но снежинки в беспорядке падают друг на друга, лежат рыхлой массой; все вместе они становятся непрозрачными и потому не могут пропустить через себя весь луч солнца. Они его целиком отражают нам в глаза. А ведь луч солнца, солнечный зайчик, - белый. И снег потому мы видим белым.

Но утром, в часы восхода, лучи солнца кажутся нам золотисто-розовыми и освещенный ими снег тоже становится золотисто-розовым. Он может быть и зеленым, и красным, если его освещают праздничные новогодние огоньки на елках, устроенных под открытым небом, в парке. Любой цвет, падающий на снег, целиком отражается беспорядочно лежащими снежинками.

Но на снег обычно падает солнечный свет. И снег потому ослепительно белый, что он отражает солнечный луч.

Почему трава зеленая?

Океан растений окружает нас, и все они зелены. Зелена трава, зелены листья деревьев и цветов. Даже слова «растения» и «зелень» в сущности обозначают одно и то же. «Здесь очень зелено», - говорят люди, когда видят много деревьев, кустарников, зеленой травы.

А почему растения зелены?

Знаменитый русский баснописец Крылов написал нравоучительную басню о корнях и листьях; он сравнивал листья с бездельниками, у которых только и есть за душой что красивый наряд. А вот корни - это скромные труженики. Во времена Крылова так и считалось, что главное в растении - это корни, они кормильцы. А листья? Какой в них прок! Разве что они красивы, но ведь это бесполезный наряд, не больше!

И вдруг все перевернулось! Оказалось, что в зеленом листе, как говорил замечательный русский ученый Климентий Аркадьевич Тимирязев, самая сущность растительной жизни, что растение - это прежде всего лист. Не было бы на земле зеленых листьев - не было бы жизни. Почему?

Вот это мы сейчас и должны понять. И то, что мы узнаем, имеет прямое отношение к солнечному лучу и к окраске листьев и травы.

Мы дышим. Воздух - это смесь разных газов. Для нас, людей, и для животных необходим кислород.

Без кислорода мы не прожили бы и трех минут, задохнулись бы.

Мы вдыхаем кислород и выдыхаем углекислый газ. Чем меньше в воздухе кислорода и чем больше углекислого газа, тем труднее дышать.

Горят дрова в топках; для того чтобы они горели, тоже нужен кислород.

Расход кислорода огромный: сколько людей на земном шаре, сколько животных требуют его каждую секунду. Тут никаких запасов не хватит!

А между тем состав воздуха не меняется, в нем остается достаточно кислорода для дыхания и всегда лишь сотые доли углекислого газа.

Но кто же пополняет воздух кислородом, кто очищает его от излишнего углекислого газа?

Зеленый лист! Он вбирает в свои клетки углекислый газ, а выделяет в воздух кислород.

Это ему нужно. А для чего?

Солнце - главный источник жизни. Луч солнца падает на лист. В клетках листа есть зеленое вещество, которое называется хлорофилл. И в зеленой части растения - в листе, в траве с помощью хлорофилла вырабатываются важнейшие питательные вещества, без которых не может обойтись ничто живое: ни человек, ни животное, ни само растение. Эти питательные вещества - крахмал, сахар, белок. Из них, главным образом, построено наше тело, тело животного и самих растений.

А вырабатывает их зеленый лист из углекислого газа, который берет из воздуха, и воды, которая всегда есть в клетках.

В зеленом листе, в его клетках, с хлорофиллом работает удивительная фабрика. Она бывает, что называется, «на ходу» только тогда, когда на нее падает свет. Упал на лист свет - и началась великая работа жизни. Нет света - и замирает фабрика зеленого листа.

Нигде больше во всем мире со всем его многообразием, нигде - только здесь, в зеленом листе, в зеленой части растения, вырабатываются важнейшие питательные вещества. Исчезни вдруг зеленый лист - и все на нашей планете Земля вымрет.

Мы, люди, получаем белок, крахмал, сахар и от самих растений, и от животных, которых мы едим и которые, в свою очередь, питаются растениями.

Корова летом щиплет траву, зимой жует сено. Мы пьем молоко коровы, едим творог, сметану, масло. Молоко потому главная пища малышей, что в нем есть все те вещества, которые необходимы для их здоровья, для их развития, роста.

Мы едим коровье мясо, а в нем тоже есть главные питательные вещества. Куры клюют зерно, а зерно - тоже растение, и мясо курицы построено из важнейших питательных веществ, и куриные яйца.

И главный наш кормилец - зеленый лист.

А почему же все-таки лист зелен, почему трава зеленая?

Благодаря хлорофиллу.

Все превращения происходят в зернах хлорофилла. А хлорофилл поглощает все цвета солнечного спектра, кроме зеленого, зеленый луч он отражает - и мы видим лист зеленым.

Вот почему трава зеленая. Вот почему лист зелен. Вот почему сама сущность растения - это лист. Зеленый лист, о котором долго и очень несправедливо думали, будто он лишь красивый, но бесполезный убор растения.

А оказалось, без этого «красивого убора» не было бы жизни на Земле!

Почему желтеют листья?

Итак, лист зелен потому, что зелен хлорофилл. Он придает листу такую окраску.

Ну, а почему осенью листья становятся желтыми, красными, фиолетовыми?

Хлорофилл легко разрушается. Но летом он быстро, легко восстанавливается, и листья остаются свежими, зелеными. Окраска листа не меняется, образование хлорофилла не отстает от его разрушения.

Но вот дни убывают. Света становится все меньше и меньше. Между тем зерна хлорофилла продолжают все так же быстро, как и летом, разрушаться, а новые образуются медленнее, их становится меньше, и лист бледнеет.

Но в клетках листа есть и другие красящие вещества - желтые; только летом буйная зелень хлорофилла их заглушает, и теперь, когда хлорофилл постепенно разрушается, они выступают ярче. Листья желтеют.

Они не только желтеют. Они становятся иной раз багряными и фиолетовыми. В листе теперь появляется еще одно красящее вещество, оно и придает ему такую окраску. Это вещество осенью захватывает все больше места в листе, потому что для его образования нужно, чтобы стало похолоднее и чтобы замирала жизнь растения. Все это и происходит в природе осенью.

Вот почему листья меняют свою окраску.

Как добыть огонь с помощью льда?

Материалом для двояковыпуклой линзы, а, следовательно, и для добывания огня может послужить также лед, если он достаточно прозрачен. При этом лед, преломляя лучи, сам не нагревается и не тает. Таким образом, можно добыть огонь с помощью чечевицы из льда.

Ледяная чечевица сослужила хорошую службу в жюль-верновом «Путешествии капитана Гаттераса». Доктор Клоубонни таким именно образом зажег костер, когда путники потеряли огниво и очутились без огня, при страшном морозе в 48 градусов.

«- Это несчастье, - сказал Гаттерас доктору.
- Да, - отвечал тот.
- У нас нет даже подзорной трубы, с которой мы могли бы снять чечевицу и добыть огня.
- Знаю, - ответил доктор, - и очень жаль, что нет: солнечные лучи достаточно сильны, чтобы зажечь трут.
- Что делать, придется утолить голод сырой медвежатиной, - заметил Гаттерас.
- Да, - задумчиво проговорил доктор, - в крайнем случае. Но отчего бы нам не...
- Что вы задумали? полюбопытствовал Гаттерас.
- Мне пришла в голову мысль...
- Мысль? - воскликнул боцман. - Если вам пришла мысль, значит, мы спасены!
- Не знаю, как удастся, - колебался доктор.
- Что же вы придумали? - спросил Гаттерас.
- У нас нет чечевицы, но мы ее изготовим.
- Как? - поинтересовался боцман.
- Отшлифуем из куска льда.
- Неужели вы полагаете...
- Отчего бы и нет? Ведь нужно только, чтобы лучи Солнца были сведены в одну точку, а для этой цели лед может заменить нам лучший хрусталь. Только я предпочел бы кусочек пресноводного льда: он крепче и прозрачнее.
- Вот, если не ошибаюсь, эта ледяная глыба, - указал боцман на льдину шагах в ста от путешественников, - судя по ее цвету, есть как раз то, что вам надо. Доктор сосредоточил лучи Солнца на труте. - Вы правы. Возьмите-ка свой топор. Пойдемте, друзья.

Все трое направились к указанной ледяной глыбе. Действительно, лед оказался пресноводным.

Доктор велел отрубить кусок льда, имеющий фут в диаметре, и начал обравнивать его топором. Потом отделал его ножом, наконец постепенно отшлифовал рукой. Получилась прозрачная чечевица, словно из лучшего хрусталя. Солнце было довольно яркое. Доктор подставил чечевицу его лучам в сосредоточил их на труте. Через несколько секунд трут загорелся».

Рассказ Жюля Верна не совсем фантастичен: опыты зажигания дерева при помощи ледяной чечевицы, впервые успешно выполненные в Англии с весьма большой чечевицей еще в 1763 г., с тех пор неоднократно производились с полным успехом. Конечно, трудно изготовить прозрачную ледяную чечевицу с помощью таких орудий как топор, нож и «просто рука» (при 48-градусном морозе!) но можно изготовить ледяную чечевицу проще: налить воды в чашку надлежащей формы и заморозить, а затем, слегка подогрев чашку, вынуть из нее готовую чечевицу.

Чашка для изготовления ледяной чечевицы

Проделывая подобный опыт, не забывайте, что он удается лишь в ясный морозный день и на открытом воздухе, но не в комнате за оконным стеклом: стекло поглощает часть энергии солнечных лучей, и остающейся недостаточно, чтобы вызвать значительное нагревание.

Говорящая «отрубленная» голова

«Чудо» это нередко показывалось в странствующих по провинции «музеях» и «паноптикумах». Непосвященного оно положительно ошеломляет: вы видите перед собой небольшой столик с тарелкой, а на тарелке лежит... живая человеческая голова, которая двигает глазами, говорит, ест!

Под столиком спрятать туловище как будто негде. Хотя подойти вплотную к столу нельзя, - вас отделяет от него барьер,— все же вы ясно видите, что под столом ничего нет.

Когда вам придется быть свидетелем такого «чуда», попробуйте закинуть в пустое место под столиком скомканную бумажку. Загадка сразу разъяснится: бумажка отскочит от... зеркала! Если она и не долетит до стола, то все же обнаружит существование зеркала, так как в нем появится ее отражение.

Достаточно поставить по зеркалу между ножками стола, чтобы пространство под ним казалось издали пустым, - разумеется, в том лишь случае, если в зеркале не отражается обстановка комнаты или публика. Вот почему комната должна быть пуста, стены совершенно одинаковы, пол выкрашен в однообразный цвет, без узоров, а публика держится от зеркала на достаточном расстоянии.

Секрет прост до смешного, но пока не узнаешь, в чем он заключается, теряешься в догадках.

Иногда фокус обставляется еще эффектнее. Фокусник показывает сначала пустой столик: ни под ним, ни над ним ничего нет. Затем приносится из-за сцены закрытый ящик, в котором будто бы и хранится «живая голова без туловища» (в действительности же ящик пустой). Фокусник ставит этот ящик на стол, откидывает переднюю стенку, - и изумленной публике представляется говорящая человеческая голова. Читатель, вероятно, уже догадался, что в верхней доске стола имеется откидная часть, закрывающая отверстие, через которое сидящий под столом, за зеркалами, просовывает голову, когда на стол ставят пустой ящик без дна. Фокус видоизменяют и на иной лад, но перечислять все варианты мы здесь не станем; увидев, читатель разгадает их сам.

Кого мы видим, глядя в зеркало?

«Разумеется, самих себя, - ответят многие, - наше изображение в зеркале есть точнейшая копия нас самих, сходная с нами во всех подробностях».

Не угодно ли, однако, убедиться в этом сходстве? У вас на правой щеке родинка - у вашего двойника правая щека чиста, но на левой щеке есть пятнышко, которого у вас на этой щеке не имеется. Вы зачесываете волосы направо - ваш двойник зачесывает их налево. У вас правая бровь выше и гуще левой; у него, напротив, эта бровь ниже и реже, нежели левая. Вы носите часы в правом кармане жилета, а записную книжку в левом кармане пиджака; ваш зеркальный двойник имеет иные привычки: его записная книжка хранится в правом кармане пиджака, часы — в левом жилетном. Обратите внимание на циферблат часов. У вас таких часов никогда не бывало: расположение и начертание цифр на них необычайное; например, цифра восемь изображена так, как ее нигде не изображают, и помещена на месте двенадцати; двенадцати же нет совсем; после шести следует пять и т. д.; кроме того, движение стрелок на часах вашего двойника обратно обычному.

Наконец, у вашего зеркального двойника есть одна особенность: он левша. Он пишет, шьет, ест левой рукой, и если вы выразите готовность с ним поздороваться, он протянет вам левую руку.

Нелегко решить, грамотен ли ваш двойник. Во всяком случае грамотен как-то по особенному. Едва ли удастся вам прочесть хоть одну строку из той книги, которую он держит, или какое-нибудь слово в тех каракулях, которые он выводит своей левой рукой.

Таков тот человек, который притязает на полное сходство с вами! А вы хотите судить по нему о внешнем виде вас самих...

Шутки в сторону: если вы думаете, что, глядя в зеркало, видите самих себя, - вы заблуждаетесь. Лицо, туловище и одежда у большинства людей не строго симметричны (хотя мы этого обычно не замечаем): правая половина не вполне сходна с левой. В зеркале все особенности правой половины переходят к левой, и наоборот, так что перед нами является фигура, производящая зачастую совсем иное впечатление, чем наша собственная.

Новое и старое о калейдоскопе

Всем известна хорошая игрушка, носящая название «калейдоскоп»: горсточка пестрых осколков отражается в двух или трех плоских зеркальцах и образует удивительно красивые фигуры, разнообразно меняющиеся при малейшем повороте калейдоскопа. Хотя калейдоскоп

довольно общеизвестен, мало кто подозревает» какое огромное число разнообразных фигур можно получить с его помощью. Допустим, вы держите в руках калейдоскоп с 20 стеклышками и 10 раз в минуту поворачиваете его, чтобы получить новое расположение отражающихся стеклышек. Сколько времени понадобится вам, чтобы пересмотреть все получающиеся при этом фигуры?

Самое пылкое воображение не предусмотрит правильного ответа на этот вопрос. Океаны высохнут и горные цепи сотрутся, прежде, чем будут исчерпаны все узоры, чудесным образом скрытые внутри вашей маленькой игрушки, потому что для осуществления всех их понадобится по крайней мере 500 миллиардов лет. Свыше пятисот миллионов тысячелетий нужно вращать наш калейдоскоп, чтобы пересмотреть все его узоры!

Бесконечно разнообразные, вечно меняющиеся узоры калейдоскопа давно интересуют декораторов-художников, фантазия которых не может соперничать с неистощимой изобретательностью этого прибора. Калейдоскоп создает подчас узоры поразительной красоты, могущие служить прекрасными мотивами для орнаментов на обоях, для узоров на различных тканях и т. п.

Но у широкой публики калейдоскоп не вызывает уже того живого интереса, с каким встречен он был в начале XIX века, когда был еще новинкой. Его воспевали в прозе и стихах.

Калейдоскоп изобретен был в Англии в 1816 г. и через год-полтора проник уже в Россию, где был встречен с восхищением. Баснописец А. Измайлов в журнале «Благонамеренный» (июль 1815 г.) писал о калейдоскопе:

«Прочитав объявление о калейдоскопе,
достаю сие чудесное орудие -
Смотрю - и что ж в моих глазах?
В фигурах разных и звездах
Сапфиры, яхонты, топазы,
И изумруды, и алмазы,
И аметисты, и жемчуг,
И перламутр - все вижу вдруг!
Лишь сделаю рукой движенье -
И новое в глазах явленье.

Не только в стихах, но и в прозе невозможно описать того, что видишь в калейдоскопе. Фигуры переменяются при каждом движении руки и одна на другую не походят. Какие прелестные узоры! Ах, если бы можно было вышивать их на канве! Но где взять такие яркие шелка? Вот самое приятное занятие от безделья и от скуки. Гораздо лучше смотреть в калейдоскоп, нежели раскладывать гранпасьянс.

Утверждают, будто калейдоскоп известен был еще в XVII столетии. Ныне недавно он возобновлен и усовершенствован в Англии, оттуда месяца два назад перешел во Францию. Один из тамошних богачей заказал калейдоскоп в 20 000 франков. Вместо разноцветных стеклышек и бус велел он положить жемчуг на драгоценные каменья». Далее баснописец рассказывает забавный анекдот о калейдоскопе и, наконец, заключает статью меланхолическим замечанием, чрезвычайно характерным для эпохи крепостничества и отсталости:

«Известный своими превосходными оптическими инструментами императорский физико-механик Роспинн делает и продает калейдоскопы по 20 руб. Без сомнения, гораздо более найдется на них охотников, нежели на физические и химические лекции, от которых - к сожалению и удивлению - благонамеренный господин Роспинн не получил никакой себе выгоды».

Долго калейдоскоп оставался не более чем любопытной игрушкой и только в наши дни получил полезное применение для составления узоров. Изобретен прибор, с помощью которого можно фотографировать эти узоры и, таким образом, механически придумывать всевозможные орнаменты.

Лучшее место в кинотеатре

Частые посетители кинотеатров заметили, вероятно, что некоторые картины отличаются необыкновенной рельефностью: фигуры отделяются от заднего плана и настолько выпуклы, что забываешь даже о существовании полотна и видишь словно подлинный ландшафт или живых артистов на сцене.

Такая рельефность изображений зависит не от свойства самой ленты, как часто думают, а от места, где помещается зритель. Кинематографические снимки хотя и производятся с помощью весьма короткофокусных камер; но проектируются на экран в сильно увеличенном виде, - раз в сто, - так что их можно рассматривать двумя глазами с большого расстояния (10 см x 100 = 10 м). Наибольшая рельефность наблюдается тогда, когда мы смотрим на картины под тем же самым углом, под каким аппарат «смотрел» на свою натуру при съемке. Тогда перед нами будет естественная перспектива.

Как же найти расстояние, отвечающее такому наивыгоднейшему углу зрения? Для этого нужно выбрать место; во-первых, против середины картины, а во-вторых, на таком расстоянии от экрана, которое во столько же раз больше ширины картины, во сколько раз фокусное расстояние объектива больше ширины кинематографической ленты. Итак, чтобы найти, на каком расстоянии надо в этом случае сесть от экрана, достаточно ширину картины увеличить примерно в 3 раза. Если ширина кинематографического изображения 6 шагов, то лучшие места для рассматривания этих кадров расположены в 18 шагах от экрана.

Этого обстоятельства не следует упускать из виду при испытании различных предложений, имеющих целью придать кинокартинам стереоскопичность: легко приписать испытываемому изобретению то, что обусловлено указанными причинами.

Совет читателям иллюстрированных журналов

Воспроизведения фотографий в книгах и журналах имеют, конечно, те же свойства, что и оригинальные снимки: они тоже становятся рельефнее, если рассматривать их одним глазом и с надлежащего расстояния. Так как разные фотографии сняты аппаратами с различными фокусными расстояниями, то отыскивать надлежащие расстояния для рассматривания приходится испытанием. Закрыв один глаз, держите иллюстрацию на вытянутой руке так, чтобы плоскость ее была перпендикулярна к лучу зрения, а ваш открытый глаз приходился против середины снимка. Теперь приближайте постепенно снимок, не переставая всматриваться в него; вы легко уловите момент, когда он приобретет наибольшую рельефность.

Многие снимки, неотчетливые и плоские при обычном рассматривании, получают глубину и ясность, если смотреть на них описанным способом. Нередко при таком рассматривании становятся заметны блеск воды в другие чисто стереоскопические эффекты.

Надо удивляться, что столь простые факты мало известны, хотя почти все здесь сообщаемое излагалось в популярных книгах еще в прошлом веке. В «Основаниях физиологии ума» В. Карпентера - книге, изданной в русском переводе в 1877 г., - читаем о рассматривании фотографий следующее:

«Замечательно, что эффект этого способа рассматривания фотографических картин (одним глазом) не ограничивает выделение особенностей главного. Это относится главным образом к изображению стоячей воды - самой слабой стороны фотографических картин при обычных условиях. Именно, если смотреть на такое изображение воды обоими глазами, поверхность кажется восковой, но если смотреть одним глазом, в ней часто замечается поразительная прозрачность и глубина. То же можно сказать и относительно различных свойств поверхностей, отражающих свет, например бронзы и слоновой кости. Материал, из которого сделан предмет, изображенный на фотографии, узнается гораздо легче, если смотреть одним глазом, а не двумя».

Обратим внимание еще на одно обстоятельство. Если снимки при увеличении выигрывают в жизненности, то при уменьшении они, напротив, проигрывают в этом отношении. Уменьшенные фотографии выходят, правда, резче и отчетливее, но они плоски, не дают впечатления глубины и рельефности. Причина после всего сказанного должна быть понятна: с уменьшением фотографий уменьшается и соответствующее «перспективное расстояние», которое обыкновенно и без того чересчур мало.

Рассматривание картин

То, что мы сказали о фотографии, до известной степени применимо и к картинам, созданным рукой художника: их всего лучше рассматривать тоже с надлежащего расстояния. Только при этом условии ощутите вы перспективу и картина покажется не плоской, а глубокой и рельефной. Полезно смотреть также одним, а не двумя глазами, особенно на картины небольших размеров.

«Давно известно, - писал по этому поводу английский психолог В. Карпентер в упомянутом сочинении, - что при внимательном рассматривании картины, где перспективные условия, свет, тени и общее расположение деталей строго соответствуют изображаемой действительности, производимое впечатление гораздо живее, если смотреть одним глазом, а не обоими, то эффект усиливается, когда мы смотрим через трубку, исключающую всю постороннюю обстановку картины. Факт этот объясняли раньше совершенно ложно. «Мы видим одним глазом лучше, чем двумя, - говорит Бэкон, - потому что жизненные духи сосредоточиваются при этом в одном месте и действуют с большей силой».

В действительности же тут дело в том, что когда мы смотрим обоими глазами на картину на умеренном расстоянии, то принуждены признать ее плоской поверхностью; когда же мы смотрим только одним глазом, ум наш легче может поддаться впечатлению перспективы, света, теней и т. д. Отсюда, когда мы всматриваемся пристально, картина приобретает в скором времени рельефность и может даже достичь телесности реального ландшафта. Полнота иллюзии будет главным образом зависеть от верности, с которой воспроизведена на картине действительная проекция предметов на плоскости... Преимущество видения одним глазом зависит в этих случаях от того, что ум свободен истолковывать картину по своему произволу, когда ничто не заставляет его видеть в ней плоскую картину».

Уменьшенные снимки с больших картин дают нередко более полную иллюзию рельефности, нежели оригиналы. Вы поймете, отчего это происходит, если вспомните, что при уменьшении картины сокращается то обычно большое расстояние, с которого следует рассматривать изображение, поэтому снимок приобретает рельефность уже на близком расстоянии.

Глаза различных представителей животного мира

Процесс восприятия света, как и всякое другое «действие» лучистой энергии, связан, прежде всего, с поглощением хотя бы некоторой части лучистой энергии. Поэтому необходимым элементом глаза является пигмент: совершенно прозрачный глаз видеть не может. Наиболее элементарные органы зрения, встречающиеся у самых низкоорганизованных животных, представляют собой простые пигментные пятнышки на поверхности их тела, часто совершенно прозрачного. Глаз более высокоорганизованного животного, кроме функции простого обнаружения света, выполняет также функцию ориентирующего органа, позволяющего точно определять направление, откуда идет свет, и таким образом судить о пространственном распределении окружающих предметов и об их геометрических свойствах. Поэтому особого внимания заслуживают зрительные пигменты. И есть только одно органическое вещество - родопсин (и его производные), уникально приспособленное для восприятия света.

Органы зрения очень разнообразны. Они могут быть парными, множественными и одиночными, подвижными и неподвижными, маленькими и большими и т. д. Однако принципы работы самого глаза поразительно единообразны! В любом глазу есть фокусирующий аппарат и аппарат светоизоляции. Совместно они обеспечивают направленность зрения, глаз становится ориентирующим органом. В любом глазу имеется и устройство, подстраивающее чувствительность к разным уровням освещения. Большинство членистоногих имеют много глаз, ориентированных по всем направлениям. Каждый такой глаз, имеющий форму очень узкой и глубокой воронки, в которой воспринимающий аппарат расположен глубоко на дне, видит только в одном определенном направлении; недостаток такого глаза - его ничтожная светосила: к воспринимающему аппарату поступит лишь чрезвычайно узкий поток света. Поэтому животные, снабженные сложными фасеточными глазами (насекомые, раки), не отличаются остротой зрения. Однако благодаря тому, что отдельные глазки направлены в разные стороны и весь глаз велик по сравнению с размерами насекомого, их поле зрения оказывается значительным.

У рыб глаза отличаются плоской роговицей и шаровидным хрусталиком. Аккомодация глаза (приспособление глаза к ясному видению предметов, находящихся на разных расстояниях) у рыб достигается перемещением хрусталика. В задней стенке сосудистой оболочки часто содержится особый слой клеток, наполненный кристалликами светлого пигмента, - это так называемая серебристая оболочка. Иногда также имеется блестящий слой - зеркальце, или тапетум, клетки которого содержат кристаллический пигмент. Этот слой отражает световые лучи на сетчатку, что обусловливает кажущееся свечение глаз некоторых рыб в почти полной темноте (например, у акул).

Интересный пример приспособления к условиям существования представляют глаза глубоководных рыб. Среди них встречаются рыбы с огромными телескопическими глазами, способными улавливать очень слабый свет. Глазное яблоко у этих рыб принимает удлиненную форму, роговица выпуклая, хрусталик и зрачок имеют большие размеры. У некоторых видов глубоководных рыб имеется любопытное приспособление, позволяющее увеличить стереоскопичность зрения, - это так называемые стебельчатые глаза. У так называемой четырехглазой рыбы, охотящейся за добычей на поверхности воды, зрачок вытянут в вертикальном направлении. Роговица разделена горизонтальной полоской на верхний и нижний отделы. Когда рыба плавает на поверхности, верхняя часть ее глаза способна обозревать воздушную среду, а нижняя - водную.

У земноводных роговица глаза очень выпуклая. Аккомодация глаз осуществляется, как у рыб, перемещением хрусталика.

Аккомодация у пресмыкающихся происходит не только за счет перемещения хрусталика, но и путем изменения его формы.

Птицы обладают очень острым зрением, превосходящим зрение других животных. Глазное яблоко у них очень больших размеров и своеобразного строения, благодаря которому увеличивается поле зрения. У птиц, имеющих особенно острое зрение (грифы, орлы), глазное яблоко удлиненной «телескопической» формы.

Глаза млекопитающих, обитающих в воде (например, китов), по выпуклости роговицы и по большому показателю преломления напоминают глаза глубоководных рыб. Глаза высокоорганизованных животных по строению подобны глазу человека, только обладают большей светосилой. Однако поле зрения оказывается меньшим. В ряде случаев этот недостаток компенсируется большей подвижностью глаз: животные могут ими вращать (хамелеон). В других случаях (например, у зайца) они расположены по бокам головы, что дает обзор свыше 180°.

Глаза высокоорганизованных животных (все позвоночные, из беспозвоночных - головоногие, пауки) снабжены собирательной системой - объективом, позволяющим концентрировать на чувствительном нервном окончании весь поток лучистой энергии, поступающей в зрачок глаза. Благодаря этому светосила увеличивается во много тысяч раз.

Органы некоторых животных способны улавливать инфракрасные (тепловые) лучи. Такими органами, например, обладают глубоководные кальмары. Их термоскопические глаза расположены по всей нижней поверхности хвоста. Они устроены так же, как обычный глаз, но снабжены светофильтрами, задерживающими все лучи, кроме инфракрасных.

Своеобразными термолокаторами обладают некоторые змеи (гремучие змеи, щитомордники). Позади и несколько ниже ноздрей у змеи расположены лицевые ямки). Высокая чувствительность к инфракрасному свету позволяет ей и ночью отыскивать жертву. Установлено, что термолокатор змеи реагирует на разность температур в 0,001 °С.

Почему и как преломляется свет?

То, что при переходе из одной среды в другую луч света преломляется, многим представляется странным капризом природы. Кажется непонятным, почему свет не сохраняет в новой среде первоначального своего направления, а избирает ломаный путь. Кто так думает, тот, вероятно, с удовлетворением узнает, что луч света претерпевает, в сущности, то же самое, что происходит и с марширующей колонной бойцов, пересекающей границу между почвой, удобной для ходьбы, и почвой неудобной. Вот что писал об этом физик прошлого века Д. Гершель:

«Представьте себе отряд солдат, идущий по местности, разделенной прямой границей на две полосы, из которых одна гладкая, ровная и удобная для ходьбы, другая - кочковатая, затруднительная, так что ходьба по ней не может совершаться столь быстро. Предположим сверх того, что фронт отряда составляет угол с пограничной линией между двумя полосами, так что солдаты достигают этой границы не все одновременно, а последовательно один за другим. Тогда каждый солдат, переступив границу, очутится на почве, по которой он не может более двигаться так быстро, как до того времени. Он не сможет уже держаться на одной линии с остальной частью шеренги, еще находящейся на лучшей почве, и будет от нее отставать с каждой секундой все больше. Так как каждый солдат, достигая границы, испытывает одинаковое затруднение в ходьбе, то, если солдаты не нарушат строя, не рассеются, а будут продолжать маршировать правильной колонной, вся та часть колонны, которая переступила границу, будет неизбежно отставать от остальной и составит с ней, поэтому тупой угол в точке пересечения границы. И так как необходимость ходить в ногу, не перебивая дороги друг другу, заставит каждого солдата шагать прямо перед собой, под прямым углом к новому фронту, то путь, который он пройдет по переходе границы, будет, во-первых, перпендикулярен к новому фронту, а во-вторых, так относиться к тому пути, какой был бы пройден в случае отсутствия замедления, как новая скорость к прежней».

Вы можете воспроизвести наглядное подобие преломления света у себя на столе. Накройте половину стола скатертью и, слегка наклонив стол заставьте скатываться по нему пару колесиков наглухо посаженных на общую ось (например, от сломанного детского паровоза или другой игрушки).

Если направление движения колес и край скатерти составляют прямой угол, преломления пути не происходит. Вы имеете в этом случае иллюстрацию оптического правила: луч, перпендикулярный к плоскости раздела сред, не преломляется. При направлении, наклонном к краю скатерти, путь колес изламывается на этом краю, т. е. на границе между средами с различной скоростью движения в них. Легко заметить, что при переходе из части стола, где скорость движения больше (непокрытая часть), в ту часть, где скорость меньше (скатерть), направление пути («луч») приближается к «перпендикуляру падения». В обратном случае наблюдается удаление от этого перпендикуляра.

Из этого можно, между прочим, почерпнуть важное указание, вскрывающее сущность рассматриваемого явления, а именно, что преломление обусловлено различием скорости света в обеих средах. Чем больше различие в скорости, тем значительнее преломление; так называемый «показатель преломления», характеризующий величину излома лучей, есть не что иное, как отношение этих скоростей. Когда вы читаете, что показатель преломления при переходе из воздуха в воду есть 4/3, то вы вместе с тем узнаёте, что свет движется в воздухе примерно в 1,3 раза быстрее, чем в воде.

А в связи с этим находится и другая поучительная особенность распространения света. Если в случае отражения световой луч следует кратчайшим путем, то в случае преломления он избирает скорейший путь: никакое другое направление не приводит луч так скоро к «месту назначения», как этот изломанный путь.

Неопытные купальщики

Неопытные купальщики нередко подвергаются большой опасности только потому, что забывают об одном любопытном следствии закона преломления света: они не знают, что преломление словно поднимает все погруженные в воду предметы выше истинного их положения. Дно пруда, речки, каждого водоема представляется глазу приподнятым почти на третью часть глубины; полагаясь на эту обманчивую мелкость, люди нередко попадают в опасное положение. Особенно важно знать это детям и вообще людям невысокого роста, для которых ошибка в определении глубины может оказаться роковой.

Искаженное изображение ложки, опущенной в стакан с водой. Причина - преломление световых лучей. Тот же оптический закон, который придает полупогруженной в воду ложке изломанный вид, обусловливает и кажущееся поднятие дна.

Опыт с монетой в чашке.

Вы можете проверить это. Посадите товарища за стол так, чтобы он не мог видеть дна стоящей перед ним чашки. На дно ее положите монету, которая, разумеется, будет заслонена стенкой чашки от глаз вашего товарища. Теперь попросите товарища не поворачивать головы и налейте в чашку воды. Произойдет нечто неожиданное: монета сделается для вашего гостя видимой! Удалите воду из чашки спринцовкой, - и дно с монетой опять опустится.

Участок дна m кажется наблюдателю (глаз которого - над водой, в точке А) в приподнятом положении: лучи преломляются и, переходя из воды в воздух, вступают в глаз, как показано на рисунке, а глаз видит участок на продолжении этих линий, т. е. над m. Чем наклоннее идут лучи, тем выше поднимается m. Вот почему при рассматривании, например, с лодки ровного дна пруда нам всегда кажется, что оно наиболее глубоко прямо под нами, а кругом - все мельче и мельче.

В таком виде представляется подводному наблюдателю железнодорожный мост, перекинутый через реку (с фотографии профессора Вуда).

Итак, дно пруда кажется нам вогнутым. Наоборот, если бы мы могли со дна пруда смотреть на перекинутый через него мост, он казался бы нам выпуклым (как изображено на рис.35) В данном случае лучи переходят из слабо преломляющей среды (воздуха) в сильно преломляющую (воду), поэтому и эффект получается обратный, чем при переходе лучей из воды в воздух. По сходной причине и ряд людей, стоящих, например, возле аквариума, должен казаться рыбам не прямой шеренгой, а дугой, обращенной своей выпуклостью к рыбе.

IV.II. Вопросы для самостоятельного анализа природных физических явлений.

1. Необходимо расположить по прямой линии молодые деревья, высаживаемые в землю при озеленении улицы. Каким свойством световых лучей пользуются при этом?
   1. отражения света;
   2. прямолинейности распространения света;
   3. преломления света;
   4. дифракции света;
   5. интерференции света.
2. Почему длинная аллея деревьев на значительном расстоянии от наблюдателя кажется сходящейся в одну точку.
   1. чем больше расстояние, тем меньше угол зрения;
   2. чем больше расстояние, тем больше угол зрения;
   3. чем меньше расстояние, тем меньше угол зрения;
   4. чем больше расстояние, тем хуже зрение;
   5. чем меньше расстояние, тем лучше зрение.
3. Почему у кошки в темноте светятся глаза?
   1. за счет интерференции света;
   2. за счет дифракции света;
   3. за счет поляризации света;
   4. за счет отражения света;
   5. за счет преломления света.
4. Если смотреть с берега на плавающую в реке рыбу, то часто, даже зная эту рыбу, можно ошибиться в ее названии. В особенности часты ошибки, когда рыба широкая и плоская: ее вертикальные размеры несколько сокращаются, а горизонтальные остаются без изменения. Например, лещ кажется в воде не таким плоским, и его легко принять за другую рыбу. Чем это объясняется?
   1. отражением света;
   2. прямолинейностью распространения света;
   3. преломлением света;
   4. дифракцией света;
   5. интерференцией света.
5. Объясните назначение зубного зеркала. Как врач должен располагать его по отношению к зубу больного?
   1. под зубом;
   2. слева от зуба;
   3. справа от зуба;
   4. сверху от зуба;
   5. снизу от зуба, если больной зуб верхний, и сверху от зуба, если больной зуб нижний.
6. Почему растения не следует поливать в то время, когда на них падают солнечные лучи?
   1. капли воды быстро испарятся;
   2. испарение воды переохладит растение;
   3. может произойти быстрое охлаждение;
   4. капли воды могут скрутить листья;
   5. капли воды могут обжечь растение.
7. Какая часть человеческого глаза больше всего преломляет световые лучи?
   1. склера;
   2. роговица;
   3. ресницы;
   4. хрусталик;
   5. правильного ответа нет.
8. Когда хрусталик глаза становится более выпуклым: когда глаз рассматривает более близкий предмет или более далекий?
   1. близкий;
   2. далекий;
   3. близкий мелкий;
   4. далекий мелкий;
   5. правильного ответа нет.
9. Почему глаза быстро утомляются, если читать книгу, держа ее на близком расстоянии от глаз?
   1. устают мышцы склеры;
   2. устают мышцы хрусталика;
   3. устают мышцы роговицы;
   4. устают мышцы века;
   5. устают мышцы щек.
10. Объясните, почему зрачок нашего глаза кажется черным?
    1. происходит электризация;
    2. происходит поляризация;
    3. происходит конденсация;
    4. происходит дифракция;
    5. правильного ответа нет.
11. Существуют организмы (например, личинка перистого комара), которых в воде не видно из-за их прозрачности. Но глаза у таких существ-невидимок хорошо заметны в виде черных точек. Почему этих существ не видно в воде?
    1. разная оптическая плотность;
    2. разная плотность;
    3. одинаковая оптическая плотность;
    4. одинаковая плотность;
    5. правильного ответа нет.
12. Почему хрусталик рыбьего глаза имеет почти сферическую форму?
    1. для увеличения остроты зрения;
    2. для увеличения контраста;
    3. для увеличения фокусного расстояния хрусталика;
    4. для увеличения оптической силы хрусталика;
    5. для увеличения выносливости глаз.
13. Зрачки глаз у лошадей расположены горизонтально. Объясните почему.
    1. чтобы лучше видеть ночью;
    2. чтобы лучше видеть днем;
    3. чтобы лучше видеть по горизонтали;
    4. чтобы лучше видеть по вертикали;
    5. чтобы лучше видеть в дождь.
14. Зрачки у кошек и лисиц расположены вертикально. Объясните почему.
    1. чтобы лучше видеть ночью;
    2. чтобы лучше видеть днем;
    3. чтобы лучше видеть по горизонтали;
    4. чтобы лучше видеть по вертикали;
    5. чтобы лучше видеть в дождь.
15. Почему деревья в сырую погоду кажутся более удаленными от нас, чем на самом деле?
    1. потому что мокрые;
    2. потому что хуже освещены;
    3. потому что свет хуже распространяется;
    4. потому что свет хуже преломляется;
    5. потому что плохая интерференция.
16. Почему большинство животных Крайнего Севера белого цвета, а те, окраска которых иная, например белка, заяц, меняют ее зимой на белую?
    1. лучше спрятаться;
    2. лучше поглощают тепловые лучи;
    3. больше излучают тепла;
    4. меньше излучают тепла;
    5. просто животные модничают.
17. Почему насекомые, живущие в полярных областях и высокогорных районах, имеют преимущественно темную окраску?
    1. лучше спрятаться;
    2. лучше поглощают тепловые лучи;
    3. больше излучает тепла;
    4. меньше излучает тепла;
    5. просто животные модничают.
18. Кто сильнее нагревается на солнце: хорошо загоревший или совсем не загоревший?
    1. загоревший;
    2. не загоревший;
    3. зависит от состояния организма;
    4. нет ни какой разницы;
    5. правильного ответа нет.
19. В теплый летний вечер можно наблюдать такое явление. Над головой одного из гуляющих по парку товарищей кружит целое облако комаров, около второго их нет. Как это можно объяснить?
    1. повышенным излучением запахов;
    2. повышенным излучением флюидов;
    3. повышенным излучением биотоков;
    4. повышенным излучением тепла;
    5. правильного ответа нет.
20. Гнезда термитов имеют форму крыла, плоскости которого обращены к востоку и западу. Почему термиты так строят свои жилища?
    1. для поддержания необходимой влажности;
    2. для поддержания необходимой плотности;
    3. для поддержания необходимой электризации;
    4. для поддержания необходимой радиации;
    5. правильного ответа нет.
21. В густом еловом лесу нет ни красных, ни синих, ни желтых цветов, одни белые или бледно-розовые. Чем это объясняется?
    1. эти цветы более привлекательные;
    2. эти цветы более заметны;
    3. эти цветы более медоносны;
    4. эти цветы более крупные;
    5. правильного ответа нет.
22. Чем объяснить, что при освещении солнечным светом мы видим траву зеленой, розы красными и т.д.?
    1. частотой отраженных лучей;
    2. частотой преломленных лучей;
    3. частотой падающих лучей;
    4. частотой поляризованного света;
    5. правильного ответа нет.

IV.III. Качественные задачи.

1. Что больше: облако или его полная тень?
2. Может ли человек бежать быстрее своей тени?
3. Под деревом, покрытым густой листвой, в солнечный день можно видеть круглые светлые пятна. Как они образуются? Какая будет форма пятен в лунную ночь?
4. Человек, стоящий на берегу озера, видит на гладкой поверхности воды изображение Солнца. Как будет перемещаться это изображение при удалении человека от озера?
5. Можно ли в воде глубокого колодца увидеть отражение Солнца?
6. Для чего у вагонов трамвая, троллейбуса и автобуса справа и слева от водителя помещаются небольшие зеркала?
7. Встаньте перед плоским зеркалом, закройте левый глаз и налепите на зеркало бумажку так, чтобы не видеть изображения закрытого глаза. Не меняя положения головы, откройте левый глаз и закройте правый. Почему опять не видно изображения закрытого глаза? Поясните явление, сделав чертеж.
8. Луч прожектора хорошо виден в тумане, а хуже в ясную погоду. Почему?
9. В летний солнечный день асфальтовое шоссе кажется блестящим, если смотреть на него вдаль. Почему?
10. Почему розыски подводных лодок или больших косяков рыбы удобно производить с самолета?
11. С берега хорошо видно дно реки у берега, но не видно дна реки на ее середине, хотя глубина там может быть меньше, чем у берега. Почему?
12. Зимой, когда земля покрыта снегом, лунные ночи бывают светлее, чем летом. Почему?
13. Неровности дороги днем видны хуже, чем ночью при освещении дороги фарами автомобиля. Почему?
14. Куда нужно поместить электрическую дугу прожектора, чтобы им можно было осветить наиболее удаленные предметы?

IV.IV. Ответы

1. - 2
2. - 1
3. - 4
4. - 3
5. - 4
6. - 5
7. - 2
8. - 1
9. - 2
10. - 5
11. - 3
12. - 4
13. - 3
14. - 4
15. - 2
16. - 4
17. - 2
18. - 1
19. - 4
20. - 5
21. - 2
22. - 1

Литература.

1. В.М. Ланге. Физические парадоксы и софизмы. М. «Просвещение». 1978.
2. А. Томилин. Заклятие Фавна. «Лениздат». 1986.
3. Л.Г. Асламазов, А.А. Варламов. Удивительная физика. М. «Наука» 1988.
4. Б. Шонланд. Полет молнии. М. «Гидрометеоиздат». 1970.
5. Г.П. Макеева, М.С. Щедрин. Физические парадоксы и занимательные вопросы. Мн. «Народная асвета». 1981.
6. Х.П. Погосян. Атмосфера и человек. М. «Просвещение». 1977.
7. В.З. Гуревич. Энергия невидимого света. М. «Наука». 1923.
8. С.И. Вавилов. Глаз и солнце. М. «Наука». 1976.
9. И.Г. Хорбенко. Звук. Ультразвук. Инфразвук. М. «Знание». 1985.
10. Н.Т. Квасов. Шаровая молния: гипотезы и факты. Мн. «Университетское». 1987.
11. М. Гумилевская. Почему так бывает. Мн. «Народная асвета». 1987.
12. Ц.Б. Кац. Биофизика на уроках физики. М. «Просвещение». 1988.
13. Э.В. Ратников. Физика вокруг нас. Мн. «Дизайн ПРО». 1997.
14. М. Гумилевская. Почему так бывает. Мн. «Народная асвета». 1987.
15. В.М. Варикаш, Б.А. Кимбар, И.М. Варикаш. Физика в живой природе. Мн. «Народная асвета». 1984.
16. Л.В. Тарасов. Физика в природе. М. «Просвещение». 1988.
17. Я.И. Перельман. Занимательная физика. Книга 1. М. «Наука». 1983.
18. Я.И. Перельман. Занимательная физика. Книга 2. М. «Наука». 1978.
19. С.Ф. Покровский. Наблюдай и исследуй сам. М. «Просвещение». 1977.
20. Б.Ф. Билимович. Физические викторины. М. «Просвещение». 1977.
21. Дж. Мэрион. Общая физика с биологическими примерами. М. «Наука». 1986.
22. М. Минарт. Свет и цвет в природе. М. «Наука». 1969.
23. В.Н. Ланге. Экспериментальные физические задачи на смекалку. М. «Просвещение». 1985.
24. Л.Я. Гальперштейн. Забавная физика. М. «Мир». 1994.
25. Книга для чтения по физике. М. «Просвещение». 1978.
26. Б. Кудрявцев. Мир в песчинке. М. «Знание». 1961.
27. Дж. Уокер. Физический фейерверк. М. «Мир». 1979.
28. Б. Донат. Физика в играх. С.- Петербург. 1914.
29. Е. Соломин. Опыт – лучший учитель. М. 1909.
30. Тисандье Гастон. Научные развлечения. С.- Петербург. 1883.
31. Фэдо. Научные забавы. С.- Петербург. 1900.
32. Физика природы. М. «Знание». 1990.
33. Акбаев. Физика и живая природа. М. «Наука». 1999.
34. А.В. Цингер. Начальная физика. С.- Петербург. 1910.
35. К.Краевич. Физика ежедневных явлений. С.-Петербург. 1877.
36. Дебо Эмиль. Чудесное в науке. С.- Петербург. 1892.
37. Гампсон – Шефер. Парадоксы природы. М. 1910.
38. О.Ф. Хузе. Сто тысяч почему. Л. «Дет. лит.». 1967.
39. М.Е. Тульчинский. Качественные задачи по физике. – М.: Просвещение.1972.
40. Л. Эллиот, У. Уилкокс. Физика. – М.: Наука. 1975.
41. М.И. Блудов. Беседы по физике. – М.: Просвещение. 1992.
42. Горбацевич А.К., Горовая Н.Ф., Жилко В.В., Киселева А. В. и др. Программы для учреждений, обеспечивающих получения общего среднего образования с русским языком обучения с 12-летним сроком обучения. – Мн.: НИО. 2003.

Оглавление.

Предисловие	2
IV.I. Знаете ли Вы?	4
Полярное сияние	4
Почему бывает радуга?	6
Радуга	7
Радуга глазами внимательного наблюдателя	10
Радуга на других планетах	11
Физика и красота	12
Гало	12
Миражи	13
Некоторые виды миражей	16
Солнце	16
Удивительное в солнечных закатах	18
Красный цвет заходящего солнца и голубой цвет дневного неба	20
Почему снег белый?	21
Почему трава зеленая?	22
Почему желтеют листья?	24
Как добыть огонь с помощью льда?	25
Говорящая «отрубленная» голова	26
Кого мы видим, глядя в зеркало?	27
Новое и старое о калейдоскопе	28
Лучшее место в кинотеатре	30
Совет читателям иллюстративных журналов	30
Рассматривание картин	31
Глаза различных представителей животного мира	32
Почему и как преломляется свет?	34
Неопытные купальщики	36
IV.II. Вопросы для самостоятельного анализа природных явлений	41
IV.III. Качественные задачи	47
IV.IV. Ответы	49
Литература	50
Оглавление	51