Научные термины для традиционных пяти чувств делают даже повседневные движения вполне обоснованными и продуманными: офтальмоцепция (зрение), аудиоцепция (слух), густацепция (вкус), ольфакоцепция (обоняние) и тактицепция (осязание). Интересно отметить, что на наши ощущения от пищи влияет не только вкус, но и запах. Когда наши 10 тысяч (или сколько их там) вкусовых рецепторов вступают в контакт с пищей, они выбирают между пятью основными вкусами: сладость, горечь, кислота, соленость и умами («мясной» вкус). Одновременно в носу работают 400 типов обонятельных рецепторов, способных различать более одного триллиона ароматов. Еще более удивительны кончики пальцев, каждый из которых имеет две тысячи осязательных рецепторов: они могут обнаружить объект высотой до трех микрон (ширина человеческого волоса составляет от пятидесяти до ста микрон).
Непростая задача — разобраться, где в пространстве и времени находятся наши тела и умы. Так что наша способность различать медленный аромат некоторых вещей и слабый вкус других — большая ценность.
Южное сияние
Менее известный, но такой же удивительный собрат северного полярного сияния — южное полярное сияние. Как и его северный аналог, это прямой результат космической погоды.
По большей части магнитосфера (область вокруг планеты, в которой доминирует ее магнитное поле) защищает Землю от таких явлений, как солнечный ветер и вредное воздействие космических лучей. Полярное сияние возникает, когда через нее проходят электрически заряженные частицы солнечного ветра. Их источником является «корональный выброс массы» — большое облако солнечной плазмы и линий магнитного поля, которое выбрасывается Солнцем во время особенно сильных или продолжительных вспышек. Они проходят более 150 миллионов километров, прежде чем проникнуть в наше собственное магнитное поле со скоростью более 6 миллионов километров в час (это геомагнитная буря). Их электрически заряженные частицы и атомы сталкиваются с кислородом и азотом в верхних слоях нашей атмосферы, подталкивая их в более высокоэнергетические состояния. Полярное сияние — свет, испускаемый этими частицами, когда они возвращаются в свое первоначальное энергетическое состояние.
Скорее всего, южное сияние менее известно потому, что обычно происходит над открытым морем, и, чтобы рассмотреть его с суши, нужно находиться на крайнем юге Австралии, Чили или Новой Зеландии, на острове Южная Георгия (Фолклендские острова) или где-то возле Южного полюса. Если смотреть с земли, оно появляется далеко на горизонте. Южное сияние также чаще кажется красным, а не зеленым, как северное, а наши глаза менее чувствительны к красному цвету по сравнению с зеленым.
Если вы добрались до этих невероятных южных широт, вам придется дождаться ясного ночного неба. Поскольку полярные сияния происходят в самой верхней части атмосферы Земли, нужно, чтобы световое загрязнение было сведено к минимуму. Так что тьма, только тьма и никакой Луны. Чтобы еще больше усложнить ситуацию: солнечная активность изменяется циклами длиной одиннадцать лет, и существуют периоды более высокой и более низкой активности. Сейчас мы находимся на склоне двадцать четвертого солнечного цикла (столько ведутся наблюдения) — это значит, что нам предстоит более спокойный период космической погоды.
Одевайтесь в соответствии с ней.
В июне все иначе
На нашей планете более трех триллионов деревьев — примерно по четыреста на человека. Вероятно, на Земле больше деревьев, чем звезд в Млечном Пути. Большая часть суши находится в Северном полушарии, и деревья разумно следуют этому примеру: большинство лесов умеренного климатического пояса произрастают в Канаде, Сибири и Скандинавии.
Поскольку жизнь деревьев зависит от сезона, в течение года поток углекислого газа и кислорода меняется довольно значительно, а общий эффект, который деревья оказывают на наш воздух, приводит в изумление. Когда они впитывают воздух, то поглощают углекислый газ и, благодаря солнечному свету, накапливают его, а кислород выпускают обратно в атмосферу.
У одного зрелого дуба может быть до полумиллиона листьев, каждый из которых покрыт крошечными структурами — «устьицами», которые очень похожи на легкие. Именно через устьица проходит углекислый газ, а кислород выходит наружу. На одном квадратном миллиметре листа находится от ста до тысячи устьиц, и все они одинаково заняты своим вкладом в обширную систему дыхания Земли.
Зимой, оставшись без листьев и, следовательно, практически без дыхательных аппаратов, деревья ведут себя относительно тихо, а в воздухе слоняется углекислый газ: некуда пойти, нечего делать, никто не зовет его в гости. Но в июне бесчисленные миллионы свежевыращенных зеленых листьев возвращаются к своему занятию и в прямом смысле очищают воздух от углекислого газа, что особенно заметно при наблюдении за более северными лесами. Эта уборка длится до ноября. Затем ситуация меняется, и цикл продолжается (и так снова и снова).
Хотя деревья не единственные контролеры углекислого газа (океаны и животные тоже вносят свой вклад), они оказывают заметное влияние на здоровье планеты. Но им сложно угнаться за количеством углекислого газа, которое мы выбрасываем в окружающую среду: тысячи лет назад деревьев было в два раза больше, и, следовательно, сегодня сажать деревья важнее, чем когда-либо.
А могли бы иметь крылья
Кости и мышцы у многих биологических видов очень похожи — часто единственной разницей является их форма, количество или очевидное назначение. Это во многом зависит от того, относительно какой деятельности складывалась эволюция животного: эквивалент кисти руки человека можно увидеть у летучих мышей и китов, но кости у них немного изменены в соответствии с целями. При этом у жирафов столько же костей в шее, что и у нас, — семь, но нам не приходится использовать шею, чтобы дотянуться до веток дерева и позавтракать. А если сравнить человека с птицей, то рука удивительным образом похожа на крыло.
Поднимемся немного дальше и увидим, что грудная кость птицы — вилочка — на самом деле представляет собой сросшиеся ключицы. К этому уникальному приспособлению крепятся сильные мышцы, необходимые для полета. Не считая горстки динозавров, птицы — единственные животные, имеющие вилочку. Однако не у всех птиц она есть: у нелетающих птиц, например пингвинов, она отсутствует, поскольку эта конструкция им просто не нужна. Такие слияния костей называют синостозами, и у птиц они встречаются чаще, чем у других животных. За миллионы лет слияние костей создало более прочные и более жесткие конструкции, которые позволяют птицам совершать перелет через океаны и обширные леса, между линиями электропередачи и сквозь сны тех, кто мечтает иметь крылья.
У птиц также имеются «пневматизированные» кости с маленькими полыми карманами, в которые поступает воздух. Эти изящные на вид конструкции уменьшают вес и увеличивают механическую прочность костей настолько, что общий вес перьев птицы нередко превышает вес ее скелета. Тип полета у отдельных видов птиц влияет на количество «полых» костей. Их больше всего у птиц, которые долго парят в высоте, а у пингвинов, например, таких конструкций нет вообще.
Не считая этих гениальных воздушных пространств внутри птичьих костей (в то время как кости человека содержат костный мозг и очень важные стволовые клетки), ваши руки так похожи на крылья птиц, что считаются «гомологичными» структурами. Это значит, что они достаточно похожи, чтобы продемонстрировать общее эволюционное происхождение. Это кусочки скелета, которые очень похожи по структуре и расположению у совсем разных видов и необязательно имеют одно и то же назначение. В биологии под гомологией подразумевается существование общего предка у двух скелетных структур, органов или даже генов — остатки единства, которое связывает это с тем, меня — с вами, а вас — с птицами, которые кружат на теплых ветрах, пронизывающих их крылья, и чьи сердца напоминают компас.
Всё и сразу
В природе два предмета, которые движутся или колеблются с одинаковой скоростью, постепенно начинают двигаться с одинаковой скоростью или интервалом (если они достаточно близки друг к другу). Чтобы двигаться вместе, требуется меньше энергии, чем для движения по отдельности или в противофазе, — эту прекрасную встроенную лень физики называют «захватом ритма». Синхронизация очень широко распространена во Вселенной — от крошечного субатомного уровня до самых пустых уголков пространства-времени. По всей видимости, эта предельная тенденция к спонтанному и причудливому порядку противодействует силе энтропии (см. «Хоть кто-то знает, который час?»). Примеры ее можно увидеть везде: птицы в больших стаях; рыбы, плавающие группами, чтобы уклониться от хищников; приливные ритмы, марши электронов, даже вы сами.
Естественный кардиостимулятор у вас в сердце, называемый синоатриальным узлом, состоит из 10 тысяч отдельных клеток, каждая из которых имеет собственные электрические ритмы, которые управляют сердцебиением, но они должны работать в унисон, чтобы вы могли действовать. В каждом из ваших органов клетки тоже синхронизированы. Кроме того, все ваши органы действуют согласованно, хотя их функции сильно различаются. Что еще? Существует также синхронизация между вашим телом и окружающим миром в форме биологических циркадных часов.
Не только ваши часы соблюдают синхронность: в 1665 году голландский физик Христиан Гюйгенс заметил, что находящиеся в непосредственной близости маятники двух часов колеблются согласованно, даже если они начинали с весьма разных интервалов. Между тем в Юго-Восточной Азии самцы светлячков на берегах рек тысячами вспыхивают в унисон, создавая удивительное световое зрелище, которое первые путешественники с Запада долгое время считали иллюзией.
Появляется все больше исследований «межличностной синхронизации», описывающих механизмы, с помощью которых люди могут синхронизироваться с другими людьми, и их назначение. С 1800-х годов нам известно, что существует тесная связь между дыханием и частотой сердечных сокращений: речь идет о захвате ритма, или «дыхательной синусовой аритмии». Теперь все больше ученых пытаются зафиксировать это в исследованиях. В одном исследовании датских ученых было доказано, что, если поместить двух незнакомцев в комнату для выполнения задачи, которая требует доверия, их сердца начнут биться синхронно. В шведских исследованиях отмечалось,