человеческий глаз. Подойдите ближе, – и пред вами снова появится ничего не выражающая сетка…
Рис. 110. Смотрите на эту фигуру с расстояния нескольких шагов.
Что вы видите?
Вы, конечно, подумаете, что это какой-нибудь искусный «трюк» изобретательного гравера. Нет, это лишь грубый пример той иллюзии зрения, которой мы поддаемся всякий раз, когда рассматриваем так называемые «тоновые» иллюстрации, или «автотипии». В книгах и журналах фон рисунка всегда кажется нам сплошным; но рассмотрите его в лупу – и перед вами появится точно такая же сетка, какая изображена на рис. 110. Этот, так озадачивший вас, рисунок представляет собой не что иное, как сильно увеличенный участок обыкновенной тоновой иллюстрации. Разница лишь в том, что когда сетка мелка, она сливается в сплошной фон уже на близком расстоянии, – именно на том, на котором мы обыкновенно держим книгу при чтении. Когда же сетка крупна, слияние происходит на соответственно большем расстоянии.
Необыкновенные колеса
Случалось ли вам через решетку забора или, еще лучше, на полотне кинематографа следить за спицами колес быстро движущейся кареты или автомобиля? Вероятно, вы замечали при этом странное явление: автомобиль мчится с головокружительной быстротой, а между тем его колеса едва-едва вертятся, а то и вовсе не вертятся. Мало того: иногда они вращаются даже в противоположном направлении!
Конечно, это только иллюзия зрения, но она так необычайна, что положительно приводит в недоумение всех, кто замечает ее впервые.
Объясняется этот своеобразный обман зрения следующим образом. Следя за вращением колеса через отверстия забора, мы видим колесные спицы не непрерывно, а через равные промежутки времени, так как планки забора каждое мгновение заслоняют их от нас. Точно также и кинематографическая лента запечатлевает изображения колес с перерывами, в отдельные моменты. Здесь возможны три случая, которые мы сейчас и рассмотрим один за другим.
Во-первых, может случиться, что за время перерыва колесо успеет сделать целое число оборотов – безразлично сколько: 2 или 20 – только бы число это было целое. Тогда спицы колесá на новом снимке займут то же самое положение, что и на прежнем. В следующий промежуток колесо сделает опять целое число оборотов (так как величина промежутка и скорость автомобиля не изменяются) – и положение спиц снова останется прежним. Видя все время одно и то же положение спиц, мы невольно заключаем, что колесо вовсе не вертится.
Второй случай: колесо успевает в каждый промежуток сделать целое число оборотов плюс еще часть оборота, весьма небольшую (например, 1/100). Наблюдая за сменой таких изображений, мы о целом числе сделанных оборотов не можем и догадаться, а будем видеть лишь медленное вращение колеса (с каждым разом на 1/100 оборота). В результате нам покажется, что, несмотря на быстрое перемещение автомобиля, его колеса вращаются чрезвычайно лениво.
Третий случай. Его удобнее рассмотреть на наглядном примере (см. рис. 111). Две соседние спицы А и В первоначально находились в положении, показанном на левой фигуре рис. 111. На следующем снимке, сделав некоторое число оборотов влево, те же спицы заняли положение, обозначенное буквами D и С. Так как дуга АС меньше, чем дуга АD, то будет казаться, что спица А повернулась не вперед, к точке D, а назад, к точке С, т. е. мы принимаем спицу В за переместившуюся назад спицу А (ведь все спицы сходны между собою). В результате нам покажется, что колесо вращается в обратном направлении. И это обманчивое впечатление будет длиться до тех пор, пока автомобиль не изменить своей скорости настолько, чтобы дуга АС стала больше дуги АD.
Рис. 111. Почему на экране кинематографа колёса иногда кажутся вращающимися в обратном направлении.
Остается только внести маленькие поправки в наше объяснение. В первом случае мы, ради простоты, говорили о числе полных оборотов колесá; но так как спицы колесá похожи одна на другую, то достаточно, чтобы колесо повернулось на целое число промежутков между спицами. То же относится и ко второму случаю.
Когда показывают в кинематографе обыкновенные сцены, эта иллюзия, разумеется, мало вредит естественности впечатления. Но если на экране хотят объяснить действие какого-нибудь механизма, то этот обман зрения может породить весьма серьезные недоразумения и даже дать совершенно превратное представление о работе машины.
Почему заяц «косой»?
Человек – одно из немногих существ в мире, глаза которых приспособлены к одновременному рассматриванию одного и того же предмета; у него поле зрения правого глаза лишь немного не совпадает с полем зрения левого глаза. Большинство же животных смотрит каждым глазом отдельно. Видимые ими предметы не отличаются тою рельефностью, к которой мы привыкли, но зато поле их зрения гораздо обширнее, чем у нас. На рис. 112 наглядно изображено поле зрения человека: каждый глаз видит в пределах угла в 120 градусов, и оба эти угла почти покрывают друг друга.
Рис. 112. Поля́ зрения обоих глаз человека почти совпадают.
Сравните этот чертеж с чертежом на рис. 113, изображающим поле зрения зайца: не поворачивая головы, заяц своими расставленными по бокам глазами видит не только то, что находится впереди его, но и то, что находится позади. Оба поля зрения его глаз смыкаются и спереди и сзади! Теперь вам понятно, почему так трудно подкрасться к зайцу, не спугнув его. Но зато заяц совершенно не видит того, что расположено непосредственно перед его мордой; ему приходится, чтобы увидеть весьма близкий предмет, повертывать голову набок.
Почти все беззащитные копытные и жвачные животные также обладают этой способностью «всестороннего» зрения; правда, их зрительные образы не так отчетливы, но зато от животного не ускользает ни малейшее движение, совершающееся кругом него. Подвижные хищные животные, которым приходится чаще всего самим быть нападающей стороною, – лишены этой способности видеть кругом себя; они обладают «двуглазым» зрением, позволяющим им зато точно оценивать расстояние для прыжка.
Рис. 113. Как видит заяц? Поля́ зрения обоих его глаз смыкаются не только впереди, но и сзади.
Давление лучей света
«Когда мы наблюдаем, – говорит один английский физик, – как плотина размывается во время шторма, нам легко верится, что морские волны производят давление на берег, о который они ударяются. Но нам трудно поверить, что микроскопические световые волны также давят на всякий предмет, на который они падают; что зажженная лампа, например, посылает волны, производящие давление на самый источник света и на всякую поверхность, которую они освещают. А между тем, нам теперь достоверно известно, что свет производит подобного рода давление».
Спешу прибавить, что давление это крайне ничтожно; лучи Солнца давят на земную поверхность с силою одного миллиграмма на каждый квадратный метр. Вся обращенная к Солнцу сторона земного шара испытывает от солнечных лучей давление в 600 миллионов пудов. Цифра эта кажется, конечно, колоссальной, но она много потеряет в ваших глазах, если я скажу вам, что она меньше той силы, с которой Земля притягивается Солнцем, в 50 биллионов (т. е. 50 миллионов миллионов) раз!
Для мелких тел отношение между силою светового давления и силой притяжения выражается более крупной дробью, чем для земного шара. Это и понятно, так как сила давления лучей света пропорциональна поверхности тела, а сила притяжения пропорциональна массе. Если бы, например, поперечник земного шара был вдвое меньше, то объем и масса его уменьшилась бы в 8 раз, а поверхность – в 4 раза; вследствие этого притяжение уменьшилось бы в 8 раз, но давление лучей – всего в 4 раза.
Отсюда вытекает одно любопытное следствие. Так как отталкивающая сила лучей Солнца с уменьшением поперечника освещаемого тела убывает медленнее, нежели притягательная, то ясно, что при некоторой, очень маленькой, величине тела обе силы должны стать равными. Вычислено, что микроскопически маленькая водяная капелька диаметром в ¾ микрона[45] испытывает со стороны Солнца давление, равное его притяжению. Другими словами, такая капелька как бы не притягивается Солнцем. Для еще более мелких капель сила светового давления должна уже превышать силу солнечного притяжения, т. е. такая капля будет отталкиваться лучами Солнца. Перевес светового давления над притяжением дает, правда, в данном случае ничтожную силу, – но не забудьте, что ведь и вес этой капельки неизмеримо мал. Неудивительно поэтому, что скорость, которую лучи света сообщают такой капельке, может достигать огромной величины – нескольких сотен или даже тысяч верст в секунду!
Теперь вам не покажется странным, что мельчайшие обитатели земного шара, некоторые бактерии и особенно их споры (зародыши) могут, достигнув границ атмосферы, покидать нашу планету и уноситься в беспредельное мировое пространство с огромной, при том все возрастающей, скоростью в сотни и тысячи верст в секунду. Известный шведский ученый Сванте Аррениус допускает даже, что этим путем могут переноситься с планет на планету зародыши жизни… Такая скорость более чем достаточна для преодоления силы земного притяжения, ибо телá уже при скорости 11 верст в секунду должны навсегда удаляться от земной поверхности. Обладая скоростью, например, в 500 верст, бактерия в один день прошла бы путь, равный поперечнику земной орбиты, в несколько недель достигла бы Нептуна, а через несколько столетий могла бы перенестись в соседство с ближайшими неподвижными звездами.
По океану вселенной
Если у вас живое воображение, то при чтении последних строк вы, наверное, подумали: а не может ли и человек воспользоваться тем же способом для межпланетного путешествия? Это было бы так заманчиво, что стóит остановиться немного на подобной идее.