Как видят рыбы?

Пробовали ли вы когда‑нибудь делать такой простой опыт: обыкновенное увеличительное стекло опустить в воду и рассматривать через него погруженные предметы? Попробуйте – вы заметите довольно неожиданное явление: в воде увеличительное стекло почти не увеличивает. Погрузите в воду уменьшительное (т. е. двояковогнутое) стекло – и окажется, что там оно утратит в значительной степени свое свойство уменьшать. Еще страннее будет результат опыта, если вы проделаете его не с водой, а с растительным маслом: здесь получится как раз обратное тому, к чему мы привыкли – двояковыпуклое стекло будет уменьшать предметы, а двояковогнутое – увеличивать их.

Как рисуются рыбам люди, стоящие вокруг пруда

Отчего бы это могло быть? Если вы вспомните основ ной закон преломления лучей света, то все эти чудеса перестанут удивлять вас своей неожиданностью и странностью. Двояковыпуклая чечевица в воздухе увеличивает потому, что стекло сильнее преломляет свет, нежели окружающий ее воздух. Если бы мы могли изготовить такую чечевицу из алмаза, то она увеличивала ба еще заметнее, потому что преломляющая способность алмаза больше, нежели стекла. Но разница между преломляющей способностью стекла и воды сравнительно невелика; поэтому, если вы поместите стеклянную чечевицу в воду, то лучи света, переходя из воды в стекло, не испытают большого уклонения в своем следовании. Оттого‑то под водой увеличительное стекло гораздо слабее увеличивает, чем в воздухе, а уменьшительное – слабее уменьшает. Растительное же масло преломляет лучи еще сильнее, чем стекло – отсюда и происходит то странное, на первый взгляд, явление, что в этой жидкости увеличительные стекла уменьшают, а уменьшительные увеличивают.

Рыбы видят по направлению OMN

Итак, достаточно погрузить оптическое стекло в воду, чтобы оно в значительной степени утратило свои оптические свойства. Если мы погрузим в воду не одно стекло, а сложную комбинацию стекол, т. е. целый оптический прибор, то там он окажется совершенно непригодным. А так как наш глаз не что иное, как оптический прибор, то ясно, что в воде глаз не может так служить своей цели, как в воздухе.

Теперь вы понимаете, что зрение у рыб должно быть какое‑то совершенно особенное, и что здесь есть над чем задуматься. Другими словами, то обстоятельство, что рыбы живут не в воздухе, а в воде, т. е. среде, сильнее преломляющей свет, – одно это создает уже для них особые оптические явления, о которых мы обыкновенно даже и не подозреваем.

Как рисуется рыбам железнодорожный мост

Еще любопытнее будет рассмотреть вопрос: как рыбы видят нас? И вообще – в каком виде представляется водным существам наш наземный мир? Один американский ученый (Вуд) серьезно занялся изучением этого вопроса. Он соорудил очень простой прибор, дающий возможность фотографировать предметы в таком виде, в каком они должны рисоваться подводным существам. Прибор этот очень прост, и его может изготовить всякий; это – обыкновенный фотографический аппарат (даже без объектива), но наполненный водой, так что лучи, прежде чем достичь светочувствительной пластинки, должны пройти через слой воды вершка в 2–3 толщиной. С помощью этого крайне простого прибора добыты те три любопытные фотографии, которые здесь воспроизведены.

Рисунок изображает, как рисуется рыбам круг людей, стоящих возле небольшого пруда. Любопытно здесь то, что рыба со дна пруда видит всего человека с головы до ног, а не только верхнюю часть его туловища, как можно было ожидать. Раньше, чем вы успели подойти к берегу, рыба уже видит вас, – интересное обстоятельство, о котором мы обыкновенно и не подозреваем. Объяснение этого кажущегося парадокса кроется опять‑таки в законе преломления света. Это станет понятно, если вы обратите внимание на прилагаемый рис. 125. Если бы пруд был наполнен не водой, а воздухом, то из точки O можно было бы видеть только те предметы, которые находятся в пространстве между OA и OB. Другое дело, если пруд наполнен водой: тогда рыба может из точки O видеть предмет N, – луч преломляется в точке М, и вследствие этого край пруда не заслоняет от рыбы предметов, находящихся на берегу. Другими словами, горизонт видимости для рыб гораздо шире, чем мы обыкновенно думаем; это небесполезно запомнить всем любителям рыбной ловли.

Какою представляется рыбам шеренга людей, выстроившаяся у аквариума

Мир подводных обитателей, наблюдаемый из воды

Другое неожиданное следствие закона преломления – искажение формы всех надводных и вообще вневодных предметов для обитателей водного мира. Например, прямые линии железнодорожного моста рисуются рыбам в виде дуг, как это наглядно показывает рисунок. Останавливаться на причине этого оптического явления мы не станем – мы намекнули на нее, когда объясняли, почему плоское дно пруда кажется нам вогнутым. По сходной причине и ряд людей, стоящих, например, возле аквариума, должен казаться рыбам в том виде, какой изображен на рисунке: люди словно стоят не шеренгой по прямой линии, а дугой, обращенной своей выпуклостью к рыбе.

Наконец, отметим еще одну особенность подводной оптики: рыба и всякое вообще подводное существо в спокойной воде всегда видит вверху себя светлый круг, а вовсе не границы пруда, как можно было бы думать (кроме тех случаев, когда глаз находится близко у берега). Это опять‑таки вытекает из законов преломления света: построив ход лучей и приняв во внимание существование так называемого «предельного угла» и полного внутреннего отражения, вы убедитесь, что это должно быть именно так. И любопытно при этом отметить, что чем рыба ближе к поверхности воды, тем светлый круг над её головой меньше; и, наоборот, с погружением ее в воду размеры круга увеличиваются.

Что такое «полное внутреннее отражение». На чертеже I угол α меньше предельного, – и луч выходит из воды в воздух. На чертеже II – угол α равен предельному, – и луч скользит вдоль поверхности воды. На чертеже III угол α больше предельного, – и луч, не выходя из воды, отражается от внутренней поверхности ее под углом β, равным α.

Через этот светлый круг рыбы, как через круглое окно, видят весь надводный мир. Кругом же этого «окна» словно расстилается зеркало, через которое не проходит ни один луч. В этом зеркале отражаются все предметы, находящиеся на дне бассейна и плавающие в нем. Лишь кое‑где на сверкающей поверхности водного зеркала заметны странные выступы – это днища лодок, плавающих по озеру.

Таковы некоторые особенности подводной оптики, о которых многие часто даже не подозревают, несмотря на то, что их можно, на основании законов преломления света, предвидеть заранее, без всяких опытов. Правда, подобные снимки не дают еще полного представления о том, как видят рыбы, потому что воспроизводят лишь внешние, физические условия зрения под водой; физиологическая же сторона, обусловленная анатомическим строением глаз рыб, осталась нерассмотренной. Но все же существенных изменений вносить не придется, так как в общем глаза рыб устроены по типу фотографического аппарата.

Так как соорудить «подводную» камеру сравнительно нетрудно (можно успешно обходиться даже без объектива), то мы советуем читателям попытаться повторить опыты американского ученого. Быть может, им удастся подметить особенности, ускользнувшие от его внимания.

Любопытно, что обитатели Жюль‑Верновского «Наутилуса» должны были наблюдать вокруг себя совершенно подобные же явления. Однако автор «80 тысяч верст под водой» упустил из виду это обстоятельство и нигде не упоминает ни о зеркальности внутренней поверхности воды, ни о своеобразном оптическом круглом «окне», ни об искажении форм предметов, видимых из воды.