Елен Черскі - Буря в склянці води. Захоплива фізика повсякденного життя

Ми живемо на самому краєчку Землі, на межі з рештою всесвіту. Погожої ночі кожен охочий може вийти надвір і захоплюватися безліччю мерехтливих зірок – отих звичних і сталих, унікальних для нашого космічного закутка орієнтирів. Усі людські цивілізації бачили зорі, але жодна їх не торкалася. Наш дім, Земля, – протилежність зір: невпорядкований, мінливий, перенасичений новизною та речами, яких ми щодня торкаємось і змінюємо. Але якщо нам хочеться знати, як влаштований всесвіт, то відповідь на це запитання потрібно шукати саме на Землі. Фізичний світ сповнений приголомшливого розмаїття, а в його основі лежать єдині принципи й поєднані в різні способи одні й ті ж атоми, які й дають нам настільки багату різноманітність. І вона не випадкова. Наш світ справді аж рясніє багатоманітними візерунками.

Якщо налити молока до чаю, а тоді швидко все розмішати, то можна побачити водоверті – спіралі двох рідин, які кружляють, але майже не торкаються одна одної. У горнятку дві спіралі кружлятимуть кілька секунд, і тільки тоді обидві рідини повністю змішаються. Але цього вистачає, щоб помітити й зрозуміти, що рідини змішуються не миттєво, а перебувають якийсь час у візерунчатих завихреннях. Щось схоже можна побачити в інших місцях і з тієї самої причини. Якщо поглянути на Землю з космосу, часто дуже схожі завихрення можна побачити в хмарах, а зумовлюється це явище тим, що тепле повітря, танцюючи навколо холодного, змішується з ним не одразу. До Британії вихори мігрують із західної Атлантики і зумовлюють нашу горезвісну мінливу погоду. Вихори утворюються на межі холодного повітря на півночі та теплого повітря на півдні. Прохолодні та теплі маси повітря ходять одні за одними, а їхні візерунки добре помітні на знімках із супутників. Круговерті називаються тропічними депресіями або циклонами, і ми стаємо свідками швидких змін вітряної, дощової та сонячної погоди, коли повз нас проносяться рамена їхньої спіралі.

Може здатися, що вирування бурі має мало спільного з помішуванням чаю, але схожість їхніх моделей поведінки – не простий збіг. Це ключ до розгадки чогось значно фундаментальнішого. За обома явищами ховається системна основа виникнення цих форм – відкритих, досліджених і підтверджених у різних дослідах та експериментах, проведених багатьма поколіннями людей. Наука – безупинний процес відкриттів, постійне вдосконалення, підтвердження нашого розуміння, а заразом – докопування до чергового відкриття, яке треба збагнути.

Інколи той самий візерунок легко помітити в інших місцях. Проте часом зв’язок має глибинний характер, і коли нарешті ми його виявляємо, то отримуємо навіть більше задоволення. Наприклад, не обов’язково думати, що велосипедисти мають щось спільне зі скорпіонами. Але і ті, і ті використовують ту саму, хоч і протилежну, наукову хитрість для виживання.

Безмісячна ніч у північноамериканській пустелі холодна і тиха. Знайти там щось майже неможливо, оскільки земля освічується тільки слабким світлом зір. Але, щоб знайти один конкретний скарб, ви берете спеціальний освітлювальний прилад і вирушаєте в темряву. І цей освітлювальний прилад має випромінювати світло, невидиме для нашого виду істот: ультрафіолетове або ж «чорне світло». Коли промінь «чорного світла» блукає поверхнею землі, то навіть точно не скажеш, куди він спрямований, бо невидимий. Аж тут бачимо спалах – і темрява пустелі раптом зблискує моторошною, яскравою, блакитно-зеленою плямкою, що біжить. Скорпіон.

Ось так ентузіасти й знаходять скорпіонів. Зовнішні скелети чорних павукоподібних містять пігмент, який убирає ультрафіолетове світло і якого ми не бачимо, а відбиває світло, що можна розгледіти. Справді прегарно, але якщо ви боїтеся скорпіонів, то ваш захват буде дещо приглушений. Скорпіонова хитрість називається флуоресценцією. Блакитно-зелене світіння вважається пристосуванням до навколишніх умов, і воно допомагає скорпіонам віднайти найліпшу схованку в сутінках. Ультрафіолетове проміння є всюди і повсякчас, але в темряві, коли сонце заходить за обрій, більшість видимого світла зникає – залишається тільки ультрафіолетове. Отже, якщо скорпіон перебуває десь на відкритій місцині, він світиться і його легко помітити, бо навколо дуже мало іншого блакитного чи зеленого світла. Коли скорпіон хоча б тільки трішки видимий, то виявляє своє світіння і вже знає, що йому потрібно ще ліпше сховатися. Дуже витончена й дієва сигналізаційна система або принаймні такою залишається, допоки не з’являються люди з ультрафіолетовими ліхтариками.