Каракатицы. Физика. Реактивное движение в природе и в технике Способ, который использует сальпа
Вам странно будет услышать, что есть не мало живых существ, для которых мнимое «поднятие самого себя за волосы» является обычным способом их перемещения в воде.
Рисунок 10. Плавательное движение каракатицы.
Каракатица и вообще большинство головоногих моллюсков движутся в воде таким образом: забирают воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывают струю воды через упомянутую воронку; при этом они – по закону противодействия – получают обратный толчок, достаточный для того, чтобы довольно быстро плавать задней стороной тела вперед. Каракатица может, впрочем, направить трубку воронки вбок или назад и, стремительно выдавливая из нее воду, двигаться в любом направлении.
На том же основано и движение медузы: сокращением мускулов она выталкивает из‑под своего колоколообразного тела воду, получая толчок в обратном направлении. Сходным приемом пользуются при движении сальпы, личинки стрекоз и другие водные животные. А мы еще сомневались, можно ли так двигаться!
К звездам на ракете
Что может быть заманчивее, чем покинуть земной шар и путешествовать по необъятной вселенной, перелетать с Земли на Луну, с планеты на планету? Сколько фантастических романов написано на эту тему! Кто только не увлекал нас в воображаемое путешествие по небесным светилам! Вольтер в «Микромегасе», Жюль Верн в «Путешествии на Луну» и «Гекторе Сервадаке», Уэллс в «Первых людях на Луне» и множество их подражателей совершали интереснейшие путешествия на небесные светила, – конечно, в мечтах.
Неужели же нет возможности осуществить эту давнишнюю мечту? Неужели все остроумные проекты, с таким заманчивым правдоподобием изображенные в романах, на самом деле неисполнимы? В дальнейшем мы будем еще беседовать о фантастических проектах межпланетных путешествий; теперь же познакомимся с реальным проектом подобных перелетов, впервые предложенным нашим соотечественником К. Э. Циолковским.
Можно ли долететь до Луны на самолете? Конечно, нет: самолеты и дирижабли движутся только потому, что опираются о воздух, отталкиваются от него, а между Землей и Луной воздуха нет. В мировом пространстве вообще нет достаточно плотной среды, на которую мог бы опереться «межпланетный дирижабль». Значит, надо придумать такой аппарат, который способен был бы двигаться и управляться, ни на что не опираясь.
Мы знакомы уже с подобным снарядом в виде игрушки – с ракетой. Отчего бы не устроить огромную ракету, с особым помещением для людей, съестных припасов, баллонов с воздухом и всем прочим? Вообразите, что люди в ракете везут с собой большой запас горючих веществ и могут направлять истечение взрывных газов в любую сторону. Вы получите настоящий управляемый небесный корабль, на котором можно плыть в океане мирового пространства, полететь на Луну, на планеты… Пассажиры смогут, управляя взрывами, увеличивать скорость этого межпланетного дирижабля с необходимой постепенностью, чтобы возрастание скорости было для них безвредно. При желании спуститься на какую‑нибудь планету они смогут, повернув свой корабль, постепенно уменьшить скорость снаряда и тем ослабить падение. Наконец, пассажиры смогут таким же способом возвратиться и на Землю.
Рисунок 11. Проект межпланетного дирижабля, устроенного наподобие ракеты.
Вспомним, как недавно еще делала свои первые робкие завоевания авиация. А сейчас – самолеты уже высоко реют в воздухе, перелетают горы, пустыни, материки, океаны. Может быть, и «звездоплаванию» предстоит такой же пышный расцвет через два‑три десятка лет? Тогда человек разорвет невидимые цепи, так долго приковывавшие его к родной планете, и ринется в безграничный простор вселенной.
Глава вторая
Сила. Работа. Трение.
Вам странно будет услышать, что есть не мало живых существ, для которых мнимое «поднятие самого себя за волосы» является обычным способом их перемещения в воде.
Рисунок 10. Плавательное движение каракатицы.
Каракатица и вообще большинство головоногих моллюсков движутся в воде таким образом: забирают воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывают струю воды через упомянутую воронку; при этом они – по закону противодействия – получают обратный толчок, достаточный для того, чтобы довольно быстро плавать задней стороной тела вперед. Каракатица может, впрочем, направить трубку воронки вбок или назад и, стремительно выдавливая из нее воду, двигаться в любом направлении.
На том же основано и движение медузы: сокращением мускулов она выталкивает из‑под своего колоколообразного тела воду, получая толчок в обратном направлении. Сходным приемом пользуются при движении сальпы, личинки стрекоз и другие водные животные. А мы еще сомневались, можно ли так двигаться!
К звездам на ракете
Что может быть заманчивее, чем покинуть земной шар и путешествовать по необъятной вселенной, перелетать с Земли на Луну, с планеты на планету? Сколько фантастических романов написано на эту тему! Кто только не увлекал нас в воображаемое путешествие по небесным светилам! Вольтер в «Микромегасе», Жюль Верн в «Путешествии на Луну» и «Гекторе Сервадаке», Уэллс в «Первых людях на Луне» и множество их подражателей совершали интереснейшие путешествия на небесные светила, – конечно, в мечтах.
Неужели же нет возможности осуществить эту давнишнюю мечту? Неужели все остроумные проекты, с таким заманчивым правдоподобием изображенные в романах, на самом деле неисполнимы? В дальнейшем мы будем еще беседовать о фантастических проектах межпланетных путешествий; теперь же познакомимся с реальным проектом подобных перелетов, впервые предложенным нашим соотечественником К. Э. Циолковским.
Можно ли долететь до Луны на самолете? Конечно, нет: самолеты и дирижабли движутся только потому, что опираются о воздух, отталкиваются от него, а между Землей и Луной воздуха нет. В мировом пространстве вообще нет достаточно плотной среды, на которую мог бы опереться «межпланетный дирижабль». Значит, надо придумать такой аппарат, который способен был бы двигаться и управляться, ни на что не опираясь.
Мы знакомы уже с подобным снарядом в виде игрушки – с ракетой. Отчего бы не устроить огромную ракету, с особым помещением для людей, съестных припасов, баллонов с воздухом и всем прочим? Вообразите, что люди в ракете везут с собой большой запас горючих веществ и могут направлять истечение взрывных газов в любую сторону. Вы получите настоящий управляемый небесный корабль, на котором можно плыть в океане мирового пространства, полететь на Луну, на планеты… Пассажиры смогут, управляя взрывами, увеличивать скорость этого межпланетного дирижабля с необходимой постепенностью, чтобы возрастание скорости было для них безвредно. При желании спуститься на какую‑нибудь планету они смогут, повернув свой корабль, постепенно уменьшить скорость снаряда и тем ослабить падение. Наконец, пассажиры смогут таким же способом возвратиться и на Землю.
Каракатицы (Sepia) относятся к классу головоногих моллюсков. К данному отряду принадлежат около 30 современных видов. Каракатицы имеют самые маленькие размеры из всех головоногих моллюсков. У большинства видов длина тела достигает 20 см, а у мелких видов - 1,8-2 см. Только один вид -широкорукая сепия - имеет длину 150 см вместе с «руками». Обитают каракатицы преимущественно поблизости берегов на мелководье в тропических и субтропических морях Атлантического океана и в Средиземном море.
Строение
Строение каракатицы во многом сходно со строением других головоногих. Ее тело представлено кожно-мускульным мешком (так называемой мантией) и имеет удлиненную овальную форму, слегка уплощенную и не меняющуюся в размерах (осьминоги, например, запросто протискиваются в узкие расщелины). У каракатиц голова сращена с туловищем. На голове расположены большие глаза, имеющие сложную структуру и щелевидный зрачок, а на ее передней части - своеобразный клюв, предназначенный для дробления пищи. Клюв скрыт между щупальцами.
От тела моллюска отходят восемь коротких щупалец-рук и два длинных хватательных щупальца, причем все они усеяны присосками. В спокойном состоянии «руки» каракатицы сложены вместе и вытянуты вперед, таким образом, придавая телу обтекаемость. Хватательные щупальца спрятаны в особые карманы под глазами и вылетают оттуда только во время охоты. У самцов одна из рук отличается по своему строению от других и служит для оплодотворения самок.
По бокам туловища каракатицы расположены плавники, вытянутые в виде каймы, которые являются средством, способствующим передвижению. Ускоряет каракатица свое движение в воде посредством нескольких резких движений. Она втягивает воду в компрессионную камеру, которая сжимается для выброса воды из сифона, находящегося под головой. Моллюск изменяет направление, поворачивая отверстие этого сифона. Отличается каракатица от других головоногих моллюсков наличием внутренней известковой раковины в виде широкой пластины, которая покрывает всю ее спину и защищает внутренние органы. Внутренняя раковина каракатицы построена из арагонита. Это вещество формирует так называемую "кость каракатицы", отвечающую за плавучесть моллюска. Свою плавучесть каракатица регулирует соотношением газа и жидкости внутри данной кости, которая разделена на маленькие камеры.
Остальные внутренние органы у каракатиц устроены так же, как и у остальных представителей головоногих. У этого животного три сердца: по одному сердцу для двух жабр и одно сердце - для всего остального тела. У каракатицы кровь сине-зелёного цвета, из-за находящегося в ней пигмента гемоцианина, насыщенного медьсодержащими белками, которые способны на длительное время "консервировать" кислород, не давая моллюску задохнуться на большой глубине. Также каракатицы имеют чернильный мешок, который производит очень большое количество чернил, по сравнению с другими головоногими. Чернильное вещество имеет коричневый цвет и называется сепия. Имея такое защитное средство, каракатица использует его непосредственно для защиты в самую последнюю очередь.
Цвет каракатиц очень изменчивый. В структуре их кожного покрова имеется три слоя хроматофор (клетки окрашивающего пигмента): на поверхности - светло-желтый слой, средний - оранжево-желтый слой и темный слой, расположенный под двумя предыдущими слоями. Переход от одного оттенка в другой регулируется нервной системой и происходит в течение секунды. По многоообразию цветов, сложности узора и скорости его изменения эти животные не имеют себе равных. Некоторые виды каракатиц могут люминесцировать. Смена окраски и люминесценция используется моллюском для маскировки.
Размножение
Живут каракатицы поодиночке, очень редко небольшими стаями, и ведут оседлый образ жизни. В период размножения они образуют большие скопления и могут совершать миграции. Обычно каракатицы плавают на небольшом расстоянии от дна, выслеживая добычу, увидев ее, они замирают на мгновение, а затем стремительным движением настигают жертву. Когда каракатицам грозит опасность, они залегают на дно, и взмахами плавников засыпают себя песком. По нраву эти животные очень осторожны и боязливы. Охотятся каракатицы в дневное время и питаются различными рыбами, креветками, крабами, моллюсками, червями - почти всеми организмами, которые передвигаются и не превышают их по размерам. Для повышения результативности охоты моллюск выдувает струю воды из сифона в песок и ловит мелкую живность, вымытую струей. Мелких животных каракатицы глотают целиком, крупных - разделывают клювом.
У каракатиц много врагов, так как небольшая скорость движения делает их уязвимыми перед хищными рыбами. Поедают этих моллюсков дельфины, акулы и скаты. Каракатиц иногда называют "хамелеонами моря" за их хорошую маскировку под цвет окружающей среды. Во время охоты или бегства от хищников они больше полагаются на свое умение маскироваться, а не на свои защитные чернила.
Каракатицы - раздельнополые животные. Размножаются они раз в жизни. Самец относится к самке с трепетной нежностью, плывя рядом, он поглаживает ее щупальцами, при этом оба вспыхивают яркими красками. Самец вносит самке сперму видоизмененным щупальцем, оплодотворяются яйца уже при кладке. Яйца каракатиц черного цвета и похожи на гроздья винограда, при кладке самки крепят их к подводной растительности. Через некоторое время после нереста взрослые особи умирают. Молодь рождается вполне сформированная, имея чернильный мешок и внутреннюю раковину. Уже с первых мгновений жизни они могут применять чернила. Растут каракатицы быстро, а живут недолго - всего 1-2 года.
С давних времен на каракатиц охотились люди из-за их вкусного мяса, которое используют в средиземноморской и китайской кухне. Измельченная раковина входит в состав ряда зубных паст. В былые времена чернильная жидкость каракатиц использовалась для письма, а в разведенном виде для приготовления особой краски для художников - сепии. Поэтому люди обязаны каракатицам бесчисленными шедеврами живописи и письменности.
Вам странно будет услышать, что есть не мало живых существ, для которых мнимое «поднятие самого себя за волосы» является обычным способом их перемещения в воде.
Рисунок 10. Плавательное движение каракатицы.
Каракатица и вообще большинство головоногих моллюсков движутся в воде таким образом: забирают воду в жаберную полость через боковую щель и особую воронку впереди тела, а затем энергично выбрасывают струю воды через упомянутую воронку; при этом они – по закону противодействия – получают обратный толчок, достаточный для того, чтобы довольно быстро плавать задней стороной тела вперед. Каракатица может, впрочем, направить трубку воронки вбок или назад и, стремительно выдавливая из нее воду, двигаться в любом направлении.
На том же основано и движение медузы: сокращением мускулов она выталкивает из‑под своего колоколообразного тела воду, получая толчок в обратном направлении. Сходным приемом пользуются при движении сальпы, личинки стрекоз и другие водные животные. А мы еще сомневались, можно ли так двигаться!
К звездам на ракете
Что может быть заманчивее, чем покинуть земной шар и путешествовать по необъятной вселенной, перелетать с Земли на Луну, с планеты на планету? Сколько фантастических романов написано на эту тему! Кто только не увлекал нас в воображаемое путешествие по небесным светилам! Вольтер в «Микромегасе», Жюль Верн в «Путешествии на Луну» и «Гекторе Сервадаке», Уэллс в «Первых людях на Луне» и множество их подражателей совершали интереснейшие путешествия на небесные светила, – конечно, в мечтах.
Неужели же нет возможности осуществить эту давнишнюю мечту? Неужели все остроумные проекты, с таким заманчивым правдоподобием изображенные в романах, на самом деле неисполнимы? В дальнейшем мы будем еще беседовать о фантастических проектах межпланетных путешествий; теперь же познакомимся с реальным проектом подобных перелетов, впервые предложенным нашим соотечественником К. Э. Циолковским.
Можно ли долететь до Луны на самолете? Конечно, нет: самолеты и дирижабли движутся только потому, что опираются о воздух, отталкиваются от него, а между Землей и Луной воздуха нет. В мировом пространстве вообще нет достаточно плотной среды, на которую мог бы опереться «межпланетный дирижабль». Значит, надо придумать такой аппарат, который способен был бы двигаться и управляться, ни на что не опираясь.
Мы знакомы уже с подобным снарядом в виде игрушки – с ракетой. Отчего бы не устроить огромную ракету, с особым помещением для людей, съестных припасов, баллонов с воздухом и всем прочим? Вообразите, что люди в ракете везут с собой большой запас горючих веществ я могут направлять истечение взрывных газов в любую сторону. Вы получите настоящий управляемый небесный корабль, на котором можно плыть в океане мирового пространства, полететь на Луну, на планеты… Пассажиры смогут, управляя взрывами, увеличивать скорость этого межпланетного дирижабля с необходимой постепенностью, чтобы возрастание скорости было для них безвредно. При желании спуститься на какую‑нибудь планету они смогут, повернув свой корабль, постепенно уменьшить скорость снаряда и тем ослабить падение. Наконец, пассажиры смогут таким же способом возвратиться и на Землю.
Рисунок 11. Проект межпланетного дирижабля, устроенного наподобие ракеты.
Вспомним, как недавно еще делала свои первые робкие завоевания авиация. А сейчас – самолеты уже высоко реют в воздухе, перелетают горы, пустыни, материки, океаны. Может быть, и «звездоплаванию» предстоит такой же пышный расцвет через два‑три десятка лет? Тогда человек разорвет невидимые цепи, так долго приковывавшие его к родной планете, и ринется в безграничный простор вселенной.
