«Непонятки-часть3»

 

Всячина

 

Луна

 

Эту подглавку, наверное, было бы сподручней вставить в главу «Земля», но как-то так получилось, что там ей места я не нашёл. Пусть будет здесь.

О Луне, собственно говоря, мы знаем уже вполне много – и автоматические станции там побывали, и даже люди по ней погуляли, кучу тамошних камней и прочих образцов грунта привезли, и «технические» её характеристики нам известны. Кстати, приведу-ка я некоторые из них прямо здесь, чтобы «не бегать» потом. Это – из книги «Физика Космоса. Маленькая энциклопедия».

 

Объём: 2.2*1010 км3 (в 49 раз меньше земного); масса:7.35*1022кг (в 81.3 раза меньше земной); ускорение свободного падения (сила тяжести) на поверхности в 6 раз меньше земной; 1-я косм.(«круговая») скорость 1.68 км/сек (на Земле 8.0 км/сек), 2-я косм.(параболическая) 2.375 км/сек.(на Земле 11.4 км/сек).

 

Известно и много чего ещё (например, что «без Луны» на Земле очень-очень много чего было бы совсем иначе, и в первую очередь – климат), а «непонятка» тут только одна, но «ба-а-альшая»: Откуда взялась Луна?

Гипотез имеется 4 (это из той же «маленькой энциклопедии»):

 

1.       «отторжения»: это «кусок» Земли, каким-то образом (чаще всего – столкновением с другим телом) отторгнутый от неё и превратившийся в Луну;

2.       «совместная»: они образовались с Землёй вместе, как двойная планета, при формировании Солнечной Системы;

3.       «захвата»: она блуждала где-то «сама-по-себе», «неосторожно» приблизилась, вот Земля её и захватила;

4.       «аккреции»: она сложилась из кольца планетезималей вокруг Земли в результате их постепенной аккреции (планетезимали – это «первичные куски», из которых складывались планеты.

 

Там же отмечается, что ни одна из этих гипотез пока не «избрана», и вопрос происхождения Луны всё ещё «открыт».

 

Теперь – некоторые рассуждения (это не «непонятки» в том смысле, в каком они присутствуют в других главах, а именно попытки порассуждать).

 

Гипотеза «отторжения»

Если попытаться «отторгнуть» столь здоровенный кусок от такой Земли, какая она сейчас, неизбежно получается, что кора Земли была бы пробита насквозь – и на довольно обширной площади – и это (тоже неизбежно) привело бы к разрушению и остальной части планеты. Поэтому сторонники гипотезы вносят предположение, что отторгнут кусок был тогда, когда Земля была ещё «мягкой», почти (а то и вовсе) расплавленной. Однако, науки о Земле – и о её геологической истории – уверенно утверждают, что в геологической истории Земли НЕ БЫЛО периода, когда она была бы вся расплавлена (или даже размягчена до состояния «густой лавы»).

То есть гипотеза выглядит крайне маловероятной.

 

Гипотеза «захвата»

Если какое-то тело (дальше буду говорить просто Луна) где-то блуждала, а потом приблизилась к другому телу (дальше буду говорить к Земле), то приближаться она может только по одной траектории – параболе, и с параболической скоростью. В астрофизике и космонавтике это называется падение «из бесконечности». И результат такого «падения» может быть только один (если, конечно, не врежется «прямо» в Землю): Луна обогнула бы Землю и вылетела бы – словно из пращи – снова на свою же параболу – и ушла бы снова «на бесконечность». Мы таким приёмом уже широко пользуемся, он в космонавтике называется «пассивный облёт». И когда нужно послать аппарат куда-то далеко, полёт специально рассчитывают так, чтобы «облететь» имеющиеся по пути планеты и за счёт их притяжения изменить направление полёта аппарата – «на халяву», так сказать, без включения двигателей и затрат топлива!

Так вот: чтобы произошёл «захват», нужно снизить скорость сближения с параболической до круговой (т.е. в случае Земли – с 11.4 км/сек до 8.0 км /сек). Но и это не всё: снизить её нужно именно в точке наибольшего сближения – перигее. То есть нужно очень строго соблюсти два условия:

Во-первых, скорость нужно снизить точно в перигее (или максимально близко к нему); снизить раньше – врежется в Землю; позже – уйдёт на бесконечность (хотя и по несколько другой параболе)

 Во-вторых, скорость нужно снизить очень дозированно и точно; снизить больше, чем надо – врежется в Землю; меньше – уйдёт на бесконечность.

В данном конкретном случае «головной боли» добавляет ещё  и сама Луна – это всё-таки очень крупное и массивное тело, и чтобы его быстро затормозить с параболической скорости до круговой, нужно очень поднапрячься. Резюме: гипотеза «захвата» хороша для фантастов-болтологов, в «реале» она крайне маловероятна.

 

Остаются две: «совместная» и «аккреция».

Они похожи, но начну со второй. Значит, так: после формирования Земли вокруг неё остались «неиспользованные» куски материала (планетезимали), которые образовали кольцо (вроде колец Сатурна и Юпитера). Постепенно куски друг друга притягивали – и слились «в кучку», которая и стала Луной. Во-первых, почему около Сатурна и Юпитера такое не случилось? Во-вторых, вероятность того, что они соберутся в ОДНУ «кучку» очень мала, скорее уж в две – друг напротив друга, а ещё вероятнее – в несколько «кучек», и образуют ГРУППУ спутников. А уж ещё вероятнее – так и летали бы в виде кольца. Между Марсом и Юпитером таким вот кольцом летает «пояс астероидов» (летает, похоже, с момента образования Солнечной Системы), и никакой аккреции там не наблюдается…

Словом, гипотеза «аккреции» тоже крайне маловероятна.

 

То есть на мой взгляд самой вероятной выглядит всё же «совместная»: так действительно могло быть, тут возражать трудно, тем более, что и возраст лунных пород оказался таким же, как и у земных (вот по составу, правда – другой). Хотя, понятно, возраст пород вовсе не доказывает, что она всё это время была именно тут – могла ведь быть и в других местах.

Но… у многих народов мира есть легенды и мифы, в которых часто – и вполне уверенно – говорится, что то-то и то-то происходило ещё в «долунном» мире. Конечно, легенды и мифы – не ахти какое возражение, но за последний век у нас – «человеков» – было достаточно случаев и поводов убедиться, что мифы – далеко не всегда «голая выдумка», совсем наоборот: они почти всегда основаны на вполне реальных событиях, переосмысленных и «переизложенных» временем и людьми в форму мифа.

И тогда получается, что Луна появилась на нашем небе не так давно: на Земле в то время уже были сапиенсы, которые и отложили в мифах её появление. И в таком случае гипотеза «совместного» рождения Луны и Земли тоже не годится, ибо во времена их рождения сапиенсов уж точно не было…

Не так давно (точнее – в последние несколько лет) на эту «возражалку» вылилась ещё изрядная добавка, причём гораздо более «ощутимая», чем мифы. Кратенько об этом. Лунный грунт (он называется реголит) состоит из разнокалиберных обломков породы (т.е. камней) и большого количества пыли. Обломки камней появляются в результате «метеоритной бомбардировки» (на Землю метеориты тоже падают, но большинство их сгорает в атмосфере – а вот в Луну даже самые малые врезаются с эффектом бомбы), при ударе они раскалывают лунные скалы, и сами раскалываются, ну и немножко пыли тоже получается. А основная масса пыли падает из космоса.

Так вот, учёные решили посчитать – а сколько должно бы быть реголита, если ныне существующая интенсивность этих процессов была такой же все 4.5 млрд лет, которые по «совместной» гипотезе Луна там «торчит»? Вычисления показали, что слой реголита должен иметь толщину в многие метры, то есть там должны быть «сугробы», или «дюны» реголита. А на самом деле слой реголита довольно стабилен – и по всей поверхности Луны составляет около 15 см. Только в некоторых ямах он достигает 2-3 метров. Получается, что либо интенсивность бомбардировки в начальный период была меньше (что не лезет ни в какие гипотезы о тогдашнем времени), либо Луна там «торчит» гораздо меньше времени…

 

Непонятка 3-1: так откуда, как (и когда) взялась Луна?

 

стаи

 

Эта непонятка засела в моих извилинах очень-очень давно, с самого детства. Первыми были скворцы. Весной, когда они возвращались из мест своей зимовки, они почему-то объединялись в огромные стаи (на радостях, что вернулись домой, что ли?) – и несколько дней весело гоняли по округе над деревней… Потом остепенялись, расселялись по своим скворечникам и гнёздам, и принимались растить детей.

За ними – грачи. Эти по прилёту время зря не тратили, сразу приступали ремонтировать гнёзда и растить детей. А вот перед отлётом, к осени, когда начинали учить детей летать как следут – и подолгу, они тоже собирались в огромные стаи.

Так вот: эти стали летали, как единое целое. Выписывали пируэты в небе – чемпион по высшему пилотажу обзавидовался бы. И всё – абсолютно синхронно. Как же (и кто) этим управлял!? Ведь звуковой сигнал (крик вожака, к примеру) никак не мог дойти до всех этих сотен (скорее тысяч) птиц настолько одновременно (да там и вожаков-то не видать было, все птицы выглядели абсолютно «равноправными»). Позднее я узнал, что и другие стаи – рыб, к примеру – ведут себя так же.

Непонятка 3-2: каким образом передаётся сигнал, и есть ли он вообще, или каждая особь сама знает, когда, куда и на сколько повернуть? Если да – так откуда и как она это узнаёт?

 

Эмбрион

 

О развитии эмбриона сейчас известно много, оно расписано по дням, по неделям… Мне придётся расписать ещё и «по шагам», иначе не понять в чём именно – и как – возникла у меня непонятка. Это скучновато, конечно, но другого пути я не вижу. Итак,

 

1-й Шаг

возникла оплодотворённая яйцеклетка; она начинает расти, дорастает до нужного предела – и делится (оставим в стороне вопрос как она узнаёт, что уже пора делиться?). В результате получается 2 клетки – разумеется, точно такие же, как и материнская.

 

2-й Шаг

две клетки точно так же растут… и потом делятся. Получается 4 клетки – тоже точно такие же, как и материнская.

 

3-й Шаг

четыре клетки растут… делятся – стало 8 клеток (все всё ещё такие же, неизменные).

 

4-й Шаг

восемь клеток растут… делятся – стало 16 клеток (таких же)

 

5-й шаг

шестнадцать клеток растут… делятся – стало 32 клетки (таких же)

 

6-й шаг

тридцать две клетки растут… делятся – стало 64 клетки (таких же)

 

7-й шаг

шестьдесят четыре клетки растут… делятся – стало 128 клеток

 

И вот тут – стоп. Тут-то и случается чудо. Эти 128 – уже не все такие же, как материнская. Их можно поделить на 8 групп (по 16 клеток в каждой), и только в одной группе все 16 – такие же, как материнская. Во всех остальных 7 группах они отличаются не только от материнской, но и друг от друга.

В чём же состоит отличие? Из материнской клетки – и из всех до 6-го шага включительно (плюс одна группа из 7-го шага) – может вырасти ЛЮБОЙ орган будущего организма.

А вот из остальных групп 7-го шага – уже не любой. Из одних – только «рога и копыта», из других – только кости да кожа, из третьих – только мышечная ткань, из четвёртых – только нервные волокна… Это называется «специализация клеток». Потом, когда они начнут делиться дальше, эта специализация будет всё больше и больше уточняться…

 

Именно здесь-то и случилась моя

Непонятка 3-3: каким образом путём простого деления можно получить РАЗНЫЕ клетки, отличные по свойствам от материнской? Считается, что всей жизнью клетки, включая её функции и свойства, управляют гены. Но тогда это больше смахивает не на простое деление, а на какой-то «целенаправленный» акт размножения (типа «ты, дочка-1, бери вот эти и эти гены, а ты, дочка-2, - вон те и те».

 

На этом, однако, мои непонятки не закончились. Когда специализация клеток (в основном) заканчивается, начинается новый процесс: группы клеток одной специализации начинают медленно, но неуклонно и целенаправленно «ползти» в «пространстве эмбриона» к «своим» местам «дислокации» в будущем организме.

Те, из которых могут получиться копыта, ползут туда, где копытам и надлежит быть; те, из которых голова – туда, где будет голова, те, из которых кровеносные сосуды – ползут вообще немыслимо сложно. Они ползут, оставляя за собой «трубочку» будущего сосуда (пока никуда не подсоединённую), местами «раздваиваются», и тогда дальше ползут две трубочки (каждая – к своей цели)… И заметьте: всё это – в трёхмерном «пространстве эмбриона» (которое к тому же и само постоянно расширяется, увеличивается)! И всё – с потрясающей точностью: в конце процесса все «трубочки» срослись в сложную сеть, без всяких разрывов и щелей, в нужных местах появились мышцы (нужного размера и мощности!), и копыта на месте, и рога…

Потом стадия эмбриона заканчивается – чудо природы рождается «на свет Божий». Но процесс-то ведь не заканчивается! «Чудо»-то продолжает расти, клетки продолжают делиться и «наращивать» все органы – и сосуды, и копыта, и… И всё это – в точно нужных размерах, в точно нужных местах, в точно нужное время…

Непонятка 3-4: что (кто) и как организует этот процесс!?

 

Мимикрия

 

Изменение собственной окраски «под окружающую среду» известно у животных – особенно насекомых – давно, и один из представителей этого мира – хамелеон – вошёл даже в устойчивые словосочетания «на тему». Однако, настоящие мастера этого дела живут в основном в море, и сильно преуспел в этом деле осьминог…

Но здесь я хочу рассказать о другом существе – камбале. Это донная рыба и для спасения от своих врагов (а они нападают почти всегда «сверху»), она приспособилась ложиться на дно, мгновенно менять окраску спины «точно под грунт», и тогда она настолько сливается с грунтом, что обнаружить можно, если только точно знаешь, что она где-то тут лежит: тогда можно – с большим трудом – заметить её контур. Если же не знаешь, что она тут точно где-то есть – не найти никак. В курсантские времена (когда удавалось выпросить акваланг в нашем яхт-клубе), мы во многих наших любимых бухточках (это всё во Владивостоке было), куда постоянно «шастали» на яхтах, наблюдали это многократно. Чаще всего так: плывёшь над дном, примерно в метре, и очень часто вспугиваешь небольших камбалешек. Так она даже не отплывает далеко – «прыгает» на метр-полтора в сторону… и исчезает. И ведь видел, где она легла, а всё равно её нет – ну вот нет, и всё. Исчезла.

 

Так вот – хочу описать эксперимент. У меня отмечено только, что описание было в журнале «Наука и Жизнь», но ни номер, ни даже год не помечен. Так что тоже придётся по памяти. Исследователи изучали поведение камбалы (в каком-то морском аквариуме, по-моему, в ТИНРО во Владивостоке, но тут я могу ошибаться), в том числе вот эту её способность. Грунт там был песчаный, с большим количеством мелкой галечки. Рисунок такого грунта – очень однородный, «мелкозернистый», и трудно было понять – то ли камбала точно воспроизводит на своей спине этот рисунок, то ли просто создаёт похожий и его трудно отличить от «настоящего».

Решили затруднить камбале жизнь: вырезали две полоски чёрного пластика шириной около 1 см, с абсолютно прямолинейными краями (на резаке иначе и не получится), и закрепили на дне параллельно, в 1 см друг от друга. Получились две совершенно чёткие и прямолинейные чёрные полоски, резко отличающиеся от рисунка остального грунта. Предполагалось, что если рисунок на спине камбалы будет хоть на десятую миллиметра не совпадать – это будет сразу и чётко заметно на столь прямых линиях. Не знаю, как уж они «уговаривали» камбалу туда лечь, но когда она легла – рисунок полосок на её спине совпал с «настоящим» безупречно: линии на спине и на грунте оставались абсолютно прямыми.

 

Непонятка 3-5 у меня родилась как раз здесь. Как камбала это делает? Запоминает рисунок, ложится, потом по памяти его воспроизводит на спине? Разумеется, невероятно. Единственная приемлемая гипотеза – она «чувствует» цвет каждой точкой брюшка, и каждая такая точка посылает своему «антиподу» на спине сообщение типа (а ну ка, изобрази цвет №…». В наших компьютерах сейчас для отображения «истиного цвета» заложено (и пронумеровано) около 17 миллионов цветовых оттенков. В жизни, должно быть, побольше…

Но тогда непонятка вылезает с другой стороны. Мы различаем цвет с помощью глаза – это сложный (и точный) оптический прибор, способный различать световое излучение с разной длиной волны – именно это и определяет цвет. Кстати, далеко не всем живым существам природа даровала цветовое зрение. Так вот, на брюшке камбалы глаз пока не найдено…

Как она это делает!?

 

Летучие мыши

 

Когда-то давно попалась мне статья исследователей (по-моему, французских) о летучих мышах. Жаль, не записал тогда точное название и авторов (ещё больше жаль, что не сохранил – а надо было бы). Придётся пересказать суть по памяти. А суть такая: в какой-то пещере обитала большая колония летучих мышей, так исследователи изучали жизнь и поведение этой колонии. К работе, видимо, подготовились капитально: в статье отмечалось, что имелись даже какие-то компактные радары, позволявшие отслеживать движение летучих мышей до больших высот (отдельных особей они, конечно же, не показывали, а вот достаточно большую группу показывали вполне надёжно, в виде такого «облачка», несколько размытого). В статье было много всяческих подробностей и деталей, отмечался даже «амбрэ», исходивший из пещеры. Суть же была такова: каждый день после заката, уже в темноте,  «туча» мышей вылетала из пещеры и начинала «колесить» по округе и отлавливать, кого удастся, на ужин себе и детям.

Однако, в некоторые дни «туча» не колесила, а почему-то прямо и целеустремлённо, никуда не отклоняясь, поднималась круто вверх – и уходила куда-то в «небеса». Такое необычное поведение заинтересовало исследователей, и они стали уделять ему повышенное внимание. Оказалось, что на высоте около километра «туча» встречалась с роем мотыльков – и у мышей начинался «праздник живота». Тогда исследователи заинтересовались – а откуда же берётся этот рой? Вообще, вся статья – и сама работа этих исследователей – мне очень понравились: кучу терпения и «соображалки» надо было проявить, чтобы всё это выяснить.

А выяснилось вот что. Оказалось, что на высоте около километра в такие дни летел (откуда-то издалека) куда-то рой мотыльков. Куда, зачем и почему он летел выяснить не удалось, исследователи отметили только, что как раз в эти дни – и как раз на этой высоте – дул попутный (для мотыльков) ветерок и мотыльки, видимо, каким-то образом приспособились его использовать для облегчения полёта.

 

Вставлю-ка я, пожалуй, для нагладности схемку.

 

 

Так вот, «общая картинка» оказалась такой. В момент, когда мыши «строем» вылетали из своей пещеры, примерно в трёх километрах от неё, на высоте около километра, летел рой мотыльков. При этом строй мышек летел не прямо к рою (направление А), а вполне уверенно куда-то в сторону (направление Б). Пока мыши поднимались на нужную высоту, рой как раз долетал до «точки рандеву», и попадал там в беду… Статья на этом заканчивалась: видимо, исследователи были вполне удовлетворены – они надёжно и точно выяснили причину необычного поведения мышей.

 

А у меня как раз в этом месте и приключилась целая группа непоняток.

Ну, первая. Раз это случалось не ежедневно, значит, это не было «доведенным до автоматизма» инстинктивным поведением. И, значит, мыши должны были каким-то образом узнавать – сегодня там есть рой, или нет. Если нет – охотились в окрестностях пещеры.

Вторая. Если есть – возникает задача №2: надо узнать, на какой он высоте, куда и с какой скоростью летит.

Третья.  Потом прикинуть, сколько времени им самим понадобится, чтобы на эту высоту подняться.

Четвёртая. Вычислить где за это время окажется рой.

Пятая. Вычислить, куда нужно лететь самим (т.е. курс – причём, заметьте – в 3-хмерном варианте, то есть не только влево-вправо, но и на какой угол вверх), и с какой скоростью, чтобы попасть в точку рандеву во-время.

Те, кто не пропустил во второй главе рассуждения о «преобразованиях Галилея», давно уже поняли, что всё вот это – как раз и есть «галилеево» сложение скоростей. Мышки что, ходили на лекции к Галилею?

Шестая. Ну и, наконец, нужно же ещё и точно выдержать эти вычисленные курс и скорость – иначе ведь промахнёшься. Как выдерживают курс? По GPS-навигаторам?