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 оно утратит при этом в значительной степени свои уменьшительные свойства. 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.

Отчего бы это могло быть? Если вы вспомните основной закон преломления лучей света, то все эти чудеса перестанут удивлять вас своей неожиданностью и странностью. Двояковыпуклая чечевица в воздухе увеличивает только потому, что стекло сильнее преломляет свет, нежели окружающий ее воздух. Если бы мы могли изготовить такую чечевицу из алмаза, то она увеличивала бы 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.

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, тот факт, что рыбы живут не в воздухе, а в воде, т.е. среде, сильнее его преломляющей свет, — один этот факт создает уже для них особые оптические явления, о которых мы обыкновенно даже не подозреваем. Всего более любопытно рассмотреть вопрос: как рыбы видят нас? И вообще — в каком виде представляется водным существам наш наземный мир?

Один американский ученый (Вуд[60]) серьезно задался изучением этой области. 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.

Фото 1 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.

Фото 1. Как рыбы видят людей, стоящих вокруг пруда

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 вам понятно, если вы обратите внимание на прилагаемый чертеж. 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 иOB.

Другое дело, если пруд наполнен водой; тогда рыба может из точки O видеть предмет N, — луч преломляется в точке M, 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, и это небесполезно запомнить всем любителям рыбной ловли.

Фото 2. В каком виде представляется рыбам железнодорожный мост, перекинутый через реку

Другое неожиданное следствие закона преломления — искажение формы всех подводных и вообще вневодных предметов для обитателей водного мира. Например, прямые линии железнодорожного моста рисуются рыбам в виде дуг, как это наглядно показывает фотография (см. фото 2). Останавливаться на причинах этого оптического феномена мы не станем — всякий знакомый с физикой может сам доискаться ее, построив ход лучей для такого случая. Напомним только, что и нам плоское дно пруда кажется вогнутым вследствие преломления.

Фото 3. В каком виде представляется рыбам шеренга людей, выстроенная у аквариума

По сходной причине и ряд людей, стоящих, например, возле аквариума, должен казаться рыбам в том виде, какой изображен на фото 3: т.е. люди словно стоят не шеренгой на прямой линии, а дугой, обращенной своей выпуклостью к глазу рыбы. Нечто подобное получилось бы, между прочим, и при отражении шеренги в выпуклом зеркале.

Наконец, отметим еще одну особенность подводной оптики: рыба и всякое вообще подводное существо всегда видит вверху себя светлый круг, а вовсе не границы пруда, как можно было бы думать (кроме тех случаев, когда она 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 ее головой меньше; и наоборот, с погружением рыбы в воду размеры его увеличиваются. Таковы некоторые особенности подводной оптики, о которых многие до сих пор даже не подозревали, несмотря на то, что их можно было на основании законов преломления света предвидеть заранее, без всяких опытов. Работы в этом направлении еще продолжаются. Не говоря уже о теоретическом интересе, какой они представляют для любителей естествознания — так как расширяют наши знания об условиях подводной жизни, — они имеют и практическое значение, — для водолазного зрения, подводного плавания и даже отчасти для рыболовства.

Водолаз должен быть хорошо осведомлен об особенностях подводного зрения, чтобы не поддаться оптической иллюзии, неправильно истолковав искаженные изображения вневодных предметов; такая ошибка может подчас стоить ему жизни. Точно так же и капитан подводного судна должен считаться со своеобразными условиями подводного зрения, чтобы правильно ориентироваться. Наконец, рыболов-охотник, подстерегающий рыбу и расставляющий для нее сети, будет действовать гораздо успешнее, став, так сказать, на точку зрения преследуемых.

Правда, подобные снимки не дают еще полного представления о том, как видят рыбы, ибо воспроизводят лишь внешние, физические условия зрения под водой; физиологическая же сторона, обусловленная особым устройством 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.