Занимательное волноведение. Волнения и колебания вокруг нас - [13]
Любой истинный наблюдатель за волнами должен знать три основные формы волн и уметь их различать. Волны классифицируют по направлению колебаний частиц среды — например воды, через которую распространяется океаническая волна, или воздуха, через который распространяется звук. Таким образом, волны разделяют на продольные, поперечные и крутильные.
Хотя сами волны на вид довольно интересны, названия их, к сожалению, навевают скуку. Чтобы хоть как-то исправить положение, я продемонстрирую их отличия на примере животных, в основе движения которых лежит та или иная волна.
Я имею в виду не тех животных, которые лихо катаются на волне океанической, хотя дельфины и белухи, вне всяких сомнений, самые ловкие серфингисты в мире.
И не этого пса:
Вовсе нет. Я о тех созданиях, которые извиваются, сопровождая свои движения волнами мышечных сокращений. Классический пример этого — движения змеи. Очевидно, что такой способ передвижения никаких неудобств им не доставляет — змеи отличные охотники. По счастливому стечению обстоятельств, змея особенно хорошо демонстрирует первый тип — вольту поперечную.
Поперечные волны очень похожи на движения змеиного тела — колебания совершаются перпендикулярно, то есть под прямым углом по отношению к направлению распространения волны. Волна распространяется вперед за счет среды, двигающейся вверх-вниз или из стороны в сторону. Такой способ передвижения называется «змейкой», и хотя для змеи он не единственный, но, тем не менее, основной: «змейкой» должна овладеть всякая хоть сколь-нибудь уважающая себя змеиная особь, будь то королевская кобра или песчаный уж. При таком движении все тело рептилии прижато к земле; она последовательно описывает телом волнообразные кривые, напоминающие букву S. Волна мышечных сокращений пробегает от головы к кончику хвоста — змея, отталкиваясь телом от неровностей почвы, скользит вперед. Волновые колебания представляют собой проекцию непрерывной синусоидальной кривой на земле; каждая точка змеиного тела повторяет путь предыдущей точки, поскольку волна тела проходит сверху вниз по всему телу с такой же скоростью, с какой змея скользит вперед.
Такой тип движения змея использует, когда передвигается по твердой земле, встречая на своем пути множество твердых предметов: ветки, камни и прочее, — поверх которых ей легко извиваться. Однако большинство видов змей используют несколько способов передвижения — совсем как лошади, переходящие с рыси на легкий галоп, сменяющийся шагом. Выбор змеи зависит от характера поверхности, по которой она передвигается, и требуемой скорости передвижения.
На особенно неустойчивой поверхности — например вязком песке барханов или заливаемой приливами и отливами прибрежной полосе — многие змеи двигаются поперечными волнами, но гораздо более эффективным образом, уподобляясь полноприводному внедорожнику; этот способ передвижения называется скручиванием, или боковым ходом. Так проще всего преодолевать скользкие или ровные поверхности, от которых трудно отталкиваться. Наверняка вы уже догадались, что этой техникой передвижения в совершенстве овладели пустынные змеи, особенно представительница подсемейства ямкоголовых — рогатая гремучая змея.
Движение напоминает скручивание в трех плоскостях, совмещаемое со «змейкой». В то время как змея совершает боковые волнообразные движения, само ее тело извивается мелкими волнами вверх-вниз. Сочетая вертикальные и горизонтальные волны, змея грациозно передвигается, уподобляясь ввинчивающемуся штопору. В любой момент движения она касается поверхности только в двух-трех точках, что бывает очень кстати, когда песок сильно нагревается. Змея, перемещающаяся таким способом, двигается под непрямым углом по отношению к направлению своего движения; при этом она оставляет на песке отчетливый след — косые параллельные полосы с крючками на конце. Из всех движений змеи это — самое примечательное. Такое проявление поперечных волн в животном мире можно отнести к наиболее вычурным.
Многие виды змей умеют еще и плавать, хотя в воде им вроде бы и отталкиваться-то не от чего. Но они одновременно с боковой «змейкой» прибегают к другому виду скручивания — так плавают угреобразные. Водный способ передвижения имеет несколько важных отличий от способа наземного. К примеру, волновые колебания расширяются к хвосту змеи. Другими словами, амплитуда волн возрастает по мере того, как они проходят через змеиное тело — получается, что хвост извивается гораздо быстрее, чем голова. Поскольку змее в воде не от чего отталкиваться, волны проходят через ее тело со скоростью, заметно превышающую скорость продвижения змеи вперед.
Морские змеи, живущие в теплой воде прибрежных районов Индийского и Тихого океанов, отлично плавают. Если вам доведется наткнуться на такую змею во время купания, лучше изменить направление движения на прямо противоположное, улепетывая любым доступным вам способом, потому как морские змеи — одни из самых ядовитых. Поначалу обитая на суше, они затем приспособились к жизни в воде. У всех морских змей плоский хвост, некоторые змеи — например двухцветная пеламида — обладают туловищем, высота которого чуть больше ширины. Такие особенности строения способствуют лучшему передвижению в воде. Морские змеи — единственный вид змей, замеченный в исполнении эффектного маневра, напоминающего танцевальное движение Майкла Джексона — они поворачивают в воде вспять, совершая туловищем волнообразные движения от хвоста к голове. Но в каком бы направлении эти волновые колебания ни шли, они принимают форму поперечных волн.
