Почему так бывает?

Какого цвета солнечный зайчик?

Когда мне было лет семь, я очень любила в яркие, солнечные дни забираться в комнату, где висела старинная люстра со стеклянными подвесками. Раньше в этой люстре горела керосиновая лампа, но потом ее переделали: керосиновую горелку вынули, а вместо нее ввинтили электрический патрон; но я помню эту лампу уже как электрическую, со свечами, которые тоже заменили электрическими, а вот подвески оставались прежними. Они были продолговатые, с тремя гранями, очень хорошего стекла, а может, и хрустальные.

Привлекала меня эта комната с люстрой потому, что не раз в солнечные дни я видела там на стене многоцветные, широкие, но короткие полоски. Краски на этих полосках были удивительно чистые, сочные, я таких никогда не видала; я подолгу любовалась ими и очень огорчалась, когда они внезапно исчезали, так же, кстати сказать, неожиданно, как и появлялись.

Как-то раз я заметила удивительную вещь: между стеклянными подвесками на люстре и разноцветными полосками на стене была связь! Выяснила я это, когда в открытую форточку подуло, подвески на люстре затрепетали и полоски тоже задвигались и стали то исчезать, то появляться. Само собой разумеется, что выводов я из этого не сделала и не могла сделать, ибо тот, кто первый понял сущность этого явления, был великим ученым. Просто мне нравились эти разноцветные полоски, и я сказала о них дедушке. Я даже притащила его в комнату с люстрой, когда светило солнце и полоски сияли на стене, показала на них пальцем и почему-то торжественно заявила: «Вот!» — как будто я сама их нарисовала.

Дедушка засмеялся и сказал, что я начинаю делать замечательные открытия и что нынче вечером он мне кое-что по этому поводу расскажет.

И вот что я узнала.

Действительно, между подвесками на люстре и полосками на стене существовала связь, самая прямая, непосредственная, и, не будь этих подвесок, я бы ничего не увидела на стене.

И главную роль здесь играет солнце, солнечный луч, солнечный зайчик!

Как все дети, я любила ловить маленьким зеркальцем солнечных зайчиков и пускать их по стенке, по потолку, я заставляла солнечного зайчика заглядывать в лица прохожих, в окна соседей напротив.

Когда дедушка спросил меня, какого цвета солнечный зайчик, я удивилась и сказала, что, разумеется, белый, это каждому видно. И, оказывается, тут не все так просто. Оказывается, солнечный зайчик — это солнечный луч, и хотя он действительно белый, но состоит-то он из семи основных цветов — тех самых, какие как раз я и видела на красивой разноцветной полоске в моей любимой комнате!

Наверху полоски цвет был красный, он переходил в оранжевый, потом в желтый, зеленый, голубой, синий и кончался фиолетовым. Когда эти цвета смешаны вместе, луч солнца выглядит белым. Но когда луч солнца проходит через трехгранное стеклышко — я потом узнала, что такое стеклышко называется призмой, — каждый цветной луч ложится отдельно, и мы видим цвет каждого. Разноцветную полоску с красками — чистыми, яркими, сочными — называют солнечным спектром. Это краски самой природы. Перелистай несколько страниц, и ты увидишь все это на рисунке.

Так вот оно в чем дело! Вот откуда брались в солнечные дни красивые полоски в комнате с люстрой! Луч солнца проходил через трехгранные подвески и играл на стене всеми своими чудесными цветами!

И дальше я узнала, что многие люди, многие ученые видели не раз разноцветные полоски, но долго никому не приходило в голову, почему они появляются, какова их природа. В тайну солнечного луча триста лет назад проник знаменитый английский ученый Ньютон. Это было замечательное открытие. Ньютон первый разгадал, что солнечный луч многоцветный.

Вы, между прочим, сами можете это проверить. Попробуйте сделайте круг с дыркой посредине, нарисуйте на нем все цвета солнечного спектра, насадите этот круг на ось и начните быстро его вращать… И — о чудо! — из разноцветного круг станет одноцветным, потому что цвета при вращении сливаются, смешиваются. К сожалению, вы не увидите ваш круг по настоящему белым, таким, как солнечный луч, потому что ваши краски не такие чистые и сочные, как цвета природы. Но, во всяком случае, он станет одноцветным, а это главное в нашем маленьком опыте.

…Так я узнала в детстве тайну солнечного луча. Теперь и вы ее знаете, а с помощью солнечного спектра мы с вами будем разгадывать некоторые загадки обычных явлений природы, которые всегда у нас перед глазами. И тогда мы найдем ответы на кое-какие наши «почему».

Почему небо голубое?

В самом деле, почему? Ведь небо — это воздух, такой же, как тот, что окружает нас, мы им дышим, но мы его не видим, он прозрачный, бесцветный. А вот высоко над головой он почему-то становится голубым — разумеется, в ясные дни, когда голубизну неба не скрывают густые облака, тучи.

Небо везде голубое. На севере оно бледное, на юге — синее-синее, у нас, в средней русской полосе, — сочное, голубое.

Почему?

Откуда берутся чудесные цвета и оттенки ясного неба?

Оказывается, это солнечный луч окрашивает воздух высоко над нашей головой! Солнце посылает на Землю свои лучи, но им приходится пробиваться через толстый слой воздуха, который окутывает Землю. А солнечный луч, как мы теперь с вами знаем, многоцветный, ведь он состоит из красного, оранжевого, желтого, зеленого, голубого, синего и фиолетового цветов. И вот, когда этот многоцветный луч проходит через толстый слой воздуха, частицы воздуха рассеивают, разбрызгивают все цвета солнечного спектра, но больше всего, сильнее всего именно его фиолетовую, синюю и голубую части, и потому небо окрашивается голубым цветом.

Потому что цвет неба — это голубые брызги разноцветного солнечного луча.

Почему бывает радуга?

До чего же весело летом шлепать по лужам во время теплого дождя! В одних трусиках! Как под душем, только лучше! Потому что пахнет дождем, мокрой землей, травой, а воздух чистый, свежий. Хорошо!

Но вот дождь стихает. Уже кое-где появились на небе голубые просветы, в них тотчас же проскальзывает солнечный луч, а крупные капли дождя еще падают и падают… И вдруг кто-то радостно кричит:

— Радуга! Смотрите — радуга!

И в самом деле, через все небо перекинулась разноцветная дуга, словно огромные ворота в небе. Откуда они взялись? Кто их построил так быстро и так красиво?

Луч солнца и дождевые капли.

Ведь радуга — это и есть солнечный луч. Он проходит через дождевые капли, как сквозь призмы, преломляется и отражается на противоположной стороне неба в виде огромной разноцветной дуги.

Вот почему можно сказать, что построили радугу солнечные лучи и дождевые капли.

Обычно солнечный луч и дождевые капли строят зараз одну радугу, и то не часто. Но бывает, что, всем на радость и удивление, в небе сразу появляются две радуги. Одна из их поярче, другая побледней! Это бывает в тех редких случаях, когда солнечный луч дважды отражается в каплях воды.

Еще реже на небе сияют сразу целых четыре или пять радуг, — это случается только над большими реками, озерами, заливами, потому что тут происходит сложное отражение солнечных лучей от воды. Природа изобретательна!

Но это еще не все чудеса. Иногда радугу можно увидеть ночью, когда после дождя из-за туч выглядывает луна. В ее тусклых лучах тоже рождается лунная радуга, разумеется не такая яркая, как солнечная.

И самое, по-моему, удивительное — радуга зимой! Очень это странно, необыкновенно. Трещит мороз, на бледно-голубом небе сияет холодное зимнее солнце, а в воздухе парят крохотные кристаллики льда. Луч солнца проходит через эти кристаллики, преломляется, как в призме, и отражается небе красивой радугой. Такую редкую картину некоторым москвичам посчастливилось увидеть несколько лет назад, самый разгар зимы. Я им ужасно завидовала! А вы?

Почему снег белый?

В городе снега почти не видно. Не успеет он покрыть тротуары и мостовую, как тут же появляются дворники со скребками и метлами, снегоуборочные машины со своими металлическими лапами. Машины ловко собирают снег, отправляют его на грузовик, глядишь — а снега уже нет, он вывезен куда-то, подальше от больших людных улиц. Если залежится где-нибудь снежок, то очень скоро он потеряет свою безупречную белизну, почернеет от копоти и дыма.

То ли дело за городом, в лесу! Особенно после обильного снегопада. Да еще в ясный морозный денек!.. Идешь по тропинке, а еще лучше — на лыжах среди деревьев. В лесу тихо. Только слышно, как скрипит снег под ногами — это ломаются хрупкие кристаллики-снежинки, да черный дятел в красной шапочке долбит ствол своим крепким клювом, добывает себе еду на обед. А вокруг лежит чистый снег, а ослепительная белизна его даже глаза режет.

Помню, как-то мне привелось ехать на санках по зимней дороге. Вокруг расстилались белые поля, вдоль дороги стояли запорошенные снегом кустарники и деревья. Белым бело… Казалось, на свете нет другого цвета, кроме белого. И эту белизну я особенно почувствовала, когда вдруг впереди, справа от дороги, мелькнуло нечто ярко-красное. Словно на снег бросили громадный драгоценный камень — рубин; мне даже казалось, что это красное пятно сверкает! А была то просто нарядная птица наших зимних лесов — снегирь. Он прыгал, скакал, перепархивал с ветки на ветку; с веток, сверкая на солнце, осыпалась снежная пыль, и снегирь со своей красной грудкой тоже блестел, а снег вокруг был белый-белый, чистый, пушистый.

Снежная белизна… Белее ничего нет на свете. Недаром, когда хотят подчеркнуть безупречную чистоту белого цвета, его всегда сравнивают со снегом: белоснежный лебедь, белоснежные лепестки лилии, белоснежное платье…

В чем же секрет белизны снега?

Пожалуй, «виноват» тот же разноцветный солнечный луч.

Какого цвета лед? Никакого. Он бесцветный.

Почему?

Потому что он пропускает через себя весь солнечный луч, целиком, и остается бесцветным. Таков закон природы. Если бы лед не пропускал, а поглощал луч солнца целиком, все его цвета, мы видели бы его черным. Но лед не задерживает, не поглощает и лишь частично отражает солнечные лучи. Потому-то он бесцветный и блестящий.

Каждая снежинка, каждая красивая звездочка в отдельности свободно пропускала бы через себя весь солнечный луч, как лед, и тоже была бы бесцветна. Но снежинки в беспорядке падают друг на друга, лежат рыхлой массой; все вместе они становятся непрозрачными и потому не могут пропустить через себя весь луч солнца. Они его целиком отражают нам в глаза. А ведь луч солнца, солнечный зайчик, — белый! И снег потому мы видим белым.

Но утром, в часы восхода, лучи солнца кажутся нам золотисто-розовыми и освещенный ими снег тоже становится золотисто-розовым. Он может быть и зеленым, и красным, если его освещают праздничные новогодние огоньки на елках, устроенных под открытым небом, в парке. Любой цвет, падающий на снег, целиком отражается беспорядочно лежащими снежинками.

Но на снег обычно падает солнечный свет. И снег потому ослепительно белый, что он отражает солнце, чистейший цвет белого солнечного луча.

Почему трава зеленая?

Океан растений окружает нас, и все они зелены. Зелена трава, зелены листья деревьев и цветов. Даже слова «растения» и «зелень» в сущности обозначают одно и то же. «Здесь очень зелено», говорят люди, когда видят много деревьев, кустарников, зеленой травы. «Домик утопает в зелени», «открывается зеленая долина» — иными словами, тут много растений, и все они зеленого цвета.

А почему растения зелены?

Знаменитый русский баснописец Крылов написал нравоучительную басню о корнях и листьях; он сравнивал листья с бездельниками, у которых только и есть за душой что красивый наряд. А вот корни — это скромные труженики. Во времена Крылова так и считалось, что главное в растении — это корни, они кормильцы. А листья? Какой в них прок! Разве что они красивы, но ведь это бесполезный наряд, не больше!

И вдруг все перевернулось! Оказалось, что в зеленом листе, как говорил замечательный русский ученый Климентий Аркадьевич Тимирязев, самая сущность растительной жизни, что растение — это прежде всего лист. Не было бы на земле зеленых листьев — не было бы жизни. Почему?

Вот это мы сейчас и должны понять. И то, что мы узнаем, имеет прямое отношение к солнечному лучу и к окраске листьев и травы.

Мм дышим. Воздух — это смесь разных газов. Для нас, людей и для животных необходим кислород.

Без кислорода мы не прожили бы и трех минут, задохнулись бы.

Мы вдыхаем кислород и выдыхаем углекислый газ. Чем меньше в воздухе кислорода и чем больше углекислоты, тем трудное дышать.

Горят дрова в топках; для того чтобы они горели, тоже нужен кислород, а во время горения тоже выделяется углекислота.

Расход кислорода огромный: сколько людей на земном шаре, сколько животных требуют его каждую секунду! Тут никаких запасов не хватит!

А между тем состав воздуха не меняется, в нем остается достаточно кислорода для дыхания и всегда лишь сотые доли углекислоты.

Но кто же пополняет воздух кислородом, кто очищает его от излишней углекислоты?

Зеленый лист! Он вбирает в свои клетки углекислоту, а выделяет в воздух кислород. Это ему нужно. А для чего?

Солнце — главный источник жизни. Луч солнца падает на лист. В клетках листа есть зеленое вещество, которое называется хлорофилл. И в зеленой части растения — в листе, в траве — с помощью хлорофилла вырабатываются важнейшие питательные вещества, без которых не может обойтись ничто живое: ни человек, ни животное, ни само растение. Эти питательные вещества — крахмал, сахар, белок. Из них, главным образом, построено наше тело, тело животного и самих растений.

А вырабатывает их зеленый лист из углекислоты, которую берет из воздуха, и воды, которая всегда есть в клетках!

В зеленом листе, в его клетках, с хлорофиллом работает удивительная фабрика. Она бывает, что называется, «на ходу» только тогда, когда на нее падает свет. Упал на лист свет — и началась великая работа жизни. Нет света — и замирает фабрика зеленого листа.

Нигде больше во всем мире со всем его многообразием, нигде — только здесь, в зеленом листе, в зеленой части растения, вырабатываются важнейшие питательные вещества. Исчезни вдруг зеленый лист — и все на нашей планете Земля вымрет!

Мы, люди, получаем белок, крахмал, сахар и от самих растений и от животных, которых мы едим и которые, в свою очередь, питаются растениями.

Корова летом щиплет траву, зимой жует сено. Мы пьем молоко коровы, едим творог, сметану, масло. Молоко потому главная пища малышей, что в нем есть все те вещества, которые необходимы для их здоровья, для их развития, роста.

Мы едим коровье мясо, а в нем тоже есть главные питательные вещества. Куры клюют зерно, а зерно — тоже растение, и мясо курицы построено из важнейших питательных веществ, и куриные яйца.

И главный наш кормилец — зеленый лист.

А почему же все-таки лист зелен, почему трава зеленая?

Благодаря хлорофиллу.

Все превращения происходят в зернах хлорофилла. А хлорофилл поглощает все цвета солнечного спектра, кроме зеленого, зеленый луч он отражает — и мы видим лист зеленым.

Вот почему трава зеленая. Вот почему лист зелен. Вот почему сама сущность растения — это лист! Зеленый лист, о котором долго и очень несправедливо думали, будто он лишь красивый, но бесполезный убор растения!

А оказалось, без этого «красивого убора» не было бы жизни на Земле!

Почему желтеют листья?

Итак, лист зелен потому, что зелен хлорофилл. Он придает листу такую окраску.

Ну, а почему осенью листья становятся желтыми красными, фиолетовыми?

Хлорофилл легко разрушается. Но летом он быстро, легко восстанавливается, и листья остаются свежими, зелеными. Окраска листа не меняется, образование хлорофилла не отстает от его разрушения.

Но вот дни убывают. Света становится все меньше и меньше. Между тем зерна хлорофилла продолжают все так же быстро, как и летом, разрушаться, а новые образуются медленнее, их становится меньше, и лист бледнеет.

Но в клетках листа есть и другие красящие вещества — желтые; только летом буйная зелень хлорофилла их заглушает, и теперь, когда хлорофилл постепенно разрушается, они выступают ярче. Листья желтеют.

Они не только желтеют. Они становятся иной раз багряными и фиолетовыми. Помните у Пушкина: «Роняет лес багряный свой убор…» В листе теперь появляется еще одно красящее вещество, оно и придает ему такую окраску. Это вещество осенью захватывает все больше места в листе, потому что для его образования нужно, чтобы стало похолоднее и чтобы замирала жизнь растения. Все это и происходит в природе осенью.

Вот почему листья меняют свою окраску.

Почему листья плоские и тонкие?

А знаете ли вы, почему природа создает лист плоским и тонким?

Мы с вами только что выяснили: растению необходим солнечный свет, чтобы заработала удивительная фабрика зеленого листа, где происходит превращение углекислоты и воды в крахмал, белок и сахара. Питательные вещества идут на постройку самого растения — его ствола, веток, корней, цветов, плодов. Растение растет, оно растет, в отличие от животного, всю жизнь!

Так вот: плоский и тонкий лист лучше улавливает солнечный свет. Лучи солнца пронизывают его насквозь, и он на обеих сторонах — на верхней и нижней — одинаково зелен, стало быть, и на верхней и на нижней стороне листа образуется в клетках зеленый хлорофилл.

Вот для чего лист плоский и тонкий.

Это — правило. Но бывают и исключения. Растению приходится приспосабливаться к окружающим условиям жизни, и тогда лист становится и толстым и твердым, иначе ему не выжить!

Вот, например, фикус. Вы знаете его как растение домашнее, у многих он растет дома в огромных цветочных горшках. Листья фикуса большие, твердые, глянцевитые, сквозь них не пробиться солнцу, и они только с одной стороны зеленые, а с другой — белесоватые. Зачем ему, фикусу, такие листья?

Фикус к нам в комнату пришел издалека, из тропических лесов Южной Америки, с берегов реки Амазонки. У себя на родине фикус огромный, и листья у него очень большие, они куда толще, крепче, глянцевитей, чем у его одомашненного родственника. Иначе ему не прожить.

В тропическом лесу деревья растут очень тесно, так что сквозь чащу не пробьешься без большого острого ножа, мачете, — так переплелись ветви, перепутались лианы. В тропическом лесу тепло и влажно, потому там такая буйная растительность. Но и борьба за существование, борьба за жизнь, за лучшее место под солнцем, тоже очень жестокая. И растению приходится приспосабливаться, чтобы получить необходимое для жизни количество солнечного света.

Кроны деревьев переплетаются где-то высоко над головой, и в лесу всегда царит полумрак: солнцу не удается пробиться в нижний этаж леса и хорошенько его осветить. Поэтому самые солнцелюбивые растения тянутся и тянутся к небу, пока их вершины не поднимутся над другими деревьями, и тут они могут беспрепятственно купаться в океане солнечных лучей.

Пониже растут не такие солнцелюбивые растения, но все же солнце им тоже нужно. Свет его приходится улавливать, И чем больше площадь листа, тем легче это сделать. Вот почему у некоторых тропических растений — фикуса, например, — такие огромные листья.

Жесткие и толстые они тоже не зря. В тропиках каждый день льют дожди, там часты бури; тонкие, нежные листочки не выдержали бы натиска бешеных ветров, они оторвались бы от ветки. Потому и листья у фикусов толстые, кожистые, и сидят они на крепком черешке. Они еще и глянцевитые, потому что иначе от того огромного количества влаги, что перепадает на их долю, они давно бы сгнили или их погубили бы водоросли, лишайники, поселившись на них. А с глянцевитого, блестящего листа вода соскальзывает, она не задерживается, не скапливается.

Однако через толстый глянцевитый лист солнцу не пробиться на его нижнюю сторону, потому она такая бледная. Зеленый хлорофилл сосредоточен на его поверхности, и она темно-зеленая.

А вот взгляните на другое наше комнатное растение — в нашем саду на окне или возле окна. Это филодендрон. Он рослый, листья у него большие, неправильной овальной формы, с разрезами. Для чего ему эти разрезы?

Есть и для этого свои причины. Филодендрон тоже знатный путешественник, он тоже пожаловал к нам из тропических лесов, — это лиана Южной Америки. У себя на родине филодендрон громадный, листья у него — метр в поперечнике, тоже жесткие, глянцевитые. Такая форма с разрезами нужна филодендрону для того, чтобы свет попадал на его нижние листья как раз через разрезы верхних. И подумайте, как все здорово устроено у растения: у самых нижних листьев разрезов нет, потому что здесь они растению не нужны.

Вот почему бывают листья и особой формы, и толстые, крепкие, не пропускающие на нижнюю сторону солнечного света.

А как правило, листья плоские и тонкие, чтобы чудесная фабрика зеленого листа могла работать и в верхней и в нижней его части.