Если глаз вместе с маской находится в воздухе, то лучи света попадают в глаз точно так же, как если бы никакой маски перед глазами не было: перед маской воздух и под ней — тоже воздух, а тонкое стекло — не в счет. Поэтому глаз все видит совершенно нормально, как ему и положено видеть в воздухе. Если же человек в маске погружается под воду, то происходит следующее. Когда лучи света проникают из воды в воздух, находящийся под маской, то они не сходятся и не расходятся, потому что поверхность воздуха между водой и воздухом плоская, а не искривленная, она не может играть роль линзы. А уж потом из воздуха, находящегося под маской, лучи света попадают в глаз, преломляясь при этом именно так, как и должны преломляться для получения хорошего изображения. Если стекло маски сделать не плоским, а выпуклым или вогнутым, все будет испорчено: при переходе из воды в воздух световые лучи изменят свое направление, передняя стенка воздушного пузыря сработает как дополнительная и совершенно ненужная линза, и в результате хорошего изображения не получится.
Так вот в чем секрет универсального зрения, пригодного в равной мере для воздушной и для водной среды! Поверхность, перед которой вода сменяется воздухом и наоборот, должна быть не выпуклой, а плоской. Тогда ни при каких условиях эта поверхность не будет действовать как линза, а значит, вся остальная оптическая система глаза будет одинаково работать и в воздухе, и под водой. Этот же принцип, кстати, используется и при конструировании фотоаппаратов для подводной съемки. Если у кого-нибудь есть такой фотоаппарат, обратите внимание: передняя поверхность его объектива не выпуклая, а плоская. Поэтому такой фотоаппарат может использоваться и как обычный для фотографирования в воздухе, и для подводной съемки.
Между прочим, аналогия с маской для ныряния дает ответ и на вопрос о том, почему острота зрения под водой у дельфина хоть немного, но все же лучше, чем в воздухе. Дело в том, что из-за разницы оптических свойств воздуха и воды изображение, которое возникает на сетчатке глаза под водой, всегда немного больше, чем когда глаз находится в воздухе. Могу опять сослаться на опыт всех тех, кто когда-нибудь нырял с маской под воду: они прекрасно знают, что под водой все предметы кажутся немного увеличенными, как будто их рассматривают через увеличительное стекло. Это не какое-то особое свойство нашего глаза, это универсальный закон оптики; точно так же увеличенным окажется изображение на фотопленке подводного фотоаппарата. Можно даже совершенно точно сказать, во сколько раз изображение под водой будет больше (или, если хотите, наоборот — изображение в воздухе меньше): в 1,33 раза; эта величина выражает соотношение оптических плотностей воды и воздуха. Значит, и глаз, и фотоаппарат даже при идеальной фокусировке должны быть в состоянии рассмотреть под водой детали изображения в 1,33 раза более мелкие, чем в воздухе. Но ведь именно таким оказалось соотношение остроты зрения у дельфина в воде (9 угловых минут) и в воздухе (12 минут): 12: 9 = 1,33. Замечательное совпадение! Значит, на самом деле глаз дельфина приспособлен к зрению в воздухе ничуть не хуже, чем к зрению в воде, а небольшая разница в подводной и воздушной остроте зрения — лишь неизбежное следствие оптических законов.
Что ж, рецепт универсального водно-воздушного зрения ясен. Дело за малым: можно ли этим рецептом воспользоваться? Может ли природа создать глаз с плоской поверхностью, через которую проникает свет? Оказывается, это совсем не так просто.
Дело в том, что округлая, выпуклая форма глаза, в том числе выпуклая форма его передней прозрачной оболочки — роговицы, — совсем не случайность, не прихоть природы. Она необходима для поддержания нужной формы глаза.
Глаз высокоорганизованного животного, в том числе человека или дельфина, — точнейшее оптическое устройство. Его размеры, взаимное положение разных частей его оптической системы должны удерживаться постоянными с очень высокой точностью. Только так можно получить четко сфокусированное изображение на светочувствительной сетчатой оболочке глаза. Стоит расстоянию между роговицей и хрусталиком, хрусталиком и сетчаткой измениться на доли миллиметра — и фокусировка будет нарушена, качество изображения пострадает.
Но как обеспечить постоянство формы и размеров глаза? Нельзя же вмонтировать внутрь глаза скелет. Те отделы глаза, через которые проходит свет, должны быть максимально прозрачными, а значит, не могут содержать не только твердых, но и просто достаточно плотных тканей. И действительно, содержимое полостей глаза по консистенции мало отличается от воды. Содержимое камеры между роговицей и хрусталиком (так называемой передней камеры) — это и есть жидкость, основу которой составляет вода. Между хрусталиком и сетчаткой находится, правда, не жидкость, а студенистая ткань, называемая стекловидным телом (стекловидное — отнюдь не потому, что прочное, как стекло, а потому, что прозрачное). Но это студенистое вещество все равно почти целиком состоит из воды, оно очень мягкое, не способное сохранять форму. Оболочки глаза также не жесткие, а эластичные, в особенности передняя оболочка — роговица, которая должна быть совершенно прозрачной. Так что ткани глаза совершенно не способны самостоятельно удерживать форму.
Правда, глаз спрятан в специальную полость черепа — костную глазницу, которая неплохо защищает его не только от возможных повреждений, но и от грубых внешних воздействий, которые могли бы деформировать глаз. Но все равно это не решает проблему сохранения формы глаза полностью. Ведь и внутри глазницы он постоянно подвержен усилиям мышц, которые поворачивают глаз в разные стороны, толчкам кровотока, а передняя его часть и вовсе слабо защищена. Так что все равно природа должна была позаботиться о том, чтобы форма глаза каким-то способом строго поддерживалась, несмотря на то что глаз построен только из мягких, эластичных тканей.
И такой способ найден, простой и остроумный. Это принцип надутого воздушного шарика. Тонкая оболочка шарика мягка и бесформенна — но только до тех пор, пока шарик не надут. Стоит лишь создать внутри шарика небольшое избыточное давление, и тонкая оболочка, натянувшись, приобретает жесткость, а шарик — определенную форму и стойко ее удерживает. Можно изменить его форму, нажав на него пальцем, но как только палец убрали — шарик опять точно такой же, как и был.
Так же поддерживается и форма глаза. Внутри глаза создается избыточное давление — небольшое, но достаточное, чтобы его наружные оболочки натянулись и глаз приобрел упругость, способность строго сохранять свою форму и размеры. Правильное внутриглазное давление — очень важный показатель здоровья глаза, и если требуется более или менее серьезное обследование, врач-окулист обязательно измерит его специальным прибором.
Но какое отношение способ поддержания формы глаза имеет к проблеме универсального
