1980 №1

И так везде, где на их пути оказывается плохая погода, стенолазы обходят ее широкими дугами. Это не просто каприз птиц, любящих солнечное небо. Это жизненная необходимость, поскольку стенолазы добывают свой корм исключительно в воздухе — они питаются летающими насекомыми. Благодаря этому стенолазы имеют важное преимущество перед другими птицами — они кормятся на лету, не делая для этого остановок. Но именно эта же особенность делает стаю стенолазов жестко зависимой от погоды: когда поднимается сильный ветер или начинается дождь, насекомые прячутся в укрытия — корм уходит из воздуха. Некоторые насекомые, правда, спускаются ниже, летают над землей. Это добыча ласточек: стенолазы летают быстрее их, но менее проворны и не рискуют охотиться у поверхности земли. Длительное, без перерывов пребывание в воздухе выработало у этих птиц способность спать в полете, планируя на высоте порядка двух километров.

Аист.

Эту потребность кормиться на лету труднее удовлетворить летом в Европе, где птицы вьют гнезда и выводят птенцов. Потомство вроде бы привязывает родителей к одному месту, однако если погода в районе гнезда становится очень плохой, стенолазы покидают птенцов и улетают за кормом порой за сотни километров в солнечные места. Когда «дома» погода устанавливается, родители возвращаются к сверим проголодавшимся детям. Иногда они вынуждены отсутствовать по нескольку дней.

Способность стенолазов и других птиц прогнозировать погоду — жизненно необходимое свойство. Многие виды давно бы вымерли, если бы не умели уклоняться от встречи с губительными бурями.

Разгадка световых узоров

Солнечный зайчик остро сверкнул на неспокойной глади моря и через мгновение поблек, расплылся вязью зыбких бликов. Сквозь тонкий, мягко волнующийся слой прибрежной воды солнечные лучи чертят на гладком дне непрестанно сменяющиеся световые узоры.

Эти световые письмена удалось расшифровать совсем недавно, хотя ключом к их расшифровке ученые владели, казалось бы, давно. Этот ключ — законы преломления и отражения света, дифракции и интерференции световых волн. Со школьных лет нам запомнились рисунки из учебника по физике из раздела «Оптика»: световые лучи собираются в фокусе, преломившись в линзе, отразившись в вогнутом зеркале. В достоверности таких рисунков мы не сомневаемся, мы уверены, что за ними стоят строгие математические расчеты, предписывающие, какими по форме должны быть линзы и зеркала, чтобы лучи света собрались в одной точке.

Но вот вопрос: если такие математические предписания и существуют, удастся ли воплотить их в реальных оптических системах? А если даже и удастся, способны ли реальные оптические конструкции навсегда сохранить неизменной желательную форму? Тот же свет, упав на зеркало, чуточку нагрел его — и его идеальная форма исказилась, а пучок отраженных лучей, пусть даже и сходившийся когда-то в одной точке, уже рассыпался… Как теперь описать его строение? И какие возможные конфигурации может вообще принять пучок лучей, отраженных в реальных поверхностях, преломленных в реальных средах?

Одна из простейших возможностей представлена схемой. Лучи, отраженные от фокусирующего зеркала, в районе предполагаемого фокуса складываются в характерное, так называемое каустическое острие. В общем виде строение такой световой поверхности было выяснено еще в прошлом веке, рассчитать же его математически стоило немалых трудов. Без ответа оставался вопрос: какие поверхности такого рода возможны еще?

Ответ на этот вопрос помог дать один из разделов современной математики, который создали в недавние годы советский ученый В. И. Арнольд, французский математик Р. Том и другие. С легкой руки своих создателей это направление математических исследований стало именоваться теорией катастроф. (О ней наш журнал рассказывал в № 12 за 1977 год.) Описать же возникающий узор световых пятен позволил математический метод, разработанный советским теоретиком В. П. Масловым. В область оптических и радиофизических явлений выводы этих теорий впервые перенесли научные сотрудники Московского физико-технического института Д. С. Лукин и Е. А. Палкин[5] и одновременно с ними это сделал работающий в Бристоле М. В. Берри.