Пробовали ли вы когда-нибудь делать такой простой опыт: обыкновенное увеличительное стекло опустить в воду и попытаться рассматривать через него погруженные на дно предметы? Обязательно попробуйте, и вы заметите довольно неожиданное явление: в воде увеличительное стекло почти ничего не увеличивает. А теперь погрузите в воду стекло уменьшительное (двояковогнутое) – и вдруг окажется, что оно также утратит при этом в значительной степени свои уменьшительные свойства. Ещё 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 обязательно будет уменьшать все предметы, а двояковыгнутое – увеличивает их. Отчего бы это могло быть? Если вы вспомните основной закон преломления лучшей 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 её воздух. Если бы мы могли изготовить такую чечевицу из алмаза, то она увеличивала бы ещё заметнее, потому что преломляющая способность алмаза больше, нежели стекла. Но разница между преломляющими свойствами стекла и воды сравнительно невелика; именно поэтому, поместив стеклянную чечевицу в сосуд с водой, вы увидите, что лучи света, преломляясь в стекле, не испытывают большого уклонения в своём следовании. Именно поэтому под водой стандартное увеличительное стекло увеличивает гораздо слабее, чем в воздухе, а стекло уменьшительное – гораздо слабее уменьшает. А если взять растительное масло, то окажется что оно преломляет лучи света сильнее, чем обычное увеличительное стекло – отсюда и происходит то странное, на первый взгляд, явление, что в этой жидкости увеличительные стёкла 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 стёкол, то есть 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 рыбы 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, то есть в среде, сильнее воздуха преломляющей свет, один этот факт уже создаёт для них особые оптические явления, о которых мы обычно даже не подозреваем. Более всего любопытно рассмотреть такой вопрос: как именно рыбы видят нас? И вообще – в каком виде представляется водным существам наш наземный мир? Один выдающийся американский учёный прошлого столетия – Роберт Вуд – в какой-то момент весьма серьёзно 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 кто угодно. Это обыкновенный фотоаппарат без объектива, но наполненный водой так, что эти лучи, прежде чем достичь светочувствительной пластинки, должны пройти через слой воды 10-15 сантиметров толщиной. С помощью этого крайне простого прибора можно сделать совершенно любопытные фотографии. Например, можно снять из-под воды круг людей, стоящих возле небольшого пруда. Любопытным в этой фотографии будет то, что рыба со дна пруда видит всего человека с головы до ног, а не только верхнюю часть его туловища. Раньше чем вы успеете подойти к берегу, рыба уже видит вас – интересное обстоятельство, о котором мы обычно и не подозреваем. Объяснение этого кажущегося парадокса кроется опять-таки в законе преломления света. Если бы пруд был наполнен не водой, а воздухом, то со дна бассейна можно было бы видеть только те предметы, которые находятся в пространстве между дном и любой точкой на линии, простирающейся от дна вверх по касательной к кромке берега пруда. Другое дело, если пруд наполнен водой – тогда рыба может со дна видеть предметы, находящиеся несколько ниже кромки берега пруда за пределами воды. Луч преломляется на поверхности воды недалеко от кромки, и вследствие этого край пруда не заслоняет от рыбы предметов, находящихся на берегу. Другими словами – горизонт видимости для рыбы гораздо шире, чем мы обыкновенно думаем, и это небесполезно запомнить всем любителям рыбной ловли. Другое неожиданное следствие закона преломления – это искажение формы всех подводных и вообще вневодных предметов для обитателей водного мира. Например, прямые линии современного железнодорожного моста, переброшенного через реку, рисуются рыбам в виде дуг. Останавливаться на причинах этого оптического феномена мы не станем – всякий, знакомый с физикой, может сам доискаться этих причин, построив ход лучшей света для такого случая. Напомним только, что и нам плоское дно небольшого пруда кажется сильно вогнутым вследствие преломления. По той же самой причине и ровный ряд людей, которые, к примеру, стоят возле аквариума, рыбам, обитающим в нём, должен казаться весьма по иному – люди словно стоят не шеренгой на прямой линии, как в действительности, а дугой, которая обращена своей выпуклостью к глазу рыбы. Нечто подобное получилось бы, между прочим, и при отражении ровной шеренги в выпуклом зеркале. Наконец отметим ещё одну особенность подводной оптики: рыба и всякое вообще подводное существо всегда видит вверху себя светлый круг, а совершенно не границы пруда, как можно было бы подумать (кроме тех случаев, когда рыба находится очень близко от берега). Это опять-таки проистекает из законов преломления света: построив ход лучей и приняв во внимание существование так называемого «предельного угла» и полного внутреннего отражения, вы убедитесь в том, что это должно быть именно так. И весьма любопытно при этом отметить, что чем ближе рыба к поверхности воды, тем меньше становится видимый светлый круг над её головой. И наоборот – с погружением рыбы глубже в воду размеры этого круга значительно 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, и без всяких опытов. Работы в этом направлении ведутся уже давно. Можно также говорить о теоретическом интересе, какой эти исследования представляют для многочисленных любителей естествознания, так как расширяют знания обычных людей об условиях подводной жизни. Ну и, естественно, эти исследования имеют и огромное практическое значение – для водолазного зрения, подводного плавания и даже для рыболовства. К примеру, любой водолаз или аквалангист должен быть хорошо осведомлён об о всех особенностях подводного зрения, чтобы не поддаться в самый неподходящий момент какой-либо оптической иллюзии, неправильно истолковав искаженные изображения подводных предметов; такая ошибка может подчас стоить ему жизни. Точно также и капитан подводного корабля должен считаться со своеобразными условиями подводного зрения для того, чтобы правильно ориентироваться. Наконец, рыболов-охотник, подстерегающий рыбу и расставляющий для неё сети, будет действовать гораздо успешнее, став, так сказать, на точку зрения преследуемых.
