Котячі «польоти» з наукової точки зору

В одній з наших статей ми обговорили різні нюанси висотного синдрому у кішок, і привели різні статистичні дані стосуються проблем медичного характеру, пов`язаних з падіннями.

Однак, щоб зрозуміти всю загадковість того, що кішки, що впали з великої висоти, демонструють надзвичайну живучість, бажано провести більш-менш серйозний фізичний аналіз. Закони фізики стверджують, що підсумок падіння залежить від площі зіткнення, м`якості поверхні, швидкості зіткнення, а також п`яти властивостей самого падаючого біологічного об`єкта (в даному випадку, кішки): його ваги, м`якості, площі, властивостей кісток і поглощаемости удару м`язами і кістками.

Що стосується швидкості зіткнення, то вона при падінні зростає на 9,8 м / сек. за кожну секунду. Якби тіло падало в вакуумі, то його швидкість зростала б за законом квадратного кореня з пройденої відстані. Після того як тіло пролетіло б тридцять два поверхи, воно набрало б швидкість кулі (близько двохсот кілометрів на годину), а після двох поверхів швидкість його польоту становила б близько п`ятдесяти кілометрів на годину. Саме цим законом і пояснюється інтуїтивна впевненість кожної людини в тому, що, впавши з верхівки Останкінської вежі, він утворив би на тротуарі трохи більше пляма, ніж при падінні зі стільця.

Однак пройдене тілом розсіювання - це ще не все. На силу удару дуже сильно впливає і м`якість (піддатливості) поверхні, бо саме від цього залежить «гальмівний шлях» впав тіла, або, якщо хочете, глибина на яку тіло проникає в поверхню до того моменту, перш ніж воно повністю загальмується. І чим більш значним є це відстань, тим меншою буде сила зіткнення. Саме з цієї причини стрибуни у висоту підкладають в зону падіння товсті м`які мати, а не залізобетон.

Хтось міг би цілком здраво заперечити, що у більших істот і кістки міцніші, ніж у дрібних і що це дає їм можливість витримувати більш сильні удари. Однак різниця в міцності кісток так велика, щоб якось вплинути на ситуацію. Наприклад, небезпека зламати кінцівку при навіть невеликому падінні у слона значно вище, ніж у людини. У дорослої людини вона вище, ніж у дитини, який, в свою чергу, ризикує значно більше, ніж кішка. Те, що у кішок відношення маси до площі менше, призводить до того, що гранична швидкість падіння для них становить близько ста кілометрів на годину, яку вони встигають набрати, впавши з п`ятого поверху. Для порівняння у людини ця швидкість вдвічі вище.

І навіть якщо кішки були просто зменшеними копіями людей, це могло б значно знизити їх травматизм. Однак, крім цього у них є й інші унікальні переваги. Одним з них є приголомшливий внутрішній «гіроскоп», який розташований у внутрішньому вусі. І якщо кішка впаде спиною вниз, вона, миттєво зорієнтувавшись в просторі, згинається і пролетівши менш ніж півтора метра повертається лапами вниз. В результаті удару доводиться не на спину і навіть не на дві лапи, а на всі чотири.

Іншою перевагою кішки є те, що вона має здатність згинати свої кінцівки таким чином, щоб сила удару рівномірно розподілявся по м`язах і суглобах. І людина може зробити з цього певний висновок, намагаючись при падінні згинати ноги в колінах, тим самим забезпечуючи собі при падінні більшу безпеку.

Однак навіть цими котячими перевагами можна пояснити найбільш дивовижний факт - чому шанси кішки на виживання при падінні з висоти більшої сьомого поверху не тільки не зменшуються, але навіть зростають. Для цього варто нагадати, що тіла, які падають в земній атмосфері, прискорюються тільки до певної швидкості, яка буде залежати від ваги і пропорційного площі тіла опору повітря. Після цього швидкість падіння вже не змінюється, в усякому разі до тих пір, поки площа і вага об`єкта не зміняться.

Зрозуміло, вага кішки в польоті змінитися не може, а ось підставляти потоку повітря площа - навіть дуже.

Наприклад, парашутисти зменшують площу у вільному падінні приймаючи витягнуту позу і тим самим збільшують швидкість падіння. І навпаки - розкинувши руки і ноги в сторони, вони збільшують площу тіла, підставляти повітрю, і тим самим знижують швидкість падіння.

І цілком ймовірно, що кішки мають здатність проробляти ті ж самі маніпуляції зі своїм тілом, що і парашутисти. Ще до того, як вони досягнуть максимальної швидкості, вони витягують кінцівки, які, отже, при ударі можуть зламатися. Коли максимальна швидкість падіння досягнута, кішка починає відчувати прискорюється силу гравітації і розслабляється, розкинувши свої лапи в сторони на зразок того як це робить білка-летяга. Природно, що при цьому опір повітря збільшується, швидкість падіння зменшується, що автоматично зменшує і швидкість зіткнення, яка крім усього іншого розподіляється на площу всього котячого тіла, а не тільки на її чотири лапи.

Таким чином ми розглянули котячі падіння, використовуючи психологію, астрономію і фізику. Тепер залишається тільки залучити до цього питання еволюційну біологію. Швидше за все, ця унікальна котяча здатність розвинулася в ході природного відбору. Велика частина представників сімейства котячих, особливо ті з них, хто не відрізняється особливо великими розмірами лазить по деревах. Для порівняння, у собак до цього заняття здатності є тільки у небагатьох видів. Мільйони років кішки стрибали з висоти на видобуток з різних підвищень і просто падали звідти. І ті кішки, чий «гіроскоп» був недостатньо хороший, у кого були жорсткі кінцівки, і які не навчилися імітувати білку-летягу, досить швидко ламали собі кінцівки і виявлялися на звалищі еволюції. Вижити змогли тільки найкращі «парашутисти» Так що за свої дев`ять життів, кішки повинні дякувати саме свою еволюційну історію.