ПОЧЕМУ ВОЗДУХ ПРОЗРАЧНЫЙ?

Здравствуйте, друзья!
Сегодня новое заседание БиоТОПа по мотивам вопроса Андрея, который прислала мама Елена Валерьевна Ишимова, автор блога "Смешарики". 
Я немного перефразировала вопрос "Почему воздух прозрачный?", но смысл он от этого не утратил. Итак, добро пожаловать на поляну БиоТОПа.

Слониха (звонит в колокольчик): Заседание БиоТОПа объявляю открытым!
Кафрский ворон: БиоТОП! БиоТОП! 
Слониха: Что у нас на повестке дня?
Кафрский ворон: Абсолютно прозрачная тема. Почему воздух прозрачен? А газ бесцветен?

Глава 1. Стакан наполовину полон? Или...

Сова: А может и нет никакого воздуха? Может воздух, как новое платье короля из сказки, не существует. Увидеть-то его нельзя!
Сурикат: Он точно есть! Мы же им дышим!
Гепард: Я хочу спросить у вас всех про этот стакан. Посмотрите на него. 
Гепард продемонстрировал  стакан, в котором была налита вода, ровно по его середине.

Мартышка (затараторила): Я! Я знаю этот тест! Стакан наполовину полон или наполовину пуст? Пусть каждый возьмет и ответит, или вспомнит, что он ответил, когда впервые услышал притчу про стакан.
Сова: По мне, туда воды не долили. Пожалели что ли?
Илистый прыгун: А по мне, так и половина стакана воды лучше, чем вообще без нее! Я без влаги не могу дышать, а здесь достаточно, чтобы можно было хвост в нее опустить и продержаться до прилива.
Сурикат: Вот и я думаю, что даже чуточку водички - уже неплохо. Знаете, как мы радуемся, когда дождь идет у нас в пустыне?

Мартышка (прыгая на месте от нетерпения): Ой, не могу терпеть, объясняю! Я как оптимистка, радующаяся жизни, сразу отвечу, что стакан наполовину полон! Вот и Илистый прыгун, и Сурикат - тоже оптимисты. А пессимист, который склонен замечать в жизни плохое и ворчать, скажет, что стакан наполовину пуст. 
Сова: Я не "пустимист"! Я как есть, так говорю. Всю правду выкладываю в глаза! Я этот ...
Кафрский ворон: Реалист?
Сова: Да, он!

Гепард: Реалист скажет, что стакан полон на все 100%.
Сова: Дорогой Гепард, хорошо ли Вы видите? Сколько крыльев я Вам показываю? До полного стакана не хватает ровно столько же воды!
Гепард: Как думаете, уважаемая Сова, если я вылью воду из стакана, стакан будет пуст?
Сова (поболтав крылом внутри стакана): Конечно! Пустой на все сто процентов!

Гепард перевернул стакан вниз дном и опустил его в воду в озере. (Повторите этот трюк вслед за Гепардом, прежде чем читать дальше. Переверните стакан вверх дном и опустите в таз с водой.)
Из-под стакана, который чуть наклонился, вырвался огромный пузырь воздуха, и тут же устремился к поверхности.

Сурикат (поднимая лапку вверх) : А я понял почему стакан полон на все сто процентов! Половину стакана занимает вода, а другую половину - воздух!  И стакан без воды, вовсе не пустой, он полон воздуха!
Гепард: Верно!
Сова: Фокусники... А тогда почему мы воздух в воде видим, а вокруг нас не видим?

Глава 2. Винить, конечно, некого - Кругом одни молекулы

Вырезанная рамка затянутая скотчем. На липкую сторону помещаем прозрачные бусины. Между бусинами можно протянуть нитку - луч света.

Орангутан: Это легко объяснить, почему мы не видим воздух вокруг нас! Воздух состоит из разных газов: в основном из кислорода, азота, водорода, углекислого газа. Каждый газ состоит из своих частичек - бесцветных и прозрачных молекул. Они настолько маленькие, что их можно увидеть только в самый мощный электронный микроскоп. Молекулы летают во всех направлениях, расстояние между ними такое, что лучи света легко проходят между ними, не отражаясь от молекул. Поэтому мы воздух не видим.

Мартышка: А дерево мы видим, потому что луч света не проходит через его молекулы? 
Орангутан: Понимаете, Мартышка, но молекул дерева не бывает. 
Мартышка: Как это не бывает? Я же вижу дерево! Вот если бы вы про воздух сказали, который не видно, еще можно было бы поверить.
Осьминог: Дерево состоит из клеток, а клетки состоят из частей-органоидов. Они как будто маленькие клеточные органы, поэтому их называют органоиды. А вот эти органоиды состоят из разных веществ, а вещества уж состоят из молекул. А молекулы состоят из атомов. 

Мартышка: Большое состоит из среднего, а среднее - из маленького, а маленькое - из малюсенького! 
Осьминог: Верно! Древесная целлюлоза - вещество с белыми молекулами, а лигнин - с коричневыми, он-то и придает цвет коре. А стоят молекулы так плотно прижавшись к друг другу рядами, что свет не может через них пройти и отражается. И мы их видим.

Мартышка: Но в общих чертах, я была права!
Орангутан: Правы, милая Мартышка.
Сурикат: А я понял, почему в воде мы можем что-то видеть, но не так хорошо, как на воздухе! Потому что молекулы в воде располагаются не так далеко друг от друга как в газе, но не так близко как в лигнине дерева! Правильно?
Орангутан: Молодец! Вы очень способный молодой Сурикат!

Слониха: Ой, а у нас в стакане какой-то тип сидит! Я его только сейчас рассмотрела!

Глава 3. Я вас вижу насквозь!

Кто-то в стакане: Заметили таки! А я то уж думал, что совсем стал невидимкой.
Кафрский ворон: Выбирайтесь из стакана, милейший, и представьтесь! А то, нарушаете инкогнито весь протокол. Что я должна записывать?
Кто-то в стакане: Попрошу без сложных слов! Я показываюсь. Стеклянный сомик, к вашим услугам!

Из стакана, в котором казалось никого не было, появилась прозрачная, словно стекляшка, рыбка. На воздухе она стала отчетливо видна, в то время, как в воде ее выдавали лишь голова, да небольшая область тела вокруг.

ПЕСЕНКА СТЕКЛЯННОГО СОМИКА
(автор: Астраханцева О.А.)

Стеклянным призраком слыву,
И тем ужасно горд!
В воде невидимым живу,
И хищник не найдет.

Как невидимкой водной стал? -
Вы спросите, друзья.
Как цвет природный потерял,
Спою вам в песне я.

Труляля и траляля!
Я сом-призрак, я сом-призрак,
Я сам призрак, друзья!

Все мышцы, кожа, чешуя
Утратили пигмент,
Покрылся бугорками я,
Не отражать, чтоб свет.

Чтоб стать прозрачным как вода,
И свет не преломлять,
Я все пространство живота
Стал жиром заполнять.

Труляля и траляля!
Я сом-призрак, я сом-призрак,
Я сам призрак, друзья!

Прозрачен жидкий жир - успех!
Да виден стал хребет...
Посеребрить его не грех,
Чтобы рассеять свет.

Неотразимым хочешь стать,
И жизнь вести беспечную? -
Могу совет бесплатный дать:
"Будь тихим, не отсвечивай!"

Труляля и траляля!
Я сом-призрак, я сом-призрак,
Я сам призрак, друзья!

Слониха: Очень приятно познакомиться, Стеклянный сомик! А почему же в воде Вы почти не видны, а на воздухе заметны.
Стеклянный сомик: Так я же в воде живу, поэтому и настроен под ее особенности. В воде плотность больше, чем в воздухе. Вот поводите рукой в воздухе и воде и вы почувствуете разницу!  Если бы мое тело было заполнено воздухом, а не жиром, то я бы отличался по плотности от воды очень сильно, и был бы заметнее.

Сурикат и Мартышка стали размахивать лапами в воздухе, а затем в воде.
Мартышка: Вода сопротивляется движению!
Сурикат: Ага!

Сова: Да Вы, батенька Сом, живое пособие по изучению скелета!
Орангутан: Вы очень правильно подметили, уважаемая Сова! В лабораториях специально выводят животных с прозрачной кожей и органами, чтобы изучать внутренние процессы при жизни животного, без всякого вреда для этих существ. Изучают стеклянных лягушек, рыб. А недавно вывели даже прозрачных мышей!
Осьминог: Хотите, я покажу вам фокус с исчезновением сокровищ?
Сурикат: Конечно!

Глава 4. Исчезновение кристалла

Осьминог: Я однажды случайно нащупал на дне этот предмет. Он конечно, оказался из стекла, но ведь мог бы быть и алмазом! Видите какой кристалл?
Мартышка: Какой большой и красивый!
Осьминог: А теперь - фокус с исчезновением! Опустим кристалл в стакан с водой!
Сурикат: Ой! Он как будто растворился. Я хочу его потрогать, там ли он еще.
Сурикат опустил лапку в стакан и потрогал кристалл.
(Проделайте подобный опыт со стеклянными прозрачными предметами, заставляя их "исчезать" в воде)
Сурикат: Он там! Честное сурикатское! Я его нащупал!
Мартышка: Вот как можно хранить бриллианты у всех на виду, в аквариуме с золотыми рыбками.
Осьминог: Кристалл почти исчез в воде, как и наш друг Стеклянный сомик.

Мартышка: Немножко все таки отсвечивает. Но ведь алмаз прозрачный и твердый. У него не могут быть большие расстояния между молекулами, как у воздуха. Почему же он пропускает свет?
Осьминог: Верно. Частицы в алмазе расположены в особом близком порядке, слагая кристаллическую решетку. И свет проходит сквозь нее. 

 Кристаллическая решетка алмаза.

Источник изображения: https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%90%D0%BB%D0%BC%D0%B0%D0%B7

Орангутан:  В стекле хоть и нет кристаллической решетки, но частички тоже располагаются упорядоченно.
Осьминог: Пятьсот миллионов лет назад в морях палеозоя водились трилобиты - родственники раков. У них глаза были покрыты  прозрачными твердыми очками из кальцита. Они пропускали свет через серединку кристаллической ромбической решетки. 
Стрекоза: Как это романтично! Рыцарь в хитиновой броне с хрустальными глазами! Жаль, что они все вымерли...
Осьминог: Броня была полная, включая глаза.

Мартышка: А ведь и у нас есть прозрачные части в организме! Глаза покрыты прозрачной пленкой - роговицей. Только она гибкая, не как у трилобитов.
Осьминог: Какое тонкое замечание, милая Мартышка! А внутри глаз заполнен стекловидной жидкостью, чтобы свет мог попадать внутрь глаза.
Орангутан: А у растений кожица, покрывающая лист, тоже прозрачная, чтобы пропускать свет к зеленым клеткам с хлорофиллом, для производства питания.
Осьминог: И наши клетки заполнены прозрачным гелем - цитоплазмой.

Гепард: И все же стать похожими на воду легче, чем стать похожими на воздух. Поэтому прозрачные животные встречаются чаще в воде - медузы, гребневики, рачки.
Стрекоза (взмахивая крыльями): Не скажите, коллега! У насекомых часто прозрачны крылышки, чтобы быть незаметнее в полете! 
Мартышка: Так вот почему у комаров крылья прозрачные! Чтобы как можно незаметнее ко мне подобраться и незаметнее улететь, когда укусят! Какое коварство!
Осьминог: Да, уважаемая Мартышка. Прозрачностью пользуются и хищники, скрываясь от своих жертв. 
Стеклянный сомик: Например, стеклянные окуни так поступают.

Сова: Постойте! До меня сейчас только дошло! Так что же получается? Если бы молекулы воздуха были цветные, то и воздух был цветной?

Глава 5. Так ли уж прозрачен воздух?

Орангутан: Скорее всего, так бы оно и было, уважаемая Сова! Но тогда мы бы видели очень плохо.
Сурикат: А вот у нас по утру в пустыне воздух становится мутным, а вдали белый, как молоко.
Сова: Так это же туман!
Орангутан: Да, это туман. Видимость в тумане снижается, из-за того, что в воздухе кроме бесцветного газа летают очень мелкие капельки воды. Они отражают свет, и не дают ему свободно проходить. Поэтому мы не видим, что происходит вдалеке.
Мартышка: А в промышленных городах в воздухе летают частички сажи, и всяких химикатов. От выхлопов автомобилей. И воздух загрязнен.
Осьминог: А в квартире летает пыль! Посмотрите на солнечный луч, проходящий из окна. В нем летают пылинки.
Орангутан: Да, абсолютно чистый воздух встретить сложно, в нем всегда есть свои большие и маленькие воздухоплаватели. Споры грибов и бактерий, пылинки и частички сажи, семена растений.

Осьминог: Предлагаю пойти на рыбалку, то есть я хотел сказать на охоту на воздухоплавателями за вашим окном. построим ловушку для воздухоплавателей! Выясним, так ли уж прозрачен воздух за окном.

Материалы и оборудование: бумажные тарелки, вазелин, палочка, скотч.
1. Прикрепите бумажную тарелку донышком на палочку с помощью скотча.
2. Намажьте тарелку толстым слоем вазелина. Другую тарелку обклейте скотчем липкой стороной наружу.


3. Выставьте тарелки за окно в ветреный день. 
4. Через сутки занесите ловушки домой и рассмотрите их. Улов ловушки будет зависеть от времени года, и от высоты этажа, на котором вы живете. Сравните, какая ловушка оказалась эффективнее и наловила больше воздухоплавателей.
5. Проведите несколько исследований таких воздушных ловушек: весной, летом, осенью и зимой. Сравните показатели и сделайте выводы.

ПС: такая ловушка позволяет улавливать семена, переносимые ветром на лугах. Так изучают распространение этой группы растений по воздуху.

Сурикат (поднимая руку): Стесняюсь спросить... Вот вы говорили про прозрачных животных, и мне покоя не дает вопрос все это время. А кто такие гребневики?

Глава 6. Кто такие гребневики?

Осьминог: Гребневики немного похожи на медуз. Когда-то давно их даже относили к одному типу кишечнополостных. Но сейчас, когда поближе познакомились с их строением, стало ясно, что это самостоятельный тип животных. У них нет ядовитых стрекательных (крапивных) клеток, а есть липкие клетки - коллоциты на щупальцах. Ими они захватывают и приклеивают добычу.
Илистый прыгун: Гребневиками их назвали за реснички, с помощью которых они плавают. А еще они очень красивые. Хоть и прозрачные, эти существа светятся в глубине морей и океанов, мерцают ресничками как гирлянды.

Мартышка: А давайте, пока наши ловушки ловят, нарисуем этих гребневиков и других прозрачных животных. Я один способ знаю, даже два способа, нет даже три способа, чтобы их нарисовать! 
Сова: Уж определитесь, Мартышка, со способами-то!
Мартышка (загибая пальцы): Первый - на черной бумаге белым мелом нарисовать, а цветными мелками кое-где обвести. Только у меня нет цветных мелков...
Орангутан: Значит, вычеркиваем способ. Но у кого мел в наличии, может запросто нарисовать картину.

Мартышка: Ну, хорошо - вычеркиваем... Второй способ - граттаж. Процарапывание по черному фону. Но бумагу надо заранее подготовить. Сначала натереть толстым слоем цветных восковых мелков, а затем покрыть сверху густой смесью из черной туши и гуаши. А потом, когда все высохнет, процарапывать изображения с помощью шила или зубочистки. У меня есть маленький листок с уже подготовленным фоном. Только шила у меня нет....
Гепард: Не беда! У меня есть подходящие острые когти!
Орангутан: Наверное хорошая картина получится. А третий - какой способ?
Мартышка: А третий способ - обвести белой свечой и восковыми мелками изображения, а потом сверху покрыть акварельной краской. И у меня есть и восковые мелки, и свечка, и акварельная краска.
Сурикат: Тогда, будем рисовать! Только я еще плохо умею рисовать. Мне бы подсказку.

Осьминог: По просьбе нашего Суриката сделаем шаблон. На нем первые два рисунка - гребневики, а два нижних - медузы. Подложим наш шаблон под акварельный лист, закрепим на стекле окна и обведем восковыми мелками и кое-где свечкой. А потом возьмем кусочек поролона, вставим его в прищепку и черной акварельной краской покроем весь лист.
Мартышка: А мы с Гепардом будем рисовать в технике граттаж.

Орангутан (задумчиво осматривая картины): Хм... А разные техники дали различный эффект! Но с акварелью получилось больше движения. 
Сурикат: Ой, как мне понравилось рисовать! Даже захотелось такой сделать мобиль с объемными гребневиками!
Осьминог: А хорошая идея! Сделаем в следующий раз. А сейчас нам пора посмотреть, что же наловили ловушки.

Все отправились смотреть на ловушки.
Орангутан: Для вазелина задача оказалась трудной. Низкая температура весны сделала его твердым для ловли. Зато скотч справился хорошо. Поймал мошек и частички песка.
Слониха (рассматривая тарелку): А ведь это рисунки ветра! Но я думаю, что пора закрывать наше сегодняшнее прозрачное заседание!

Кафрский ворон: БиоТОП! БиоТОП!
Гепард: Постойте! Воздух несет в своих потоках моего кандидата! Видите точку над озером?
Слониха: Мы с радостью встретим нового коллегу. Но представлять его будем в следующей серии!

Вот и завершилась очередная встреча на поляне БиоТОПа. Хочется выразить благодарность Елене Валерьевне за поддержку рубрики. А Андрею выдаю от блога "Магия биологии" сертификат почетного почемучки.

Рубрика открыта для новых вопросов от почемучек. Пишите вопросы в комментариях, на почту! Не стесняйтесь! На подготовку ответа я трачу много времени, но ведь любое хорошее представление в театре требует этого. Я обязательно отвечу вместе с моими помощниками из пальчикового театра. 

Если Вам понравилось, расскажите друзьям о блоге "Магия биологии". Пусть неравнодушных к живой природе людей будет больше.

Желаю Вам радости открытий!