Иногда простейшие бытовые слова становятся частью сложных терминов и научных понятий. Инфузория-туфелька, пояс Койпера, пифагоровы штаны — да тут целый гардероб набирается! Заглянув в него, можно узнать много интересного о Земле, космосе, математике, подводном мире и собственном мозге. Давайте же присмотримся к некоторым вещам повнимательнее.

Эта статья была опубликована в журнале OYLA №4(44). Оформить подписку на печатную и онлайн-версию можно здесь.

Не только люди могут похвастаться красивыми шапками, но и некоторые планеты Солнечной системы. Конкретно — Земля и Марс. У них есть полярные шапки — зоны с низкой температурой на Северном и Южном полюсах. У Земли это Арктика и Антарктика — территории, покрытые вековыми льдами и снегом. Вообще, глобальное потепление довольно сильно их потрепало. Если скорость таяния льдов на полюсах не изменится, в ближайшие 40 лет уровень моря может подняться на 15 см. Для сравнения: с 1900 по 2016 год он повысился примерно на 16–21 см. Полярные шапки Марса похожи на земные, но состоят в основном из «сухого» льда — углекислого газа в замороженном состоянии.

Галактика Сомбреро в созвездии Девы (30 млн световых лет от нас) примерно в три раза меньше Млечного Пути. Независимо друг от друга её открыли в 1780‑е годы астрономы Пьер Мешен и Уильям Гершель. Галактику нарекли Сомб­реро за сходство со знаменитой мексиканской широко­полой шляпой, а в XX веке внесли в научные каталоги под кодами M104 и NGC 4594. В 1990‑х годах группа исследователей во главе с Джоном Корменди, профессором астрономии Техасского университета в Остине, обнаружила в центре Сомбреро чёрную дыру массой в один млрд солнечных. На сегодняшний день она остаётся одной из самых массивных.

Один из видов горной осадочной породы называется точь-в-точь как головной убор — колпак. Этот пористый и плотный камень устойчив к влаге, поэтому его часто используют для строительства цокольных этажей и фундаментов. Образуется камень-колпак из осколков раковин морских моллюсков: разбитые ракушки падают на дно, смешиваются с песком и в течение миллионов лет лежат под гнётом огромной толщи воды. Есть в природе и ещё один любопытный колпак — гриб Psilocybe semilanceata, его также называют колпаком свободы. В грибочке содержатся псилоцин и псилоцибин — при приёме внутрь эти вещества вызывают галлюцинации и могут привести к серьёзному отравлению.

Одноимённые украшения видел каждый. А вот какими бывают научные цепочки? К примеру, цепочка Энки? Это ряд из 13 кратеров протяжённостью 161 км на поверхности Ганимеда, одного из спутников планеты Юпитер. Или ещё более масштабный пример — цепочка Маркаряна: восемь галактик из гигантского Скопления Девы, насчитывающего примерно 1300 галактик.

В математике и программировании есть цепь Маркова — описание вероятностей перехода какой-либо системы из одного состояния в другое. Возьмём, например, собаку. Состояний у неё может быть множество, но для наглядности мы ограничимся четырьмя: спит, бежит, стоит, машет хвостом. Спит собака лёжа, соответственно, вероятность, что она сможет из этого состояния перейти к бегу, нулевая: для этого ей сначала потребовалось бы встать. Если собака стоит, высока вероятность, что она начнёт вилять хвостом, ведь для этого ей не нужно как-то существенно менять положение тела. Используя цепи Марко­ва, можно предсказывать результат событий, происходящих по разным сценариям, — точно оценивать, какой финал наиболее вероятен, а какой почти или совсем невозможен.

Китайская шапочка — не только азиатский головной убор, спасающий от дож­дя и солнца, но и брюхоногий моллюск. Его раковина по форме вылитая коническая шляпа собирателей риса, только очень маленькая — около 7 мм в высоту и 2 см в диа­метре. Моллюск китайская шапочка гермафродит, то есть способен менять пол. 

Правда, делает он это в определённой последовательности: из самца превращается в самку. Этот вид мало изучен, поэтому сказать, в какой момент и из-за чего происходит такая метаморфоза, пока невозможно. Обитает китайская шапочка в Чёрном и Средиземном морях, а также в Атлантическом океане.

В науке поясов очень много. С ходу можно вспомнить пояс Койпера — малые тела, состоящие в основном из замороженных аммиака, метана, воды и сгруппированные в кольцо за орбитой Нептуна. Или пояс Ориона — три звезды в одноимённом созвездии. В географии есть тропический пояс. В анатомии — плечевой. А в зоологии — гребневик венерин пояс. Гребневики — тип морских животных с прозрачными желеобразными телами, как у медуз. Конкретно у этого гребневика тело напоминает длинную ленту или пояс — отсюда и название. Обитает животное в тропических морях; при движении в толще воды его гребные пластинки переливаются всеми цветами радуги благодаря дифракции света. На сегодня венерин пояс считается самым крупным гребневиком на планете: его длина может достигать двух метров.

Медицинский препарат хлорпромазин (торговая марка «Аминазин») называют химической смирительной рубашкой. И неспроста: он купирует бред, галлюцинации, приступы агрессии у пациентов с тяжёлыми психическими расстройствами — в общем, обеспечивает надёжный успокоительный эффект. Хлорпромазин — первый в мире антипсихотик — был открыт относительно недавно, в 1950 году. До этого буйных пациентов облачали в смирительные рубашки и связывали длинными рукавами, а ещё раньше — до XIX века — заковывали в кандалы.

Перикард, или сердечная сорочка, — мешочек из соединительной ткани, который окутывает сердце и отделяет его от других внутренних органов. Эта сорочка состоит из двух слоёв, а между ними находится около 25 мл жидкости, так называемой смазки. Слоистая система перикарда словно обёртка для хрупких предметов. Она защищает сердце от резких и сильных толчков, которым может подвергаться организм, например, во время занятий спортом. Также перикард не даёт сердцу слишком растянуться при больших физических нагрузках и оберегает от инфекций.

Сегодня хитон не самый распространённый предмет гардероба, но многие знают его по книгам и фильмам об Античности. В хитонах ходили древние греки. Одеяние это представляет собой длинную рубашку без рукавов, зафиксированную пряжками на плечах. А вот в животном мире ­хитоны — это класс морских моллюсков, по-латыни Polyplacophora.Тело такого существа покрыто панцирем из восьми подвижных пластинок — в случае опасности животное сворачивается клубком и оказывается в безопасности. Хитоны обитают как в холодных, так и в тёплых морях. Некоторые виды, несмотря на отсутствие глаз и чувствительных усиков, отлично ориентируются — без труда возвращаются домой после скитаний в поисках еды. Достоверно неизвестно, как это им удаётся, но учёные предполагают, что моллюски чувствуют магнитное поле Земли и определяют по нему своё местоположение. 

Плащ головного мозга характерен для низших хордовых и примитивных позвоночных животных. К первым относятся миноги и ланцетники, ко вторым — обычные костистые рыбы, например сардины. У них есть большие полушария мозга, которые, в отличие от полушарий млекопитающих, покрыты не корой из пяти-шести слоёв нервных клеток, а лёгким двух-трёхслойным плащом. Учёные до сих пор спорят о том, во что эволюционировал примитивный плащ мозга у высших животных. По одной из версий, он стал частью неокортекса, по другой — образовал такие структуры головного мозга, как ограда и миндалевидное тело.

Мантия есть не только у волшебников, но и у Земли. Это слой в структуре планеты. Всего выделяют пять слоёв: внутреннее ядро, внешнее ядро, нижнюю мантию, верхнюю мантию, земную кору. Толщина верхней и нижней мантий равна примерно 2900 км, их совокупный объём составляет около 84% земного. Масса тоже впечатляет — 64% массы Земли. Мантию покрывает неравномерный слой земной коры. В каких-то местах под океаном, чтобы докопаться до неё, нужно пробурить всего 5–7 км, а где-то целых 70. Химический состав мантии определён не до конца, но известно, что в нём преобладает кремний. Этот слой Земли горячий и вязкий. Температура у самой поверхности мантии 200, а у ядра — 4000 градусов Цельсия. Процессы, происходящие в ней, провоцируют движение континентов, землетрясения и извержения вулканов. У других планет Солнечной системы — Меркурия, Венеры, Марса — тоже есть мантия. Как и у Луны, а также некоторых астероидов, например Весты.

В русскоязычных школах рассказывают забавный стишок: «Пифагоровы штаны во все стороны равны». Его придумали, чтобы запомнить одну из главных теорем евклидовой геометрии — теорему Пифагора. О том, что квадрат длины гипотенузы равен сумме квадратов длин катетов, знали ещё в Древней Месопотамии и Египте. Историки утверждают, что землемеры и архитекторы тех времён использовали в качестве инструмента прямоугольный треугольник. Его делали из верёвки с несколькими узелками, завязанными на равном расстоянии друг от друга.

Солнце вращается вокруг своей оси точно так же, как и планеты по соседству. При этом магнитное поле Солнца завивается в спираль Паркера — разновидность архимедовой спирали, похожей на закрученную раковину моллюска. Магнитное поле Солнца не только извивается, но и меняет полярность, из-за чего приобретает сложную форму волнистой, или складчатой, спирали — кому-то она напомнила многослойную юбку балерины. Кстати, такие же кривые будет описывать струя воды из шланга, если тот, кто его держит, будет крутиться вокруг своей оси и болтать шлангом вверх-вниз.

На дне Атлантического и Тихого океанов можно найти лиловый носок — так за внешнее сходство называют животное рода Xenoturbella. Его средний размер всего 3 см. У него нет ни глаз, ни сердца, ни кишечника, что уж говорить о мозге! Есть только рот, да и тот очень маленький и без зубов — не очень даже понятно, как лиловый носок питается. Это существо обнаружил шведский биолог Сикстен Бок в 1915 году, однако первое научное описание появилось лишь в 1949‑м. Долгое время учёные не могли классифицировать животное. Лишь недавно, уже в XXI веке, после анализа ДНК нескольких видов лилового носка исследователи решили выделить его в отдельный тип двусторонне-симметричных червеобразных животных — Xenacoelomorpha. Один из шести известных нам видов назвали чурро (Xenoturbella churro) — в честь испанской версии пончика.

За полосатый окрас лучепёрую рыбу данио-­рерио из семейства карповых прозвали дамским чулком. Эта рыбка очень востребована в науке: на её примере биологи изучают процессы развития организма. Данио-рерио хорошо размножается, эмбрионы развиваются всего за три дня и всё это время остаются прозрачными, что, разумеется, здорово облегчает процесс наблюдения. Дамский чулок — один из немногих видов животных, побывавших на Международной космической станции. Там рыбка поработала модельным организмом для изучения изменений, которые происходят в мышцах во время длительного пребывания в невесомости.

Инфузория-туфелька — один из самых известных и продвинутых видов одноклеточных: у него два ядра и даже есть клеточный рот. Размеры простейшего не превышают 0,3 мм, форма напоминает подошву туфли — собственно, поэтому его и называют туфелькой. Но почему инфузорией? Считается, что этот организм впервые обнаружили в травяной настойке, а по-латыни настойка называется infusum. Туфелька довольно бодро перемещается в водепри помощи ресничек. Интересно, что у неё есть моторная память: если отправить инфузорию плавать в сосуде сложной формы, а потом пересадить в прямоугольный аквариум, то траектория её движения некоторое время будет повторять форму первого сосуда.

Башмачок настоящий, или венерин башмачок обыкновенный, — это многолетнее травянистое растение из семейства Orchidaceae. Встретить его можно во многих частях Евразии, на Британских островах и в Северной Америке. В быту у него есть ещё несколько названий, одно из них — «кукушкины сапожки», уж очень его бутон напоминает по форме обувь. Первый лист у этого растения появляется только на четвёртый год. До этого проросток башмачка живёт под землёй в симбиозе с грибом, который даёт растению питание. Цвести башмачок начинает лишь спустя 8–10 лет после того, как проклюнется из земли.

В геометрии есть не только призма, но и антипризма. Так называется многогранник, у которого два основания параллельны и имеют форму равных правильных много­угольников, а остальные грани — равносторонние треугольники. Если мы построим башню из антипризм и отбросим разделяющие их основания, то ­получим весьма замысловатую по­верхность — сапог Шварца. Интересно, что при бесконечном увеличении числа антипризм и сохранении фиксированного количества граней и исходной высоты башни площадь поверхности тоже будет бесконечно увеличиваться — сапог будет становиться всё более рельефным. А вот если мы начнём наращивать количество граней — боковых треугольников, — площадь поверхности приблизится к площади обычного цилиндра. Эту модель в XIX веке предложил немецкий математик Карл Шварц, чтобы объяснить трудности, с которыми можно столкнуться при определении точной площади криволинейной поверхности.