Есть старая шутка: если привязать к спине кошки бутерброд маслом вверх и бросить эту конструкцию, она зависнет в воздухе и будет вращаться вечно. Ведь бутерброд обязан упасть маслом вниз, а кошка — на лапы.
Шутки шутками, но умение кошек выживать при падении с огромной высоты на самом деле ставила ученых в тупик веками. В 19 веке физики всерьез спорили: не нарушает ли кошка закон сохранения момента импульса? Ведь чтобы повернуться в воздухе, нужно от чего-то оттолкнуться. А кошка в полете ни от чего не отталкивается. Она висит в пустоте.
Так как же она умудряется перевернуться за доли секунды, не имея опоры?
Встроенный гироскоп в ухе
Всё начинается не с мышц, а с головы. У кошки во внутреннем ухе есть невероятно чувствительный вестибулярный аппарат. Это природный акселерометр и гироскоп в одном флаконе.
Как только лапы теряют опору, этот "датчик" мгновенно сообщает мозгу: "Мы падаем спиной вниз!". Реакция молниеносная — сигнал идет быстрее, чем вы успеете моргнуть. Кошка понимает, где низ, а где верх, еще до того, как пролетит первые десять сантиметров.
Трюк с "разрезанной" спиной
А дальше в дело вступает уникальный скелет. У людей ключицы жестко прикреплены к телу, что ограничивает движения рук. У кошек ключицы — это рудименты, они "плавают" в мышцах. Плюс невероятно гибкий позвоночник, который может скручиваться почти на 180 градусов.
В воздухе кошка делает то, что физики называют "изменением момента инерции". Она визуально делит свое тело на две независимые части: переднюю и заднюю.
- Фаза первая: Кошка поджимает передние лапы к морде (как фигурист при вращении) и вытягивает задние лапы в стороны.
- Фаза вторая: Она резко поворачивает переднюю часть тела. Так как лапы прижаты, повернуть их легко (сопротивление инерции маленькое). А задняя часть, с растопыренными лапами, почти не поворачивается в обратную сторону, потому что у нее инерция большая.
- Фаза третья: Кошка делает "рокировку". Вытягивает передние лапы (тормозит вращение переда) и поджимает задние.
- Фаза четвертая: Рывком доворачивает заднюю часть тела под уже выровненный перед.
Звучит сложно и долго? На самом деле кошка проворачивает весь этот алгоритм за 0,2–0,5 секунды. Глаз человека даже не успевает заметить эту "двойную скрутку", нам кажется, что она просто повернулась целиком.
Эффект парашюта
Но приземлиться на лапы — это полдела. Нужно еще не разбиться. И тут у кошек есть второй секрет, который спасает их при падении с высоких этажей (парадоксально, но падение с 9-го этажа для кошки может быть безопаснее, чем с 3-го).
Когда кошка понимает, что лететь долго, она перестает крутиться и принимает позу "белки-летяги". Она расставляет лапы в стороны, надувает живот и распушает шерсть. Это увеличивает площадь тела и сопротивление воздуха. Скорость падения замедляется до ~100 км/ч (у человека было бы ~200 км/ч). При ударе она не просто втыкается в землю, а пружинит на всех четырех лапах, гася энергию удара мышцами, а не костями.
Конечно, проверять это на своем питомце ни в коем случае нельзя. Даже идеальная физика иногда дает сбой, если высота слишком мала для маневра или поверхность слишком твердая. Но знать, что ваш пушистый лежебока — это, по сути, биомеханический шедевр с встроенной системой навигации, как минимум приятно.