Поэтому кошки всегда приземляются на лапы: дело не в хвосте и даже не в «кошачьей магии»

Каждый, кто хоть раз видел, как кошка падает с подоконника и встает, будто ничего не случилось, задавался вопросом: это ловкость, тренировки или какая-то особая кошачья магия? На самом деле за этим феноменом стоит целый ряд факторов, начиная от врожденных рефлексов и заканчивая законами физики. Подробнее об этом удивительном явлении читайте в нашей статье.

Анатомический «конструктор»

У кошки все устроено так, чтобы падение не становилось катастрофой.

Гибкий позвоночник. У мурлык может быть от 49 до 53 позвонков (в зависимости от длины хвоста), а межпозвоночные диски очень эластичны. Спина при этом работает почти как пружина – кошка может сильно изгибаться, буквально «перекручивая» тело в полете. Кроме того, у пушистиков 13 грудных и 7 поясничных позвонков, что и дает ту самую невероятную гибкость.

Отсутствие жесткой ключицы. Ключица у кошки маленькая и не соединена жестко с грудной клеткой. Это дает свободу движениям передних лап и позволяет корпусу быть максимально подвижным.

Мощные задние лапы. Задние конечности у кошек длиннее и сильнее передних. Они берут на себя основную нагрузку при приземлении и работают как амортизаторы.

Чувствительный вестибулярный аппарат. Он расположен во внутреннем ухе и отвечает за чувство равновесия. Кошка моментально понимает, где верх, а где низ, даже если падает спиной вниз.

Именно эта комбинация делает котиков идеальной «летающей машиной» в миниатюре.

Как кошка переворачивается в воздухе

Падая, пушистик решает классическую физическую задачу, а именно: как перевернуться на 180°, не имея точки опоры. И делает это с помощью закона сохранения углового момента. Происходит все следующим образом:

• Сгибание пополам. Кошка изгибает позвоночник примерно посередине, фактически разделяя тело на две половины – переднюю и заднюю, которые могут вращаться независимо друг от друга. Затем она подтягивает передние лапы к телу (уменьшая момент инерции) и одновременно вытягивает задние (увеличивая его). В итоге передняя половина тела начинает вращаться быстрее.
• Перекручивание корпуса. Сначала кошка поворачивает переднюю часть тела (до 90°), а задняя при этом вращается в обратную сторону всего на 10–15° – ведь ее момент инерции больше. В результате два вращения взаимно компенсируются, и общий угловой момент остается нулевым.
• Финальная подготовка. Когда передняя часть уже развернута лапами вниз, кошка меняет позу: вытягивает передние лапы и подтягивает задние. Теперь момент инерции задней части меньше, и она быстро «догоняет» переднюю, завершая разворот на 180°.
• Не последнюю роль играет анатомия. Гибкий позвоночник, особенно подвижный грудной отдел, позволяет менять форму тела в полете. Отсутствие полноценных ключиц дает свободу движений передним лапам, а развитый вестибулярный аппарат помогает координировать весь маневр.

А хвост? Долгое время считалось, что кошка использует его как противовес. Но бесхвостые породы (например, мэнксы) переворачиваются ничуть не хуже, а это значит, что хвост тут не играет значимой роли. Это врожденный навык, который котята начинают отрабатывать уже в первые недели жизни. Но есть один нюанс: при падении с малой высоты кошке может просто не хватить времени на разворот, так что данный трюк срабатывает не всегда.

Рефлекс, который спасает

Этот навык называется рефлексом выпрямления. Он начинает проявляться у котят в 3-4 недели, а к 6-9 неделям становится почти безупречным.

Работает он так:

• Сначала вестибулярный аппарат фиксирует положение тела в пространстве.
• Затем мозг посылает сигналы мышцам, чтобы начать поворот.
• Дальше в дело вступает гибкость позвоночника и сила лап.

Рефлекс настолько надежен, что кошка почти всегда успевает перевернуться, если высота падения больше 30-90 см (в зависимости от исходной позы). На меньшей высоте мурлыке просто не хватает времени.

Аэродинамика и инстинкты

Когда кошка падает с большой высоты, она инстинктивно растопыривает лапы и слегка выгибает спину. Получается что-то вроде мини-парашюта, благодаря чему увеличивается сопротивление воздуха, а скорость падения снижается.

Терминальная скорость кошки (максимальная скорость свободного падения) – около 97 км/ч, а у человека – около 193 км/ч. Кошка падает почти вдвое медленнее, причем во многом благодаря позе «парашюта», легкому скелету и густой шерсти.

Важное уточнение

Хотя кошки и умеют приземляться на лапы, это не значит, что падение для них безвредно. Крупнейшее исследование показало, что выживаемость при падении с высоких этажей для них составляет около 87%, но при этом 92% кошек получает травмы, а при падениях выше 7 этажей выживаемость падает до 60%. Так что окна с москитными сетками и высокие балконы – это зоны риска, о которых стоит помнить.

Полезно знать

Ученые спорят о том, как кошки переворачиваются в воздухе, уже более 300 лет. Первая научная работа на эту тему вышла в 1700 году – ее опубликовал французский математик Антуан Парен. Он допустил некоторое упрощение, из-за чего объяснение оказалось неточным.

В 1894 году физиолог Этьен-Жюль Маре снял падающую кошку покадрово. Он представил фотографии во Французской академии наук и доказал, что кошка начинает падение без вращения, но все равно переворачивается. На тот момент существовала гипотеза, что для закручивания ее корпуса необходимо отталкивание от какой-либо опоры, а данная серия фото послужила ее опровержением.

Даже слепые кошки успешно приземляются на лапы. Рефлекс выпрямления работает в первую очередь за счет вестибулярного аппарата, а не зрения, что подтвердили эксперименты со слепыми от рождения котятами.

При падении с 5–7-го этажей кошки переходят на другую стратегию. Достигнув терминальной скорости, они перестают целиться лапами вниз и приземляются «брюхом» – так удар распределяется по всему телу, а не бьет по конечностям.

В невесомости рефлекс не работает. Без гравитации нет четкого «низа», и кошка не может запустить привычный алгоритм переворота. Это наблюдали в экспериментах с микрогравитацией.

Весь переворот занимает около 0,3 секунды. Вестибулярная система фиксирует положение тела почти мгновенно, а мышцы начинают движение уже через доли секунды после начала падения.