Почему вены синие, если кровь красная? Что на самом деле видят наши глаза

Взгляните на свое запястье. Видите эти синие линии под кожей? Кажется очевидным: вены синие, значит, и кровь в них должна быть синяя. Но мы то прекрасно с вами знаем, что это не так. Так что же на самом деле происходит?

Эта загадка мучила людей столетиями. В средневековой Испании знать даже придумала термин «голубая кровь», чтобы подчеркнуть свою исключительность. Бледная кожа аристократов, не знавших загара от полевых работ, действительно делала вены особенно заметными.

Сегодня наука дает четкий ответ: синий цвет вен — это оптическая иллюзия. Давайте разберемся, как именно это работает.

Железная хватка гемоглобина

Цвет крови определяет один-единственный белок гемоглобин. Он содержится в красных кровяных клетках и служит транспортом для кислорода. Каждая молекула гемоглобина содержит четыре атома железа, и именно железо придает крови красный цвет (вспомните ржавчину!).

Механизм простой: когда белый свет попадает на гемоглобин, тот поглощает синие и зеленые волны (450-580 нанометров), а красный свет отражает обратно. Вот почему кровь выглядит красной под любым углом и в любых условиях.

Есть нюанс: артериальная кровь, насыщенная кислородом, блестит ярко-алым цветом. Венозная кровь, уже отдавшая кислород тканям, темнеет до бордового. Но оба оттенка остаются в красной части спектра. Синего там нет и быть не может — физика не позволяет.

Как свет обманывает наш мозг

А теперь самое интересное. Если кровь всегда красная, откуда берется синий цвет вен? Виноваты три физических процесса, работающих одновременно.

Процесс первый: неравный бой длин волн

Красный свет имеет длинную волну (около 650 нанометров) и легко пробивается сквозь кожу на глубину 3-5 миллиметров. Синий свет короче (475 нанометров) и застревает уже на глубине 1-2 миллиметра.

Процесс второй: эффект Рэлея

Помните, почему небо голубое? Из-за рассеивания света в атмосфере. То же самое происходит в коже. Коллагеновые волокна и клетки работают как микроскопические зеркала, отражающие синий свет во все стороны. Причем синий рассеивается в 50 раз сильнее красного. Интенсивность рассеивания обратно пропорциональна четвертой степени длины волны.

Процесс третий: избирательное поглощение

Красный свет, добравшийся до вены, встречает гемоглобин и поглощается им полностью. Назад к глазу он уже не возвращается. А вот синий свет, отраженный от поверхностных слоев кожи, летит прямо в сетчатку.

Итог: мозг получает больше синего сигнала, чем красного, и делает логичный вывод — вена синяя. Хотя внутри нее плещется обычная красная кровь.

Почему у одних вены зеленые, а у других — фиолетовые

Глубина залегания вены меняет всё. Поверхностные сосуды, расположенные на глубине 0-2 миллиметра, выглядят зеленоватыми. На такой глубине синий свет не успевает как следует рассеяться, зато доминирует зеленый — граница между поглощенным красным и отраженным синим.

Вены поглубже (4-8 миллиметров) кажутся ярко-синими или даже фиолетовыми. Красный свет на таком расстоянии теряется полностью, а синий еще пробивается сквозь ткани и возвращается обратно.

Вот почему у худых людей с минимальной прослойкой жира вены часто имеют зеленоватый оттенок — они ближе к поверхности. А у тех, кто посолиднее, вены глубже и кажутся синее.

А вот у мечехвостов кровь и правда голубого цвета. Она функционирует по совсем другим принципам чем у нас с вами. И ее активно используют в медицине. Подробнее об этом я рассказывал ранее в статье.

Почему вены на руках видны лучше всего

Предплечье — чемпион по видимости вен. И дело не в каком-то мистическом давлении крови, а в банальной анатомии. Кожа на руках тонкая — всего 2,2 миллиметра вместе с эпидермисом и дермой. Подкожного жира тоже минимум — около 3,2 миллиметра. Итого 5,4 миллиметра между веной и воздухом.

Руки еще и постоянно опущены вниз. Гравитация наполняет вены кровью, они слегка раздуваются и становятся заметнее. В жару эффект усиливается — сосуды расширяются для охлаждения организма, и вены вылезают наружу как шнуры под кожей. В холод все наоборот: вены сжимаются, кровь уходит вглубь тела, и на руках почти ничего не видно.

С возрастом картина тоже меняется. Кожа теряет коллаген, становится тоньше, подкожный жир уменьшается — и вены выступают все отчетливее. У пожилых людей руки часто напоминают карту с горами и реками.

Почему артерии невидимы

А вот еще загадка: почему мы не видим артерии? Ведь в них тоже течет кровь (правда, ярко-красная). Ответ в двух словах: глубина и толщина стенок.

Артерии несут кровь под огромным давлением — 120 миллиметров ртутного столба в момент сердечного удара. Это примерно в 20 раз больше, чем в венах.

Эволюция привела к тому, что артерии спрятаны глубоко — под слоями мышц и фасций. На предплечье вены лежат на глубине 1-3 миллиметра, а артерии — 8 миллиметров и глубже.

Но даже если бы артерия оказалась у поверхности, мы бы ее не увидели. Стенка артерии толщиной 1-2 миллиметра состоит из плотных слоев гладких мышц и соединительной ткани — эластин, коллаген, миозин. Эта броня непрозрачна для света. Венозная стенка в три раза тоньше и пропускает свет, позволяя увидеть красную кровь внутри.

Хирурги различают артерии и вены не по цвету, а по пульсации и упругости. Артерия бьется в ритме сердца и остается раскрытой даже без крови. Вена мягкая, не пульсирует и схлопывается, если убрать давление.