Когда земля оттаивает, вода (в почве и талая вода из снега вокруг валуна) размягчает почву. Под действием силы тяжести валун немного смещается вниз по склону. Двигаясь, он толкает перед собой землю, из которой образуется холм, а за собой оставляет глубокий след. Однако сдвинуться валун может только чуть-чуть, поскольку ниже по склону почва не так насыщена водой и не такая мягкая.

Когда я только поступил в Массачусетский технологический институт, студенты-старшекурсники рассказывали историю о студенте, назовем его Фредом, который был очень зол на другого студента, пусть он будет Гарри. Однажды, когда Гарри не было дома, Фред пробрался к нему в комнату в общежитии. С собой у него были дохлая кошка и большой бак с жидким азотом. И то и другое он позаимствовал в лаборатории.

Ухватив кошку за хвост, он опустил ее в бак и держал там до тех пор, пока она не охладилась до температуры жидкого азота. Затем он вытащил ее, раскрутил и с силой швырнул в стенку. Кошка разбилась, и ее мелкие кусочки разлетелись по всей комнате, покрыв кровать, стены и потолок. Через несколько минут эти кусочки оттаяли, и комната превратилась в нечто невообразимое. Студенты Массачусетского технологического института вообще славились изощренными проделками, и далеко не всегда их шутки были безобидными. Я надеюсь, что эта история относится к разряду местных легенд, которые распускали студенты старших курсов для устрашения младших.

Нечто похожее описано в рассказе Элизабет Мид-Смит и Роберта Юстейса о тайне запертой комнаты. Рассказ, опубликованный в 1901 году в журнале The Strand Magazine, назывался «Человек, который исчез». Над главным героем, Оскаром Дигби, нависла серьезная опасность: его пригласили на обед некие люди, считавшие, что ему известно, где хранятся несметные сокровища. Полиция, предупрежденная об этой встрече заранее, окружила дом, куда зашел Дигби. Даже мышь не могла проскользнуть через полицейский кордон. В полночь полицейские ворвались в дом и тщательно обыскали его. Но даже разобрав стены, они не обнаружили никаких следов Дигби. Приглушенный стук, который полицейские слышали, ожидая Дигби снаружи, — единственное, чем они располагали для разгадки этого таинственного исчезновения. Что же случилось с Дигби?

Ответ на этот вопрос они получили, когда один из полицейских обнаружил едва заметные следы крови на камнедробилке, стоявшей рядом с большим баком, наполненным сжиженным воздухом. Очевидно, Дигби окунули в бак, заморозили, а потом с помощью машины размололи в порошок, который распылили до прихода полиции. Без тела полицейским только и оставалось, что ужаснуться своей догадке.

Что определяет форму снежных кристаллов — снежинок?

ОТВЕТ • Этот вопрос лишь кажется простым, окончательный ответ на него еще только предстоит получить. Сначала зародыш кристалла образуется на частичке пыли. Молекулы воды постепенно собираются вместе, они сильнее взаимодействуют и образуют гексагональную структуру. Говорят, что такая структура имеет ось симметрии шестого порядка, поскольку кристалл состоит из шести практически идентичных секций, группирующихся (наподобие кусков торта) вокруг центра. По мере роста кристалла новые молекулы мигрируют (диффундируют) по поверхности, пока не пристроятся к нему. Рост кристалла происходит главным образом вдоль его ребер и вершин, поскольку именно здесь кристалл максимально взаимодействует с парами воды в воздухе.

Число способов, которыми новые молекулы могут пристроиться к растущему кристаллу, огромно. Это число зависит от температуры и плотности водяного пара вблизи кристалла. При одних значениях внешних параметров кристаллы растут в виде пластинок, при других могут образовываться полые столбики и призмы, иглы или звездочки. Тот факт, что при росте снежинки симметрия сохраняется, вызывает удивление. Предлагалось много механизмов, которые должны были объяснить, почему на противоположных концах снежинки узор и скорость роста практически идентичны. Однако снежинка — достаточно маленький кристалл, и можно предположить, что везде вокруг нее внешние условия одинаковы и они, по-видимому, определяют форму и рост снежинки. Другая версия предполагает наличие обратной связи: если какой-то луч случайно оказался короче, то он имеет большую частоту колебаний, что ускоряет перемешивание воздуха и оседание молекул воды из атмосферы.

Хотя большинство снежинок обладает симметрией шестого порядка, имеются фотографии снежинок и более высокой симметрии (12-го, 18-го и 24-го порядка). Однако, скорее всего, это объединившиеся вместе две или несколько снежинок, каждая из которых имеет, как обычно, симметрию шестого порядка.

Почему лыжи скользят по снегу?

ОТВЕТ • Лыжи плавно скользят по лыжне, поскольку из-за их трения о снег в тонком слое под ними снег подтаивает. Этот слой играет роль смазки. Чем быстрее движется лыжник, тем больше тепла выделяется благодаря трению и, следовательно, тем лучше скольжение. Если двигаться медленно, тепла выделяется мало, и лыжи скользят плохо.

Лыжи лучше делать из материала с низкой теплопроводностью. В этом случае тепло плохо отводится на верхнюю поверхность лыж и больше тепловой энергии приходится на площадь контакта лыж со снегом. Выкрашенные в темный цвет лыжи поглощают больше инфракрасного излучения солнца и могут оказаться теплее светлых лыж. В таком случае даже в пасмурный день при рассеянном свете темные лыжи обеспечивают лучшую смазку.

Если снег очень холодный, за счет трения лыж о снег обеспечить хорошую смазку не получается, и кататься на лыжах трудно. Тащить сани на лыжных полозьях по такому холодному снегу очень тяжело, и некоторые полярники считают, что это так же трудно, как тащить сани по песку.

Лыжи могут плавно скользить по снегу еще и потому, что воздух, остающийся между снегом и лыжами, уменьшает трение и тоже поддерживает лыжи. Такой механизм особенно эффективен при быстром движении. В этом случае лыжи отчасти напоминают судно на воздушной подушке.

Почему коньки скользят по льду? Может ли лед быть слишком холодным для катания на коньках? Труднее ли кататься на коньках, если температура льда чуть ниже точки замерзания? Почему можно слепить снежок и почему он не лепится, если снег слишком холодный?

ОТВЕТ • Как и лыжи, коньки скользят по льду только благодаря смазке, роль которой играет вода, либо изначально имеющаяся на ледяной поверхности, либо образующаяся при таянии льда за счет трения при движении коньков. В результате трения нагреваются и лезвия коньков, и лед под коньками, а также капельки воды и кусочки льда, отброшенные в сторону движущимися лезвиями коньков. Если на ледяной поверхности слишком много воды, появляется сила сопротивления, действующая на лезвия коньков и затрудняющая скольжение. Когда температура льда близка к точке замерзания, например при ярком солнце, избыток воды может осложнить катание.