Лягушка (или любое другое маленькое животное) может парить в магнитном поле, создаваемом соленоидом — катушкой с обмоткой, через которую идет ток. Понятно, что лягушка — не магнит, иначе всякий раз, когда она запрыгивала бы в кухню и оказывалась рядом с холодильником, то примагничивалась бы к его металлической двери. Да и мы определенно не примагничиваемся к двери холодильника. Как могут биологические объекты левитировать?

ОТВЕТ • Несколько лягушек прославились тем, что парили в магнитном поле соленоида. Ни одна лягушка при этом не пострадала, они даже не испытывали дискомфорта — у них возникало ощущение, что они плавают в воде, а это лягушки очень любят. Соленоид располагался вертикально, лягушка помещалась вблизи верхнего конца, где магнитное поле выходит из соленоида наружу. Хотя в обычном состоянии лягушка не намагничена, она приобретает магнитные свойства, попадая в магнитное поле. Говорят, что лягушки (как и люди, и другие биологические объекты) являются диамагнетиками. В диамагнитных материалах внешнее магнитное поле меняет состояние электронов в атомах, материал становится намагниченным, причем его собственное магнитное поле направлено в противоположную сторону относительно внешнего поля. Так что когда лягушка попадает в расходящееся магнитное поле у верхней части соленоида, ее выталкивает полем вверх и поднимает на ту высоту, где сила, выталкивающая ее вверх, уравновешивается силой земного притяжения, направленной вниз. В этой точке она останавливается и парит.

Если лягушку заменить маленьким магнитом, он будет вести себя нестабильно, парить не будет и упадет. Лягушка отличается от маленького магнита тем, что ее магнитные свойства зависят от магнитного поля соленоида. Так, если лягушка направится прочь от соленоида, туда, где магнитное поле слабее, ее магнитные свойства тоже будут ослабевать, а вот магнитные свойства маленького магнита в подобной ситуации не изменятся.

Маленький магнит может парить, если его заставить крутиться и прецессировать наподобие волчка. Необычная игрушка левитрон основывается на этом принципе: быстро вращающийся магнитный волчок парит на высоте нескольких сантиметров от намагниченной подставки. Но когда поток воздуха со временем замедлит вращение волчка, скорость вращения волчка станется слишком низкой и он упадет.

Нажмите на кассетном аудиоплеере (музыку раньше записывали на магнитные ленты) кнопку Play, но кассету в плеер не ставьте (или поставьте пустую кассету). Выберите максимальный уровень громкости и поднесите сильный магнит к звукоснимающей головке. Почему при этом в плеере возникает шипящий звук?

ОТВЕТ • Звукоснимающая головка в плеере сделана из ферромагнитного материала, который состоит из множества магнитных доменов, то есть областей с однородными магнитными свойствами и магнитным полем, ориентированным в определенном направлении. При этом от домена к домену направление магнитного поля меняется. Когда вы подносите магнит к головке, домены резко поворачиваются, стараясь выстроиться так, чтобы их магнитные поля были параллельны полю магнита. Когда направление магнитного поля домена меняется, в катушке, намотанной вокруг головки, возникает меняющийся ток. Эти изменения тока усиливаются и поступают в динамик, из которого и слышится шипящий звук — это звучит меняющийся при поворотах магнитного поля доменов ток.

Впрочем, если вы предполагаете пользоваться плеером, не проводите этот эксперимент. Вы намагнитите материал головки, и после этого она может испортить ваши записи. Головку можно, конечно, размагнитить, но это требует специальной процедуры. Кстати, вы можете услышать шипение и без магнита: в любой схеме есть так называемые тепловые шумы — хаотические изменения напряжения.

Все мы живем, погруженные в электрическое поле Земли, и, следовательно, потенциал на уровне нашего носа отличается от потенциала на уровне наших ног. Почему же мы не чувствуем электрического тока, протекающего через наше тело?

Люди, ждущие электропоезда вблизи железнодорожных путей, когда притрагиваются к проводящим предметам, например к соединенным с землей столбам, иногда ощущают покалывание. Что вызывает это покалывание?

ОТВЕТ • Через нас не идет ток, вызванный электрическим полем Земли, поскольку току надо как-то замыкаться, а плотность заряженных частиц в окружающем воздухе слишком мала (то есть сопротивление воздуха велико), чтобы через нас пошел ощутимый ток.

Если электропоезд запитывается от провода, протянутого сверху, то по нему, возможно, идет переменный ток. Поскольку он все время меняется по величине и направлению, магнитное поле, которое он создает, тоже меняется по направлению и величине. В проводниках эти изменения магнитного поля приводят к появлению токов, но они слишком малы, чтобы человек их заметил. Однако если человек коснется большого проводящего объекта, например металлического ограждения, токи могут оказаться большими и человек их почувствует.

Почему радуга появляется не при каждом дожде? Почему радуга всегда имеет форму дуги? Бывает ли радуга в форме окружности? Как далеко от нас радуга? Можно ли дойти до одного из ее концов? Почему обычно радуга видна только ранним утром или под вечер?

Чаще всего мы видим только одну радугу, но иногда можно увидеть две радуги — две разноцветные дуги с общим центром. В чем тут дело? Почему во второй радуге последовательность цветов меняется на обратную? Почему небо между двумя радугами заметно темнее? Почему верхняя радуга шире нижней и не такая яркая?

Почему у основания радуга обычно ярче и краснее, чем сверху? Из-за чего под нижней радугой иногда видны тонкие бледные полосы?

Почему во время дождя не все небо, а только две дуги раскрашены в цвета радуги? Если возможна и третья радуга, будет ли она располагаться вблизи первых двух? Может ли гром изменить радугу?

ОТВЕТ • Радуга появляется из-за того, что в воздухе капельки воды разлагают белый солнечный свет на составляющие его цвета и собирают лучи каждого цвета в отдельную полосу — полосу радуги. Поскольку капли должен освещать яркий солнечный свет, при большой облачности радуга не видна. Свет, падая в каплю и выходя из нее, преломляется и отражается: луч света меняет направление на границе раздела двух сред. Угол преломления зависит от цвета луча. Например, луч голубого цвета отклоняется сильнее луча красного цвета, и, следовательно, голубой и красный лучи выходят из капли под разными углами.

Чаще всего мы видим радугу, образованную лучами, которые, попав в каплю, преломляются на входе в каплю, один раз отражаются от ее внутренней поверхности, а затем выходят из нее в направлении наблюдателя, преломившись еще раз на выходе. Это так называемая первичная радуга, или радуга первого порядка (имеет место только одно внутреннее отражение). В такой радуге красный цвет выше фиолетового. Радуга второго порядка образуется в результате таких же двух преломлений, но двух внутренних отражений. Цвета в ней располагаются в противоположном порядке. Дополнительное отражение внутри капли приводит к дальнейшему разделению цветов, поэтому радуга второго порядка шире и не такая яркая. Кроме того, каждое отражение сопровождается потерями (уменьшением интенсивности света), поэтому на образование радуги второго порядка света «остается» меньше.