Ирвинг Ленгмюр (слева) и Бернард Воннегут (справа) наблюдают за тем, как Винсент Шефер дышит в холодильник, чтобы получить кристаллы льда: промежуточный шаг в создании искусственного дождя (Фотография любезно предоставлена Музеем инноваций и науки, штат Нью-Йорк)

В качестве помощника он выбрал молодого человека по имени Винсент Шефер. В то время как Ленгмюр обладал многими научными степенями и учился в Париже и в Германии, Шефер сменил учебу в университете на работу в General Electric, чтобы помочь нуждавшимся родителям. Он начал работать в качестве механика и создателя моделей, à la Джеймс Уатт, но счел эту работу слишком скучной и попытался заняться заочным обучением (в какой-то момент он подумывал о том, чтобы заняться уходом за деревьями). Встретившись с Ленгмюром, он заинтересовался естественными науками, а вскоре после этого изобрел устройство для сохранения отпечатков снежинок. В 1946 г. воодушевленный Ленгмюр нанял Шефера в качестве помощника для изучения переохлажденной воды.

Шефер начал с того, что заказал General Electric открывающуюся сверху морозильную камеру за 240 долларов (теперь 3000 долларов США). Он выстелил внутреннюю поверхность черным бархатом, чтобы легче было разглядывать кристаллы льда, и заполнил холодным воздухом для получения переохлажденной влаги. Время шло, но, чего он только ни предпринимал, пар от его дыхания никак не хотел превращаться в лед.

В один жаркий июльский день, когда морозилка из последних сил пыталась сохранить холод, Шефер взял в лаборатории блок сухого льда (замороженный CO₂) и засунул в угол морозилки. И тут все изменилось. В тот самый момент, когда он опустил блок в морозилку, из тумана стали выделяться миллионы кристалликов льда. Они осаждались на черный бархат, как крошечные блестящие бриллианты. Сначала Шефер подумал, что сухой лед запустил какую-то химическую реакцию, но дальнейшие эксперименты показали, что это не так. По-видимому, дело было в температуре. Температура в морозильной камере поддерживалась на уровне минус 20 °C, температура замороженного CO₂ была ниже минус 70 °C. При таком резком изменении температуры даже стойкая переохлажденная вода признавала поражение и превращалась в лед.

Это открытие заставило Ленгмюра задуматься. В то время ученые знали, что облака представляют собой очаги переохлажденной воды. Они также знали, что в большинстве случаев дождь поначалу представляет собой кристаллики льда, которые плавятся при приближении к земле. Ленгмюр предположил, что, если посыпать облака сухим льдом, возможно, удастся превратить переохлажденную воду в лед и вызвать дождь искусственным путем. Это и заставило его нанять самолет и отправить Шефера в полет, снабдив тремя килограммами измельченного сухого льда. Через двадцать минут Ленгмюр бегал кругами и кричал, что изменил историю.

Не откладывая в долгий ящик, он запланировал следующий блестящий эксперимент на 20 декабря, но внезапно обнаружил, что его свобода в General Electric все же не безгранична. Как и в первый раз, в эту пятницу Шефер посыпал облако сухим льдом, и облако начало скручиваться и изгибаться. Но больше ничего не случилось, и все разошлись по домам. Однако ночью на севере штата Нью-Йорк выпало 20 см снега. Машины буксовали, на магистралях образовались заторы. В предрождественские дни магазины потеряли миллионы долларов. Ленгмюр был счастлив. Да, он признавал, что метеобюро прогнозировало снегопад, а «их» облако выглядело «созревшим» и вполне могло прорваться без посторонней помощи. Но он все равно верил, что произвел первую в истории человечества запланированную снежную бурю.

Но юристы General Electric сомневались: эксперимент не казался им достаточно убедительным. Они заставили Ленгмюра признать, что снегопад не был вызван обработкой облака сухим льдом, и запретили ему проводить какие-либо полевые испытания от имени General Electric.

Естественно, такой поворот событий не мог не расстроить Ленгмюра, но он был не из тех, кто долго хандрит. Его команда продолжала трудиться в лаборатории (проклятые юристы!), и вскоре у Ленгмюра возникла столь потрясающая идея, что он забросил все остальные проекты и занялся ее воплощением. Идея обещала не только усовершенствовать процесс стимуляции дождя, но и дать Ленгмюру сверхъестественную возможность контролировать ураганы.

Идея Ленгмюра основывалась на теории Джеймса Эспи об образовании облаков. Эспи утверждал, что облака формируются из поднимающихся кверху очагов более теплого и менее плотного воздуха. В какой-то момент содержащиеся в этом воздухе водяные пары охлаждаются настолько, что конденсируются, образуя мельчайшие капельки воды. С земли это выглядит как облако, и на протяжении многих лет метеорологи считали, что каждый раз, когда это происходит, неизбежно начинается дождь. Но выяснилось, что не все так просто. Бо́льшая часть капелек из облака не выпадает в виде дождя, поскольку капельки слишком малы. Как смогли оценить первые воздухоплаватели, воздух обладает немалой выталкивающей силой, действующей на любые предметы, в том числе на капельки воды. А образующиеся на большой высоте капельки так малы (возможно, около одной десятимиллионной грамма), что сила тяжести не может преодолеть выталкивающую силу воздуха и сбросить их на землю. Сила тяжести не выигрывает эту битву до тех пор, пока вес капель не увеличится в миллионы раз и не достигнет десятых долей грамма. Таким образом, чтобы пошел дождь, миллионы капель должны слиться в одну, а иначе они так и останутся висеть в воздухе.

Возникает очевидный вопрос: что же заставляет капли объединяться? Интуитивный ответ заключается в том, что они просто сталкиваются друг с другом и в результате сливаются. Однако такой процесс не очень эффективен, и образующиеся в результате капли недостаточны крупные, чтобы оседать в виде дождя. Гораздо более надежный способ — использовать затравку («семена») — твердые частицы, на которые налипнут капли. По разным причинам, как только несколько капель налипают на твердую основу, их примеру следует множество других. В результате образуются достаточно крупные капли, которые выпадают из облака в виде осадков. Таким образом, чтобы превратить облако в дождь, нужно его «осеменить».

И лучшими «семенами» служат кристаллы льда: льдинки внутри облака притягивают к себе множество находящихся вокруг капель (вот почему сухой лед вызывал скручивание облаков — он превращал переохлажденную воду в кристаллы льда). Частицы пыли тоже являются прекрасными «семенами», как и находящиеся в воздухе микробы. На самом деле многие снежинки начинают существование как ледяные гробницы бактерий (вспомните об этом, когда в следующий раз будете ловить снег языком).

Итак, частицы пыли и бактерии прекрасно играют роль «семян». Но Ленгмюр понимал, что еще лучше справиться с задачей могут химические реагенты. В частности, химические реагенты с молекулярной структурой, имитирующей структуру льда, которые притягивали бы капельки воды. Он поручил другому коллеге из General Electric, Бернарду Воннегуту, найти такое вещество. Воннегут провел несколько недель в библиотеке за изучением книг по кристаллографии и выбрал три молекулы, среди которых был йодид серебра. По химическим свойствам йодид серебра нисколько не напоминает воду, но этот чуть желтоватый порошок образует гексагональные кристаллы, похожие на кристаллы льда. Эксперименты в морозильной камере показали, что йодид серебра действительно способен обманывать переохлажденную воду, вызывая цепную реакцию образования льда. Если это сработает с настоящими облаками, они в буквальном смысле станут серебряными, и Ленгмюр сможет ими управлять.

Заметим, что открытие цепной реакции образования льда привело к неожиданным последствиям. Брат Бернарда Воннегута работал в отделе рекламы General Electric и слышал историю о том, как однажды лабораторию Ленгмюра посетил писатель-фантаст Герберт Уэллс. Ленгмюр рассказал Уэллсу об одном ученом, который изобрел особую форму льда, кристаллизующуюся при комнатной температуре и способную превратить в лед весь Мировой океан. Уэллсу идея не понравилась, зато понравилась младшему брату Бернарда Курту Воннегуту, который позднее использовал ее в романе «Колыбель для кошки».