Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2001 № 01
Где же выход? Можно ли приостановить нежелательные процессы?
Пока наибольшее внимание специалистов и ученых привлекает парниковый эффект. И предлагаются кое-какие меры. Кто-то считает необходимым ограничить выхлоп автомобилей, кто-то — заменить фреон в холодильниках менее вредным хладагентом… Можно ограничить выбросы вредных газов в атмосферу. В Киото на подобной конференции были даже разработаны квоты для разных стран по допустимому загрязнению атмосферы…
Однако это только половина проблемы. Куда меньше обсуждается сегодня загрязнение тепловое.
«Происходит это, на мой взгляд, от бессилия: никто не знает, как подступиться к решению проблемы», — пишет кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник Института истории естествознания и техники РАН С.Д. Хайтун.
Согласно современным данным, ежегодно на земную поверхность поступает солнечной энергии 5 801 012 МВт·ч.
Анализируя рост добычи энергоносителей за последние 120 лет, эксперты убедились, что она удваивалась примерно каждые 30 лет. Если и дальше пойдет так, то к 2350 году производство энергии человеком сравняется с солнечной. И это «второе Солнце» грозит всех слегка поджарить…
Что делать? Первое, что приходит в голову, — затормозить темпы роста производства и потребления энергии человеком. Однако это идет вразрез с законами эволюции, отменить которые мы не властны.
Вспомним, как развивалась жизнь на нашей планете. Первобытные амебы имели температуру тела, сравнимую с океаном. Вслед за ними появились хладнокровные существа типа рыб или динозавров. И только потом — теплокровные.
Как известно из химии, чем выше температура реакции, тем быстрее она протекает. И тем совершеннее стало все живое на Земле. Следуя по этому пути, эволюция через какое-то время дошла уже до границы возможного: птицы имеют нормальную температуру 40–41 °C. Еще градус-другой, и начнется свертывание (денатурация) белков, гибель организма. То же самое произойдет и с человеком, хотя ему для продолжения жизни требовалось все больше и больше энергии. И тогда природа нашла другой путь совершенствования — стал развиваться разум, работа которого к тому же не требует большого количества энергии.
Благодаря уму человечество научилось использовать не только энергию, заключенную в пище, но и энергию горючих материалов, рек, ветра. Солнца и т. д. Если первобытный человек получал с пищей и расходовал не более 2000 килокалорий за сутки, то с началом использования огня потребление энергии увеличилось до 5000 ккал/сутки. А ныне в развитых странах оно превышает 200 000 ккал/сутки.
Так что возникновение цивилизации — неизбежный результат энергетического прогресса.
Если бы не появился человек, на его месте, возможно, оказался бы другой вид. Только вот, похоже, и мы подошли к порогу. Согревая и обеспечивая себя, стали перегревать планету.
Что же делать? Переходить на качественно иной уровень техники. Человечество уже потихоньку это делает. Скажем, вместо прожорливых паровозов появились куда более экономичные тепловозы. Инженеры год от года повышают КПД тепловых двигателей.
Но и тут виден предел. И, похоже, приходит пора, когда мы вообще должны отказаться от тепловой энергетики машин, которые попусту греют атмосферу.
Начавшаяся всеобщая компьютеризация позволяет не только навести существенную экономию в расходовании тепла на промышленно-бытовые нужды. Она, в принципе, дает возможность перейти к использованию лишь той энергии, которая есть в природе, не добавляя лишнего. То есть, говоря проще, надо от тепловых переходить к так называемым альтернативным источникам энергии. Таким, для работы которых не нужно сжигать топливо. Например, ветродвигатели используют энергию воздушных струй, ГЭС — водных потоков, солнечные батареи — энергию нашего светила, а термостанции — тепло недр и перепады температур в глубине и на поверхности океана…
Все эти устройства хороши уже тем, что дополнительно не греют атмосферу: они отбирают у нее часть энергии. А дальше, глядишь, конструкторы смогут предложить нам и десятки вариантов так называемых «вечных двигателей». Их название тут не случайно взято в кавычки. Потому что в отличие от классических вечных двигателей, которые никогда работать не будут, многие нынешние уже работают. Хотя порой неискушенному человеку и невдомек как.
Вот, скажем, наручные часы, которые не надо заводить. Откуда они черпают энергию? Да используют тепло тела хозяина, которое, как правило, нагрето выше, чем окружающий воздух. Или энергию его движений… Наконец, в принципе можно будет использовать даже сам поток времени.
Так что не стоит отчаиваться. Энергетика будущего наверняка из термальной станет атермальной. Возможно, даже будут построены специальные фабрики холода, которые не дадут нашей планете перегреться. И род человеческий на ней еще поживет.
С. НИКОЛАЕВ, научный обозреватель «ЮТ»
Художник Ю. САРАФАНОВ
Подробности для любознательных
•… В 1827 году французский физик Жозеф Фурье высказал предположение: атмосфера нашей планеты выполняет ту же функцию, что и стекла в теплице — пропускает солнечное тепло к Земле, но не дает ему испаряться обратно в космос. Этот эффект обеспечивается атмосферными газами — например, углекислым. Если бы не углекислота, Земля была бы примерно на 30 °C холоднее, чем сейчас, и жизнь бы на ней практически замерла.
•…Английский исследователь лорд Томпсон еще в 1852 году пришел к выводу, что механическая энергия упорядоченного движения может сама собой превращаться в тепловую энергию. Его выводы подтвердил в 1865 году и немецкий исследователь Рудольф Клаузиус, который сформулировал закон самостоятельного возрастания энтропии, то есть беспорядка.
В самом деле, порядок, скажем, на столе или в квартире приходится наводить, специально занимаясь уборкой. А вот беспорядок возникает как бы сам собой, по ходу дела. И если нечто подобное действительно наблюдается в природе, значит, рано или поздно по всей Вселенной наступит хаос, она по существу прекратит свое существование.
Однако не стоит отчаиваться. Вполне возможно, что ученые прошлого не до конца оценили возможности окружающей нас природы. Казалось бы, любой тайфун не несет с собой ничего, кроме хаоса. Но давайте внимательнее рассмотрим происходящие в нем процессы. Во-первых, перемещая с места на место огромные массы воздуха, тайфуны, как и циклоны, приводят к выравниванию, упорядочению воздушного давления в среднем по планете. Во-вторых, в данном случае мы имеем прямое противодействие закону энтропии. Здесь не механическое действие (ветер) приводит к тепловым процессам, а напротив, они сами создают механическую энергию.
А коли так, возможно, все не так безнадежно во Вселенной? И действительно, последние научные исследования показывают, что упорядоченное движение в самых разнообразных формах рождается в земной коре, звездах, звездных скоплениях, галактиках и т. д. Это порождает надежду обуздать тепловую анархию.
•…Сотрудники Института глобального климата и экологии РАН подсчитали: за 125 лет только сельскохозяйственные животные добавили в атмосферу 536 млн. т парникового газа, а «вклад» навоза в загазованность атмосферы вырос более чем в 13 раз.
•…Продажа квот на выбросы парниковых газов, по мнению лондонских экономистов, создаст новый мировой рынок с оборотом до 100 млрд. долларов в год. Канада уже купила у Финляндии квоту на выброс 59 тыс. углекислого газа. А Украина рассчитывает получить за закрытие свей Чернобыльской АЭС около 80 млн. долларов.
•…Пока экологи указывают на перегрев планеты, гляциологи заметили, что в Антарктиде в последние годы стали меньше таять ледники. Если это действительно так, получается, что к концу третьего тысячелетия может начаться очередное всеобщее обледенение. А мы печемся о перегреве…
ПО СЛЕДАМ СОБЫТИЙ
Пожар на вертикали
Довелось слышать, что после памятного всем пожара на Останкинской телебашне специалисты спохватились и стали разрабатывать специальную технику для тушения пожара в подобных сооружениях. Так ли это?
Виктор Сапегин,
г. Сасово
Схема действия пожарного вертолета.
Вообще-то история эта давняя. С тех пор как в начале XX века в мире стали строить высотные здания, возникла и проблема тушения пожаров в них. Для проникновения внутрь здания, эвакуации людей пожарные наряду с традиционными брандспойтами стали использовать и пожарные лестницы. Однако с самого начала длина лестниц заметно отставала от роста небоскребов. И пожары, произошедшие в 70-е годы в США, Японии и у нас, в гостинице «Россия», когда погибло немало людей, довели общественное мнение до высочайшего накала. Власти были вынуждены заняться этой проблемой всерьез.
