Автор: wpadm

На позапрошлой и прошлой неделе мы начали разбирать физику нагрева нашей планеты. Наберитесь чуть-чуть терпения, сегодня я планирую закончить со спектрами и фотонами и перейти к выводам. Итак, продолжаем.

Мы остановились на том, что избавиться от тепла, получаемого искусственным путем, а именно – путем сжигания органического топлива не так уж и просто. Излучить данное тепло в открытый космос не позволяют окна непрозрачности земной атмосферы. Для того, чтобы обойти эти окна есть два пути. Первый: нужно еще больше повысить температуру. То есть нагревать наши машины выше 300 градусов Цельсия. Хорош ли этот способ? Ну, наверное – не очень. Для того, чтобы повысить температуру, нужно затратить еще больше энергии, то есть сжечь еще больше топлива. Второй способ: охлаждение, то есть попытка обойти окно непрозрачности с другой стороны, что, в общем-то, сейчас и происходит. Лишнее тепло поглощается более холодной окружающей средой. В нашем распоряжении пока еще имеется бесплатный ресурс – холодный воздух из приполярных зон и ветры, которые этот воздух переносят. Но нужно понимать, что данный ресурс – исчерпаемый и по мере таяния полярных льдов, его действие будет сводиться на нет. В последние годы человечество начало ощущать исчерпание этого ресурса, как говорится, на собственной шкуре. Повышение уровня мирового океана, наводнения в одних районах и засухи в других, нестерпимая жара в северных широтах и снегопады в южных – вот признаки глобальных климатических изменений.

Группа ученых из Принстона опубликовала исследование энергетического баланса Земли, которое доказывает, что с вероятностью 99% процентов глобальное изменение климата вызвано деятельностью человека, а не естественными изменениями в климатической системе. Выводы не утешительны: нагрев планеты – процесс настолько сложный и многофакторный, что при нынешнем уровне развития науки и технологий человечество не сможет с ним справиться.

Что же делать? Ждать. Ждать, пока ученые не придумают технологию утилизации лишнего тепла. О возможных способах, большинство которых сегодня кажутся сошедшими со страниц научно – фантастических романов, мы обязательно поговорим позже.

Пока же единственный выход, доступный человечеству – не в том, чтобы остановить глобальное потепление – это, как мы увидели, невозможно, а в том, чтобы максимально замедлить его. А это — сократить энергопотребление, в первую очередь — отказаться от гиперпотребления. По меткому определению кого-то умного, гиперпотребление – это когда человек тратит деньги, которых у него нет на вещи, которые ему не нужны для того, чтобы впечатлить людей, мнение которых ему безразлично.

То есть ближайшие несколько поколений людей должны отказаться от комфорта в угоду поколениям будущим.

И заметьте – это не на день-два, а на не один десяток, а возможно – и не одну сотню лет. Кто-то из вас готов на такую жертву?

История знает не так уж и мало примеров, когда люди готовы были терпеть лишения ради выживания и продолжения рода. Наиболее яркие примеры – войны и эпидемии. Именно во время войн и эпидемий люди допускают посягательства на собственную свободу, сознательно идут на ограничения во имя победы над врагом. Врагом осязаемым – в случае войны и врагом невидимым – в случае эпидемии.

В нынешней ситуации мы наблюдаем и то и другое. Во — первых – это многочисленные войны всех возможных мастей и разновидностей по всему миру – вооруженные «горячие» конфликты, войны торговые и гибридные, санкционные и информационные. Во — вторых – короновирусная пандемия. Цель одна – максимально ограничить свободу передвижения людей, товаров и услуг, а через это подорвать экономическую активность и потребление энергоресурсов.

В эффективности упомянутых методов можно, конечно, усомниться. В большинстве случаев они, как правило, вызывают обратный эффект. «Горячие» войны, бушующие в Средней Азии на Ближнем Востоке, вызывают неконтролируемые потоки миграции – миллионы людей, не избалованные комфортом на родине, перебираются в цивилизованную Европу, где неизбежно увеличивают число «гиперпотребителей». Галлопирующие цены на энергоносители бьют, прежде всего, по беднейшим слоям населения, богачи же при этом снимают дополнительный профит, становясь еще богаче и наращивая личное благополучие. Гедонизм – очень энергозатратное явление и требует все бОльших и бОльших ресурсов. Система идет в разнос.

О чем это говорит? О том, что человечество столкнулось с вызовом, исторической аналогии которому нет. Существующие социальные, экономические и политические структуры оказались не способны найти выход из этого кризиса.

Есть ли у нас шанс? Конечно. Поговорим об этом в следующий раз.

В заключении – традиционный дайджест некоторых событий и публикаций, имевших место за прошедшую неделю:

1. Банк ДОМ.РФ приступил к работе над пилотным проектом цифрового рубля.
2. «Почта России» планирует использовать блокчейн для контроля отправлений.
3. В такси китайского города Сиань начали принимать цифровой юань.
4. Экономист Нуриэль Рубини — Forbes: «Кризис может случиться в ближайшие 3-5 лет».
5. Шойгу увлекает Россию Сибирью.
6. Франция переходит на водородные поезда.

Ни в коем случае не пытаюсь склонить своих читателей в ту или иную сторону в развернувшейся в последнее время дискуссии по поводу того, какую все же энергетику стоит выбрать человечеству для предотвращения нависшей над планетой климатической катастрофы. Я не случайно все чаще и чаще обращаюсь к аргументам, подкрепленным выводами фундаментальной науки. А выводы эти – весьма неутешительны. В независимости от способа получения энергии – будь то «зеленые» методы или банальное сжигание углеводородного топлива – все они в равной степени вредны для окружающей среды.

Почему? Давайте разбираться.

В прошлом выпуске я на примере растительности рассказал как происходит преобразование энергии, пришедшей на Землю от Солнца. Оказывается, что в таком преобразовании участвует не только флора, но и фауна (мы с вами – не исключение). Более того, вся неорганика, находящаяся на поверхности земной коры – почва, минералы, вода (во всех возможных агрегатных состояниях) – все включено в бесконечный «оборот энергии в природе». Практически вся энергия, поступающая на землю с потоком солнечных лучей «перерабатывается» в излучение меньшей интенсивности, часть из которого используется для поддержания жизнедеятельности населяющих ее живых организмов, часть – возвращается назад в космическое пространство. Если посмотреть на нашу планету из космоса не только невооруженным глазом, но и с помощью специальной аппаратуры, можно увидеть, что Земля «светится» практически во всем оптическом диапазоне длин волн – от ультрафиолетового до инфракрасного. Это при том, что, как мы говорили в прошлом выпуске, основной пик солнечного излучения за пределами земной атмосферы приходится на жесткий ультрафиолет. Основное преобразование падающего потока происходит в атмосфере, затем вступает в действие земная кора и водная поверхность, и, в заключении, с отраженным от них излучением снова «работает» атмосфера. Заметьте, под термином «атмосфера» нужно понимать не только газовую смесь, формирующую основной ее объем, но и пары воды и мелкие твердые частицы — пыль, сажа, мелкая не видимая глазу органика.

Если бы все поступившее на землю солнечное излучение возвращалось назад в космос в неизменном виде, наша планета ничем не отличалась от других планет Солнечной системы – нестерпимо горячая на обращенной к Солнцу стороне и жутко холодная на противоположной. Жизни на ней в том виде, какая она существует сегодня, точно бы не было.

Благодаря наличию у нашей планеты атмосферы, земной коры и биосферы с их уникальными свойствами, энергия в объемах, необходимых для поддержания жизни аккумулируется вблизи ее поверхности. Энергия эта никогда не покинет Землю и будет нагревать ее. Пока существует атмосфера, процесс нагрева не остановится. В какой-то момент температура достигнет уровня, при котором жизнь в ее нынешней форме существовать больше не сможет. Сколько нам осталось? По разным оценкам, если не вмешиваться в природные процессы – от нескольких десятков тысяч до нескольких миллионов лет. Дело в том, что в ходе эволюции сформировался уникальный механизм утилизации излишков энергии, который спасал планету от перегрева – это механизм образования и хранения углеводородов. Сотни миллионов лет лишняя энергия, вместо того, чтобы чрезмерно нагревать планету, аккумулировалась в растениях и прочей биомассе, а после их гибели складировалась под толщей земной поверхности в виде угля, нефти и газа. Благодаря этому, Земля нагревалась не лавинообразно, а со скоростью, достаточной, чтобы живые организмы могли приспособиться к изменяющимся условиям.

Но вот несколько тысяч лет назад один из наиболее прогрессирующих обитателей планеты научился, в дополнение к живительному теплу, исходящему от Солнца, извлекать дополнительное тепло из природного «углеводородного аккумулятора». Сначала это делалось путем сжигания древесины или торфа, позднее – более энергоемких ископаемых видов топлива. Лишняя энергия снова вернулась в оборот и стала вносить свою лепту в нагрев планеты.

Хорошо это или плохо? С одной стороны, конечно же хорошо, ведь именно этот навык помог человеку выжить в период глобальных похолоданий, которых, как известно, в истории Земли было несколько. Те же динозавры или мамонты, несмотря на то, что были намного мощнее человека физически, не смогли пережить резких климатических скачков. С другой стороны, нерачительное и бездумное использование «углеводородного аккумулятора» привело к тому, что время, отведенное для существования всему живому и которое, как говорилось выше, могло растянуться на миллионы лет, стало катастрофически сокращаться. 

В чем же дело? А в том, что основной «техногенный» диапазон температур – это 100…300 градусов Цельсия. В данном диапазоне, как правило, работают все тепловые машины и нагревательные приборы, созданные человеком. Отказаться от их использования человечество уже не сможет – это приведет, если не к гибели, то к лавинообразной деградации человеческой цивилизации.

В то же время, в атмосфере существует так называемая зона поглощения (окно непрозрачности) ИК-излучения, которая находится в диапазоне длин волн от 5 до 8 микрометров, это как раз примерно соответствует той самой температуре от 100 до 300 градусов Цельсия. То есть искусственное тепло, вырабатываемое человеком, не может покинуть поверхность Земли. Это не значит, конечно же, что оно останется с нами навсегда. «Распадаясь» на более «холодные» составляющие (более длинноволновые излучения), тепло все – таки частично «просачивается» через атмосферный щит и улетает в космос. Но процесс этот не столь эффективен как нам хотелось бы, о чем говорит медленное, но неуклонное повышение средней температуры на планете.

Можно ли с этим бороться? Обсудим в следующий раз.

В заключении – традиционный дайджест некоторых событий и публикаций, имевших место за прошедшую неделю:

1. Bloomberg опубликовал свежий рейтинг самых состоятельных семей мира.
2. Время Больших Решений.
3. Второе серьёзное потрясение для Bitcoin за месяц.
4. Китай расширяет запрет на криптовалютные транзакции. Биткоин падает (англ).
5. Европа ищет истину в угле.
6. «Зеленый курс» завел Европу в ловушку.
7. Вопреки всему. Первая в мире страна перешла на биткоин. К чему это приведет?