Текст книги "Знание-сила, 2002 №09 (903)"

Автор книги: Автор Неизвестен

сообщить о нарушении

Текущая страница: 1 (всего у книги 12 страниц)

Знание-сила, 2002 №09 (903)

Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал

Издается с 1926 года

«ЗНАНИЕ – СИЛА» ЖУРНАЛ, КОТОРЫЙ УМНЫЕ ЛЮДИ ЧИТАЮТ УЖЕ 75 ЛЕТ!

Заметки Обозревателя

Александр Волков

Приятно жить в солнечном веке!

Чай еще не наливали, и Вера Андреевна спросила – «Нефть?».

«Ее тоже не будет» – промолвил я, продолжая пересказывать статью из вчерашних «Известий». Делать это было тем легче, что у меня в компьютере лежала заметка, написанная на ту же тему месяц назад. Мир без угля, нефти и природного газа. Вот вехи ожиданий.

Предположительно уже к 2010 году уровень добычи нефти начнет отставать от предполагаемого уровня ее потребления. По оптимистичному прогнозу, «нефтяной кризис» разразится в 2020 – 2030 годах.

Когда-то. желая показать Александру Македонскому «природную силу нефти», варвары опрыскали ею улицу и подожгли. Вмиг землю охватил огонь. То был казус, шутка, но в последние века огонь этот разгорелся с нешуточной силой. Однако наследство тает на глазах, и, может быть, под ковриком земли у нас больше ничего не припрятано. Пройдет несколько десятилетий, и нам нечего будет сносить в «торгсин» ради обмена на какой-нибудь ширпотреб. Сокровища проедены, а процентов не прибавилось.

Сейчас нам известно свыше 42 тысяч нефтяных месторождений, однако три четверти всех мировых запасов нефти сосредоточено всего в трехстах из них. После 1977 года не найдено ни одного крупного месторождения.

Нам это наследство долгое время было не нужно. В Российской империи уголь нач amp;чи добывать лишь в XVIII веке в Донецком и Подмосковном бассейнах. Промышленная добыча нефти началась в XIX, а природного газа – в XX веках. Нам, можно сказать, был открыт краткосрочный кредит под промышленную революцию. В XXI веке успех ждет тех, кто вовремя найдет замену истаявшей «ссуде». Использование ископаемых видов топлива было кратким эпизодом в истории человечества. Что придет им на смену?

Ядерные технологии не могут оправдать всех надежд, ведь риск аварий на АЭС будет высок и впредь. Кроме того, запасы урана – основного ядерного топлива – тоже ограничены. Термоядерный реактор пытаются создать вот уже четыре десятилетия, однако его опытные образцы во всех проведенных экспериментах поглощали больше энергии, чем отдавали. В США подобные опыты прекращены.

Но стоит посмотреть по сторонам, найдутся другие альтернативы. Подлинное, неразменное боютство планеты – воздух, вода и солнечные лучи – осталось с нами. В XXI веке успех ждет те страны, где им воспользуются.

Так оно и было тысячелетиями. Теперь эта эпоха возвращается. Нашим потомкам вновь придется жить в «солнечном веке», где главным подспорьем будут возобновляемые природные ресурсы.

Но мы вернемся туда на новом витке прогресса. Ключевым понятием века станет «преобразование природной энергии». Земные стихии ее неизменно вырабатывают, но между полеживанием в солнечный день на пляже и бесперебойной подачей тока лежит громадная пропасть. Ее надо «замостить» умными приборами. Ведь «технический потенциал» природных стихий, по оценкам ученых, в три раза выше современного мирового уровня потребления энергии.

В окошки, в двери, «раскинув луч– шаги», златолобо вваливается Солнце. В наши дни пейзаж развитых стран немыслим без линий электропередачи. Леса средней полосы, где я люблю бродить, источены просеками, по которым тянутся ЛЭП, точно древесина – точильшиками. К концу XXI века до неузнаваемости изменится облик степей и пустынь; они покроются зеркалами и панелями, собирающими свет. Эти засушливые районы казались потерянными для нашего хозяйства. Теперь «черные» и «красные» пески превратятся в золотые. Отсюда энергия будет поступать в другие, более холодные страны. Степные и пустынные районы станут «солнечным поясом Земли». Всемирный банк готов финансировать подобные проекты.

Солнечные электростанции постепенно входят в быт. Так, в США, в штате Калифорния, построено девять подобных станций; они вырабатывают 354 мегаватта энергии в год.

Особенно впечатляют электростанции башенного типа, где турбины врашаются восходящими потоками воздуха. Возможно, уже в 2003 году в Австралии, в штате Виктория, начнут возводить подобную башню. Через два года у ее подножия раскинется огромный парник – солнечный коллектор. В поперечнике он достигнет пяти километров. Разогретый воздух, развивая скорость до 55 километров в час, устремится в башню высотой 1000 метров, расположенную посредине. Поток воздуха будут вращать 32 турбины, вырабатывая до 200 мегаватт энергии. Эта электростанция может десятилетиями снабжать током около 200 тысяч домашних хозяйств. Еще в 1982 году в испанском местечке Манзанерас была построена опытная модель подобной станции. Правда, ее высота достигала лишь 200 метров, а мощность – 50 киловатт. Зато вместо расчетных трех лет она проработала семь. Электростанции данного типа очень перспективны для строительства в странах «третьего мира». Всего же в Австралии к 2015 году планируют построить пять подобных станций.

Есть и другие технологии, которые помогут избежать энергетического коллапса.

* Приливные электростанции. По оценкам экспертов, они могли бы покрыть около 20 процентов всей потребности европейцев в электроэнергии. Подобная технология особенно выгодна для островных территорий, а также для стран, имеющих протяженную береговую линию.

* Электростанции, использующие энергию морских течений. Их называют также «подводными мельницами».

* Ветроэнергетические установки. Об их перспективах смотрите «Знание – сила», 2002, № 4.

* Геотермальные электростанции. Их можно сооружать всюду, где имеются горячие подземные источники или сравнительно неглубоко залегают слои горячей породы.

* Наконец, нельзя забывать о привычных гидроэлектростанциях. Сейчас они вырабатывают 18процентов мирового уровня электроэнергии. На очереди немало крупных проектов. Так, к 2010 году в Китае, в провинции Хубэй, будет закончено строительство крупнейшей в мире ГЭС. Ее мощность составит около 18 тысяч мегаватт, что в четыре раза выше мощности Усть-Илимской ГЭС.

Очевидно, к концу нынешнего века страны, обладающие в избытке перечисленными природными ресурсами, могут так же диктовать свои условия на энергетическом рынке, как в конце прошлого века это делали Россия и страны ОПЕК.

Важнейшую роль в XXI веке могут сыграть электрохимические генераторы или лежащие в их основе топливные элементы, чье действие основано на реакции соединения водорода и кислорода.

Уже сейчас в развитие топливных элементов вкладываются миллиарды долларов. В числе спонсоров – такие концерны, как «Daimler-Chiysler», «Siemens Westinghouse», «General Motors» и «Motorola». Весь вопрос лишь в том, когда и где начнется массовое применение этих элементов. Они вырабатывают ток из почти неисчерпаемых ресурсов – водорода и кислорода, а в качестве побочного продукта выделяют тепло. Они бесшумны, надежны, эффективны и – в идеале – не загрязняют атмосферу. Возможно, они займут такое же место в будущих энергосистемах, как микросхемы в современных системах обработки информации. Их будут использовать для снабжения током и теплом небольших городов и поселков, заводских территорий и отдельных зданий. Ими оборудуют различные приборы, но, главное, они придут на смену двигателям внутреннего сгорания.

По мнению руководителей компании «Шелл», уже к 2020 году каждый пятый автомобиль будет оборудован альтернативным двигателем.

За нашими разговорами мы и не заметили, как закат стал пылать «в сто сорок солнц»: прямо над нами заработали «космические электростанции». Да, возможно, через несколько десятилетий в космосе появятся огромные солнечные батареи.

Вот схема, предложенная НАСА: на орбите в 36 тысячах километров от Земли будут размещены диски с солнечными элементами. Всю накопленную энергию, преобразованную в микроволновое излучение, они будут пересылать на Землю, в «электроколлекторы», а оттуда космический ток распределят по системам энергоснабжения. При диаметре порядка десяти километров подобный диск выработает за год около 10 тысяч мегаватт энергии – в несколько раз больше типовой атомной электростанции. Единственная проблема – стоимость монтажных работ. Ведь полеты в космос стоят пока слишком дорого, чтобы данный проект окупился.

Инженеры британской фирмы «Rolls-Royce» предложили в будущем подпитывать космическим электричеством двигатели самолетов. Масса самолета, а значит, и подъемная сила заметно снизится. Несущие поверхности уменьшатся в размерах. Это упростит строительство самолетов и снизит расходы.

В августе 2001 года беспилотный самолет «Гелиос», оснащенный солнечными батареями, установил мировой рекорд для машин данного типа, поднявшись на высоту 28,5 километра. В 2003 году, через сто лет после полета братьев Райт, «Гелиос» отправится в первый многодневный полет.

Подобные самолеты могут потеснить спутники связи, ведь они стоят почти в сотню раз меньше спутников и их легче ремонтировать и переоборудовать. В дневное время самолет всегда будет находиться над облаками, накапливая энергию для ночного полета.

Под лучами Солнца набирает ход и наземный транспорт. В гавани австралийского города Сиднея курсирует туристический катамаран «Solar Sailor», оснащенный солнечными панелями и коллекторами– С недавних пор «солнцеход» появился и в Германии, на Боденском озере. Этот паром может принять до пятидесяти пассажиров и развивает скорость 15 километров в час. Солнечной энергии, накопленной в его батареях, хватит для шестичасовой работы. Поэтому паром совершает перевозки из Германии в Швейцарию при любой погоде.

…Так солнечное пламя постепенно меняет наш мир. Почти сто лет назад люди строили громадье планов, думая о том, как приручить свет, ведь «могущественнее, напряженнее света нет в мире энергии», писал в одном из рассказов Андрей Платонов. Сокровища Самотлора, Уренгоя, Оренбурга свели нас с небес на землю, заставили распоряжаться найденными запасами нефти и газа. Нашим потомкам в поисках электричества придется следовать за мечтателями 1920-х годов и свершать их утопии. Другого пути в будущее нет.

Наконец, чайник засвистел, подзывая нас. Беседа смолкла. Хозяйка выключила газовую плиту, а лет через шестьдесят – до чего мы договорились! – наши внуки и вовсе выставят плиту за ненадобностью. Она осядет где-нибудь на чердаке или в сарае, пристроенном позади дачи, и кто-то из дальних потомков, вороша пыль и выбирая «то сломанный перламутровый веер, то медную кофейную мельницу времен севастопольской обороны» (К. Паустовский), засмотрится на этот металлический ящик, удивляясь, как он работал. «Газ? Горючий воздух? Я что-то об этом слышал!» А за окном все так же будут сыпаться незримые, теплые лучи – не иссякающий, неразменный ресурс человечества. Приятно жить в «солнечном веке»!

Адреса в Интернете:

www.solarserver.de emsolar.ee.tu-berlin.de/literatur/

www.mysolar.com/mysolar/index.asp

В фокусе открытий

Александр Грудинкин

Земля стала Луной!

Четыре миллиарда лет назад Земля еще формировалась. Минуло всего 600 миллионов лет с тех пор, как она возникла из протопланетного облака. Уже образовались массивное ядро из железа и никеля, легкая оболочка из силикатов…

Размеренность геологических процессов нарушило событие космическое. К Земле приблизилась Фея (Theia) – планета размером с Марс. Она зацепила Землю боком, и та… лопнула. В небо устремились огромные куски породы; они сливались друг с другом, а также с обломками Феи. Вокруг нашей планеты возникла россыпь глыб, напоминавшая кольцо, которое окружает ныне Сатурн. Однако уже через сутки все эти обломки соединились, образовав новое небесное тело: Луну, наш спутник.

Очевидно, часть глыб еще долго падала на поверхность Земли и Луны. Эпоха около 4 – 3,9 миллиардов лет назад носит название «эпохи великой космической бомбардировки». Тогда «Земля, как и Луна, подвергалась ударам очень крупных и довольно многочисленных метеоритов» (В. Бронштэн).

…За последние полтора века появились две основные гипотезы, объяснявшие происхождение Луны. По одной, Земля захватила пролетавшее мимо небесное тело, и оно стало послушно кружить возле нашей планеты (Гарольд Юри). Однако вероятность такого события почти равна нулю.

По другой, Земля и Луна возникли одновременно из протопланетного облака (Евгения Рускол). В этом случае непонятна аномалия железа: Земля содержит почти 35 процентов железа, Луна – всего 5 процентов. И вот – удар, катастрофа. Взгляд на природу Луны изменился.

Изменился – и совпал с предсказанием, опубликованным нашим журналом несколько лет назад («Знание – сила», 1994, № 7). Именно тогда мы познакомили читателей с новой гипотезой формирования Луны. Ее авторами были российские академики С. А. Ушаков и О. Г. Сорохтин. По их расчетам, Луна образовалась за счет разрушения более крупной планеты – Протолуны. Она была захвачена Землей с близлежащей орбиты и под действием мошной приливной силы стала разрушаться. «В какие-то промежутки времени вокруг молодой Земли, возможно, существовали кольца вращающихся мелких метеоритных тел, подобных кольцам Сатурна… Большая часть плотного железного ядра Протолуны устремилась к Земле. Луна осталась без чугуна».

Новая теория родилась не на пустом месте. В течение ряда лет экипажи кораблей «Аполлон» и советские межпланетные станции серии «Луна» доставили на Землю 382 килограмма лунной породы. Ее свойства поразительно напоминали свойства земной породы. Содержание изотопов было одинаково. Уже в 1982 году Э. Рингвуд показал «геохимическую общность лунного вещества с веществом земной мантии» (О. Сорохтин). Именно эта общность убедила ученых в том, что происхождение Луны и Земли одинаковое. За миллионы лет состав Луны почти не изменился; она лишь немного «засорилась» метеоритной пылью. Теперь о той «бомбардировке» напоминают только многочисленные лунные кратеры и моря.

В 1961 году Е. Эпик, а в 1974 году Дж. Вуд и X. Митлер предполагали вторичное образование Луны из многочисленных обломков разрушенной протопланеты.

Если бы не было Луны…

Американский астронавт Нил Ф. Коминс выпустил в 1993 году книгу «Что было бы с Землей без Луны?» («What if the Moon Didn't Exist?»), где описал последствия этой небесной лакуны. Так, в морях и океанах не было бы таких мощных приливов, как сейчас, а наблюдались бы только «малые приливы», вызванные притяжением Солнца. Мировой океан напоминал бы, скорее, огромное стоячее болото. Он поглощал бы меньше питательных веществ и не мог бы прокормить столько рыбы, как в наши дни. Вода у побережья хуже проветривалась бы, и попавшие сюда животные, например крабы, задыхались бы.

Плохо пришлось бы и людям. Ночи стали бы заметно темнее. Возможно, человек не научился бы составлять календарь, ведь в основе древнейших систем счисления времени лежат метаморфозы Луны, с завидной периодичностью меняющей свою форму.

Без Луны земное время текло бы в головокружительном темпе. Именно Луна сдерживает вращение Земли вокруг своей оси. Не будь ее, сутки длились бы всего шесть часов.

Планетарная карта Вселенной

Всего два года назад журнал «Знание – сила» (№ 12 за 2000 год) опубликовал подборку статей, посвященную поиску планет за пределами Солнечной системы. Однако открытия, сделанные в последнее время, заставляют вернуться к этой теме. Ведь накопленные факты уже позволяют строить новые теории становления планетных систем, а методы наблюдения пополнены анализом атмосферы далеких планет.

Дэвид Карбон но из Калифорнийского технологического института и его коллеги направили спектрограф Космического телескопа имени Хаббла в сторону созвездия Пегаса, на звезду HD 209548, напоминающую Солнце. В этот момент перед ней проходила планета, фильтруя своей атмосферой звездный свет. Анализ показал, что в атмосфере планеты содержится натрий. По мнению ученых, здесь можно обнаружить также калий, метан и водяные пары. Однако на этой планете не найти жизнь, скроенную по земному образцу, ведь мы имеем дело с газовым гигантом, чья масса в 220 раз превышает земную.

Данный эксперимент открывает новую стадию космических исследований. Если когда-нибудь анализ выявит наличие кислорода на внесолнечной планете, это будет признаком существования там жизни, ведь кислород является продуктом обмена веществ у бактерий и растений.

Очевидно, число внесолнечных планет скоро достигнет сотни. Большинство их движется по необычным траекториям, описывая вытянутые эллипсы и даже петли. Так, планета близ звезды Н D 80606 то вплотную сближается со своим светилом – их разделяет всего 5 миллионов километров. – то удаляется от него на 127 миллионов километров. На фоне этой «смертельной петли» орбита Земли кажется идеальной окружностью. Многие «чужие» планеты так близко подходят к звездам, что их поверхность разогревается чуть ли не до 2000°С. «Это – не планета, а «газовая плита»», – отозвался об одном из открытых им небесных тел американский астроном Джефф Марси. Некоторые из них достигают чудовищных размеров: например, одна найденная недавно планета весит в 5000 раз больше, чем Земля.

Все эти громадные тела так же рассекают пространство своих планетных систем, как обезумевший грузовик, мчащийся по тротуару, рассекает толпу людей. Прохожие шарахаются от машины или сталкиваются с ней. То же происходит с небольшими планетами. Они отлетают от огромных газовых сфер – в сторону своего Солнца или вдаль от него. Таких отлетевших вдаль планет, писал Р. Нудельман, в космосе «могут быть миллиарды» («Знание – сила», 2000, № 12). Так ли это? Что скажет теория?

Австралийский физик Чарльз Лайнвивер опубликовал недавно новую модель становления планетных систем. Согласно ей, газовые и твердые планеты поначалу хорошо ладят друг с другом. Все они образуются из протопланетной туманности, оставшейся после рождения звезды. Устойчивость планетных систем зависит от планет-гигантов. Если их много или они слишком велики, то равновесие нарушается, что бывает, судя по всему, очень часто.

Компьютерные расчеты показали, что равновесие Солнечной системы мог бесповоротно нарушить любой «пустяк». Если бы масса Юпитера была несколько больше, чем теперь, или рядом с ним располагалась еще одна планета, то вся наша система «зашаталась бы». Газовые планеты сообща вышвырнули бы мешавших им карликов – Меркурий, Венеру, Землю и Марс – и заняли их место под Солнцем. «Этот карточный домик, возведенный из планет и называемый нами Солнечной системой, – мрачно прогнозирует Марси, – возможно, одна из немногих небесных построек такого рода, что не обрушилась, а уцелела».

Сам же автор модели, пытаясь понять, в каких случаях планетная система терпит крах, отмечает, что почти все открытые нами планеты обращаются вокруг звезд, содержащих очень много тяжелых элементов. Можно предположить, что есть предельный уровень содержания этих элементов в протопланетном облаке. Если их слишком мало, то планеты вовсе не образуются, и звезда блуждает по пространству одна. Если их содержание очень велико, то газовые планеты разрастаются и тогда гравитационные силы раздирают едва возникшую планетную систему. В ней не остается места мелюзге. По оценке Лайнвивера, лишь вокруг одного процента звезд могут на протяжении миллиардов лет обращаться небольшие твердые планеты.

А слона-то проглядели!

Карта неба переписывается не только вдали от Земли. Крупное открытие можно совершить даже в пределах Солнечной системы. Так, в 2001 году Роберт Миллис из Аризонской обсерватории обнаружил малую планету рекордных размеров; ее диаметр составляет примерно от 1200 до 1400 километров. Прежде самым крупным астероидом была Церера (ее диаметр – 1003 километра). Даже спутник Плутона, Харон, меньше нового астероида, получившего пока название 2001 КХ76. Обнаружить его было трудно, потому что он является частью пояса Койпера – крупного скопления малых планет и кометных ядер, лежащего далеко за орбитой Нептуна. В последнее десятилетие здесь было открыто более 400 объектов.

Адреса в Интернете: Все о Луне: Iexikon.astroinfo.org/mond/ Загадочные феномены, наблюдаемые на Луне: www.geocities.com/CapeCanaveral/

[Закрыть] Launchpad/1837/ Многочисленные фотографии Луны: www.pcsystems.de/~peer/fektmond.html

[Закрыть]

ГЛАВНАЯ ТЕМА

Наука и жизнь российского предпринимателя

Почему великое противостояние XX века между капитализмом и социализмом завершено не в пользу последнего? Какую роль в итогах соревнования двух систем сыграл научно-технический фактор? Что думали об этом крупнейшие ученые прошлого столетия? Найдутся ли сегодня люди, своей судьбой заслужившие право объективного сравнения двух способов производства и обеспечивающего их устройства жизни?

Найти ответ на эти вопросы попытался наш давний автор Геннадий Горелик, а дополнит его рассказ статья Виталия Романюка о конкретной области деятельности героя первой публикации.

Геннадий Горелик