Коллектив авторов - 100 великих научных открытий

Благодаря этому на нашей планете зародилась жизнь, и первые же растения стали поглощать углекислый газ и выделять кислород, который не давал накапливаться сульфиду карбонила. Вскоре на его месте образовалась взвесь крупных частиц серных соединений, отражавшая солнечные лучи, и в итоге наступила кислородная катастрофа. На планете похолодало настолько, что вся ее поверхность заледенела и не оттаивала на протяжении 100 млн лет.

Из этого Джонсон заключил, что даже небольшое нарушение баланса в составе атмосферы может коренным образом изменить климат планеты, сделав из нее гигантскую сосульку и уничтожив на ней все живое. Именно поэтому люди должны уменьшить выбросы углекислого газа.

Вообще, с идеей глобального потепления не согласны многие исследователи. Кто-то, например, считает, что повышение средней температуры не выходит за рамки природных климатических изменений: мол, с XVII в. тянулся малый ледниковый период, который сейчас как раз заканчивается. Кто-то настаивает: судить о глобальном потеплении рано, поскольку повышение температуры настолько непродолжительное, что непонятно, происходит ли оно в принципе. Может, на Земле не теплеет, а, наоборот, холодает?

Самые веские климатические перемены происходят в течение 150–300 млн лет и управляются всей Солнечной системой. За это время Солнце со всеми своими планетами огибает центр масс Млечного Пути, проходя через газопылевые облака, которые могут катализировать термоядерные реакции на поверхности светила. Другие изменения, менее глобальные, происходят на протяжении 20–50 млн лет из-за движений тектонических плит и вулканических извержений. Перемены, связанные с отклонением земной оси, могут длиться десятки тысяч лет, а самые краткосрочные, совпадающие с циклами солнечной активности, занимают от нескольких тысяч до нескольких десятков лет.

Таким образом, на температурные показатели влияют и периодические увеличения/уменьшения мощности радиационных излучений, попадающих на поверхность Земли, и температура океана, и процессы в недрах планеты, и жизнедеятельность всех населяющих ее организмов. Это очень мощные факторы, в сравнении с которыми всякие действия человека — словно капля в море.

Электрическое освещение, газовое отопление, горючее для автомобилей — обязательные элементы комфортной жизни, которые, однако, нужно откуда-то добывать. Сейчас львиная доля энергетических ресурсов представлена природными источниками нефти, газа и угля, а также атомными электростанциями. Но полезные ископаемые постепенно исчерпываются, к тому же использование нефти и угля приводит к вредным выбросам в воздух, а все, что связано с распадом атомов, очень опасно. Поэтому ученые ищут новые энергоресурсы, которые не разрушали бы экологию нашей планеты.

Всего за час Солнце дает Земле столько энергии, сколько человечество не успело бы использовать даже в течение года. Так почему бы не направить ее в мирное русло? В перспективе планируется строить целые космические фермы для сбора и преобразования солнечных лучей в электричество посредством специальных зеркал, перенаправляющих излучение в коллекторы, откуда энергия будет передаваться земным станциям в виде микроволн и лазерных лучей. Впрочем, на данный момент эта идея неосуществима из-за дороговизны таких ферм, а пока люди используют обычные солнечные панели, устроенные по принципу фотоэффекта (то есть выбивания электронов квантами света). Так, в Германии уже установлено около миллиона солнечных батарей, обеспечивающих немцев таким количеством энергии, которое обычно генерируют 20 атомных электростанций. Исследователи из университета Торонто разработали новую технологию производства фотоэлементов, основанную на поглощении света наночастицами — квантовыми точками. В отличие от обычных панелей, воспринимающих лучи лишь определенной длины волны, батареи на квантовых точках улавливают как видимое излучение, так и инфракрасное. Еще более совершенной эту технологию сделали ученые из Американской национальной лаборатории г. Лос-Аламос: они изобрели абсолютно прозрачные панели, способные заменить оконное стекло.

На территориях с повышенной геотермальной активностью источником энергии служит тепло раскаленной магмы. Так, в Исландии огромные запасы этого природного расплава добываются на больших глубинах путем бурения. Под действием магмы вода вмиг становится 450-градусным паром, который под огромным давлением подается на турбины, заставляя их вращать магнит электрогенератора. По сравнению с угольными ТЭС, магматические вырабатывают в разы больше энергии.

У океанических волн энергии достаточно для того, чтобы бесперебойно снабжать электричеством население всего земного шара. Поэтому ученые придумывают способы, как бы приручить эту силу. Один из таких способов — установить на небольшой глубине, порядка 12 м, огромные поплавки, которые будут покачиваться на шарнирах под действием волн и заставлять работать поршневой насос. В обязанности последнего входит забор воды, которая должна вращать турбину электрогенератора. Другой вариант — крылатое устройство «Терминатор», разработанное конструктором ВВС США.Устройство «толкает» океаническую воду снизу вверх, и она под высоким давлением направляется к турбине, что обеспечивает эффективное использование 99 % волновой энергии.

В последние двадцать лет стремительно развивается производство биотоплива, не истощающее земные недра и не загрязняющее атмосферу. Еще Г. Форд хотел, чтобы его автомобили ездили на этиловом спирте, который, как известно, является результатом брожения углеводистых продуктов вроде винограда, сахарного тростника и пр. Но в то время была открыта нефтедобыча, и ее дешевизна соблазнила предпринимателей, вынудив отказаться от идей Форда. Сейчас же создание биотоплива актуально, как никогда, и производители пытаются найти для этого лучшие культуры. Так, уже изготовляется топливо из рапса и дикого прутьевидного проса, однако выращивание данных культур в нужном количестве требует огромных территорий, из-за чего сокращаются плантации пищевых растений. Новыми кандидатами на сырье для топлива стали водоросли: в их составе очень много масла, а из отходов можно получать электричество и удобрения.

Впрочем, не только водорослевые отходы могут служить источником энергии. Например, в очистках фруктов очень много высокоэнергетичных сахаров, в мясных обрезках — белка, в остатках зерен — крахмала. Исходя из этого, американцы еще в середине ХХ в. построили завод, где из зерновых оболочек и шелухи изготовляются топливные брикеты, а чуть позже такие заводы появились и в других странах. Еще больше энергии можно добывать из отходов сахарного тростника, которые остаются после вытяжки сахара и составляют не менее трети массы растения. Скажем, в Америке за год образуется около полутора тонн таких отходов, а сжигание всего одного килограмма тростника дает 19 000 кДж энергии.