Константин Циолковский - Промышленное освоение космоса

7. Здесь выражена та же работа, но в виде высоты поднятия слоя воды глубиною в 1 метр, и покрывающего освещенную Солнцем поверхность Земли. В минуту такой слой подымается на 13 метров, в час на 770, а в сутки на 18,5 километров, т. е. на 17 верст с лишком, в год на 6 тысяч верст. Если бы эту годовую работу употребить на сообщение поднятой массе воды скорости, то ее было бы достаточно для вечного удаления такой массы от земной поверхности, т. е. для полного одоления тяжести земли.

Поясним вторую таблицу. Тут проявление солнечной энергии медленнее, а потому срок дается от часу до столетия.

1. В первой строке выражено накопление теплоты в громадных калориях — тонно-градусах. Например, видно, что в сутки может нагреться тонна воды на 43 °C. Солнечная теплота опять относится к квадратному метру нормальным лучам и непрерывному действию лучей в эфире. Потери не считаются.

2. Показана толщина нагретой на 100 °C воды. В сутки может нагреться слой в 0,432 метра, или 43 сантиметра, в час около 2 сантиметров.

3. Выражена толщина слоя растаявшего льда, при 0 °C. В сутки растает полметра, в час 2 сантиметра, в год — 197 метров.

4. Указана толщина слоя воды при 100°, обратившейся в пар при той же температуре кипения. Так, в год найдем около 30 метров, в час 3 миллиметра. В час тропической жары и действия вертикальных лучей Солнца действительно может испариться если не 3, то 1–2 миллиметра. Интересно годовое число. Уменьшив его для Земли в 8 раз, найдем среднее наибольшее возможное количество испарения, а следовательно, и осадков. Получим 375 сантиметров. Это число на самом деле близко к наблюдаемому максимуму годовых осадков воды на экваторе.

5-15. В этих строках таблицы выражена в метрах толщина разных металлов и стекла, доведенных солнечными лучами до температуры плавления. Так, доходит до расплавления в час слой стекла в 9 миллиметров толщины. Конечно, как и всегда, не принимается в расчет потеря теплоты лучеиспусканием нагреваемого материала. На практике температура нагревания очень незначительна и не превышает 150 °C. Все же приводимые соображения имеют значение, так как потери теплоты хотя отчасти устранимы, и тогда расчеты эти близки к реальным явлениям.

Слой меди, серебра, платины более полметра толщины в течение суток должен бы дойти до точки плавления. Для олова и свинца найдем 3 и 4 метра; для чугуна, стали, железа и стекла — более 20 сантиметров.

16-21. Тут материалы не только нагреваются от 0° до температуры плавления, но и обращаются в жидкое состояние. Эти числа немного меньше предыдущих. Так, в час слои цинка, серебра и платины толщиною 20 миллиметров не только нагреваются, но и плавятся. Для чугуна слой будет около 9 миллиметров, для свинца 116 миллиметров.

Повторяю, эти числа дают только понятие о количестве испускаемой солнечной теплоты. Но они имели бы буквальное значение, если бы мы могли как-нибудь устранить потерю теплоты от лучеиспускания нагреваемых тел. Это отчасти возможно, особенно вне атмосферы.

22-24. В этих строках и далее вычислена степень энергии солнечных лучей, выражаемая разложением химически сложных веществ. Пока химическая энергия солнечных лучей проявляется практически лишь в растениях, причем утилизируется от 0,02% до 5%. Здесь же предполагается, что вся она целиком идет на химическую работу. Числа таблицы выражают идеал, которого люди никогда не достигнут — ни с помощью растений, ни другими способами. Приводимые три строки относятся к толщине образуемого на освещенной поверхности слоя углерода, муки и картофеля — при плотности воды. Эти же числа выражают и количества этих продуктов в тоннах на 1 кв. метр. Муки получается вдвое меньше, чем углерода, а картофеля в 4 раза меньше, чем муки. Так, годовое накопление углерода, муки и картофеля составляет около 2, 4 и 16 метров толщины или столько же тонн на один квадратный метр поверхности. Муки, например, 4 тонны, или 4000 килограммов, что в день составит более 10 килограммов. Это в 20 раз больше, чем нужно для непрерывного пропитания среднему человеку. Банан и другие растения, при самых благоприятных условиях, утилизируют до 5%, значит, как раз столько, сколько нужно для прокормления единицы населения. Итак, квадратный метр возделанной в эфире почвы, непрерывно освещаемой лучами Солнца, может дать полное пропитание одному человеку. На Земле для того же нужно 10–20 кв. метров.

25. При химической деятельности лучей образуется, вообще, несколько веществ, смотря по сложности разлагаемого или составляемого тела. Так, углекислый газ, одной и той же энергией, одновременно, разлагается на углерод и кислород. В строке показано количество полученного кислорода в виде толщины газового слоя, при давлении атмосферы и нулевой температуре по Цельсию. В год образуется равноплотный слой, толщиною в 3000 метров, т. е. масса, равная половине всей атмосферы. Вот как могла бы количественно преобразоваться атмосфера, если бы была полная утилизация солнечных лучей. Но растения, как мы знаем, утилизируют от 0,05% до 5%. Затем, Земля получает восьмую долю всей энергии. Значит, для прибавления половинной кислородной атмосферы надо от 160 до 16 000 лет.

26-27. Тут тоже имеется в виду разложение двуокиси углерода, но полученная масса углерода и кислорода вычислена в тоннах на квадратный метр освещенной поверхности. Числа выражают также толщину слоя при плотности воды. Так, в сутки образуется одновременно 5 килограммов угля и 14 килограммов кислорода. В столетие получается слой угля в 195 метров и кислорода в 520 метров. Принимая же в расчет наибольшую утилизацию растениями и еще уменьшая ее для Земли в 8 раз, получим слой углерода в 160 раз тоньше. Именно, вековое максимальное приращение угля в 1,2 метра и кислорода в 3,3 метра.

28-37. Далее идут числа, относящиеся к химическому разложению других веществ: руд, железа, кремния, цинка, меди и свинца. Как видим, в отношении металлов, наименьшее количество тонн приходится на окись кремния. Годовой прирост слоя, как и для углерода, около 2 метров. Для других металлов, по порядку, получается 8, 12, 23 и 59 тонн. Последнее число для свинца, первое для железной руды. Если бы могли утилизировать на Земле хоть 10% солнечной энергии для добывания железа, то и тогда получили бы на 1 кв. метр 0,1 тонны в год. А так как на человека одной суши приходится 9 гектаров, то при настоящем населении каждый получил бы на душу 9000 тонн железа, или в 330 000 раз больше, чем получает сейчас. Действительно, всего люди в год добывают 44 миллиона тонн чугуна, а на душу приходится 27,5 килограммов в год. На Земле затруднительно применить солнечную энергию для восстановления руд, но в эфире — другое дело. Там удобно построить параболические зеркала, и получить температуру в их фокусе до 5000 °C. На Земле и нагревание воздуха, и тяжесть и другие условия мешают применить солнечную энергию во множестве случаев.