Константин Циолковский - Промышленное освоение космоса

Половина солнечной энергии, не отраженной Землей, почти целиком обращается в тепло. Благодаря этому средняя температура земной поверхности составляет около 13–15 °C. Без этого нельзя обойтись: и люди, и животные, и растения погибли бы от холода. Так что обращение энергии лучеиспусканием в тепло как будто неизбежно и целесообразно. Но что бы случилось, если бы вся энергия лучей Солнца превращалась в механическую работу и в потенциальную энергию растений с их плодами? Сейчас ведь эксплуатируются человеком с помощью растений только десятитысячные доли этой энергии. Не охладела ли бы от этого Земля и не погиб бы человек? Это так бы и было, если бы совершалось только одно накопление растительных и животных продуктов и вообще аккумулирование энергии. Но ведь и то, и другое расходуется: продукты поедаются или сжигаются на потребу человека и потому выделяют обратно всю поглощенную ими солнечную энергию. Что же касается до механической работы, то ведь и она, дробя, например, камни, возвращает все взятое от Солнца в виде тепла. Удары, трение и так далее опять дают теплоту.

Итак, мы можем нисколько не опасаться охлаждения Земли, хотя бы при самом совершенном использовании солнечного лучеиспускания превращением его в механическую работу, пищу, ткани и другие продукты, расходуемые человеком. Даже одежда, истлевая, возвращает заимствованную от Солнца энергию в виде тепла. Даже умерший, разлагаясь, постепенно возвращает ту же энергию. Напротив, разумное и выгодное использование солнечной энергии будет способствовать равномерности земной температуры. В самом деле, избыток солнечной энергии на экваторе поглотится растениями и плодами, и там от этого не будет очень жарко. Но пища, топливо и прочее, перенесенные к северу или югу (в высокие широты — к холоду), где в них более нуждаются, выделяют свою потенциальную энергию и тем уменьшают холод высоких широт.

Мы видим, что совершенное использование не лишает нас достаточного тепла. Напротив, умеренные страны сделаются теплее, а несносный жар тропических стран будет терпимее.

Пока Солнце дает нам очень немного в сравнении с тем, что может дать. Это зависит от человеческого незнания и неумения. Малость получаемого ограничивает размножение человека и делает его рабом природы и своих нужд — вечным мучеником непосильного труда. Используемая механическая работа водопадов в 543 000 раз меньше солнечной энергии, а работа угля в 125 000 раз меньше. Растениями же используется примерно не более одной десятитысячной мощи лучей.

Пока только намечается рациональное использование Солнца с помощью отобранных растений, поставленных в искусственную обстановку и тогда могущих использовать в тропическом климате до 5% и более солнечной энергии. Это возможно и сейчас. Такие растения и теперь есть. Тогда совершенно померкнет значение всех родов угля (черного, белого и голубого). В самом деле при пятипроцентном использовании Солнца оно уже даст в 6000 раз больше, чем дает ископаемое. Когда человеческое население Земли увеличится во столько же раз, тогда упрочится и господство его над планетой. Но теоретически возможно использование до 50% и более лучистой энергии.

Извлекая солнечную энергию при посредстве отборных растений, мы получаем: 1. Пищу, которой хватит для пропитания населения в 1000 миллиардов. 2. Множество продуктов, необходимых для транспорта, строительства, одежды, лечения и так далее. 3. Горючее в тысячи раз более обильное, чем ископаемый уголь. Значит, чем далее (по мере истощения каменноугольных копий и нефти), тем более мы должны обращать внимание на растения, на их отбор, усовершенствование и воспитание. Есть и другие пути эксплуатации солнечной энергии, но они не так близки и понятны, как агрикультура.

Только недостаток углекислого газа в атмосфере, необходимого для будущего интенсивного хозяйства, заставит нас нещадно добывать и сжигать каменный уголь и всячески извлекать углекислый газ из недр Земли для обогащения им атмосферы. Так, обжиг углекислых металлов (например, обжигание углекислой извести — бетонное дело) пополняет отчасти атмосферу драгоценным для нас углекислым газом. Без него невозможно усиленное земледельческое хозяйство. Без него — гибель для размножения человечества и полного овладения им Землей.

Энергию можно выражать в виде работы — в тонно-метрах, в виде теплоты — в тонно-градусах, еще в форме угля или пищи. Притом энергию можно относить к разному времени. Работу (лучше) — к одной секунде. Например, труд работника — 5-10 кг-м/сек, лошадиная сила — 75 кг-м, метрическая сила — 100 кг-м. Тонно-метр работы в секунду составит мощность в 10 метрических сил или в 10 кВт. Уголь же и пищу удобнее выражать годовым продуктом или дневным, например, кило- грамм-метр риса в день.

Для энергии Земли, даже секундной, получаются громадные, неудобовоспринимаемые числа. Поэтому мы будем уменьшать их в миллиард раз. Тогда увидим продукцию, приходящуюся на пару людей. Из этих чисел выяснится значение энергии разного рода.

Разберем сначала энергию Земли с точки зрения механической работы. Солнце дает в среднем на пару людей или на 15 десятин надельной земли (столько приходится земной суши на каждого человека) в год 858 миллиардов тонно-метров. В одну секунду это составит 27 000 тонно-метров. Часть этой энергии отражается облаками и воздухом и теряется навсегда, другая поглощается атмосферой и превращается в тепло. Человеку достается примерно 10%, которыми он еще не умеет как следует пользоваться. Если бы умел, то получил бы 2700 тонно-метров работы в секунду или непрерывную работу в 27 000 киловатт. Это на каждую пару людей.

Солнечные моторы очень дороги, несовершенны и неудобны. Пусть они в будущем используют 10%. Тогда каждая пара людей получит мощность в 2700 киловатт.

Полная работа водопадов (конечно, на 2 человека) составляет 0,15 ватт. Она, стало быть, будет меньше возможной солнечной энергии в 18 000 раз. Заметим, что использованная энергия движения воды еще в 12 раз меньше полной. Гораздо больше энергия ветра. На пару людей она составляет не более 84 киловатт. Все же она меньше солнечной в 32 раза. На деле еще гораздо меньше (в 4 раза), так как над океаном ветрянок пока строить нельзя. Притом, она замедляет движение атмосферы; ветер ослабнет и его работа также.

Каменного угля и нефти добывается в год на пару людей не более 2 тонн (до промышленного кризиса). Это составит непрерывную работу в 4 киловатта. Но использованная моторами энергия не более 25%. Получим на пару людей один киловатт, что меньше солнечной энергии в 2700 раз. Использовать энергию падения воды и угля гораздо проще, чем возиться с солнечными моторами и ветрянками. Но мы можем утилизировать солнечную энергию посредством растений. Это пока будет гораздо доступнее.