Энергия Земли. Воздух, суша, вода

 

Мы пока обратим внимание: 1) на солнечную энергию, 2) энергию ветра, 3) ископаемого угля и 4) работу водопадов. Можно выразить эту энергию в теплушках (калориях), а можно и работой – в тонно‑метрах. Последнее будет интересней. Мы предполагаем, что солнечная энергия не поглощается атмосферой, и теплота угля целиком переходит в работу.

На Землю всего падает в год солнечной энергии 2 × 10¹⁸ тонноградусов, что соответствует работе в 858 × 10¹⁸ тоннометров. На пару людей в одну секунду это составит 27200 тоннометров или 63,3 тонно‑градусов. Значит это идеальное количество энергии, дарованное одной паре людей, может дать непрерывную работу в 272 тысячи метрических сил (метрическая сила близка к силе двух лошадей) или 2720 механических рабов, трудящихся день и ночь на пару людей. Оно также может нагреть в секунду тонну воды (2 бочки) на 63° Цельсия. Какая же доля этой энергии фактически попадает человеку? Атмосфера и облачность поглощает не менее трех четвертей ее. Остается одна четверть. Из этой четверти почти бесплодно поглощают океаны около 0,7. Остается 0,075, т. е. только одна тринадцатая. Эта тринадцатая доля частью пропадает на снегах, частью в песчаных, пустынных и гористых каменистых местностях. Едва ли более одной двадцатой (0,05) попадает растениям. Но и эта двадцатая, если бы могла быть целиком утилизирована, то составила бы на пару людей непрерывную работу в 13.600 метрических сил.

Использовать солнечную энергию можно в отношении тепла, света, работы и пищи. На экваторе днем жарко. Ночью холодно. В средних широтах, кроме этого, зимой холодно, а летом жарко. В полярных – круглый год холодно. Описанными мною приспособлениями можно получить на большей части земной поверхности здоровую температуру для человека, животных и растений. Солнечная энергия может давать и весьма высокую температуру, пригодную для технических целей. Теплоту также можно получать при посредстве растений. Механическую работу можно получить от солнечных машин посредством зеркал, стекол, электричества, химии, а также через растения. Пища также получается только через растения. Свет непосредственно днем или во всякое время при посредстве растений. Человек нуждается и в тепле, и в свете, и в механической работе и в пище. Как же выгоднее все это получить.

Разные растения разно используют солнечную энергию. Наши поля, и среднем, утилизируют около одной пятитысячной (0,0002) солнечной энергии, превращая ее в запасную тепловую, т. е. топливо и пищу. Однако мы знаем прекрасные растения, как банан, корнеплодные и кактусы, которые утилизируют до 0,1 энергии солнца, т. е. в 500 раз больше.

Вот как мы далеки от идеального использования солнечной энергии. Подбор растений и лучшие условия их питания могут эксплуатацию растений возвысить в 1000 раз. Тогда во столько же раз увеличатся питательные и силовые средства земного шара.

При использовании в 0,0002 на пару пришлось бы энергии 2,72 м. силы. Человеческая пара употребляет в день 6000 средних теплушек, или 6 тонноградусов (столько дает тепла съеденная человеком пища), что соответствует работе в 2568 тоннометров. В секунду придется 29,8 кг м., или 0,298 м. сил. Это меньше, чем дается обыкновенными растениями европейских широт в 9,1 (значит 90 % растений идет на содержание животных, горючее, строительство и прочее). Если же было бы десяти процентное использование, то в 4575 раз.

Превращению солнечной энергии прямо в механическую мешает рассеянность этой энергии. Как собрать ее с площади в 50 десятин (что приходится на двух людей)? Пока население так редко и технические силы так ничтожны, это немыслимо. Вот почему пока лучший способ использования солнечной энергии – это посредством растений. Нужно только их научно подобрать, и научно обставить.

Часть солнечной энергии сама природа превращает в механическую работу. Это – движение вод и атмосферы. Но эти работы так малы в сравнении с солнечной энергией, что могут считаться не умоляющими последнюю. Однако это не мешает пока большому значению механической работы ветра и падения воды. Действительно, сейчас солнечная энергия также мало используется ведь и растениями.

Учесть работу движения воды и атмосферы довольно трудно. Водопады дают непрерывную работу в 502 миллиона метр, сил, что на пару людей составит 0,5 метр. силы. Выходит, что одна работа водопадов можете избытком поддерживать жизнь человечества. Пока эксплуатируется только двенадцатая часть (8 %) этой работы.

Как механическая работа может служить для питания человека? Предполагается возможность превращения ее в химическую энергию пищи, которая и питает человека.

Предельная работа солнца будет в 54400 раз больше. Отсюда видно, как работа падения воды, будь она хоть во 100 раз больше, совершенно незначительна в сравнении с солнечной энергией.

Извлекать работу из движения атмосферы легко только близ поверхности почвы. Уловить же ее изо всей атмосферы практически невозможно. Все же мы постараемся хотя грубо учесть эту работу.

Масса атмосферы составляет около 5 × 10¹⁵ тонн. Если эта масса каждые 10 дней приобретает секундную скорость в 10 м., то кинетическая работа ее в год будет 9 × 10¹⁷ т.м. На пару в 1 секунду получится 28,5 т.м. Для пары это большая работа, но она меньше солнечной энергии в 954 раза. Конечно, ветрянки могут использовать только незначительную ее часть. Ведь они строятся только на суше и притом на некотором расстоянии друг от друга. Если ставить по 10 ветрянок на десятину с площадью крыльев каждая в 100 кв.м. и принять сек. скорость ветра в 4 м., то по известным формулам получим непрерывную работу на пару в 4,2 т.м. или 42 м. сил. Эта работа в 6476 раз меньше солнечной.

Обратимся теперь к работе ископаемого углерода. Будем принимать его добычу в 1 тонну на человека или в 2 т. на пару. Соответствующая механическая работа составит в секунду на двоих 0,216 м. сил. Это меньше работы мельниц в 19,3 раза. Выставим тут вкупе величину секундной энергии, переведенной в механическую, в тонно‑метрах, и приходящуюся на пару людей.

Полная солнечная энергия = 27.200. Благодаря воздуху, облакам и тучам, доходит до земной поверхности не более 6800. До суши же не более 1943. Наибольшая возможная работа ветряных мельниц = 4,2. Работа ископаемого угля = 0,2. Работа всех известных водопадов = 0,05. Энергия пары человеческих жизней = 0,03. Отношение этих энергий выразится следующими числами: 907000:140:6,7:1,7:1. Значит, по отношению к человеческим потребностям, 1) солнечная энергия почти в миллион раз больше этих потребностей, 2) ветряная в 140 раз, 3) угольная – в 7 раз и 4) водопадная – в 2 раза.

Первая энергия выгодна в отношении производства пищи и тепла, но умаляется, пока на практике в десятки и тысячи раз, когда ее переводят в механическую работу. Вторая (ветряная) полезна в отношении работы, но она рассеяна и эксплуатация ее дорога, чего нельзя сказать про солнечную энергию, собираемую посредством искусно подобранных растений. Угольная энергия выгодна в отношении тепла, но в отношении работы уменьшается раз в 5. И она, и следующая водопадная сравнительно легко сосредотачиваются, но водопадная почти не умаляется, угольная используется в размере 20–30 %. В питательном отношении имеет пока значение только солнечная энергия. В этом у нее нет сейчас соперников.

Представьте себе, что с помощью растений мы используем 10 % солнечной энергии в образе годной для человека растительной пищи и 10 % в образе горючего (всего 20 %). Тогда этой пищей мы могли бы прокормить население в 90000 раз многочисленнее теперешнего. Горючее даст и достаточную для промышленности механическую и тепловую энергию. При таком населении на пару людей придется только 5,6 кв. метра суши и воды.

Нужно ли такое тесное население? Ведь тогда над каждою парою июлей будет только 56 тонн атмосферы и небольшая площадь суши или моря. Над такою частью земной поверхности, с помощью техники, он может сделаться полным господином: над воздухом, водой, сушей, животными и растениями.

Кроме того, чем больше населения, тем выше может быть и общественное устройство.

Но с помощью той же самой энергии он может быть владыкой и над гораздо большей поверхностью и не тесниться так, как указано (5,6 кв. м).

Атмосфера грабит солнечную энергию. Человек, распоряжаясь атмосферой, может ее победить, устранив поглощение солнечных лучей. Воды отнимают у него поля. Он и океан может одолеть. Низкая и высокая температура убивает растения. Он распоряжается и температурой. Враждебные бактерии, растения, насекомые и животные, для их же пользы и пользы человека, устраняются. Сам человек преобразуемся. Техническое могущество его завоевывает самое небо.

Мы даже не говорим об энергии ветра, угля и воды. Они имеют временное значение, пока люди не выучились еще разумно использовать солнечную энергию (хотя бы посредством растений).

Итак, в распоряжении человека теоретически столько пищи, что население могло бы увеличиться в 90000 раз. На каждую пару людей пришлось бы тогда энергии в 0,03 т. м. в секунду, или 0,3 метрические силы, или 30 кг м. Извлечь отсюда с помощью солнечного мотора можно не более 10 к.г.м., что составит, в виду непрерывности этой работы, не меньше трех сильных механических рабов, трудящихся 8 часов в сутки. Но по 6 кв. м на пару людей мало (потому что тесно). Увеличим площадь в 10 раз. Тогда получим в 10 раз больше пищи и 30 механических рабов на пару людей.

 

Планеты и Солнце

 

Представьте себе шарик с поперечником в 12 тысяч верст, натри четверти покрытыми сравнительно тонким слоем воды в 4 версты средней глубины. Все это оболочено относительно тонким слоем газа, т. е. атмосферой верст в 300 высоты. Но плотный ее слой, в котором может жить человек, простирается всего лишь на 5 верст.

Этот шарик вертится и двигается вперед, как игрушечный волчок. Он – Земля – жилище человека. Она несет его и его судьбу в беспредельном пространстве небес. Это наш экипаж, и мы небесные путешественники, мчащиеся со скоростью в 10–30 верст в секунду. Каждый день мы пролетаем прямую линию в один‑два миллиона верст, не говоря про вращение и разные мелкие движения и колебания.

Откуда же Земля, т. е. каково ее происхождение? Откуда человечество? Биология доказывает нам, что все находящиеся на ней родилось от нее же, от мертвой материи. Но откуда же произошла сама Земля?

Была некогда разреженная газовая масса, части которой имели разное и очень несогласное движение. Из нее получилась материя все более и боле сложная, менее упругая, отчего масса сжималась и уплотнялась силою тяготения. Результатом этого была все большая и большая связь массы и более правильное и быстрое вращение. Дальнейшее уплотнение, сжимание и ускорение вращения сжало получившийся шар в лепешку. Последняя от центробежной силы, разделилась на кольца. Кольца распались и сгустились в шары.

Одним словом, образование сложной материи, уменьшение ее упругости, сжатие, под влиянием тяготения, ускоренное вращение – заставило единую газообразную массу разделиться на части и образовать так называемую планетную систему. В центре ее поместилась громадная масса Солнца, остальные части, помельче, образовали планеты. Одна из них и есть Земля.

Все части сначала были близки, блестящи и газообразны. Все это питалось, перемещалось, удалялось от Солнца и остывало. Удаление планет от Солнца происходило вследствие трения на расстоянии (приливное действие) и уменьшения массы Солнца от его лучеиспускания.

От остывания, сжимания и ускорения вращения блестящих газообразных планет с ними происходило то же, что с первоначальной газовой массой, т. е. и они в свою очередь, отделили от себя кольца, обратившиеся во второстепенные маленькие планетой, или луны.

Размеры солнц, планет и лун были самые разнообразные: от величины былинок до нескольких миллионов верст в диаметре.

Почти моментально остыли и перестали светить малые части этой группы. Но чем они были крупнее, тем дольше сохраняли блестящий вид солнц. Так перестали лучеиспускать малые луны и малые планеты, потом погасли средней величины тела, наконец, самые крупные. Дольше всего светилось центральное тело – Солнце. Но и ему суждено было остыть и потемнеть.

Лучше всего мы знаем нашу планетную систему, центральное тело ко юрой еще не успело погаснуть. Нашему Солнцу ученые сулят еще миллионы лет жизни, т. е. свечения. Оно имеет в поперечнике более миллиона (1,4) верст. Оно всегда бушует подобно огненному морю. Огненные фонтаны с его поверхности поднимаются на десятки тысяч перст. Взрывы в его массе выбрасывают его газообразную материю со скоростью 400 и более верст в секунду. Это едва ли все можно себе вообразить.

Планеты снаружи поостыли, но внутренность еще сохраняют теплоту в несколько тысяч градусов. Только совсем малые остыли до Петра. Малых же большинство.

Вообще, чем меньше небесное тело, тем число их больше. В нашей системе мы имеем только 2 планеты, поперечник которых в 10 раз меньше диаметра Солнца, 2 планеты в 25 раз меньше его по линейным размерам. Наша Земля и Венера в 100 раз меньше, Марс и Меркурий – в 200. Говорим про диаметры. Объемы же их в тысячи и миллионы раз меньше Солнца.

Можно найти всевозможные размеры между планетами и их спутниками (лунами). Телескопами и фотографией открыто более 1000 планет и множество лун. Еще более, конечно, не открыто. Пока тело меньше 5‑10 верст в поперечнике, его не замечает даже фотография.

В общем, все это мчится прямо и вращается в одном направлении, как в колесе. Скорости кругом Солнца разнообразные от сотен метров до нескольких десятков верст в секунду. Чем ближе к Солнцу, тем скорость больше.

Сила тяжести на планетах, при одной плотности, тем больше, чем больше диаметр. Но плотность разнообразна: иные планеты легче воды, другие тяжелее железа. Это осложняет. Отсюда все же видно, что на малых планетах и спутниках можно найти какую угодно малую тяжесть: в 10, 100, 1000 и т. д. раз меньше, чем на Земле.

Борьба с тяжестью на Земле и на подобных по величине планетах тяжела, даже невыносима, хотя мы к ней привыкли и не замечаем этого ужаса. Вот преимущество малых планет (легкая борьба с тяжестью). Но на них нет атмосфер или они очень разреженные. И это как раз от малой тяжести, которая не может удержать быстрое движение свободных газовых частиц. Даже на нашей Луне, поперечник, который только в 3,5 раза меньше земного, если и есть, то весьма разреженная атмосфера.

Отсутствие атмосфер должно затруднить зарождение растений и животных. Довольно бы было для этого и жидкостей или океанов. Но жидкости испаряются и пары их подобны газам. Так что жидкости тоже не удерживаются слабой тяжестью. Вот минус малых небесных тел.

Все планеты, как мы говорили, зародились из одной материальной кучи. Теперь же они далеко отстоят друг от друга. Сначала их разделило сжатие, ускорение вращения и центробежная сила. Тогда они в виде колец или шаров почти касались друг друга. Но лучеиспускание сопровождалось потерей материальных частиц. От этого сила притяжения блестящих частей системы ослабела и планеты, двигаясь по спиралям, удалялись от Солнца. Тому же способствовало и приливное действие, но это понять труднее. Теперь планеты на ужасных расстояниях друг от друга и от Солнца.

Мы дадим все же об этих расстояниях наглядное представление…

Секундные скорости планет и солнц выражаются верстами и даже десятками их. Такие скорости мы называем космическими. Искусственные снаряды только в воздухе не могут иметь таких скоростей, в пустоте же они вполне возможны. Но между планетами и солнцами пустое пространство. Атмосферы, если они и есть у немногих больших планет, то ведь они простираются на сравнительно незаметную величину и составляют только ничтожный воздушный океан, который есть часть планеты, составляет с ней одно целое и мчится вместе с ней, как апельсин со своей кожицей.

Положим теперь, что имеем межпланетный экипаж, двигающийся со средней секундной скоростью в 10 верст. Когда же он достигнет Солнца и планет? Сколько для этого потребуется дней или лет?

Для прохождения пути от Земли до Солнца надо нам пол года. Но Венера и Марс к Земле гораздо ближе. При благоприятных условиях до первой надо лететь 2 месяца, а до второго 3. До Юпитера – самой громадной планеты – надо путешествовать 2 года, до Сатурна 4,5 годи. Нo это так далеко, сила солнечных лучей там так слаба, что эти отдаленные местности для нас уже мало интересны. Интереснее пространства, удаленные от Солнца вдвое, сравнительно с Землей. Там множество небольших планет с диаметром от 400 верст и менее, а сипа солнечных лучей еще сносная. Атмосфер нет, но тяжесть соблазнительно мала. До них полет от Земли совершается в 6 месяцев и более.

Понятно, что вещество всех планет и Солнца одно и тоже, так как имеет единое происхождение.

Растения и животные планет существуют, благодаря освещающему солнечному свету. Но планеты занимают совершенно ничтожную часть пространства, окружающего Солнце. Поэтому на их долю падает очень незаметная часть солнечной энергии. Остальная часть как бы бесследно уносится в пространство, не принося никому никакой пользы. Если бы человек сумел перехватить эту энергию солнечных лучей, тo ему досталось бы в 2 миллиарда раз больше, чем он получает сейчас, используя лучи падающие на Землю. Это богатство со временем не уйдет от сознательных существ нашей планетной системы (имею в виду техническое могущество будущего человека).