Щит научной веры (сборник) - Циолковский Константин Эдуардович (читать книги бесплатно полные версии .TXT) 📗
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.
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?
