Прошедшая работа солнечных лучей, накопленная веками

Эта потенциальная работа имеет вид графитов, каменных углей, торфа, нефти. Все это остатки растений древних времен, снесенные водой и засыпанные наносами воды и ветра или по­гребенные в болотах и озерах, на месте произрастания.

Всего на земном шаре добывается около 800 миллионов тонн каменного угля в год, что на душу составит в год по 1/2 тонн, или 500 килограммов. В день придется на человека 1,4 килограм­ма (около 3,5 фунтов). Он идет на топливо, на работу машин, на восстановление руд и на множество иных целей. Употреблен­ный исключительно на получение механической работы, он дал бы для каждого человека 2—3 лошадиные силы, работающие днем и ночью. При обыкновенной утилизации работа будет в 10 раз меньше.

Но статистика показывает, что на душу приходится не более 0,03 лошадиных сил, следовательно, только 10% угля идет на движение; остальное на топливо, на металлургические и другие надобности.

Можно сообразить, как могут быть, приблизительно, велики запасы каменного угля в земной коре.

Теоретическая, т. е. идеальная годовая работа солнечных лучей может накопить 2 тонны угля на квадратный метр поверх­ности, непрерывно освещаемой нормальными солнечными луча­ми. На Земле влияние атмосферы и круглоты Земли уменьшает это число, по крайней мере, в 8 раз. Получим 250 килограммов. Но земные растения, в среднем, утилизируют только 1/5000 часть солнечной энергии; значит, запас годовой не может превышать 0,05 килограма, или слой угля, равномерно покрывающий всю Землю, на 1/20 миллиметра (при плотности в 1; на деле плот­ность угля около 1,4).

Следовательно, и в 20 тысяч лет слой угля составит непре­рывную залежь только в 1 метр; ввиду неравномерного накопле­ния его, слой будет где тоньше, где толще. Значит, максималь­ный запас этого драгоценного ископаемого в 20 000 лет выразит­ся числом в 100 триллионов тонн (1014).

При теперешнем потреблении угля это должно бы хватить более чем на сто тысяч лет. Но известно, что такого запаса Земля не имеет. Поэтому приходится думать, что или не все запасы еще открыты, или накопление угля было менее значитель­но. В самом деле, большая часть растительности истлевала и только по берегам рек и других вод она могла сваливаться, уноситься водой, погребаться и сохраняться наносами.

Во всяком случае, видно, что как ни громадны запасы камен­ного угля, но, принимая в расчет будущее увеличение населения в сотни раз и увеличенную потребность его в индустрии, этого горючего ископаемого чрезвычайно мало.

Если бы мы имели возможность вполне утилизировать солнеч-

ную энергию на земном шаре, то могли бы в один год получить слой угля толщиною в 1/4 метра или 1/4 тонны на квадрат­ный метр. В 40 лет составился бы запас на миллион лет. Растения утилизируют до 2%. Значит, мы могли бы на практике, при помощи растений, получить в 40 лет запас на 20 000 лет, а в год на 500 лет.

Растения, как видно, очень невыгодное средство утилизации солнечной энергии как топлива и в особенности механической работы. Ведь, в общем, на практике, они утилизируют лишь одну пятитысячную долю полной солнечной энергии. Есть, одна­ко, растения, которые дают до 5% утилизации и могут теорети­чески быть растения, утилизирующие до 50% солнечной теплоты, т. е. дающие на 1 кв. метр до 1/8 тонны угля, или до 125 кило­граммов в год. На 4 километра удельной земли, приходящейся на одного жителя нашей планеты, это составит 5000 тонн, т. е. в 10 000 раз больше, чем добывается всего угля на 1 душу. Применяя наилучшие, уже существующие растения, все же по­лучим в 500 раз больше. Наконец, если взять средние числа, то добудем с помощью растений лишь половину всего добываемого из недр Земли угля.

11. Пояснения к таблицам солнечной энергии

Некоторые вычисления о солнечной энергии сосредоточены у меня в двух таблицах.

Они дают понятие об идеальной работе солнечных лучей, выраженное, то в механических единицах работы, то в тепло­вых единицах, то в форме химической работы и т. д.

Не надо забывать, что это максимум, и только некоторую долю его может получить человек, теми или другими способами. Так, растения дают от 0,05% до 5% в виде химической работы, двигатели — до 30% в виде механической работы; только теплота утилизируется почти целиком. Кроме того, среднее количество солнечной энергии на земле, не принимая в расчет облачных и туманных дней, еще в 8 раз меньше. Причина —круглота Земли и поглощение энергии атмосферой. Не только это, но и множество других условий мешают идеальной эксплуата­ции солнечных лучей. Таблицы относятся к эфирному прост­ранству, непрерывному и нормальному действию лучей и идеаль­ному способу эксплуатации. Чтобы перейти к Земле, надо эти числа уменьшить в 8 раз, а если обратить внимание на облач­ность, то раз в 20, в 100 и более, смотря по облачности и дру­гим условиям. На короткое время, не больше 2—3 часов, при вертикальном стоянии Солнца, при чрезвычайно прозрачной атмосфере, на высоких гopax, результаты действия солнечных лучей могуть быть довольно близки к таблицам. Еще ближе они на нашей Луне, где нет атмосферы.

Объсним значение 7 строк первой таблицы.

1. Солнечная теплота в больших калориях. Например, в се­кунду квадратный метр нормальной к лучам поверхности полу­чает полкалории, т. е. полкилограмма воды может нагреться в секунду на один градус Цельсия, в минуту на 30°, в час 1800 килограммов нагревается на 1°, или 18 килограммов на 100° Цельсия и т. д.

2—3. Представим себе, что квадратный метр залит ровным слоем воды. Строки показывают, какой толщины слой нагревает­ся на один градус Цельсия. Так, в час нагревается слой глуби­ною в 1,8 метра; в минуту толщина будет только 0,03 метра, или 3 сантиметра, в секунду — 0,0005 метров или 1/2 миллиметра, в сутки — 43,2 метра, или 1 метр глубины от нуля до 43° Цельсия.

Разумеется, не имеют в виду потерю теплоты от лучеиспуска­ния и теплопроводности.

4—5. Эти строки показывают также толщину нагретых на 20° Цельсия воздуха и почвы. Так, например, воздух в минуту прогревается от 0 до 20° на глубину 4,8 метра, а почва в то же время на глубину 0,003 метра, или на 3 миллиметра. В сутки нагревание почвы, конечно, при отсутствии тепловых потерь, дошло бы до глубины 4,3 метра, а воздух в то же время про­грелся бы на 6912 метров, т. е. почти на 7 километров, или более, чем на 6 верст (равной плотности).

6. Тут показана соответствующая механическая работа. Так, тепловая энергия одного квадратного метра (освещенного солн­цем), превращенная без потерь в механическую работу, дает в секунду 214 килограмм-метров, т. е. 214 килограммов подни­маются на 1 метр высоты. Такая работа немного менее непре­рывной работы машины в 3 лошадиных силы. В эфирном прост­ранстве легко может утилизироваться до 30% и более этой энергии с помощью особых моторов. Тогда увидим, что каждый квадратный метр будет давать до 60 килограмм-метров, или нем­ного менее одной лошадиной силы. Самая выгодная эксплуата­ция механической работы от солнечных лучей — это использование ее с помощью моторов, без посредства растений. На Земле, по разным причинам такая эксплуатация даст, по крайней мере, в 20 раз меньше. Но и то составит 3 килограмма-метра и будет в 2000 раз больше, чем сколько может дать весь добываемый на земле каменный уголь, работая в моторах. На самом деле только ничтожная его доля работает в моторах, именно, мы ви­дели, что только 10%.

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° С. Солнечная теплота опять относится к квадратному метру нормальным лучам и непрерыв­ному действию лучей в эфире. Потери не считаются.

2. Показана толщина нагретой на 100° С 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° С. 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° С. 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 коли-

чество 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° С. На Земле и нагревание воздуха, и тяжесть и другие условия мешают применить солнечную энергию во множестве случаев.

В отношении количества получаемого кислорода кремний наименее выгоден, а окисел железа — наиболее. Но, вообще, разные металлы дают не очень отличающиеся между собой чис­ла. Так, годовой продукт от окиси железа дает, слой кислорода в 7,5 метров, а окиси свинца 4,5 метра, или 4,5 тонны на квад­ратный метр.

38—39. Эти строчки относятся к разложению воды. Годовое количество для водорода равно 0,46 тонны, а кислорода — поч­ти 4 тонны. Значит, кислорода — количество среднее, а водо­рода в 8 раз меньше. Добывание и водорода, и кислорода имеет важное значение для реактивных приборов, освобождающих че­ловека от Земли и ее тяжести.

Сейчас химическая работа солнечных лучей не применяется для непосредственного анализа или синтеза сложных веществ, если не считать беления воска и тканей, фотографии и других мелочей. Пока, ввиду полного нашего незнания в этом отноше­нии, возможно только пользоваться, для получения разных ма­териалов, растениями и животными. Но они слабо утилизируют солнечную энергию, и круг добываемых веществ хотя и обширен, но односторонен. Например, мы не получим металлов и других простых продуктов, очень важных в промышленности.

Как ничтожно количество добываемых человеком энергии и веществ в сравнении с тем, которое могло бы, при умении, доставить непосредственная, т. е. без растений, энергия лучей! У человека сейчас в распоряжении двигатели в 49 миллионов лошадиных сил. На душу приходится 0,03 лошадиных силы.. Де­вять же гектаров надельной суши дают ему в среднем, считая 10% утилизации, 240 000 килограмм-метров или 3200 лошади­ных сил. Это число более имеющейся работы, если бы она была непрерывной, в 107 000 раз. Но великолепная эксплуатация мо­жет быть только в эфире, вне Земли. Люди сейчас добывают из Земли на душу 500 килограммов угля. Энергия лучей на суше,

принимая опять утилизацию в 10%, дала бы на душу 2250 тонн, или в 4500 раз больше.

Человечество добывает железа на душу в год около 27,5 ки­лограммов. На 9 гектаров суши 10% работы солнечных лучей дадут 9000 тонн, или в 330 000 раз больше. Про это было уже упомянуто. Культурные страны добывают разного зерна на че­ловека 530 килограммов в год. Энергия Солнца, при тех же 10% использования, дала бы на 9 гектаров суши в 9000 раз больше.

Добыча культурного человека, в виде сахара, в год дает на душу 16 килограммов. Солнце могло бы дать, при тех же усло­виях, в 270 000 раз больше. 454 миллиона цивилизованного на­селения получают хлопчатника около 20 килограммов на душу. Солнце же, теоретически, даст в 340 тысяч раз больше.

40—41. Если бы солнечная энергия, падающая на квадрат­ный метр, целиком пошла на создание мяса, то мы бы получили его столько, в виде людей и быков, сколько содержат единиц числа последних строк. Например, в год получилось бы столько, сколько имеют 200 человек или 20 быков.

Как почти целиком использовать солнечную энергию — это мы постараемся описать в особом сочинении: «Жизнь в эфире».

Солнечная энергия в секунду, минуту, час, сутки и год, в разных проявлениях,

на 1 квадратный метр. Непрерывное действие нормальных лучей, при отсутствии

атмосферы, т. е. в пустоте

Поиск по сайту: