Глава II. Превратимая энергия на Земле

Глава II

ПРЕВРАТИМАЯ ЭНЕРГИЯ НА ЗЕМЛЕ

Нам следует теперь обратиться к рассмотрению тех родов превратимой энергии, которые теперь распре­делены на Земле:

1. На первом месте по своей величине стоит энергия вращения Зем­ли вокруг Солнца и вокруг своей оси. Оба эти движения представляют собой формы энергии еще очень превратимой (по Томсо­ну — очень высокого порядка), именно механичес­кого движения. Известен расчет, по которому, если бы Земля внезапно остановилась в своем вращении вокруг Солнца, развилось бы количество тепла, рав­няющееся количеству тепла от сожжения угольного шара, превышающего массу Земли в 14 раз. Весьма значительна также энергия вращения Земли вокруг своей оси. Оба эти движения, однако, остаются почти без непосредственного влияния на распределение энергии на зем­ной поверхности. Относительно энергии вращения Земли вокруг оси, это, впрочем, не вполне верно, так как известно, что энергия эта частью превращается в теплоту через трение об отстающую, под влиянием приливов, от движения Земли массу воды, температура которой от этого немного повышается, между тем как движение Земли замедля­ется, хотя и на ничтожную величину¹. Пользуясь силой прилива для приведения в действие машин, например мельниц, мы запасаемся этой силой в период поднятия или набегания приливной волны. Мы удерживаем часть воды на известной высоте, выжидаем время отлива и затем извлекаем пользу из ее падения. Продолжая поступать таким образом в течение долгого периода и на больших протяжениях, мы нашли бы, что это может влиять на постепенное ослабление быстроты вращения Земли². Как на один из вообще немногочисленных приме­ров индустриального пользования силой прилива укажем еще на предложение Маля ³, основанное на том, что в реках, при устьях которых движение прилива сильно, не происходит засорения русла илом и валунами, потому что движением сильного отлива они уно­сятся далеко в море. Устья многих рек в Англии уже раскопаны с целью пользоваться работой прилива, и Маль предлагает применить эту систему и во Франции. Из этих примеров мы видим, что пока

¹Первая мысль о подобном влиянии прилива принадлежит Канту. См. его Theorie des Himmels. Koenigsberg, 1755.

² Тэт, 1. с., стр. 150.

³ Comptes-Rendus. LI, стр. 762.

еще вращение Земли вокруг ее оси очень мало применяется как ис­точник двигательной силы на ее поверхности.

2. Мало чем бó льшую роль играет и внутренняя теплота Земли. В тех случаях, где она проявляется еще со значительной силой, т. е. во время землетрясений и извержений вулканов, деятельность ее име­ет характер слишком случайный и неправильный, чтобы служить источником энергии, могущим входить как существенная часть в строй­ное целое процесса превращения энергии на земной поверхности, процесса, принявшего вообще характер большой постепенности и по­следовательности. Вот почему землетрясения и извержения вулка­нов являются на земной поверхности только как элемент пертурба­ционный, разрушительный, неожиданный и не подчиняющийся ника­ким расчетам при распределении энергии, а тем более каким-либо промышленным применениям.

Если отнести земной магнетизм к проявлениям энергии, заключа­ющейся внутри Земли, то, конечно, он представляет собой силу, ко­торой не следует пренебрегать, так как она играет и практическую роль в мореплавании, изготовлении научных приборов и пр. Во вся­ком случае, однако, величина этой силы очень незначительна в сравнении с общим количеством энергии, постоянно находящейся в обмене на земной поверхности.

Горячие источники представляют собой хотя небольшое, но до­вольно удобно распределенное количество превратимой энергии. Теплота их может служить для некоторых технических целей, на­пример отопления жилищ, даже приготовления пищи, и таким обра­зом косвенно помогать сохранению превратимой энергии на земной поверхности. В свою очередь теплота горячих источников уж слиш­ком незначительна, чтобы быть самой в состоянии, без внешней при­бавки энергии, превратиться в форму механического движения. По крайней мере нам неизвестны случаи применения горячих источни­ков как двигательной силы, хотя в незначительной мере такое при­менение, конечно, возможно.

3. Ненасыщенное химическое сродство, за исключением свободно­го сродства кислорода атмосферы, почти не существует на земной по­верхности. Внутри Земли еще есть большие массы свободных метал­лов, серы и других веществ, обладающих достаточной химической энергией, но ее действие или вовсе не обнаруживается на земной по­верхности, или уже указано в предыдущем параграфе, например, ког­да говорилось об извержениях вулканов, землетрясениях и пр.

4. Одна из наименее превращенных форм энергии, то есть наибо­лее полезных в человеческом смысле этого слова, могущих дать зна­чительное количество механической работы при своем превращении, есть движение воздуха, или ветер. Но нам не трудно показать, что движение воздуха есть не более как часть солнечной энергии, подвергнутой обратному превращению. Для того, чтобы произвести жи­вую силу ветра, нужно потратить в несколько раз большее коли­чест­во энергии Солнца, значительная часть которой низводится при этом на еще менее превратимую ступень, рассеивается в пространстве. Ина­че и быть не может, так как низшая энергия, теплота Солнца, по за­кону рассеяния энергии никогда не может вся сполна перейти в выс­шую энергию, движение воздуха. Но часть тепла, превращенная в движение, при этом рассеивается, потому что ветер в сущности не что иное, как последствие стремления к уравнению температур.

Правда, таким образом часть солнечной энергии превращается в очень выгодную механическую работу, но зато вся она рассеивается без­возвратно. Мы не принимаем во внимание других источников дви­жения воздуха, кроме теплоты Солнца, так как движения, производи­мые ими, сравнительно чересчур незначительны.

5. Сказанное относительно двигательной силы, доставляемой вет­ра­ми, приложимо и к силе водных течений, и вообще к силе падаю­щей воды. Действительно, вода, падая, например на колесо мельницы, с высоты, доставляет такой процент полезной работы, какого не дает ни паровая, ни электромагнитная машина, ни даже более выгодно ус­тро­енный организм рабочего животного или человека. Но не следует за­бывать, какое громадное количество солнечной энергии было потреб­лено на то, чтобы путем испарения поднять воду на такую высоту, па­дая с которой она доставляет значительную сумму полезной работы.

6. Из всего вышесказанного мы уже начинаем замечать, что, не­смотря на огромное количество получаемой от Солнца энергии, по­верхность Земли далеко не богата не только очень превратимыми родами энергии, как, например, механическое движение, свободное химическое сродство, но даже и простой теплотой. Свободное химиче­ское сродство, как мы говорили, почти не встречается на земной по­верхности и даже вблизи поверхности, за исключением одного рода веществ, энергию которых, однако, нельзя также назвать энергией, принадлежащей Земле. Мы говорим о свободном химическом срод­стве, заключающемся в топливе органического происхождения. Ко­личество этого топлива сравнительно очень велико. По приблизитель­ному расчету, британские пласты имеют около 190 000 000 000 тонн ка­менного угля, а североамериканские, говорят, содержат до 4 000 000 000 000 тонн ¹. Но это количество, а также громадные мас­сы другого органического топлива, например торфа, нефти и пр., об­разовались из растений, покрывавших в разные периоды земную по­верхность, при помощи энергии, доставляемой Солнцем. Предполага­ют, что при помощи лучей Солнца растениям в течение долгих веков удалось насыщенное и лишенное превратимой энергии вещество, угольную кислоту, превратить в запас угля, обладающий громадным количеством такой энергии². В то же время под влиянием той же солнечной энергии кислород атмосферы освободился от соединенно­го с ним угля и заключает теперь в себе также массу превратимой энергии, представляющей основу для возможности существования высших организмов, то есть животных и человека.

7. Наконец, мы должны упомянуть еще о превратимой энергии, за­ключающейся в живых растениях, животных и людях. Пока нам до­статочно только признать, что и она есть только сбереженная энер­гия Солнца, и затем перейти к общим условиям сбережения энергии.

¹ Edinburgh Review, 1860. Coal Fields of North America and Great-Bri­tain, стр. 88—89.

² На конгрессе Британского общества для развития наук, собра­вшем­ся осенью нынешнего (1880 — Ред. ) года, Sterry Hunt предложил обшир­ную и весьма интересную теорию для объяснения климатиче­ских измене­ний в течение геологических периодов. Теория эта, глав­ным образом, ос­нована на предположении, что углерод, сложенный теперь в запасах ка­менного угля, прежде находился в атмосфере под видом углекислоты. См. Revue Scientifique, № 22, 30 ноября 1878 г.