Какой громкой бывает отрыжка?

— Но тогда какая разница: сжигать эти ископаемые останки или ветки и экскременты?

Тонко подмечено. Если коротко, то ветки и экскременты животных содержат гораздо меньше углерода, чем ископаемое топливо, и поэтому при горении выделяют намного меньше двуокиси углерода. Ископаемое топливо образуется из огромного количества мертвых растений и животных, чьи останки за миллионы лет спрессовываются и превращаются в природные ископаемые.

Попробую объяснить иначе. Сжигая дерево, вы сжигаете одно растение, которое накапливало углерод в течение нескольких десятилетий (самое большее, нескольких сотен лет). А сжигая кусок угля, вы за один раз сжигаете то, что когда-то было огромным количеством деревьев, и высвобождаете углерод, который накапливался миллионы лет. И это даже без учета энергии, использованной для добычи этого угля (и двуокиси углерода, выброшенной в атмосферу там, где производилась эта энергия).

— Но мне казалось, что вырубка и сжигание деревьев причиняют вред окружающей среде.

Нет, если вместо вырубленных деревьев вы посадите новые. Кроме того, можно сжигать продукты переработки древесного сырья, например использованную бумагу или сломанную мебель, и тогда такая утилизация окажется процессом повторного использования, потому что деревья, из которых сделаны эти вещи, все равно уже были срублены. Во многих отношениях это даже лучше, чем еще раз переработать их в бумагу или мебель, поскольку процесс такой переработки потребует дополнительной энергии (и приведет в выбросу углерода).

— Но не лучше ли будет использовать энергию солнца или ветра?

Конечно, мы надеемся, что эти виды энергетики будут развиваться в будущем. Но для окружающей среды биоэнергия может оказаться даже полезнее, чем эти и другие виды возобновляемой энергии.

— Почему?

Все дело в том, как выработка разных видов энергии воздействует на атмосферу. Например, сжигание ископаемого топлива увеличивает количество углерода в атмосфере и тем самым усиливает парниковый эффект и ускоряет глобальное потепление. В связи с тем что сжигание ископаемых видов топлива повышает содержание углерода в атмосфере, мы называем эти источники энергии «углерод-позитивными». Ветер, солнце и многие другие источники возобновляемой энергии считаются более предпочтительной альтернативой, потому что их использование не приводит к выделению двуокиси углерода. Поскольку они не добавляют углерод в атмосферу и не удаляют его из нее, мы называем их «углерод-нейтральными» источниками энергии.

— Пока понятно…

Но биологические виды топлива могут оказаться еще лучше. Деревья и растения, которые выращиваются на биомассу, потребляют из атмосферы углерод, необходимый им для фотосинтеза. Если мы научимся собирать двуокись углерода, которая выделяется при их сжигании, это будет означать, что некоторые виды биотоплива (правда, не все) могут стать «углерод-негативными». Теоретически их использование может не только остановить процесс загрязнения атмосферы, но даже повернуть его вспять, постепенно удаляя из нее углерод, который мы уже туда выбросили. Что же касается экскрементов, то при их разложении выделяется метан, который сам по себе является активным парниковым газом. Поэтому, если мы будем сжигать экскременты (или выделяемый ими метан) раньше, чем они начнут разлагаться, это тоже будет способствовать уменьшению парниковых газов в атмосфере.

— Но не окажется ли процесс сжигания экскрементов — как бы это помягче выразиться — немного дурнопахнущим?

Надо полагать, что вместе с двуокисью углерода, выделяющейся при сжигании экскрементов, мы сможем улавливать пахучие серные газы и тем самым избавить электростанции от специфического запаха. В результате удастся избежать загрязнения воздуха продуктами сгорания. Конечно, придется решить, куда девать эти улавливаемые газы. Кое-кто предлагает закачивать углекислый газ в те самые пустоты под морским дном, откуда мы выкачиваем нефть, а потом запечатывать скважины. Тогда нам останется лишь надеяться, что в будущем никто случайно не пробурит в этом месте новые скважины. То же самое можно сделать и с серными газами — закачать в какое-нибудь безопасное место. Конечно, если вы не пожелаете сделать кому-то небольшую гадость (см. таблицу в конце главы).

— Но если экскременты и биомасса такие хорошие источники энергии, то почему мы их не используем?

Кое-где используем. В Великобритании больше половины возобновляемой энергии производится из биомассы и биотоплива (остальное приходится на долю ветра, волн, воды и солнца). Например, куриный помет из местных птицеферм используется на электростанции в Саффолке для снабжения электричеством окрестных населенных пунктов. Помет 100 тысяч кур превращается в энергию, которой хватает для отопления 10 тысяч домов! В Уэльсе строится самая крупная в мире электростанция, которая будет работать на опилках. Аналогичные электростанции на курином помете, свином навозе или опилках строятся в Америке и Австралии.

— Да, но если это такой замечательный источник энергии, то нам нужно использовать его повсеместно. Уже сейчас.

Возможно. Но пока у нас еще остались нефть, газ и уголь. Поэтому большинство стран до сих пор зависят от них, а развитие биоэнергетики продвигается довольно медленно. Но после того как запасы ископаемого топлива закончатся, многим странам волей-неволей придется использовать альтернативные источники энергии. И поскольку биоэнергия помогает сократить эмиссию парниковых газов, на нее будут переходить все новые страны, чтобы уложиться в лимиты выбросов углерода, установленные Киотским протоколом и другими международными договорами. Скорее всего, мы никогда не сможем обеспечить весь мир энергией, полученной только из растений и экскрементов. Но в сочетании с другими видами возобновляемой энергии навоз, помет и другие виды биомассы смогут проложить нам путь к получению чистой энергии в будущем.

— Странно.

Что именно?

— Никогда не думал, что с помощью отходов можно что-то очистить!

Наука и жизнь:

10 самых лучших мест, куда можно закачать дурно пахнущие газы, полученные при сжигании экскрементов (просто для смеха)

1. Спальня вашего брата

2. Спальня вашей сестры

3. Гараж вашего отца

4. Теплица вашего соседа

5. Полицейский участок (дом Большого Брата (слишком пахнет политикой)

6. Школьная столовая

7. Учительская

8. Кабинет директора школы

9. Раздевалка спортзала

10. Мальчишечьи и девчоночьи туалеты

Если наш климат изменится, то где будет лучше или хуже всего жить?

Точно сказать трудно, но самыми неудобными местами могут стать низменные, влажные и сухие районы планеты. Самыми лучшими могут стать возвышенности и такие регионы, где погода меняется лишь незначительно.

— Самые влажные и самые сухие места? Но такого не может быть.

Почему?

— Должно быть либо одно, либо другое.

Что ж, давайте подумаем. Если потепление атмосферы будет продолжаться, то какие изменения могут произойти на Земле?

— Почва нагреется и высохнет. Повсюду возникнут пустыни.

Правильно. В некоторых местах так и будет, и похоже, что кое-где это уже происходит. В последние годы некоторые районы Африки, Австралии, Индонезии и Южной Америки подвергаются жесточайшим засухам, и многие ученые считают, что в этом виновато глобальное потепление. Что-нибудь еще?

— Происходит массовое таяние льдов, уровень моря повышается, вода затапливает прибрежные районы.

Совершенно верно. Хотя весь лед на планете вряд ли растает, но даже больших кусков ледяных щитов в Гренландии и Антарктиде хватит для значительного подъема уровня моря. Если это случится, многие низкорасположенные острова и прибрежные районы окажутся под угрозой затопления. И, судя по некоторым признакам, это уже происходит. За последние сто лет уровень моря повысился примерно на 20 см, в результате чего наводнения на островах Тихого и Индийского океанов стали происходить чаще, а вода стала подниматься выше. Возможно, что угроза затопления скоро заставит жителей тихоокеанского острова Тувалу эвакуироваться на Фиджи или в Новую Зеландию.

— Да… морская вода. Ее становится все больше.

Правильно. А что произойдет, если нагреть воду?

— Получится пар?

Вот именно. Вода испарится и превратится в водяной пар.

— Погодите минуту. Вы хотите сказать, что Земля нагреется настолько, что закипят океаны?

Нет, что вы. Но этого и не требуется. Процесс превращения морской воды в водяной пар идет постоянно, потому что молекулы, расположенные на поверхности, нагреваются, отрываются от нее и поднимаются в воздух, где образуют облака. На большой высоте водяной пар в облаках снова превращается в жидкую воду и выпадает на землю в виде дождя. Теплая атмосфера будет удерживать больше водяного пара и создавать больше облаков. Вот почему глобальное потепление приведет к изменению моделей распределения осадков во всем мире.

— Значит, влажность повысится во всем мире?

Не во всем. В силу сложной природы океанических течений и погодных условий вода будет активнее испаряться в тех регионах, где ее меньше всего (они станут еще засушливее), и проливаться на землю там, где выпадает больше всего осадков, вызывая сильные ливни и наводнения. В результате во многих засушливых регионах мира станет еще суше, в то время как в самых влажных районах влажность повысится еще больше. Следовательно, самые влажные места тоже окажутся не самыми приятными для жизни. Кроме того, интенсивное испарение приведет к усилению тропических штормов и ураганов. К этому нужно прибавить и другие проблемы, вроде передающихся через воду болезней, с которыми могут столкнуться страны, подверженные наводнениям.

— Но хоть где-нибудь останутся места, подходящие для жизни?

По крайней мере, в течение какого-то времени довольно неплохие условия сохранятся во многих районах Канады, Северной Америки, Северной Европы и России. Суровые северные зимы станут мягче, многие сельскохозяйственные культуры получат лучшие условия для роста, и там останется много возвышенностей, где можно будет жить, не опасаясь наводнений. С другой стороны, в Европе следует ожидать усиления опасных наплывов жары. А в связи с повышением температуры пожары станут каждый год уничтожать все больше и больше лесов и домов в России, на западе Канады и США.

— И что нам делать? Куда отправиться?

Самое лучшее, что мы можем сделать, — это постараться остановить изменение климата, вместо того чтобы пытаться от него сбежать. Все страны мира в какой-то степени зависят друг от друга, и поэтому проблема коснется всех нас.

— Тогда, может быть, нам стоит всем вместе дружно взяться за ее решение?

Это уже похоже на план. Я обеими руками «за». И, к счастью, такую же позицию занимают правительства большинства стран мира. В 1992 году они собрались, чтобы принять Рамочную конвенцию ООН по изменению климата (UNFCCC), и пообещали сделать две вещи. Во-первых, постараться оценить характер и масштабы проблемы изменения климата. Во-вторых, попытаться принять меры, необходимые для ее решения. За прошедший период была создана международная группа ученых, которая каждый год предоставляет доклады о том, насколько сильно обострилась проблема. Они разработали Киотский протокол, призывающий страны-участницы Рамочной конвенции ООН сократить эмиссию парниковых газов. В настоящий момент они пытаются определить, что лучше всего сделать дальше.

— И что-нибудь получается?

И да, и нет. С одной стороны, сегодня мы знаем об изменении климата намного больше, чем до принятия Рамочной конвенции ООН, и многие страны смогли сократить выбросы парниковых газов — кое-кто на 40 % или даже больше. С другой стороны, не все подписали Киотский протокол, а некоторые страны, такие как Австралия, Китай и США, — неуклонно увеличивают объемы своих выбросов вместо того, чтобы их уменьшать.

— Они поступают не очень честно. Разве не знают, что портят жизнь всем остальным?

Тут все не так просто. Одним странам намного легче сократить эмиссию, чем другим. В таких гигантских странах, как США и Китай, очень велика численность населения (около 390 миллионов в США и 1,3 миллиарда в Китае). Поэтому, даже если каждый человек будет ежедневно производить совсем небольшое количество парникового газа, результат умножения этой цифры на сотни миллионов человек получится колоссальным. А для того чтобы этих людей накормить, обеспечить жильем и всем необходимым, требуется намного больше ферм, зданий, заводов и транспортных средств, чем небольшим странам. Все они тоже вносят значительный вклад в увеличение вредных выбросов.

— Но ведь они обязаны что-то сделать? Потому что если и дальше будут медлить с принятием мер, то все эти наводнения, засухи, пожары и прочие беды неизбежно обрушатся и на них.

Что правда, то правда. Положение очень серьезное. Поэтому правительствам нужно продолжать обсуждение и сотрудничество, пока не будет найдено такое решение проблемы, которое удовлетворит всех.

— Надеюсь, они найдут его достаточно быстро, пока еще наш мир остается удобным для жизни.

Я тоже. Признаюсь честно, мне нравится жить в этом мире. Кроме того, другого места для жизни у нас просто нет…

Средства передвижения

Некоторые технологии и изобретения — часы, печатный станок, телефон — занимают особое место в истории развития человечества, потому что они в корне изменили наш образ жизни. Без них современный мир, который мы знаем и любим, был бы совсем другим.

Но давайте признаемся: больше всего на свете мы восхищаемся теми достижениями, которые позволяют нам носиться по всей планете на сумасшедших, головокружительных скоростях. Автомобили, поезда, корабли и самолеты переносят нас на громадные расстояния, через континенты и океаны. И делают они это с блеском.

Вот почему мы получаем массу вопросов от любителей быстрой езды. Как плывут корабли, летают самолеты и прорываются через атмосферу ракеты? Какие они будут в будущем? Каких размеров достигнут? Чем мы будем их заправлять? Будут ли они самоуправляемыми?

Поэтому сейчас мы отправимся в скоростное путешествие по миру транспортных средств.

Почему большие металлические корабли не тонут?

Корабль держится на плаву потому, что весит меньше того количества воды, которое он выталкивает. А поскольку огромные объемы воды могут весить тысячи тонн, то и вес металлических кораблей может быть таким же большим.

— Погодите, что-то я не врубаюсь. Ведь если бросить в пруд перышко, оно поплывет. Но если бросить монету, она утонет, разве не так?

Так. Но почему она утонет?

— Потому что сделана из металла. А металл тяжелее воды.

А как насчет пустой банки из-под колы? Что если бросить в пруд ее?

— Я не буду этого делать. Я за экологию.

Ладно, тогда в ванну. Просто ради эксперимента.

— Ну… наверное… она поплывет.

Правильно, поплывет. Но банка тоже сделана из металла (в наши дни обычно из алюминия). Так почему банки могут плавать, а монеты нет?

— Потому что монеты тяжелее?

He-а, боюсь, что нет. Вес большинства монет составляет от 4 до 12 г, а средняя алюминиевая банка весит около 14 г. Английский металлический фунт и пустая банка из-под колы весят примерно одинаково (банка чуть тяжелее). А чем еще отличается наша банка от монеты?

— Банка больше. И еще она пустая внутри.

Правильно, наконец кое-что проясняется. Дело не столько в весе, сколько в размерах (или объеме) предмета. Больше двух тысяч лет назад один мозговитый греческий математик по имени Архимед додумался до этого, когда принимал ванну. Говорят, что однажды он залез в наполненную до краев ванну, и вода из нее перелилась на пол. Вместо того чтобы вытереть лужу и выпустить немного воды из ванны, он снова ее наполнил и стал погружать в воду предметы разных размеров, каждый раз собирая выливавшуюся воду.

— Похоже, мужик был с причудами.

Похоже на то. Но в результате этих забавных экспериментов он быстро установил, что количество оказавшейся на полу воды равнялось количеству пространства, занимаемого предметом (в науке это называется объемом), который он опускал в ванну. Каждый предмет выталкивал (или вытеснял) объем воды, равный его собственному объему.

— Тоже мне новость! Чтобы это понять, много ума не надо.

Погодите, сейчас придется немного пошевелить мозгами. В конце концов он пришел к выводу, что если предмет весил меньше, чем количество вытесненной им воды, то он оставался на плаву. Если он весил больше, то тонул. Вот почему фунтовая монета тонет, а пустая банка нет. Обе они весят почти одинаково, но большая пустая банка вытесняет (или расталкивает в стороны) больше воды.

— Ладно… с этим все ясно. Но одно дело банки с монетами и совсем другое круизные лайнеры, танкеры и прочие корабли. Они ОГРОМНЫЕ. Они не могут весить меньше, чем вода, разве не так?

Если они вытесняют достаточно воды, тогда могут. Вес морской воды может быть разным (в зависимости от температуры и других факторов), но в среднем 1 кубический метр ее весит примерно 1 тонну.

Возьмем, к примеру, «Queen Mary II» — один из самых больших в мире круизных лайнеров. Длина его превышает 345 м, а высота составляет 72 м — выше двадцатиэтажного здания. Когда этот огромный стальной корабль находится в открытом море, его корпус расталкивает в стороны примерно 76 тысяч тонн морской воды. А поскольку сам лайнер весит меньше, даже когда на его борту находится почти 4 тысячи человек, он успешно держится на поверхности Атлантического океана, курсируя между Великобританией и США.

— Ну что ж, понятно. А как насчет нефтяных танкеров?

Их широкая плоская форма помогает выталкивать еще больше воды и позволяет перевозить еще больше груза. Самым крупным в мире сейчас является норвежский супертанкер «Knock Nevis». Его длина 458 м, ширина 69 м, а днище корпуса находится на 25 м ниже поверхности воды. Перемножьте эти цифры, и получится, что судно вытесняет примерно 780 тысяч кубометров воды, вес которой составляет около 790 тысяч тонн. С полной загрузкой в 4 миллиона баррелей нефти «Knock Nevis» весит «всего лишь» 650 тысяч тонн. Как видите, и здесь тоже вода весит больше корабля…

— …и он плывет.

Совершенно верно.

— Но значит ли это, что никаких пределов для размеров кораблей не существует?

Тут нужно учесть, что держаться на плаву — это одно, а перемещаться по воде — совсем другое. Не так-то просто привести в движение нефтяной танкер весом в 650 тысяч тонн. Но если использовать достаточно легкие материалы и мощные двигатели, то никаких пределов действительно не будет. Одна компания даже разработала проект «Freedom Ship» — корабля длиной в полтора километра, на борту которого разместится целый город. Плавучий город сможет автономно обеспечивать почти все потребности своих жителей и будет находиться в постоянном движении, накручивая одну кругосветку за другой. Но пока еще он не построен, и многие сомневаются, что это когда-либо случится. Тем не менее, плавучая страна может оказаться как нельзя кстати, если изменение климата приведет к слишком большому повышению уровня моря.

— М-да, но все же я, пожалуй, предпочту остаться дома.

Почему?

— Меня как-то не греет перспектива постоянно тревожиться о том, не откроется ли где-нибудь в днище моей страны небольшая течь.

До каких пор можно увеличивать размер самолета, прежде чем он станет слишком тяжелым, чтобы летать?

Теоретически почти никаких ограничений размеров для самолетов не существует. Однако строительство, полеты и обслуживание самолетов-супергигантов связано с множеством специфических проблем. Поэтому, если мы сделаем самолет слишком большим, он окажется не совсем удобным для воздушных путешествий.

— Так значит все-таки можно строить самолеты-супергиганты намного больше Боинга 747 («Джамбо Джет»), и они будут летать?

Мы уже это делаем, и они летают. Авиакомпания «Singapore Airlines» начала эксплуатировать аэробусы А380 «Суперджамбо» в 2007 году. Длина А380 составляет 73 м, а размах крыльев 80 м. Он способен перевозить до 850 пассажиров — на 50 % больше, чем средний аэробус — и с полной загрузкой весит почти 590 000 кг (590 тонн). Невзирая на это, самолет способен лететь на высоте 13 тысяч метров с крейсерской скоростью около 1 050 км/ч.