Простой взгляд с Земли на Небеса: философия Энергии
Простой взгляд с Земли на Небеса: философия Энергии
энергия вселенная солнце перегрев
«Il sole se non move» (солнце не подвижно) - говорил великий Леонардо. И хотя он сказал по сути то же самое, что и Коперник, церковь пощадила его, не понимая (к счастью для мировой культуры) или по незнанию относительности движения. Более того, сегодня, зная о расширении Вселенной, мы можем утверждать, что и Солнце, как Земля, движется.
Так же мы знаем о постоянстве энергии во Вселенной, записав это знание в первом законе температурных движений, знаем о переходе в любой системе Энергии Порядка в Энергию Хаоса (2-й и 3-й законы). В последние годы, особенно наглядно с начала третьего тысячелетия, мы без всяких приборов и умозаключений познали неотвратимость наступления тепловой катастрофы на Земле. Хотя уже много лет тому назад она была предсказана учеными в работах по теплофизике. Энтропия, энергия Хаоса, нарастает. Нарастает, как стало очевидно, с ускорением.
Более того, (смотри, например, работы: Дубинин Владимир Сергеевич, МАИ, руководитель научной группы «Промтеплоэнергетика») наблюдается рост амплитуды природных явлений. Дождь все чаще превращается в ливень, снег - в буран, ветер - в ураган, мороз - в стужу и т.д. За последние 20 лет ушедшего столетия число природных катаклизмов, и, в первую очередь, ураганных ветров и наводнений выросло в четыре с лишним раза, а объем наносимого ими ущерба в восемь раз» - отмечается в докладе страховой компании «Мюнхен-Ре». По данным страховых выплат (а они адекватны природе вещей) амплитуда годовых потерь от климатических аномалий от 30 до 90 млрд. долларов в год. По оценке Всемирной метеорологической ассоциации годовые потери от климатических аномалий к 2020 году достигнут 350 млрд. долларов. Исследования корпорации «Дженерал Эксидент» показали, что по мере роста числа природных бедствий их разрушительный ущерб растет в геометрической прогрессии. Рост скорости ветра на 10% при урагане увеличивает ущерб, в среднем, на 150%.
Возвратимся в Россию: в своем интервью (2011 год) С.К. Шойгу сообщает, что его министерством поставлены задачи ряду институтов Академии наук и его центру прогнозирования «Антистихия» по прогнозированию событий, как в России, так и в мире. На основе их данных С.К. Шойгу говорит: «Идёт серьезное изменение климата на планете, аномальное его изменение. В результате ни наши прогнозисты, ни центры прогнозов в других странах просто не могут предполагать, что происходит: снег идёт там, где его никогда не было, наводнения, которые должны были начаться с весенним таянием снегов, идут сейчас, ураганы сметают целые города». Зимой 2003/2004 года одновременно остались без электроснабжения, а следовательно и без теплоснабжения от котельных некоторые районы Волгоградской и Псковской областей из-за обледенения проводов. Такого не было никогда в местностях разделённых тысячами километров. В Волгоградской области потребовался почти месяц для полного восстановления электроснабжения, так как одновременно с восстановлением опор ЛЭП падали другие, в том числе и ЛЭП-200 и ЛЭП-500. Интересно, что некоторые попытки спрогнозировать климат будущего предпринимались ещё в 1994 г., указывалось на то, что он через 15 лет, по мере согревания Земли, станет более резким: будет больше ураганов, засух и наводнений, поздних заморозков и летних бурь. Правда, все это тогда были только предположения, и делающие их не забывали напоминать, что может и ничего не произойти. Теперь же первые результаты глобального потепления налицо.
Предвидя эту тепловую (фиолетовую, не путать с оранжевой революцией) катастрофу, мы жители Земли, по большому счету, двинулись в двух направлениях. Учеными разработаны нормы производства энтропии для каждой страны. Эти нормы закреплены в Киотском протоколе. А норвежцы, пессимистично, строят Ноев ковчег с семенами растений. На очереди, видимо, консервация генного материала. Эзотерики утверждают, что так же поступили Атланты предвидя мировой потоп, создав хранилища где-то в Гималаях.
Но идти по первому направлению все-таки более разумно, тем более что он не исключает и второй путь.
Первый блин на этом пути испечен. Киотский протокол создан и подписан многими странами. Это хорошо. Но… количество циклонов, вихрей, торнадо, других самопроизвольно (по крайней мере, без прямого участия человека) возникающих атмосферных роторов, совершающих гигантскую работу по вращению масс атмосферного воздуха, растет.
Все ли ингредиенты мы вложили в тесто первого блина? Только ли их шесть (шесть газов, названных парниковыми)? Почему-то мы не учли, что в атмосфере огромное количество водяного пара. Теплофизические свойства водяного пара близки к свойствам воздуха и парниковых газов, и не менее значимы с точки зрения рассматриваемого вопроса (см. таблицу).
Теплофизические свойства газов при нормальных физических условияхПараметрДвуокись углеродаМетанВодяной парВоздухМолекулярная масса, кмоль44,01116,04318,01629Плотность, кг/м³1,9630,7170,8041,293Газовая постоянная, Дж/(кг·К)188519461287Теплопроводность Вт/(м·К)0,0140,0290,0160,025Кинематическая вязкость, м²/с·10ˉ³0,007090,01450,01940,0133Массовая теплоемкость, кДж/(кг·К)0,822,181,881,005Критерий Прандтля0,780,7341,060,707
Известно, что атмосфера Земли греется с двух сторон. Со стороны Земли ее подогревает деятельность человека. Но еще больше (несравненно больше!) ее греют солнечные лучи. В атмосфере много углекислого и других газов (см. Киотский протокол), которые поглощают энергию Солнца, мешают солнечным лучам, отразившись от поверхности мирового океана, уйти обратно. Но не меньше в атмосфере паров воды. Которые по своим физическим свойствам также и больше поглощают этой энергии.
Пар имеет одно важное свойство. Он бывает молекулярным и капельным. Капельный пар - это вода, водяная пыль. Энтальпия капельного пара в 5 раз ниже, чем у молекулярного пара. Поглощая энергию Солнца (слава Создателю, что оно не подвижно) капельный пар становится молекулярным. Он не видим для наших глаз, но также поглощает энергию солнечных лучей. Система накапливает энтальпию и постепенно стационарное состояние атмосферы становится неустойчивым.
Результат: влажные энергонасыщенные участки атмосферы, начинают двигаться. Они перемещаются в зоны, соответствующие их текущему энергетическому состоянию. Прямолинейное движение их относительно других масс, естественно, быстро переходит в вихреобразное. Переход прямолинейного движения в вихреобразное объясняется теорией неустойчивости движения. Исследователями вихрей также называются следующие причины: влияние магнитных полюсов Земли и силы Кариолиса, взаимодействие холодных и горячих фронтов атмосферного воздуха и другие причины. Раскручиваясь в различных циклонах, эти участки атмосферы совершают работу (не созидательную) и охлаждаются. Система Земли себя сохраняет, возвращаясь в устойчивое состояние, но нам достается.
Есть предложение испечь второй блин. И, для начала, ввести в число ингредиентов теста (в число ограниченных параметров жизнедеятельности) и водяной пар. Конечно, здесь достанется трудностей и ограничений разработчикам атомной энергетики, самой (как принято считать) экологически чистой. Ведь и ядерный распад, и ядерный синтез сопровождается выделением огромного количества тепла. Для удержания этих реакций применяется охлаждение водой. Поэтому необходимо поработать над системами охлаждения реакторов. Вспомним и градирни наших ТЭЦ. Охлаждающаяся вода не должна испарятся. Энергию испарения необходимо использовать, а не выпускать в атмосферу. Нужно разрабатывать генераторы энергии из низко потенциальных источников - атмосферного тепла.
Вариантом решения проблемы перегрева и увеличения насыщенности атмосферы влагой может быть использование атмосферной энергии, энергии паров воды в атмосфере. То есть не ждать, пока атмосфера совершит работу, закручиваясь в циклоны, вихри, ураганы и торнадо, и разрушит города на побережьях теплых океанов. Нужно создать станции для регенерации энергии атмосферы в нужную нам электрическую энергию. Динамо-машины есть, турбины есть. Сложно ли заставить атмосферный пар их вращать? Утверждаю: нет!
Природа создала птиц - мы создали самолеты, научились преодолевать притяжение Земли. Природа создала торнадо. Почему бы не создать для них условия возникновения и работы в нужных нам местах. На турбинах наших динамо машин. Всего-то нужно создать такие турбины, переделав уже имеющиеся.
Почему бы, растягивая пружину (испаряя воду), нам не получить обратно энергию потраченную на ее растяжение, запрячь в наши машины работу сжатия (конденсации воды). Ведь пружина, приходя в исходное состояние, может совершить работу равную работе на ее растягивание. Аналогия между водяным паром атмосферы и пружиной мне кажется как понятной, так и уместной при понятных допущениях.
Cause causes est cause effektus (причина причины есть причина следствия). Представитель королевы наук - философии - Спиноза представляется правым. Уважаемые энергетики, давайте, как учил Б. Пастернак дойдем «до основанья, до корней, до сердцевины».