АЛЕКСАНДР КРУЗЕ
ОСТЫНЬ ПЛАНЕТА!
Сто лет назад считалось: главная угроза
грядущему развитию человечества
исчерпание запасов топлива.
Сегодня, похоже, на первый план
выдвигается другая угроза
перегрев планеты...
На протяжении тысячелетий четыре энергетических потока управляли температурой земной поверхности: два приходящих - солнечное излучение и теплота разогретых недр, и два уходящих - часть солнечного излучения, сразу же отражаемого Землёй, и тепловое излучение самой планеты, тем более мощное, чем выше температура её поверхности. До недавних пор равновесие между поступающей и уходящей энергией достигалось при средней температуре Земли 15 градусов. Ситуация стала меняться в последние десятилетия из-за вмешательства человечества в планетарные процессы.
С одной стороны, оно добавило в планетарный баланс пятый поток приходящую энергию сжигания огромных масс ископаемого и ядерного топлива. С другой - затруднило сброс теплового излучения в космос, загрязнив земную атмосферу, сделав её менее прозрачной для теплового излучения. Образно говоря, человечество делает атмосферу всё более тёплым одеялом для Земли. В результате для установления равновесия, которое раньше достигалось при 15 градусах, теперь требуется более высокая температура. И процесс этот уже пошёл: средняя температура Земли уже повысилась на 1 - 1,5 градуса!
Последствия грядущего потепления труднопредсказуемы, но не нужно особой проницательности, чтобы понять: не за горами время, когда человечеству придётся озаботиться охлаждением земной поверхности. Решение подобных проблем, требующих колоссальных технических и энергетических ресурсов, - дело отнюдь не ближайшего будущего. Но оценить масштабы и возможные направления работ можно уже сегодня.
Здесь есть три возможности: регулирование теплопрозрачности атмосферы, установка всякого рода отражающих экранов и, наконец, активное воздействие на энергетический баланс в целом, что-то вроде "прилаживания кондиционера к земному шару".
Регулировать поступающее на Землю солнечное излучение с точки зрения физики не так уж сложно, принципиальных запретов тут нет. Но чрезвычайно сложно, практически невозможно предугадать экологические последствия реализации подобных проектов. Наша планета - это система такой сложности, с таким колоссальным количеством взаимодействующих факторов, что сегодня нельзя рассчитывать на точные предсказания даже с привлечением всей мощи современной вычислительной техники. То же самое можно сказать и о способах отражения лучистой энергии Солнца, связанных с изменением отражательной способности поверхности океанов и материков и прозрачности атмосферы. Так что оставим эти возможности на будущее.
Тогда остаётся последняя составляющая баланса - энергия, уходящая с Земли в пространство в виде инфракрасного - теплового - излучения. В принципе для восстановления равновесия, существовавшего сотни лет назад, необходимо отводить в космическое пространство всю ту энергию, которая производится на Земле в результате жизнедеятельности человечества.
Для рукотворного отвода этой теплоты можно использовать такую примитивную схему: создать в горных районах на высоте 5 - 6 км нагреваемые поверхности. Воздух здесь разрежён, его плотность почти вдвое меньше, чем на уровне моря, поэтому инфракрасное излучение должно практически целиком уходить в мировое пространство. Нагревать такие поверхности можно по-разному, важно только, чтобы теплота, идущая на нагрев, отводилась непосредственно от почвы, воды, атмосферы и т. п.
Простейшая схема: насос заставляет теплоноситель циркулировать через два змеевика. В нижнем теплоноситель подогревается за счёт окружающей среды (вода тропических морей, раскалённый воздух пустынь, грунт на глубине десятков метров и т. д.), в верхнем - охлаждается, отдавая теплоту радиатору - просто сплошному металлическому или даже пластиковому листу, к которому приварен змеевик. Инфракрасные лучи от нагретой поверхности радиатора уходят безвозвратно в космическое пространство.
Каков порядок величины общей площади такого радиатора, способного избавить Землю от рукотворной энергии, с помощью которой человечество нарушает энергетический баланс и повышает среднюю температуру планеты? Пусть требуется сбрасывать в космос порядка 1015 джоулей в секунду (столько энергии, по прогнозам, будет производиться через 100 лет). Температуру радиатора примем равной всего 27°С. При этих условиях общая площадь излучателей должна составлять 2,2-10е км2 (приблизительно территория Гренландии). Излучающая поверхность не обязательно должна быть размещена в одном месте, целесообразно рассредоточить её по всей поверхности земного шара.
Возможны и другие, более элегантные технические решения.
Одно из них - использование принципа тепловой трубы. В горах прорывают шахты или пробуривают скважины, которые сверху закрыты радиаторами-излучателями, а в нижней части соединены с резервуарами. При этом образуется герметически замкнутая полость, из которой откачивают воздух. Полость эта и есть тепловая труба. Если заполнить резервуар легкокипящей жидкостью (эфир, спирт, ацетон, бензин и т. п.) и испарить её за счёт тепла недр, то, поднимаясь и конденсируясь наверху, она передаст теплоту излучателю и снова стечёт в резервуар. Процесс идёт непрерывно, стабильно и самостоятельно, пока к резервуару подводится теплота. Никаких насосов, никакой мощности на перекачку не нужно.
