Одним из доказательств «глобального потепления» служат фотографии, из которых следует, что 50-100 лет назад площадь ледников была больше и ареал богаче. Можно ли считать этот аргумент приемлемым? Есть обстоятельства, позволяющие усомниться в однозначной зависимости размеров ледников от среднегодовой температуры атмосферы.
Обратимся к хорошо известной (особенно старшему поколению) истории исчезновения Аральского моря. Оно, как и наполнявшие его реки - Амударья и Сырдарья, существовали тысячелетия. Родителями рек являются тянь-шаньские ледники. Значит, ледники таяли всегда и это не беда. Прилетали тучи и наращивали их. Процесс назвали кругооборотом воды в природе. Облачность и движение облаков, несомненно, связаны с температурой региона, температурой атмосферы планеты в целом, но связь не простая. Ведь логично допустить, что повышение температуры должно было увеличить таяние ледников Тянь-Шаня, и этим повысить наполняемость Арала. А так как море высохло, то есть основание утверждать, что ледники уменьшились не потому, что больше чем в былые годы таяли, а потому что перестали восстанавливаться.
Обратимся к книге американского геолога Б.Скиннера «Хватит ли человечеству земных ресурсов» (Москва, Мир, 1989). Рисунок 9-2 из нее представлен выше. Из приведенного расклада следует, что только 10% испарившейся над океанами воды переносится ветром и может выпасть дождем или снегом над сушей. Основной источник воды для дождевых и прочих облаков, составляющий 2/3 их содержания, это испарение воды, обеспечиваемое местностью. Следовательно, вопросы о частоте выпадения дождей и их интенсивности мало связаны с общими запасами воды на планете, а зависят от местного ее распределения и местной скорости испарения.
К выводу, что дождь проливает не океанскую воду, могут привести следующие рассуждения:
1) Предположим, что над морем, около Англии сформировалось облако глубиной 100 км и двинулось на континент - см. рис.1. Пусть в начале оно имело летнюю температуру 30°С и относительную влажность 95%. Дойдя до Урала остыло до 15°С и снизило относительную влажность до 80%. Первоначально его влагосодержание составляло 41 грамм над каждым квадратным сантиметром поверхности, в конце - 14 грамм. Туча пройдет около 4000 км.
В среднем выпадет 7 мм осадков. Что бы в Белоруссии, находящейся посредине пути, в год набралось 700 мм, а именно таким указывается для нее годовое количество осадков, дожди должны идти минимум два раза в неделю при условии, что осень, зима и весна не наступают. При снижении температуры до 10°С осадки уменьшатся в четыре раза. Данную модель можно считать неприемлемой.
Рис. 1
2) Смерч в средней полосе России - существенный аргумент тех, кто говорит о необузданности стихии, о том, что природа распоясалась. Все видели вихри, способные на несколько метров поднять пыль и соломинки. Их природа та же, что у бурунов в текущей воде. Крупные смерчи являются обычными явлениями лишь для жителей китайских равнин и южных американских штатов, соседствующих с Мексиканским заливом. Что объединяет эти места? Безлесная равнина, находящаяся в жарком дождливом климате. Можно утверждать, что воздух после прохождения дождевой тучи, под ярким южным солнцем сродни тому, с каким приходится иметь дело в русских банях - он насыщен водяным паром. Предположим, что от обычной неустойчивости в ламинарном ветре образовался вихрь. Внутри вихря давление ниже окружающего, что объясняется центробежными силами. Понижение давления вызывает понижение температуры. Понижение температуры заставляет насыщенный водяной пар, находящийся в приточном воздухе, конденсироваться на пылинках и уже образовавшихся каплях. Пылинки служат теплоотводами, иначе молекулы Н2О не объединятся. При конденсации каждый грамм воды выделяет 540 калорий теплоты, что более чем в пять раз превышает потребность в нагреве одного грамма воды от нуля градусов до кипения. Сконденсировавшийся пар освобождает место - разряжает газ, в то же время нагревает воздух. Нагретый воздух поднимается вверх, как над костром. С боков вливаются свежие порции, которые проходят этап вращения по тем же законам, которые заставляют вращаться вытекающую из ванны воду. Скорость выбрасывания газа на вершине вихря становится соизмеримой со скоростью звука, а вакуум в вихре столь силен, что доводилось читать об ощипывании попавших в него кур.
В данной трактовке есть одно противоречие, которое легко объясняется. Речь о том, что конденсация пара требует охлаждения воздуха, а в процессе конденсации воздух нагревается. Казалось бы, следует выбрать что-то одно, а не заявлять, что охлаждение и нагрев друг друга не исключают. Но это действительно возможно! Все молекулы Вашего тела совершают колебательные движения, называемые тепловыми. Направление у всех разное, постоянно меняется. Пусть в какой-то момент все частицы двинуться в одну сторону, например, вверх. Для постороннего наблюдателя Вы мгновенно, быстрее пули устремляетесь в небо. Что почувствуете Вы? А ничего! Молекулы Вашего тела окажутся неподвижными относительно друг друга, что эквивалентно полной заморозке - до абсолютного нуля. Эту флюктуацию придумал кто-то из фантастов, к сожалению, не могу вспомнить фамилию.
У ракетного двигателя (рис.2) в камере сгорания высокая температура, а молекулы газа летают во всех направлениях. Если бы не сопло, то они разлетелись веером, а сила тяги была равна произведению площади отверстия на давление в камере. Сопло прерывает броуновское движение молекул и направляет их в одном направлении - вдоль оси. Сила тяги из-за дополнительного давления на стенки сопла увеличивается на десятки процентов. На примере видно, что для внешнего наблюдателя молекулы в сопле сохраняют начальную скорость, а между собой молекулы не активны, воспринимают друг друга «отморозками», способными образовывать льдинки. Градусник, летящий вместе с продуктами сгорания, покажет на выходе из сопла температуру на порядок ниже той, которую регистрировал в камере сгорания.
Траектория движение газа в смерче сложнее, чем у ракетного двигателя, но представляема, а происходящие там и там с рабочим телом процессы принципиально схожи.
Рис. 2
В данной модели смерча главным действующим лицом, как в турбинах электростанции, выступает водяной пар, его энергия. Воздух должен быть им перенасыщен. Второе условие - в воздухе должны быть частицы пыли или капли, играющие роль теплоотводов. Поэтому торнадо развиваются или от земли, или от облака. Третье условие - приток воздуха в вихрь должен осуществляться по спирали, что происходит естественным образом, если этому не мешать. Помешать может холмистая местность со своей схемой турбулентных ветров.
Рис. 3
На рис. 3 дождь вызывается завихрением циклона. Вихрь, пришедший с океана, вытесняет местный насыщенный влагой воздух вверх, где он охлаждается, водяной пар конденсируется и переходит в жидкую фазу - дождь. При конденсации выделяется тепловая энергия, что поддерживает существование циклона. Процесс аналогичен происходящему в смерче. Тыл циклона засасывает северный холодный воздух, нагревает его и этим как бы обезвоживает. Непогода, связываемая с приходом циклона, всегда сменяется погожими днями. Вторая модель не требует приноса влаги из океана, вода может быть местной - своей. Убеждать в том, что реализуется данная модель, основания нет - за историю человечества наблюдалось всякое. Но связь влажности воздуха в каком либо регионе с наличием лесных массивов, несомненно, существует. Аномалии лета прошлого года можно объяснять чем угодно - исландским вулканом с непроизносимым названием, изменением скорости вращения планеты и перегруппировкой по этой причине океанских и атмосферных течений, прецессией орбиты и т.п. И все же, здесь не обошлось без того, что в Европе исчезли леса, что все больше плодородной земли закатывается асфальтом.
Воздух над влажной и незащищенной от солнца почвой сильно нагрет и насыщен водяным паром, который в силу меньшего удельного веса сам создает восходящие потоки. С подъемом начинается охлаждение и конденсация пара, кончается процесс дождем. Что наблюдается в странах, берега которых омывает Гольфстрим? Дожди становятся частыми и проливными. Все чаще наблюдаются смерчи. Топит не только Голландию, но и прибалтийские государства. И наоборот… Татария, расположенная вдали от морей, и практически освободившаяся от лесов, тешит себя прогнозами, мол «возможен дождь», которые не сбываются. Все чаще приходится слышать, что относительная влажность составляет 30% и менее.
В газете «АиФ Казань» N5 за 2010 год опубликована статья А. Григорьевой - «Степная республика». Она пишет (курсив - цитирование), что при Екатерине Второй больше половины казанской губернии утопало в зеленом море. За два столетия количество лесов сократилось втрое. По официальным данным, лесами занято 17% территории. Это степная норма. Естественное состояние для лесостепи - 25% леса.
Экологи обеспокоены следующими факторами:
1) Эрозия почв уничтожает сотни гектаров плодородных земель ежегодно.
2) Безводье, засухи. А гектар соснового бора сохраняет после дождя до десяти тысяч тонн воды, которая увлажняет почву и затем постепенно попадает в родники. Лес, пряча землю от Солнца, не дает дождевой воде моментально испаряться, и этим стабилизирует влажность воздуха в регионе.
3) Южные растения и животные наступают, а северные и таежные покидают край.
Леса выполняют везде роль мостов, соединяющих океанские испарения с удаленной сушей. Процесс уничтожения приволжских лесов необратим. Статья Григорьевой привлекла тем, что по ее сведениям роковую черту мы уже прошли. Жирным шрифтом она пишет: Парадоксальная ситуация - возрождать леса мешают уже имеющиеся, которых всего-то треть от нормы. Оказывается, старые деревья сохнут и гниют. Их древесина товарной ценности не имеет, поэтому их вырубкой в промышленном масштабе не занимаются. Молодняк не растет, мешают старые деревья. Мешают не физически, а тем, что болеют сами и заражают саженцы. Посадки, в которых растет один вид, сосняки или березняки, очень уязвимы. Болезни деревьев там легко распространяются.
Порождаемая безлесьем сушь пожарами ускоряет процесс. Как сон воспринимается картинка памяти, когда кучевая тучка без видимых причин начинала увеличиваться в размерах и проливалась дождем. Дождь назывался летним и накрывал лишь один из городских кварталов, давая повод поругать синоптиков.
К горам Тянь-Шаня ветер не несет больше облака. Наоборот - с пустыни, когда-то бывшего Аральского моря, не только к горам, но и берегам Волги устремляются суховеи, ставя рекорды температуры и атмосферного давления.
Аналогичная картина наблюдается в восточной Азии и на обоих американских континентах. Перуанцы жалуются, что их Кордильеры теряют ледники, а с ними исчезают ручьи. Мучаются не только люди. Бразильцы от вырубки лесов для сельхозугодий еще не страдают. Амазонка в верховьях, надо полагать, заметно не обмелела. Смерчам развернуться толи оставшиеся кусты мешают, толи на них внимания не обращают, так как территория еще не застроена. Но ведь и вырубать стали недавно, хотя, судя по космическим фотографиям, очень даже заметно.
Так как лес денег не дает, в его развитие вкладывать сегодня не собираются. В планах казанской администрации - восстановить самоокупаемые леспромхозы. На мой взгляд, это пустить козла в огород. То, что оставшийся лес они вырубят, сомнения нет. Но почему следует надеяться, что новые посадки, не имея поблизости реликтового леса, легко приживутся? Откуда прилетят птички и поклюют гусениц? Или каждую неделю все сверху, с самолетов будут обливать гербицидами и прочими ядами? Тогда, кто даст деньги, и что скажут экологи?
Глупо полагать, что в условиях дикого капитализма новорожденные леспромхозы будут вести себя не так, как ведут себя сегодня сибирские и архангельские лесозаготовители. Необходима государственная программа и целая армия рабочих, занимающаяся выращиванием деревьев так, как это делается с плодовыми культурами. Десятилетия надо вкладывать огромные деньги, не получая отдачи. Само уже ничего не вырастет.
Пресса связывает изменение климата с ростом парникового эффекта. Винят, почему-то, углекислый газ. Обвинители не приводят доказательств его аномального поведения. Да, атмосфера Венеры горяча, содержит много углекислоты, но взаимосвязь не очевидна. Чистая, молекулярная атмосфера не способна удерживать тепловое излучение поверхности. Длина тепловой волны слишком велика, вне спектра поглощения отдельных молекул.
Представьте, что углекислый газ из атмосферы исчез. Сегодня нельзя доказать, что именно по этой причине, температура поверхности летним утром окажется где-то ниже привычной. Физика не может предложить даже одинаково понимаемой всеми модели, на базе которой можно было бы приступить к рассмотрению влияния СО2 на лучевой теплообмен. Фотонная модель не позволяет рассуждать о влияющих факторах по причине сложности траектории луча и возможности осуществления прохождения с равной вероятностью разными путями. У волновой модели нет формул и законов, используя которые можно вычислить расклад исходного луча на отраженный, поглощенный, проходной, и может еще какой.
На рис..4-а изображены в виде шариков молекулы СО2, остальных молекул, составляющих атмосферу, как бы не существует - так относиться к ним позволяет то, что прохождению тепловых лучей они, якобы, не препятствуют. Попробуем рассуждать понятиями классической физики:
Луч попадает в первую молекулу СО2 и раздваивается - один, обозначим его «1», пусть летит в сторону «выхода», второй - «1о», обратно. Первый может проскользнуть между второй и третьей молекулой, а может полететь в сторону второй, как это делает луч «1I». При попадании во вторую молекулу ему придется еще раз раздвоиться, и так далее.
Рис. 4
Практически задача не разрешима, так как сложнее так называемой «задачи тре тел».
Очень похожей моделью физики объясняют якобы установленный факт, что поверхность Солнца покидают фотоны, проплутавшие внутри звезды десятки миллионов лет. В научно популярных фильмах Би-Би-Си используются не стрелы, а шарики, которые отскакивают от сферических атомов, как мячики.
Луч можно не делить, а исходить из того, что он с небольшой вероятностью отражается целиком. Такой подход позволяет разместить молекулы СО2 слоями, в которых они плотно прижаты друг к другу рис.4-б. Принципиально условия прохождения волн при этом не меняются, но исчезает многофакторность. Примем радиус атомов равным 10-10м. Площадь молекулы составит 3•10-16 см2. Молекулы СО2 составляют 0,03% от всей численности молекул воздуха, вес углекислоты, находящейся над одним квадратным сантиметром земной поверхности будет равен
Количество молекул СО2 составит
Количество молекул в одном слое площадью 1 см2
Количество слоев 4.1•1021/3.3•1015 = 1.2•106, то есть, более миллиона.
Если воздействие каждого слоя определять коэффициентом х, равным отношению параметра до попадания в слой, к параметру после прохождения слоя, то результат у выразится формулой
у=х1000000 .
Особенность больших степеней в том, что число с очень небольшим отличием от единицы, они превращают в ноль или бесконечность.
Если наделять углекислоту свойством, отличающим её от других молекул на тысячную долю процента (точнее установить опытным путем невозможно), она в сегодняшнем количестве делает атмосферу абсолютно непрозрачной. Нет причины бояться, что увеличение степени вдвое, как-то практически отразится на результате. Проблема углекислого газа явно надуманная.
Представим себе, что атмосфера насыщена капельками тумана и льдинками. Если капелька видима, способна изменить траекторию луча, то ей требуется иметь габариты, соизмеримые с длиной световой волны - иметь диаметр около 0,5•10-3 мм и содержать 1011 молекул. В таком количестве молекул обязательно появятся свободные электроны. Капелька может обмениваться с соседками и землей тепловым излучением - см. рис.5. Причем, внутренние капельки явятся передаточными звеньями, и лишь верхние излучают в космос. Но излучаемая энергия оказывается намного меньше той, что излучает чернозем. Во-первых, температура верхних слоев облака намного ниже температуры почвы. Во-вторых, так как излучаемая поверхность не черная, необходимо ввести в формулу излучения Стефана-Больцмана поправку - коэффициент излучения, который для воды и льда довольно низкий.
Рис. 5
Нижний слой тумана будет иметь температуру грунта, между ними установиться энергетический баланс. Если после тихой безоблачной ночи августа на земле и траве легко найти иней, то в облачную ночь температура падает всего на 2÷5 градусов.
Вывод:
1) Основным элементом атмосферы, обладающим парниковым эффектом, является облачность.
2) Вредным воздействием на климат можно считать выброс в атмосферу частиц, достаточно крупных для того, чтобы служить теплоотводами, которые требуются атмосферному пару для слияния в капли (конденсации). Они не только способствуют появлению облачности там, где она не нужна, но и отравляют образующиеся капли гидрокарбонатами, окислами серы и фосфора.
3) Вызывать парниковый эффект, ощутимо воздействовать на солнечный свет, могут только частицы, размеры которых сопоставимы с длинами волн или больше.
Существует большая разница между температурой и климатом - климат полностью зависит от температуры, температура, особенно средняя, от климата не зависит. При полном уничтожении растительности на суше, климат может измениться радикально, стать непригодным для проживания, а средняя температура на планете останется прежней.
Кимерал А.Е.
kimeral@quantor-t.ru |
