Агаджан Бабаев - Пустыня как она есть
Белое солнце пустыни
Если попросить человека, впервые побывавшего в Каракумах или в Кызылкумах и в Каршинской или Голодной степи, рассказать о главных своих впечатлениях, то он наверняка прежде всего вспомнит сильнейшую жару. Вспомнит беспощадное белое Солнце пустыни, которое, в его представлении, просто уничтожает, испепеляет все живое, делает человека слабым и беспомощным, сочную зелень растений превращает в желтую труху. И специалист, занимающийся освоением пустынных территорий, видимо, в числе первых по важности природных факторов пустыни назовет интенсивное солнечное излучение. Однако даст ему высокую положительную оценку. Специалист отметит, что Солнце создает в пустыне огромные термические ресурсы, они особенно эффективно используются в районах с изобилием воды, но могут быть неплохо утилизированы и в безводных районах.
Достаточно вдуматься в соотношение всех «за» и «против», вспомнить о том, как использует солнечную энергию живая природа и как учится пользоваться ею человек, чтобы понять — Солнце действительно огромное богатство пустыни. Пожалуй, даже главное ее богатство. Потому что Солнце — это энергия. Та самая энергия, которая есть один из основных компонентов развития растительного мира, превращения мертвого набора химических элементов в зеленый лист, в коробочку белоснежного хлопка, в золотистое зерно. Та самая энергия, которая жизненно необходима человеку для создания «второй природы» — заводов, машин, новых материалов.
Солнце — одна из бессчетных звезд вселенной. Вот уже несколько миллиардов лет в солнечных недрах идут термоядерные реакции, водород превращается в гелий, и за счет этого выделяются огромные количества энергии. Общую тепловую мощность нашего Солнца представить себе довольно трудно — если бы мы захотели отметить, во сколько раз оно мощней всех земных электростанций, то должны были бы назвать число с четырнадцатью нулями. Земля — маленький шарик, расположившийся на расстоянии 150 миллионов километров от Солнца, и поэтому нашей планете достается очень малая часть солнечной энергии: менее чем миллионная доля процента. Но даже и этого количества вполне хватает, чтобы согреть Землю солнечным теплом, дать жизнь растениям, прокормить человечество, запасти в земных недрах уголь, нефть, газ.
Разным участкам земного шара достаются различные порции солнечного тепла и света главным образом потому, что они под различными углами подставлены солнечным лучам. На территории, не слишком далекие от экватора, солнечное излучение в полдень падает практически под прямым углом, и каждый квадратный метр там получает максимум того, что вообще можно получить на данном расстоянии от Солнца. А чем ближе к полюсам, тем меньше угол, под которым солнечный луч встречается с Землей, тем меньше тепла и света сюда доходит.
На московской параллели каждому квадратному метру Земли достается примерно в два раза меньше солнечной энергии, чем в районе экватора, а на параллели Мурманска — почти в четыре раза меньше. Пустыни, как известно, все находятся в довольно низких широтах, в районах, сравнительно недалеко отстоящих от экватора, а нередко и в самих экваториальных зонах. И поэтому пустынные территории очень богаты солнечным теплом, они получают его почти максимально возможное количество.
Специалисты разных профессий по-разному оценивают солнечную активность на той или иной территории, разными мерками определяют количество солнечного света и тепла, которые этой территории достаются. Кинематографисты, например, удовлетворяются числом солнечных дней в году — им не так важно, холодно или тепло, важно лишь, чтобы яркое Солнце создавало благоприятные условия для съемок.
Специалисты в области сельского хозяйства оценивают работу Солнца средней суммарной температурой для данной территории. Не самым жарким днем, не самым холодным, а именно суммарной температурой — она показывает общее количество тепла, которое достается данной территории за год, за месяц или за сельскохозяйственный сезон. Как говорится, день на день не приходится, сегодня может быть очень жарко, завтра прохладнее, сегодня безоблачное небо, а завтра пасмурное. Но растения развиваются не по такому уж строгому графику, им важно суммарное количество тепла и света, полученное за период вегетации, то есть за период роста и развития. А об этом как раз и может рассказать суммарная температура. Найти ее достаточно просто — нужно сложить среднесуточные температуры интересующего вас месяца или части года. Цифры получаются большие — суммарная месячная температура может исчисляться сотнями градусов, суммарная годовая — тысячами.
Ну и, наконец, инженеры чаще всего оценивают обеспеченность данной территории солнечной энергией по тому, сколько ее приходится на квадратный метр земной поверхности: по суммарной годовой энергии в джоулях на квадратный метр или в килокалориях на квадратный метр. Или по мощности, по числу ватт, которые достаются квадратному метру поверхности в среднем за год или за один солнечный день того или иного месяца.
Точкой отсчета может служить так называемая солнечная постоянная — количество лучистой солнечной энергии, которое падает на единицу поверхности, подставленной перпендикулярно солнечным лучам на границе земной атмосферы. То есть солнечная постоянная показывает тот максимум, который могла бы получать Земля в районах, достаточно близких к экватору, если бы ничего не терялось в атмосфере. После несложных пересчетов можно получить, что солнечная постоянная соответствует мощности 1353 ватта на квадратный метр или энергии 4871 килоджоуля на квадратный метр в час. На земной поверхности эти показатели заметно меньше. Даже для районов большинства пустынь солнечную радиацию можно грубо оценить величиной в 1000 ватт, то есть один киловатт на квадратный метр. Правда, эта цифра относится только к полудню, в более ранние часы и в более поздние Земля получает значительно меньше энергии. Но даже с учетом этого солнечная энергия, которую получает каждый квадратный метр поверхности среднеазиатских пустынь за один солнечный день, могла бы заменить примерно пол-литра бензина. И если бы энергия солнечных излучений без потерь превращалась бы в это автомобильное топливо, то установка, улавливающая солнечную энергию на площади в 20 квадратных метров, то есть занимающая крышу автобуса, ежедневно добавляла бы в бензобак 10 литров бесплатного бензина.
Каким бы заманчивым ни казалось прямое и без потерь получение нефтепродуктов из солнечных лучей, подобные энергетические процессы относятся пока к области фантастики. Одним из самых выгодных способов использования солнечной энергии пока остается выращивание тех или иных сельскохозяйственных культур. Этот путь ведет и к некоторым интересным решениям энергетических проблем. В Бразилии ведутся работы по переводу автомобильного транспорта с бензина на этиловый спирт. Его будут получать из специально выращиваемых кустарников, дающих без особых затрат очень большой прирост биомассы. В процессе ее переработки спирт образуется из природных углеводородов растительного происхождения, которые, в свою очередь, появились за счет солнечной энергии, поглощенной растением. Кстати, вообще все виды горючего, используемого человеком, кроме атомного горючего — урана, своим появлением обязаны Солнцу. Не только прозаическая древесина, но и нефть, газ, уголь — это не что иное, как «солнечные консервы». Согласно теории органического происхождения горючих ископаемых в их химической структуре как бы законсервирована энергия Солнца, накопленная в далекие времена в биологической массе растений и животных.
Но оставим пока в стороне энергетику. Обратим свой взор к тем представителям растительного мира, которые кормят нас и одевают. Тот факт, что Солнце совершенно необходимо для созревания хлебного колоса и виноградной лозы, люди знают с незапамятных времен. Но особый интерес к этой зависимости проявляется в последние столетия, когда человек решил повнимательней присмотреться к природе. И вот выясняется, что достающееся растениям количество солнечного света и тепла не просто влияет на развитие зеленого мира, а влияет чрезвычайно сильно. Подлинную сенсацию произвело открытие заметной связи между солнечной активностью и ценами на пшеницу на мировом рынке. Проанализировав изменение этих цен в период с 1750 по 1900 год, получили график, в котором явно наблюдались резкие скачки цен, происходившие регулярно каждые 11 лет. Они совпадали с известными одиннадцатилетними циклами солнечной активности, о которой астрономы прошлых веков судили по количеству солнечных пятен. А в период с 1800 по 1830 год, когда среднее число солнечных пятен резко уменьшилось, мировые цены на пшеницу подскочили в 2–3 раза.
