Простые вопросы. Книга, похожая на энциклопедию - Владимир Антонец

Примерно 1 % воды суши, то есть 0,02 % от всей воды Земли, хранится в таких важных для растений и живых существ источниках, как реки, озера и болота. Удивительно то, что их суммарный объем меньше, чем объем воды, содержащейся в атмосфере.

В последнее время все чаще говорят, что воды не хватает. Это обосновано статистическими данными солидных международных организаций. Однако следует заметить, что на самом деле пригодной для употребления воды не хватает. Отчасти это связано с тем, что человечество пользуется малой толикой вод Земли, поскольку в основном ее берут из рек и озер, а отчасти с тем, что люди не умеют применять воду рационально. Активность человека в потреблении воды уже такова, что становится сопоставима с объемами природного круговорота. Люди вмешиваются в него, загрязняют. Промышленная активность человека заметно сказывается на режимах существования рек и озер.

Есть попытки использовать и подземную воду. Например, в Мехико, расположенном достаточно высоко в горах, потребляется именно подземная вода. Естественный обмен подземной воды и океана занимает тысячи лет, и поэтому скоропалительное вмешательство человека может иметь плохо предсказуемые долгосрочные последствия. Например, под тем же Мехико непрерывно оседает почва.

Так все-таки много ли на Земле воды? В абсолютных цифрах 1 млрд км3, которые мы непроизвольно сопоставляем с бытовыми объемами, — поразительно большая цифра. По сравнению с объемом Земли не так уж и много. Но этой воды вполне достаточно, чтобы нормально жить. Надо только поскорее научиться правильно ею пользоваться.

Много ли на Земле нефти?

Сто лет назад такой вопрос мало кого взволновал бы. В XX же веке главным источником энергии стало ископаемое топливо — уголь, нефть, природный газ. В настоящее время доля ископаемого топлива в энергетике составляет около 90 %, при этом доля нефти превышает 50 %. Людей все время волнует, хватит ли им нефти для нормального существования и развития.

По оценкам специалистов, разведанные запасы в 2012 году составляли примерно 1500 млрд баррелей. Нефтяной баррель равен 159 л. Таким образом, разведанные запасы составляют около 260 млрд тонн. Неразведанные запасы, по оценкам экспертов, составляют 300–1500 млрд баррелей.

Географическое распределение запасов нефти крайне неравномерно. Так ⅔ нефти находится на Ближнем Востоке. Россия располагает приблизительно 4 % мировых запасов.

Оценки, на какое время хватит нефтяных запасов, осложняются тем, что до сих пор нет научной ясности о происхождении нефти. По этому поводу существует две концепции — биогенная и минералогическая.

Биогенная теория предполагает, что исходным веществом для образования нефти и газа становятся продукты распада биогенного материала — отмерших остатков живых организмов, обитавших на Земле в прошлые геологические эпохи. Эта теория подтверждается тем, что 99 % месторождений нефти и газа сосредоточено в породах, образовавшихся из донных отложений древних водных бассейнов, в которых развивалась жизнь.

Минералогическая концепция, основоположником которой считается универсальный ученый Менделеев, объясняет происхождение нефти и природного газа сугубо геологическими процессами с участием углерода, 99 % которого, между прочим, расположено вне донных отложений. Среди них есть и такая теория, по которой нефть — это промежуточный продукт круговорота углерода. Согласно этому подходу нефть при разумном расходовании не закончится никогда.

С учетом того, что текущий спрос на нефть составляет около 80 млн баррелей в день, при сохранении этого уровня потребления разведанных запасов хватит примерно на 40 лет. Такие же сведения приводит и компания British Petroleum, известная, кроме всего прочего, как мировой лидер в области управления знаниями.

Специалисты не сомневаются, что вместо углеводородов достаточно скоро будут использоваться альтернативные источники энергии, работа над которыми уже сейчас идет очень активно. Например, во Франции на атомную энергетику приходится около 44 %.

Поэтому гораздо более важной, чем запасы нефти, представляется проблема допустимого объема безопасного энергопотребления. За прошедшие 100 лет производство выросло приблизительно в 20 раз, что потребовало десятикратного увеличения потребления энергии. Сейчас оно всего в несколько тысяч раз меньше солнечной энергии, поступающей на верхнюю границу атмосферы. При таком темпе очень скоро влияние людей на эволюцию Земли станет сопоставимым с воздействием природных факторов, и глобальные процессы могут непредсказуемо измениться, не оставив человеку места на Земле. Есть о чем подумать, пока не поздно.

Может ли Солнце погаснуть?

Со всей определенностью можно сказать — не только может, но и обязательно погаснет. Вот как это произойдет.

Сейчас нашему Солнцу примерно 4,5 млрд лет. Оно возникло из газопылевого облака, неустойчивое однородное состояние которого было возмущено то ли прохождением сильной ударной волны после взрыва сверхновой, то ли из-за воздействия проходившего примерно 5 млрд лет назад мимо нашей области пространства одного из рукавов Галактики. В пользу обоих вариантов есть значительные аргументы, но к нашему вопросу это не имеет отношения.

К настоящему моменту за счет реакций термоядерного синтеза половина атомов водорода, сконцентрированных в центральной части — ядре Солнца, выгорела и превратилась в атомы гелия. Температура в центре Солнца составляет 16 млн градусов, а на поверхности — около 6000 градусов. Начался процесс выгорания поверхностной части водорода. Он продлится еще примерно 5 млрд лет. За первые 1,5 млрд лет заметных отличий от нынешнего состояния не произойдет. При этом, однако, ядро будет сжиматься, а оболочка расширяться, и Солнце начнет превращение в красного гиганта. Через 1,5 млрд лет размер Солнца увеличится примерно в три раза, а температура на Земле повысится где-то на 100 градусов. Все океаны испарятся, и жизнь станет невозможной. Таким образом, жизнь на Земле, зародившаяся примерно 3 млрд лет назад, использовала ⅔ отпущенного ей срока.

Через 5 млрд лет начнется выгорание гелия с превращением его в углерод и кислород. Так как Солнце имеет пограничные параметры, нельзя предсказать в деталях, плавным или резким будет переход к гелиевому горению. Оно займет примерно 1 млрд лет. Когда оно станет подходить к концу, Солнце снова станет красным гигантом, даже сверхгигантом. Далее в силу все той же критичности размеров Солнца оно либо станет белым карликом и примерно за 1 млрд лет остынет, превратившись в уголек гигантского пожара — черного карлика, либо произойдет взрыв сверхновой. За счет ядерного синтеза оно обогатит пространство химическими элементами вплоть до трансурановых. Ударная волна от взрыва может породить образование новой звезды, и вся история с той или иной степенью точности повторится.

Безусловно, драматизм эволюции Солнца захватывает. Однако мы должны давать себе отчет о собственном положении и несоизмеримости масштабов космического и человеческого времени. Если даже оценивать историю человечества в 1 млн лет, хотя возраст цивилизации не превышает нескольких десятков тысяч лет, то впереди еще время, достаточное для десятков тысяч таких цивилизаций. Более того, это время, в котором многократно появляются и исчезают биологические виды. Это время гораздо больше, чем длительность путешествия от звезды до звезды даже при нынешних скоростях.

Мне кажется, не наше дело, да и не по силам искать здесь выход. Наше дело — передать оптимизм будущим поколениям.

Можно ли измерить красоту?

В наши дни со всей определенностью можно утверждать, что красота поддается объективной оценке. В частности, красоту человеческих лиц можно оценивать с помощью компьютерной программы. Вот как она была создана.

Сначала была отобрана большая группа женщин-добровольцев разных возрастов, красоты и этнической принадлежности, лица которых тщательно обмеряли. Другая группа добровольцев по фотографиям выставила каждой из отобранных женщин рейтинг красоты от 1 до 10 баллов в сравнении с общепризнанными красавицами — актрисами, моделями и другими знаменитостями. Затем компьютерная программа по замеренным параметрам сопоставила лица отобранных женщин с лицами красавиц и сравнила полученные результаты с рейтингами.

Оказалось, что у красивых лиц больше сходства, чем различий. Таким образом, было установлено соответствие между признаками лиц и рейтингами, то есть фактически выявлено правило оценки красоты. В математической статистике такой подход называется распознаванием образов. Выборка же, на которой устанавливается правило, называется обучающей. Далее, в соответствии с использовавшимся математическим подходом, на контрольной группе были сравнены рейтинги, выставляемые людьми и программой. Результат дал хорошее совпадение. Так «гармония» была поверена «алгеброй».