Погода интересует всех - [24]
Однако на Земле протекают тысячи процессов, характеризующихся одинаковой цикличностью, хотя причины этой цикличности совершенно различны. Успешные запуски искусственных спутников Земли в Советском Союзе и в США создают предпосылку для более детального изучения механизма связи между солнечными явлениями и земными процессами. Для этого необходимы систематические измерения потоков энергии на верхней границе атмосферы, в стратосфере и на земной поверхности.
Уже говорилось о том, что атмосферу можно рассматривать как тепловую машину, работающую на солнечной энергии. Все явления погоды можно в конечном счете объяснить различными преобразованиями солнечной энергии в атмосфере. Но многие детали этих энергетических преобразований все еще неизвестны. Облучение земной поверхности солнечной радиацией приводит к непрерывным колебаниям теплосодержания верхних слоев почвы и водоемов, а также и к постоянному перераспределению масс на Земле. Под перераспределением масс мы понимаем воздушные и морские течения, имеющие огромное значение и для процессов формирования погоды. Колебания потока Гольфстрима и сезонные перемещения пояса западных воздушных течений, переносящих колоссальные объемы воды и воздуха, вызваны контрастами температуры, которые в свою очередь определяются различиями в интенсивности солнечной радиации. Таким образом, механизм перераспределения масс действительно оказывается очень сложным. На основе одних лишь измерений продолжительности солнечного сияния на земной поверхности еще невозможно установить, каким образом на режиме ветра и температуры воздуха сказывается различие в солнечной радиации, получаемой разными районами земного шара.
В связи с этим возникает вопрос: существует ли возможность непосредственного использования человеком солнечной энергии?
На Всемирном энергетическом конгрессе в Вене, состоявшемся в 1956 г., были приблизительно определены запасы различных форм энергии, имеющейся в распоряжении человечества. При этом было установлено, что мировое потребление энергии в 1954 г. составило 1345 биллионов квт-ч. Трудно даже представить себе, какое колоссальное количество каменного угля должно сгореть в кочегарках для выработки необходимой электроэнергии. Солнце же дает нам в год 13 000 000 000 000 000 квт.-ч. энергии, так что годовой расход электроэнергии всеми странами мира мог бы быть покрыт солнечной радиацией всего за 1,5 суток, если бы мы умели полностью превращать ее в электрический ток. При этом следует учесть, что земной шар перехватывает лишь 1/2,2-миллиардную долю солнечного излучения. Поскольку, однако, солнечная радиация поступает на земной шар не в виде узкого пучка, а равномерно распределяется по всей поверхности, то она не может быть использована так же просто, как, скажем, каменный уголь или нефть, сконцентрированные в сравнительно немногих местах. Залежи каменного угля тоже представляют собою «накопленную» солнечную энергию, причем процесс ее накопления шел довольно медленно. За миллионы лет каменноугольного периода оказалось накопленным лишь такое количество энергии, которое Солнце доставляет нам всего за 30 лет.
В прошлые века делалось много попыток непосредственно использовать солнечную энергию. В странах Востока теплом солнечных лучей издавна выпаривали соли из морской воды. В других районах земного шара с помощью дистилляторов, обогревавшихся солнечными лучами, из соленой морской воды добывали пресную воду, пригодную для питья. Такой дистиллятор был устроен, в частности, в Лос-Салинасе (Чили) в 1872 г. В стеклянном корпусе этого прибора помещалась зачерненная металлическая кювета, в которую тонким слоем наливалась соленая вода. Под воздействием солнечных лучей вода испарялась, а образовавшийся пар конденсировался на наклонно установленных стеклах, с которых дистиллированная вода стекала в приемные сосуды. С каждого квадратного метра стекол удавалось ежедневно получать 5 л пресной воды.
Роса на концах травинок — результат конденсации водяного пара, содержащегося в атмосфере.
Еще в прошлом веке были построены солнечные электростанции. Одна из таких станций перед первой мировой войной работала в Меади (Египет). Параболические зеркала этой станции направляли солнечные лучи на котел. Котел вырабатывал пар, приводивший в движение машину мощностью 60 лошадиных сил. Во время войны эта станция была разрушена. В более позднее время усовершенствованные солнечные силовые установки были построены в Советском Союзе. Их зеркала состояли из «селективных»[23] черных поверхностей, поглощающих значительную часть падающих на них солнечных лучей, но в то же время излучающие сравнительно небольшое количество длинноволновой радиации. Коэффициент полезного действия такой установки составлял 11 %. В некоторых странах в настоящее время продолжают использовать солнечную энергию для выработки пара, питающего паровые машины и турбины, но поскольку коэффициент полезного действия таких установок все еще остается довольно низким, то чаще предпочитают использовать вместо солнечной другие виды энергии.
Миниатюрными солнечными силовыми установками являются солнечные кипятильники, широко распространенные в южноазиатских странах. В фокусе вогнутого зеркала помещают котелок или кастрюлю, в которых варят суп или рис. Однако жители Индии обычно бывают не очень довольны своими солнечными кипятильниками, так как аппетит у индусов разыгрывается к вечеру.
