Закончу этот параграф выдержкой из репортажа с технической выставки в Японии, где демонстрировались различные модели «нестандартных» источников энергии («Литературная газета» от 29 июля 1981 r.):
«…Павильон, по форме напоминающий древнеегипетскую пирамиду. Стены из стеклянных блоков, оправленных в блестящие металлические рамы. Павильон сложен из 800 коллекторов солнечных лучей. Длина каждого коллектора 1820, ширина — 860 и толщина — 105 мм. Благодаря этим коллекторам солнце обогревало павильон площадью 4000 м2 и высотой с 5-этажный дом в марте и апреле, когда частенько выдавались холодные дни, а теперь, с наступлением лета, охлаждает залы и вдобавок производит за сутки 19 кг пищевого льда, используемого тут же в киосках с прохладительными напитками.
Соседний павильон не менее фантастичен по виду и столь же утилитарен по назначению. Разница лишь в том, что роль коллекторов солнечного тепла выполняют здесь не остекленные и наполненные водой блоки, а три тысячи вакуумных емкостей…
В одном из «солнечных павильонов» — сферическое зеркало. Его освещает мощный прожектор, имитирующий солнце. Собранное зеркалом тепло проходит несколько этапов превращения в электроэнергию, а она приводит в движение миниатюрный мотор. Строительство солнечных электростанций, работающих по такому принципу, начнется завтра, а сегодня проверяется, какой тип этих электростанций наиболее выгоден.
В окрестностях города Нио на острове Сикоку высится 69-метровая башня. На вершине — коллектор солнечных лучей, у подножия — генератор, вырабатывающий электричество. Рядом с башней — конкурирующая система. Она состоит из нескольких рядов параболических зеркал, каждое из которых самостоятельно концентрирует солнечные лучи. Собранная зеркалами энергия тоже направляется на генератор. В конце нынешнего года будет определено, какая система рентабельнее и, следовательно, пригоднее для нужд ближайшего будущего».
Воздушные массы земной атмосферы находятся в непрерывном движений. Циклоны, бури, постоянно дующие пассатные ветры, легкие бризы — многообразно проявление энергии потоков воздуха. Энергию ветра использовали для движения парусных судов и в ветряных мельницах еще в древние времена. Полная среднегодовая мощность воздушных потоков для всей Земли ни много ни мало 100 млрд. кВт.
Метеорологи хорошо осведомлены о скоростях ветра в различных местах земного шара и на разных высотах от земной поверхности. Ветер капризен; поэтому при всех прикидочных расчетах оперируют средней скоростью: 4 м/с на высоте 90 м — скромная оценка для прибрежной полосы.
Видимо, наиболее благоприятными селениями для использования голубой энергии являются те, которые расположены на берегах морей и океанов. Оказывается, что, рассчитывая на тихую погоду, Великобритания (она среди европейских стран самая богатая ветром) могла бы получить от ветра такое количество энергии, которое в шесть раз больше, чем ее производят сейчас все электростанции страны. А в Ирландии энергия ветров в сто раз превосходит потребление электрической энергии этой страной (впрочем, возможно, там не столь много ветра, сколь мало электростанций).
Каких-нибудь двадцать лет назад не возлагали больших надежд на ветер как источник энергии. Но тенденции современной энергетики меняются на наших глазах. Одна за другой создаются комиссии, задача которых — подумать об использовании даровых источников энергии. К богатствам земных недр относятся не так, как ранее: человечество начинает думать, что пришла пора позаботиться о целесообразном, а не хищническом использовании богатств, скрытых под земной корой. Поэтому и энергией ветра занялись всерьез. Трезво оценивая технические возможности, можно считать реальным использование долей процента от 100 млрд. кВт. Но и это очень много.
Созданы проекты гигантских «мельниц». Размах крыльев более 100 м, высота башни примерно такая же, скорость конца крыла мельницы около 500 км/ч. Мощность такой мельницы при обычной погоде достигает 1-3МВт. Несколько тысяч таких мельниц, работающих в стране, где сильный ветер не редкость, могут обеспечить ее энергией. В Западной Европе в 1973 г. было произведено 1261,6 млрд. кВт∙ч электрической энергии. В принципе (если не жалеть капитальных затрат) это малая часть той энергии, которую технически возможно взять у ветра! Строительство гигантских «ветряков» уже началось.
Расчеты показывают, что максимальную энергию ветряной двигатель дает тогда, когда ротор уменьшает скорость ветра на одну треть. Не надо думать, что ветряной двигатель должен обязательно копировать мельницу. Возможно применение роторов с вертикальной осью вращения. Ротор, показанный на рис. 6.6, может давать мощности порядка 20 кВт. Достоинство такого ротора — его независимость от направления ветра, недостаток в том, что он пригоден только тогда, когда сила ветра велика. Роторы такого типа изготовляются диаметром 5,5 м.
Вполне понятно, что генераторы, работающие за счет ветра, должны быть установлены на небольшой площади, но все же на таких расстояниях друг от друга, чтобы их взаимодействие не играло роли. Для того чтобы создать электростанцию мощностью 1000 МВт, нужна площадь порядка 5—10 км2.
Глава 7
Физика Вселенной
В настоящее время почти невозможно провести границу между астрономией и физикой. До тех пор, пока астрономы, вроде как географы, ограничивались описанием звездного неба, предмет астрономии мало привлекал внимание физиков. Однако картина радикально изменилась за последние десятилетия, в особенности после того, как начали проводиться наблюдения звездного неба со спутников и с Луны.
Если земная атмосфера не мешает, то удается принять все сигналы, приходящие к нам со всех уголков Вселенной. Это и потоки различных частиц, и электромагнитное излучение практически всего спектра — от гамма-лучей до радиоволн. Колоссально возросли возможности наблюдения звездного неба и в видимом свете.
Изучение потоков частиц и электромагнитного спектра безусловно относится к физике. Если добавить еще к этому, что изучение космоса сталкивает нас со множеством явлений, которым пока что не удается дать однозначного истолкования, если учесть, что мы можем и должны быть готовыми к тому, что физика Вселенной может привести к открытию новых законов природы, то становится ясным, почему исследователями звездного мира сейчас являются физики — физики по образованию и по методу мышления.
Мы начнем наш разговор о Вселенной с классической астрономической проблемы. Как измерить расстояния от Земли до небесных тел? Сейчас расстояния до Солнца и планет измеряются с очень большой точностью с помощью радиолокаторов. Среднее расстояние до Солнца равно 149 597 800±2000 км.
Но астрономы сумели промерить расстояния внутри планетной системы, а также до ближайших звезд (находящихся от Земли на расстоянии до 300 световых лет) и без помощи радара, пользуясь нехитрым в принципе методом, называемым триангуляцией.
Вдали от нас находится высокая башня. Добраться до нее трудновато. Ну, скажем, отделяют нас от башни непроходимые болота. Наведем зрительную трубу на башню, фиксируем это направление. Теперь отъедем на несколько километров по прямой линии, перпендикулярной к направлению на башню, и повторим наше наблюдение. Разумеется, теперь по отношению к далекому пейзажу башня будет видна под другим углом. Угол смещения называется параллаксом; расстояние, на которое мы отъехали от первой точки наблюдения, называется базисом. Параллакс измерен, базис известен. Строим прямоугольный треугольник и находим расстояние до башни. Вот этим методом и пользуются астрономы, определяя параллакс, наблюдая за светилом из двух обсерваторий, расположенных по прямой на расстоянии, равном радиусу Земли. При помощи сначала нехитрых приспособлений, а затем телескопов астрономы измеряли углы между направлениями на отдельные звезды (рис. 7.1). И обратили внимание на то, что можно отыскать группу звезд, которая движется по небу как одно целое. С каких позиций ни наблюдай, углы между направлениями остаются теми же самыми.