Мы знаем, что Земля (по нами же данному определению) – это планета. Мы знаем, что наша планета уникальна среди планет Солнечной (и не только). Эта уникальность связана с наличием Биосферы. Наличие биосферы мы связываем с положением Земли в Солнечной системе: Земля находится в комфортной по температуре зоне, которая обеспечивает существование жидкой воды. И вполне справедливо считаем воду главным фактором существования Биосферы.
С началом космической эры появились (нечастые в употреблении) определения – «Земля – наш общий дом» и «Земля – космический корабль, летящий во вселенной»
Мы начинаем осознавать, что сегодня частные и глобальные проблемы на Земле связаны с деятельностью человека, человеческой цивилизацией и ее техногенной Природой.
Одной из глобальных проблем сегодня считается глобальное изменение климата и связанное с ним или порожденное им (причинно-следственная связь не совсем ясна) глобальное потепление. Угроза глобального потепления в центре внимания. Это достаточно модная тема СМИ. И предпринимаются научные попытки решения этой проблемы. Предлагаемые решения совсем неоднозначные в плане средне-и долгосрочных последствий. Это связано с недостаточным пониманием нашего воздействия с глобальными процессами (точнее сказать, сопроцессами) в Геосфере и Биосфере.
Попробуем посмотреть на Землю как на сложный инженерный объект. Для простоты понимания – космический межгалактический корабль. Основные его составляющие системы – это Геосфера, Гидросфера, Атмосфера и Биосфера, которые находятся в единстве взаимосвязей (как и должно быть для обеспечения устойчивости во времени). И построены на принципах минимизации энергии и круговорота ограниченных ресурсов веществ.
Атмосфера. Оригинальность конструкции состоит в том, что внешняя оболочка корабля - Атмосфера, защищающая его в определенных пределах от механического и энергетического воздействия из Космоса, не твердая, а воздушная (газообразная). Прозрачная для электромагнитного излучения, что позволяет получать энергию из космоса. Атмосфера – это и теплоизолятор корабля от космического холода.
Геосфера. Для защиты от высокоэнергетических потоков частиц космоса придумана внешняя магнитная сфера, которая генерируется внутренним жидким металлическим ядром Геосферы. Вторая функция Геосферы – это энергетическая, которая связана с радиоактивными процессами в ней. Геосфера состоит из следующих компонентов – жидкого внутреннего ядра, мантии, своеобразной гидросферы (недавно открыта) и земной коры. Каждый компонент выполняет свои заданные функции. Это динамическая система, связанная с Биосферой, Гидросферой и Атмосферой обменом веществ и энергии.
Гидросфера составляет 70% земной поверхности. Это, в первую очередь, источник воды (соленой и пресной). Во вторую очередь, - своеобразный термостат, абсорбер (поглотитель газов – того же углекислого) и адсорбер (веществ из земной коры, Атмосферы и пр.).
В рамках Геосферы, Гидросферы и Атмосферы организован глобальный процесс дистилляции, который обеспечивает получение из соленой воды пресной воды. Вода массово испаряется в экваториальных (максимально теплых) областях, переносится в полярные области, где осаждается в виде льда. Глобальные и локальные процессы испарения обеспечивают образование облаков, дополнительной функцией которых является снижения температуры земной поверхности за счет снижения интенсивности солнечного излучения и за счет выпадающих дождей и снега.
Способствует процессам дистилляции орбита вращения космического корабля вокруг Солнца, а также осцилляция вращения корабля вокруг собственной оси.
Биосфера. Основа Биосферы – микроорганизмы, которые начали первичные преобразования Геосферы, породили многоклеточные организмы, обеспечивают существование Биосферы сегодня и в будущем. Одна из важнейших функций микроорганизмов – это обеспечения обмена веществ между Биосферой и Геосферой.
Биосфера переплетена с Атмосферой (образование облаков также связано с микроорганизмами), с Гидросферой (микроорганизмы и высшие организмы во всем объеме) и Земной корой (на глубине нескольких км обнаружены микроорганизмы).
До появления человека в течение сотен миллионов лет шла коэволюционная наладка механизмов взаимодействия Геосферы, Гидросферы, Атмосферы и Биосферы.
Коэволюция сфер (систем корабля) заключалась в том, что какие-то изменения в одной из них неизбежно приводили к изменениям в других. До появления человека были отработаны и согласованы временные параметры обмена веществ и энергии между ними. И отработаны процессы перехода из одного равновесного состояния в другое.
Также были сопряжены обменные процессы с окружающим космический корабль – Землю - пространством. Определенные вещества в виде космической пыли и метеоритов поступали и поступают с достаточной регулярностью на Землю, что влияло и влияет на ее размер, массу и скорость вращения вокруг своей оси. С Земли в космос в основном поступали и поступают легколетучие газообразные вещества. Был установлен сбалансированный равновесный обмен энергиями между кораблем и окружающем его пространством. В том числе и тепловой энергией, которая излучается ядром Земли и геологическими процессами, а также преобразовывалась из солнечного изучения, падающего на Землю. Здесь главенствовал принцип минимизации энергии.
Появление человеческой цивилизации с ее Техногенной Природой, которая отличается избыточным выделением тепловой энергии, привела к нарушению равновесий обмена веществами, а, главное, энергиями, которые устанавливались сотни миллионов лет.
Из физики мы знаем, что любой вид энергии в конце-концов превращается в тепловую энергию.
Прямые тепловые потери различных двигателей, механических, химических процессов, электромагнитное загрязнение атмосферы в широком диапазоне частот неизбежно должны были привести к повышению температуры атмосферы.
Тепличный эффект от углекислого газа влияет в первую очередь на повышение температуры поверхности почвы. Это связано с тем, что углекислый газ, который тяжелее воздуха, накапливается в одно метровом приземном слое и препятствует поступлению тепла в более высокие слои атмосферы. С другой стороны, атмосфера нагревается за счет электромагнитного изучения. Сейчас основной вклад в это вносит микроволновое излучение мобильной связи. Как известно, на обеспечение мобильной связи уже используется порядка 50% производимой на земле электрической энергии. Микроволновое излучение отличается тем, что оно взаимодействует с молекулами веществ воздуха и, особенно, с молекулами воды, повышая их внутреннюю энергию. А повышение энергии молекул – это и есть повышение температуры.
Из физики мы знаем, что на передачу и скорость передачи энергии влияет разность градиентов энергий между объектами.
Недра Земли излучают постоянное количество тепловой энергии. Почва излучает преобразованное из солнечного излучения тепло, которое повышает температуру в метровом приповерхностном слое, что сравнимо со своеобразным тепловым экраном, нивелирующим градиент температур между недрами Земли, поверхностью почвы и атмосферой. Второй экран – это повышенная за счет электромагнитного загрязнения энергия атмосферы. В итоге – нарушение процесса тепловых потерь от поверхности Земли в космос. И – глобальное потепление.
Глобальное потепление таких масштабов, что уже не справляется и термостат Гидросферы.
В технике для охлаждения моторов, оборудования, систем, сооружений и деталей используются специальные радиаторы (воздушные и жидкостные), теплообменники и тепловые трубки.
У нас есть космический корабль, в котором нарушен процесс теплообмена с Космосом. И у нас есть Космос с очень низкими температурами.
Мы пытаемся решить проблему перегрева путем снижения выбросов только парниковых газов, но не снижения уровня теплового загрязнения. Другие решения связаны со связыванием парниковых газов и с экранированием поверхности Земли от солнечного излучения. И это надо продолжать делать. Но это медленный процесс с неочевидным результатом.
Гораздо эффективнее и безопаснее (в долговременной перспективе) организация с помощью технических средств каналов сброса избыточного тепла в верхние слои атмосферы или в космос. Можно, конечно, попутно сбрасывать в космос и углекислый газ, что нежелательно, т.к. он является возобновляемым сырьем для Биосферы Земли.