Энергоресурсы Вселенной для будущего всей Земли

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЭНЕРГОРЕСУРСЫ ВСЕЛЕННОЙ ДЛЯ БУДУЩЕГО ВСЕЙ ЗЕМЛИ

Хабибова Наталья Замиловна

к.т.н., доцент кафедры процессов и аппаратов химической технологии Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева,

г. Москва, Россия Москвичев Станислав Сергеевич ассистент кафедры физической химии Российского химико-технологического университета имени Д.И. Менделеева, г. Москва, Россия

Summary

ENERGY RESOURES OF THE UNIVERSE FOR THE FUTURE OF THE WHOLE EARTH

Habibova N.Z.

Associate Professor of the Department of Processes and Apparatus of Chemical Technology,

Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

Moskvichev S.S. Assistant of physical chemistry Department

Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia

The problem of increasing the human factor and anthropogenic load on the earth's atmosphere is discussed. Forecasts of the consequences of changes in the composition of the planet's air atmosphere are studied. The calculation of the density of energy-mass of the Universe. This paper uses data from observational astronomy. It is assumed that the further study of the quantum vacuum should go only for the benefit of mankind.

Аннотация. Обсуждается проблема возрастания человеческого фактора и антропогенной нагрузки на атмосферу Земли. Изучаются прогнозы последствий изменения состава воздушной атмосферы планеты. Приведен расчет плотности энергии-массы Вселенной. В настоящей работе используются данные, полученные наблюдательной астрономией. Предполагается, что дальнейшее изучение квантового вакуума должно пойти только на благо человечества.

Keywords: Universe, energy resources, air shell, quantum vacuum, mass-energy density.

Судьба эволюционирующей, расширяющейся Вселенной интересует космологов. Вселенная объединяет бесконечное число звёзд и планет: в одной только Галактике Млечный путь, к которой относится и Солнечная система, насчитывается около 400 миллиардов звёзд и 100 миллиардов планет и наша планета только одна из них. Существование Земной человеческой цивилизации явление уникальное: мировой науке пока неизвестны факты, подтверждающие наличие разума где-либо ещё в космосе, кроме нашей планеты. Тем не менее, по мнению учёных, имеется реальная угроза не только жизни на Земле, но и даже существованию самой планеты.

Труды историков, современные астрономические наблюдения, геологические данные, информация об эволюции биосферы Земли свидетельствуют о катастрофических последствиях столкновений планеты с опасными космическими объектами (ОКО) в прошлом. При этом не исключается вероятность столкновений, последствия которых могут иметь глобальный характер [2]. Доказательством этих фактов являются кратеры, которыми испещрены поверхности Марса, Луны, Меркурия и других планет. Во вселенной присутствуют огромное количество астероидов и комет, свидетелей эпохи рождения этих планет. Время от времени, эти космические тела переходят на орбиты, пересекающиеся с орбитами Марса, Меркурия и других планет. Свидетельством того, что процесс продолжается ив современную эпоху является Тунгусская катастрофа 1908 года. Яркой демонстрацией масштабности космических ударов является серия взрывов в атмосфере Юпитера в 1994 году, вызванная падением на него фрагментов кометы. Столкновения таких масштабов с Землёй привели бы не только к гибели человечества, но и к вымиранию многих видов живых организмов. На Земле с её мощной защитной атмосферой и, соответственно, эрозионными процессами, кратеры со временем разрушаются и исчезают.

Формирование химического состава атмосферы Земли началось около четырех миллиардов лет назад. Изначально в ней присутствовали лишь легкие газы - гелий и водород. По мнению учёных, исходными предпосылками создания газовой оболочки вокруг Земли стали извержения вулканов, которые вместе с лавой выбрасывали огромное количество газов. В дальнейшем начался газообмен с водными пространствами, живыми организмами и продуктами их жизнедеятельности. Состав воздуха постепенно менялся и в современном виде зафиксировался несколько миллионов лет назад. Главными компонентами атмосферы Земли являются азот (около 79 % объёмных) и кислород (около 20 % объёмных) [1]. Оставшийся 1 % представлен следующими газами: аргон, неон, гелий, метан, углекислый газ, водород, криптон, ксенон, озон, аммиак, диоксид серы, диоксид азота. закись азота и окись углерода. Следует отметить, что при этом озон, диоксиды азота и серы, окись углерода, закись азота присутствуют в качестве примесей, и их содержание может меняться.

Концентрация углекислого газа в наши дни, по сравнению с доиндустриальным уровнем (тогда по оценке учёных эта величина составляла 0,00028 % объёмных) возросла в 1,5 раза. Рекордный уровень этого значения был зафиксирован в 2015 году и достиг показателя в 0,00041 % объёмных, согласно данным, предоставленным Всемирной метеорологической ассоциацией. Этому негативному явлению способствовало индустриальное воздействие человека, провоцирующее глобальное потепление климата. Помимо газовых компонентов в воздухе содержится вода и присутствуют твёрдые частицы: пыльца растений, кристаллики соли, грунтовая пыль. Содержание воды в атмосфере Земли зависит от географической широты и колеблется от 0,2 % до 2,5 % от общего объёма воздушной оболочки. Вода является важным аккумулятором тепла и содержится преимущественно в нижних слоях атмосферы. С увеличением высоты концентрация её неуклонно падает. До высоты 100-120 км. вследствие полного перемешивания воздуха, состав атмосферы однороден. За пределами этих значений соотношение между азотом и кислородом начинает изменяться. Например, на высоте 200-800 км содержание азота в 10-100 раз преобладает над кислородом. На верхние атмосферные слои приходится небольшая часть её массы, но именно они в значительной степени определяют качество жизни на поверхности нашей планеты. На высоте 500-1000 км гелий становится основным составляющим компонентом. Гелиевая корона Земли простирается примерно до 1600 км, выше 2000-3000 км преобладает водород. Эти легкие слои атмосферы защищают наш «Космический дом» от потока лучей и оберегает от череды частиц высоких энергий.

Энергетика космоса волнует умы ученых, многие вопросы остаются нерешенными. Ключевую роль в судьбе Вселенной (закрытая, открытая, стационарная) играет плотность энергии-массы (эквивалентны по Эйнштейну Е = m * c², где Е - энергия, т - масса, с - скорость света).

Установлено, что плотность энергии-массы Вселенной близка к критической, грань между закрытой, т.е. переход от расширения к сжатию, и открытой, т.е. бесконечно расширяющейся, трудноуловима.

Отклонения плотности энергии-массы Вселенной от критической оценивается в 10^-60 (P.C.W. Da- viesh). Высокая степень близости или даже равенство подтверждают измерения высокоточными приборами реликтового излучения. Температура реликтового излучения оказалась равной 2,725±0,001 К. Обнаружена также анизотропность излучения порядка 10^-4-10^-5 К. Вопрос плотности энергии-массы осложняется тем обстоятельством, что суммарная масса наблюдаемой материи составляет менее 1% от критической. Наблюдения вращения галактик и скоплений галактик позволяет эту разницу довести до 10-25 %. Эту разницу назвали темной материей (не излучает и не поглощает, т.е. не наблюдается). Оставшиеся 75-90 % присвоили название темной энергии.

В то же время, очевидно, что наблюдаемая материя возникла из поля пространство-время. Хотя такое название поля не самое удачное, хорошее имя для любого объекта имеет большое значение для усвоения, если не сущности, то популяризации. Можно предложить такие названия как квантовый вакуум, скалярное поле и т.д.

Мнение С. Хокинга (S. Haukling) о том, что полная энергия Вселенной равна нулю, не убедительно. Известно, что вакуум участвует в дальнодействующих взаимодействиях - электромагнитном и гравитационном. Возникают понятия отрицательной энергии (раз есть положительная в виде галактик, звезд, планет и т.д.), массы, температуры по Кельвину. Это, разумеется, не доказательство, но основание для сомнения, хотя авторитет С. Хокинга слишком велик для отрицания его мнения.

Логично предположить, что до возникновения, т.е. до «Большого взрыва», энергетическое поле (квантовый вакуум, скалярное поле) существовало. Это можно было назвать «пустым» пространством или «пустой» Вселенной. По этой гипотезе можно вычислить плотность энергии-массы, исходя из факта практически близкой или даже равной критической. Учитывая, что поле равномерно в пространстве, по формуле Шварцшильда (K. Schwarzschild). вселенная энергия коллайдер эволюция

Кстати, факт постоянства скорости света в нашей Вселенной, измеренной с большой точностью, тоже является свойством поля данной Вселенной. Сценарий возникновения и развития Вселенной с образованием материальных объектов (фотоны, барионы, звезды, галактики и т.д.) в предположении, или даже по мнению основоположников современной космологии, таких как Эйнштейн, Фридман, Хокинг и др., приводит к мысли о сферической форме, т.е. Вселенная-пространство до возникновения наблюдаемых объектов тоже имела сферическую форму.

Другой логичной гипотезой является вращение Вселенной-пространства. Вращение свойственно всем известным объектам материи: ядрам (адроном), планетам, звездам, галактикам. Вращение создает центробежную силу, т.е. силу отталкивания, раздувания. Такую силу (силу отталкивания, антигравитации) в свою общую теорию относительности (ОТО) Эйнштейн ввел с целью создания модели стационарной Вселенной. Однако после открытия факта раздувания он отказался от этой идеи, назвав это своей ошибкой.

Исследование энергетического поля (квантовое поле, гравитационное поле) развивалось по нескольким направлениям, таким как квантовая гравитация, квантовая хромодинамика (КХД), теория суперструн, супергравитации. Определенные успехи достигнуты в электродинамике, электросла- бом взаимодействии. КХД не включает гравитацию, электросильное взаимодействие (структура ядер, адронов), упирается в энергии порядка 10¹⁵10¹⁶ ГэВ. Включение гравитации в теорию (теорию суперобъединения) приведет к еще большим, по крайней мере, на несколько порядков, энергиям, например, до 10²⁸ ГэВ.

Экспериментальные исследования таких высоких энергий требует создания сложных и дорогостоящих инструментов: наземных и орбитальных телескопов, синхрофазотронов, большого коллайдера. Мощным средством теоретического исследования является математика, вооруженная суперкомпьютерами. Впечатляют достижения квантовой метрологии: время до 10^-11 секунд, пиковольтметрия до 10^-14 В, пикоамперометрия до 10^-15 А, длин до 10^-11 м. Бурное развитие науки позволяет надеяться, что возможно если не полностью решить, то значительно приблизиться к решению законов возникновения, эволюции и судьбы Вселенной.

Традиционная классификация энергоресурсов от низкопотенциальных, таких как ветряная энергия, солнечная энергия, энергия биомассы до высокопотенциальных энергоносителей (нефть, природный газ, твёрдое топливо) не предусматривает энергии такого масштаба, как у Вселенной. Как следствие, появляются проблемы возможности хранения, измерения, перемещения этого энергоресурса.

Возникает тревожный вопрос: любое достижение науки и техники не всегда идет на цели создания благ, часто на создание средств разрушения. Атомная энергия - это не только электростанции, но и бомбы. Термоядерная энергия пока идет только на бомбы, использование ее в мирных делах не достигнуто.

Энергия квантового вакуума-поля на много порядков превосходит известные источники энергии. Такие уровни энергии опасны не только планете, солнечной системе, но и не благоприятны для развития живых организмов, разума и интеллекта. Энергоресурсы Вселенной, при общечеловеческих усилиях, могут стать альтернативой всем остальным источникам энергии. Новый геополитический этап приведет к объединению и интеграции всех стран планеты. Сохраним наш «Космический корабль-Земля» и сияние её гелиевой короны для будущих поколений.

Список литературы

1. Акимова Т.А., Хаскин В.В., Экология. Человек-Экономика-Биота-Среда. - М.: «ЮНИТИ», 2007. - 495 с.

2. Белов С.В., Морозова Л.Л., Сивков В.П. Безопасность жизнедеятельности. Ч. 1. - М.: В АСОТ, 1992. - 616 с.

3. Кристофер де При, Алан Аксельрод: пер. с англ. М. Заболотских. Занимательная астрономия. Все тайны Вселенной. - М.: АСТ: Астрель, 2008. - 374 с.

4. Фейгин О. О. Поразительная Вселенная. - М.: Эксмо, 2011. - 288 с.

5. Хокинг С. Краткая история Вселенной. - СПб.: Амфора, 2010. - 496 с.

Размещено на Allbest.ru