Публикация научных статей.
Вход на сайт
E-mail:
Пароль:
Запомнить
Регистрация/
Забыли пароль?
Научные направления
Поделиться:
Разделы: Физика, Химия, Экология, Науки о Земле
Размещена 09.02.2019. Последняя правка: 13.02.2019.

Изменение климата. Другой взгляд

Еременко Владимир Михайлович

Открытое акционерное общество "РУССКИЙ АЛЮМИНИЙ"

с 1978г. по 2008г. - мастер смены, старший смены электролизник

Аннотация:
В статье анализируется влияние роста мирового населения и сжигания человеком природных углеводородов на климат Земли.


Abstract:
The article analyzes the impact of the growth of the world population and the burning of natural hydrocarbons on the Earth’s climate.


Ключевые слова:
изменение климата; вода; углеводородное топливо; бензин; природный газ; рост населения; наводнение; кислород; глобальное потепление

Keywords:
changing of the climate; water; hydrocarbon fuel; petrol; natural gas; population growth; flood; oxygen; global warming


УДК 008.2

Введение

Весь мир признаёт, что на Земле изменяется климат. Это обсуждают на международных конференциях и заседаниях ООН. И основной темой обсуждения является глобальное потепление и его последствия. Выдвигаются научные теории - теория парникового эффекта и теория озоновых дыр; псевдонаучные - например, изменение климата как результат применения климатического оружия. Бывают и совсем ненаучные - такие, как - "Земля - живое существо, и изменение климата - это её реакция на разрушительную для планеты деятельность человечества".

Однако ряд вопросов почти нигде не рассматривается:

- Почему все изменения климата происходят в последние 100-200 лет?

- Почему повсеместно резко увеличилось количество осадков (в месяц две - три месячные нормы)?

- Почему возросло количество осадков в виде града, размером с голубиное или куриное яйцо, а 50-70 лет назад град такого размера был редкостью?

- Почему увеличились скорости ветров и изменилось их направление?

- Почему повсеместно фиксируются аномально высокие и низкие температуры (например, снег выпадает там, где его никогда не было)?

Цель

Цель настоящей статьи - ответить на эти, а также другие, сопряжённые с вышеизложенными, вопросы. И на основании этого предположить, что ожидает человечество в будущем.

Используемые данные

Для этого будут использованы:

- статистические данные;

- знание того, что нефть и природный газ - это углеводороды с особой формулой СхНу;

- Закон о выравнивании температур разно нагретых тел при их соприкосновении;

- Закон о переходе "количества в качество". Т.е. при накоплении предельного количества вещества или действия, у этого вещества/действия появляются новые свойства и характеристики;

- планета Земля подобна закрытому сосуду;

- Закон о круговороте воды в природе;

- знание, что люди и животные - кислорододышащие существа и человеку необходимы дополнительные источники тепла для подержания температуры тела;

- при сжигании природного газа и нефтепродуктов выделяется большое количество тепла.

Расчёты в данной статье являются примерными.

Температура на поверхности нашей планеты в среднем более 0 оС. Температура окружающего Землю космоса в районе минус 270 оС. Таким образом, Земля обязана отдавать тепло в космическое пространство. Компенсация отданного вовне тепла происходит за счёт солнечной энергии. Поступление и отдача тепла должны быть равными, иначе Земля была бы либо "кипящей", либо "ледяной" планетой.

Было ли за последние 300-500 лет сильное изменение солнечной активности и увеличение поступления тепла на нашу планету? Таких данных нет. Почему же тогда на Земле растёт температура? Вероятно, причина тому - источники тепла на самой планете.

Кроме упомянутого выше парникового эффекта, есть ещё, как минимум, три дополнительных существенных источника тепла: человек - как теплокровное и дышащее существо; двигатели внутреннего сгорания.

1 Человек - как источник повышения температуры на планете

Теплокровные существа на планете имеют температуру тела около 37 оС.

Количество теплокровных животных за сотни лет не увеличилось, а скорее уменьшилось. Поэтому они никакого влияния на поступление тепла в атмосферу не оказывают.

Другое дело - человек. В начале нашей эры людское население Земли было около 300-400 млн человек. Численность населения практически не росла. Причины этого - войны; эпидемии; высокая «детская» и «взрослая» смертность; низкая продолжительность жизни. Был паритет - количество родившихся и умерших людей было примерно равным. Следовательно, люди (как теплокровные животные) того времени не могли быть дополнительными источниками тепла на Земле. Видим, что в то время влияние теплокровных существ на климат планеты было минимальным. Земля была приспособлена к такому количеству людей, животных и птиц.

Но с развитием медицины человеческое население стало расти. Стала уменьшаться детская смертность и смертность от болезней; уменьшилось количество эпидемий и количество умерших от этих эпидемий. Стала увеличиваться продолжительность жизни. И темпы роста численности людей стали увеличиваться [1]:

- с 1200 по 1700 годы среднегодовое население на Земле было не более 500 млн человек;

- в 1800 г. - около 1 млрд человек;

- в 1900 г. - 1,6 млрд человек;

- в 1965 г. - более 3,3 млрд человек;

- в 2000 г. - около 6 млрд человек;

- в 2010 г. - более 6,7 млрд человек.

И все проживающие на Земле люди день за днём "отдают" тепло в атмосферу. Люди - своего рода "печки" с температурой 37 оС. И чем больше людей на Земле, тем больше тепла они непрерывно "отдают". Кроме того, люди живут и работают в помещениях, которые отапливаются, и, следовательно, также являются дополнительными источниками тепла.

Также стоит учесть тот факт, что человек за один вдох - выдох прокачивает через себя около 600 см3 воздуха. За минуту он делает 15-20 вдохов-выдохов. Вдыхаемый воздух имеет температуру, в основном, ниже 37 оС. А воздух на выдохе обладает температурой 37 оС. Таким образом, только за последний год население Земли нагрело не менее 3000 км3 воздуха.

Люди как раньше, так и сейчас используют углеродное сырьё, в качестве источника тепловой энергии: уголь, дерево, траву. Если бы человек, использовал только эти ресурсы, как источник тепла и энергии, то при таком темпе роста населения, на Земле уже не осталось бы лесов и угля - всё было бы сожжено.

Однако такой ситуации удалось избежать, благодаря обнаружению нефти и природного газа полтора столетия назад. Человек научился использовать эти природные ресурсы как источник энергии. Кроме того, нефть "разложили" на бензин, керосин и дизельное топливо. Также изобрели двигатель внутреннего сгорания (далее - ДВС). И началась эра автомобилей, самолётов и водного транспорта с этим типом двигателя.

В начале автомобильной эры количество автомобилей исчислялось десятками тысяч. Но уже в 1986 г. было 500 млн штук, а в 2018 г. выросло до более чем 1 млрд штук [2].

КПД ДВС, как известно, не превышает 50 %. Автомобили сжигают миллионы тонн топлива, и не менее половины тепла от сгорания уходит в атмосферу. Следовательно, транспорт, работающий на углеводородном сырье - ещё один, более мощный, чем человек, источник нагрева атмосферы.

Когда население Земли составляло десятки миллионов человек, не было транспорта, работающего на углеводородах, и на планете был тепловой паритет.

Сейчас, когда людей несколько миллиардов, а автомобилей уже миллиард, ежедневно сжигаются миллионы тонн топлива в ДВС. Таким образом, человек, интенсивно, не останавливаясь, подогревает атмосферу. Тем самым нарушая тепловой паритет.

Парниковый эффект также активно участвует в поднятии температуры на планете.

2 Влияние сжигания углеводородного топлива и природного газа на климат

Ниже рассмотрено влияние на климат использование человеком углеводородного топлива и природного газа.

2.1 Увеличение количества осадков

Вода с поверхности рек, озёр, морей и океанов, а также с влажной почвы, испаряясь, поднимается в верхние слои атмосферы. Там пары воды кристаллизуются, концентрируются в облака, и в виде дождя и снега возвращаются на землю. Это круговорот воды в природе.

Если в отдельных местах наблюдается сильная жара, то пары воды имеют более высокую температуру. Поэтому, поднимаясь в верхние слои атмосферы с более низкой температурой, они образуют градины.

Поскольку площадь поверхности водоёмов не изменилась, возникает вопрос, откуда в атмосфере появилась "новая" вода? Откуда дополнительные месячные нормы осадков за последние сто лет?

Некоторые исследователи утверждают, что из-за таяния ледников площадь океанов увеличивается, отчего испаряемой воды, а значит и осадков, становится больше. Но по этой причине объём осадков должен увеличиваться постепенно, ежегодно поднимаясь на определённую величину. Сейчас же за несколько дней может выпасть одна или две месячных нормы.

Следовательно, нужно искать причину резкого увеличения осадков в появлении нового мощного источника поступления дополнительной воды. И этим источником является ДВС, сжигающий углеводородное сырьё.

Формула наиболее хорошего (образцового) бензина - С8Н18.

Реакция сгорания бензина [3]:

2 С8Н18 + 25 О2 → 16 СО2 + 18 Н2О + Q↑

Вес 1 л бензина - около 700 г. Простой расчёт показывает, что при сгорании 1 л бензина образуется около 1 кг воды. Примерно такое же соотношение при сжигании дизельного топлива и керосина.

Вот она, "новая" вода. 1 л бензина, который находится на поверхности Земли, превращается в 1 л воды. Причём газообразной, сильно нагретой (гораздо выше 100 оС). По законам физики, эта газообразная вода поднимается в верхние слои атмосферы, там кристаллизуется, и потом выпадает на поверхность Земли в виде дополнительных месячных норм осадков.

Реакция сгорания природного газа [4]:

СН4 + 2 О2 → СО2 + 2 Н2О + Q↑

При сжигании 16 г природного газа образуется 36 г воды.

1 м3 природного газа имеет вес 620 г. Сжигая его, мы получаем 1395 г воды.

Как пример, в 2009 г. в США было произведено 480 млн тонн автомобильного топлива и столько же было израсходовано. Следовательно, в атмосферу попало не менее 500 млн тонн "новой" воды и вернулось оттуда дополнительными нормами осадков.

Если учесть Европу, Китай, Японию, Россию и другие страны эта цифра, несомненно, сильно увеличится.

Только за 2015 г. странами ЕС было потреблено около 500 млрд м3 природного газа. При этом 60-70 % пошло на отопление и производство энергии. При этом получилось не менее 350 млн тонн "новой" воды. Опять же, если учесть другие страны, данная цифра также сильно возрастёт.

Таким образом, кроме дополнительной воды от таяния ледников, в атмосферу попадают миллионы тонн "новой" воды, что, несомненно влияет на климат.

2.2 Изменение силы и направления ветра, град и аномальное увеличение температуры

Расположение природных водоёмов, их площади и расположение столетия остаются практически неизменными. Леса, поля и горы также имеют относительно точную географическую привязку. Это значит, что места испарения воды, скорость её подъёма вверх и объёмы были относительно постоянными по годам и местоположению. Потому препятствия для ветров в виде масс воды в атмосфере, а также лесов и гор - были практически неизменны. Потому до XX века хорошо действовали "народные приметы" - можно было с большой точностью «предсказать» на длительный период количество и время осадков в данной местности.

В XIX-XX столетиях резко выросло население планеты. Появилось огромное количество транспортных средств. Как следствие, изменились вертикальные тепловые потоки. А именно, вода, испаряющаяся с поверхности водоёмов, имеет температуру окружающей среды и скорость её подъёма невысока. При подъёме, пары воды "затягивают" воздух от земли в верхние слои атмосферы. Когда выпадают осадки (снег, дождь), холодный воздух за ними опускается вниз. Это есть одна из причин ветров разной температуры. Как уже отмечалось, в постоянной среде скорость и направление ветров были относительно постоянны и предсказуемы.

Когда человек начинает использовать транспорт с ДВС, вода, образующаяся при сжигании топлива, имеет более высокую температуру, чем та, что испаряется с поверхности водоёмов. Значит и подъём в верхние слои атмосферы "новой", более горячей, воды будет гораздо быстрее. И скорость вовлекаемого воздуха будет выше.

За счёт своей температуры, "новая" вода поднимается выше, чем природная. И, конденсируясь, превращается в град. Из-за более низкой температуры градины становятся крупнее и их количество также увеличивается.

Реальность такова, что дождь и снег, образующиеся в более высоких и холодных слоях атмосферы, сами становятся холоднее. И потому тянут за собой более воздух с более низкой температурой. Это очередной фактор изменения скоростей и направления ветров и появления зон с аномальными температурами.

Масса воды в атмосфере стала гораздо больше. И это очередное препятствие для ветров. Количество осадков увеличилось, время их выпадения возросло. И воздух они завихряют иначе, и охлаждают больше и сильнее. То есть по-новому.

Существенное влияние на скорость и направление ветров оказывают тепло, поднимающееся от людей и автомобилей. Таких тепловых потоков становится всё больше, и они "перемешивают" воздух очень интенсивно. Вследствие этого осадки выпадают там, где их не было, и исчезают в тех местах, где раньше были.

В таких реалиях не вызывают удивления "неожиданные" засухи; аномальная жара или аномально низкие температуры; продолжительные дожди; длительные периоды тепла (холода), не поддающиеся прогнозам; продолжительные и часто ураганные ветры.

Стоит также отметить, на первый взгляд, незначительный, но на деле очень существенный момент. Это передвижение автомобилей. Десятки миллионов больших и объёмных предметов на приличной скорости передвигаются по Земле. И тем самым достаточно сильно завихряют воздух.

2.3 Изменение количества кислорода в атмосфере Земли

Известно, что производителем кислорода на Земле является её флора. При помощи фотосинтеза растения и деревья разлагают углекислый газ на углерод и кислород. Углерод уходит на строительство структур деревьев и растений. Кислород уходит в атмосферу, пополняя запасы кислорода в воздухе.

Площадь территорий, покрытых лесами и растениями, за последние тысячелетия не увеличилась. Значит, и ежегодное производство кислорода на планете не изменялось существенно.

До последнего времени потребителями кислорода на Земле были кислорододышащие существа. Также кислород расходуется при горении углеродного сырья, а это деревья, растения, уголь и прочее. При окислении получается углекислый газ. До XV-XVI века новое производство кислорода примерно равнялось его расходованию.

Но, начиная с XVI века, всё изменилось. При одинаковом ежегодном производстве кислорода путём фотосинтеза, количество его потребителей стало расти. За последние 200-300 лет:

1) население Земли быстро росло. За это время количество людей выросло более, чем на 6 миллиардов;

2) стал широко использоваться транспорт с ДВС (его количество выросло до 1 млрд штук);

3) сжигаются миллиарды км3 природного газа.

Равенство между производством и потреблением кислорода нарушилось. Человечество стало интенсивно потреблять кислород, постоянно уменьшая основную, неизменную часть кислорода Земли, полученную путём фотосинтеза. Ситуацию усугубляют не только уменьшение количества кислорода, но и снижение его концентрации у поверхности Земли из-за вытеснения кислорода углекислым газом. Увеличение содержания углекислого газа в атмосфере увеличивает её вес, изменяет свето- и электропроводимость, плотность и другие характеристики.

Выводы

Известно, что самую устойчивую систему можно вывести из равновесия, расшатав или сломав у неё любой, даже самый незначительный, элемент.

Последние пару сотен лет атмосфера Земли успешно нагревалась людьми, транспортом на углеводородном топливе. Атмосфера стремительно насыщалась парами воды от сгорания углеводородов и, в итоге, её объёмы достигли большой величины.

И как в любой замкнутой системе, сейчас сколько воды попадает в атмосферу, столько возвращается на Землю. Потому дождь, снег, град выпадают обильно и часто. Ветры существенно изменили направления и скорость. Ураганный ветер теперь - обыденность.

Количество воды и действий в атмосфере Земли достигло критической точки. Начался процесс перехода в новое качество под названием "новый климат".

Что нас ожидает:

1) Количество людей, по прогнозам, будет и дальше увеличиваться.

2) На данный момент альтернативы углеводородному сырью, как энергоносителю, нет. Другие энергоносители (электроэнергия, атомная энергетика, энергия ветра и пр.) не имеют мобильности, простора обслуживания, доступности. И электроэнергии на Земле уже сейчас не хватает.

3) Человечество не откажется от мобильности и комфорта, которые обеспечиваются использованием транспорта на углеводородном сырье.

4) Люди смертны. Лозунги: "На наш век хватит" и "После нас хоть потоп" - работают в полной мере.

5) Запасы нефти и природного газа не бесконечны. И когда они подойдут к концу, неизвестно, что будет с человечеством.

Однако несмотря на всё выше перечисленное, есть и положительный момент. Люди, которые родятся сейчас, будут жить в новом климате. Адаптируются к нему. А это значит, что для человечества не всё потеряно.

Библиографический список:

1. Рейтинги стран и компаний, технические показатели уникальной техники, значимые факты [электронный ресурс]. - Режим доступа: http://total-rating.ru/1918-chislennost-naseleniya-v-mire-po-godam.html (дата обращения 01.02.2019)
2. Интернет-издание «За рулем» [электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.zr.ru/content/news/350201-kolichestvo_avtomobilej_v_mire_perevalilo_za_milliard/ (дата обращения 26.10.2018)
3. Глава 5. Химические реакции. §5.7 Вычисления по химическим формулам и химическим уравнениям // Новосибирский государственный университет. Факультет естественных наук. Электронный учебник по химии для школьников и студентов. URL: http://www.hemi.nsu.ru/ucheb157.htm (дата обращения 01.02.2019)
4. Глава 5. Химические реакции. §5.1 Уравнения химических реакций // Новосибирский государственный университет. Факультет естественных наук. URL: http://www.hemi.nsu.ru/ucheb151.htm (дата обращения 01.02.2019)




Рецензии:

9.02.2019, 16:59 Исмаилов Сохраб Ахмедович
Рецензия:  Гуманная тема. Непрерывный рост содержания углекислого газа в атмосфере приводит к образованию парникового эффекта и глобального потепления. Конечно, причина этого в том, что люди оказывают антропогенное воздействие на природу, от которого человек никогда не спасен. Автор затрагивает этот вопрос. Правда, увеличение транспортных средств, как антропогенное воздействие сильно влияет на атмосферу, но рост людей не касается этой проблемы. Количество тепла, выделяемое каждым человеком в атмосферу, очень мало по сравнению с теплом в природе. Было бы замечательно, если бы автор указал на инверсию магнитных полюсов Земли. Северный полюс Земли уже изменил свое прежнее положение более чем на 11 градусов. Посмотрите, это причина того, что атмосфера резко изменилась за последние годы. К сожалению, я не сталкивался с этим термином. Судя по всему, автор плохо разбирается в химии. Автор подчеркивает, что при сжигании природного газа образуется 34 г воды. А должно быть 36г. СН4 + 2 О2 → СО2 + 2 Н2О + Q↑ Учитывая вышеизложенное, статья может быть напечатана.

14.02.2019 21:21 Ответ на рецензию автора Еременко Владимир Михайлович:
Сохраб Ахмедович, благодарю за рецензию. Ваши замечания справедливы и будут учтены при доработке статьи. Вы правы, 1 грамм-моль Н2О - 18 г, следовательно 2 грамм-моля - 36 г В этой части исправления уже внесены.

9.02.2019, 22:12 Шаповалов Владимир Михайлович
Рецензия: Тема актуальна. К сожалению отсутствует литературный обзор, а публикаций на эту тему как в отечественной литературе, так и зарубежной очень много. В Европе всё большее распространение получают естественные (возобновляемые) источники энергии: водя, ветер и т.п. В тепловом балансе пропущено внутренне тепло Земли, в больших количествах выделяющееся при извержении вулканов. Допущена неточность: при описании реакции горения метана - грамм-моль воды это 18 гр, следовательно, 2 грамм-моля - 36 гр. Учитывая оптимистический конец, статья может быть напечатана.
13.02.2019 12:12 Ответ на рецензию автора Еременко Владимир Михайлович:
Владимир Михайлович, благодарю за рецензию. Да, в мире получают распространение возобновляемые источники энергии. И они уменьшают дефицит электроэнергии во многих странах. Но данные источники маломощны и низкомобильны, потому, я думаю, заменить природный газ и нефтепродукты могут только частично. В 1 грамм-моль Н2О - 18 г, естественно, в 2 грамм-моля Н2О - 36 г Благодарю за замечание, исправлю. В статье не ставится задача рассмотреть все факторы, влияющие на климат планеты. Она ориентирована на то, чтобы проанализировать влияние на климат факторов, появившихся за последние несколько сотен лет: а) миллионов тонн Н2О, выделяющейся при сгорании углеводородного топлива и природного газа; б) автомобилей, как источников тепла, которых раньше не было; в) резко возросшего количества населения планеты. С учётом Ваших замечаний, статья будет доработана.

10.02.2019, 9:26 Микаберидзе Малхаз Шотаевич
Рецензия: Статья на данную тему вызывает большой интерес и является актуальной, но отсутствуют аналитический материал, нет четких научных аргументов.Заключение также нужно сделать более значимым и оригинальным, сформулировать выводы. Статью следует доработать. Микаберидзе Малхаз Шотаевич - Государственный Университет Акакия Церетели, кандидат технических наук, академический доктор, профессор.
14.02.2019 21:21 Ответ на рецензию автора Еременко Владимир Михайлович:
Малхаз Шотаевич, благодарю за рецензию. При доработке статьи Ваши рекомендации будут обязательно учтены.

10.02.2019, 16:19 Васильев Денис Владимирович
Рецензия: Статья интересная. Но называть теорию "Геи" (живой земли) антинаучной, а потом высказывать свою теорию о причинах потепления климата без четких доказательств и без должного анализа и критики уже существующих теорий - весьма опрометчиво. Главный недостаток статьи отсутствие критического анализа своих предположений и научной аргументации. Конечно эти недостатки всегда характерны для новых идей, но чтобы дать жизнь новой идеи надо уметь её защищать, а без четкой научной аргументации и знания недостатков уже существующих идей это крайне сложно. Поэтому статью желательно доработать. В целом же идеи изложенные в статье весьма интересны и они достойны того, чтобы быть представлены общественности, после того как статья будет доработана.
13.02.2019 12:12 Ответ на рецензию автора Еременко Владимир Михайлович:
Денис Владимирович, благодарю за рецензию. Вы, несомненно, правы. Все теории и исследования по изменению климата на Земле имеют место быть. Замечания по статье справедливы, и статья будет доработана.

14.02.2019, 21:42 Васильев Денис Владимирович
Рецензия: Еще немного поправок, для того, чтобы статья стала лучше. Особо не вглядывалшся, то что бегло заметил."Масса воды в атмосфере стала гораздо больше". Быстрее возросла, увеличилась. "До XV-XVI века новое производство кислорода примерно равнялось его расходованию". Производят фабрики и заводы, а растения не промышленные предприятия. "Реакция сгорания природного газа" Горение это уже реакция, или процесс. Говорят горение, или химическая реакция. "ак пример, в 2009 г. в США было произведено 480 млн тонн автомобильного топлива и столько же было израсходовано. Следовательно, в атмосферу попало не менее 500 млн тонн "новой" воды и вернулось оттуда дополнительными нормами осадков." Кто устанавливает дополнительные нормы осадков? Предложение получается немного не логичным. В целом же статья интересная. Желаю успеха в её доработке.

15.02.2019, 22:10 Саньков Петр Николаевич
Рецензия: Статья интересна и затрагивает весьма актуальную тему, которая уже почти 30 лет обсуждается на самом высшем уровне мировой наукой - международное соглашение, дополнительный документ к Рамочной конвенции ООН об изменении климата (1992), принятое в Киото (Япония) в декабре 1992 года. Вполне достаточно в рецензиях замечаний и дополнений. Автору необходимо более аргументировано (со ссылками на публикации и их научным анализом)перепроверить основные положения, затронутые в статье. Наиболее проблемная из них: глобальное потепление, или - похолодание! В целом статья после доработки может быть опубликована.



Комментарии пользователей:

9.02.2019, 15:39 Бессонов Евгений Александрович
Отзыв:  Статья носит скорее публицистический, нежели научный характер. В ней нет четких научных доводов и аргументов в защиту выдвигаемых утверждений. Отсутствуют аналитический материал (расчеты, графики, таблицы) и ссылки на авторитетные источники информации по данной теме (изменение климата). Автор переносит всю ответственность за изменение климата на деятельность человека и рост народонаселения Земли, несмотря на то, что современная наука (метеорология) отводит антропогенному воздействию весьма небольшую часть (по некоторым оценкам не более 10%), а остальное - на космическое влияние и геофизические изменения Земли. Из положительных качеств можно отнести актуальность статьи и смелость автора, который решился вступить в академическую полемику между сторонниками и противниками существующего глобального изменения климата. Предлагаю автору существенно переработать статью, сделать ее научной и более структурированной, подкрепить ее необходимым аналитическим материалом, а выводы достоверно аргументировать.


Оставить комментарий


 
 

Вверх