Лежащий на пляже человек загорит, нагреется и проголодается. Он никогда не сможет жить только благодаря солнечной энергии. Растения обладают этой удивительной способностью благодаря особому веществу - хлорофиллу (греч. chloros - "зеленый", phylum - "лист"). С его помощью из молекул углекислого газа они производят разновидность сахара - глюкозу (греч. glykys - "сладкий"). Такой процесс называется фотосинтезом (греч. photos - "свет", synthesis - "соединение"), то есть соединением (синтезом) простых веществ в более сложные под воздействием солнечной энергии. Другими словами, с помощью солнечной энергии растения производят пищу буквально из воздуха!
Если задуматься, фотосинтез - фантастический и таинственный процесс! Представь, что люди создадут небольшой домашний прибор, способный осуществлять фотосинтез. В электрическую розетку прибор включать не надо. Он будет улавливать лучи Солнца с помощью солнечных батарей. Углекислый газ специально подводить тоже не надо - его хватает в окружающем воздухе. В одно отверстие такого прибора будет ежедневно наливаться вода, поскольку она необходима для фотосинтеза, а из другого будет высыпаться сахарный песок. Звучит невероятно! Люди такой фокус пока проделать не могут, а вот растения совершают его каждую минуту, улавливая солнечные лучи.
Благодаря фотосинтезу растения каждый год не только создают миллиарды тонн питательных веществ, но и растут. Жар, которым пышут дрова в печке, - это энергия Солнца, которую когда-то запасли деревья для своих нужд. Каменный уголь образовался из древних растений. Его энергия также имеет "солнечное" происхождение. По мнению многих ученых, нефть и получаемый из нефти бензин своим происхождением обязаны нашему дневному светилу. Получается, что и автомобили двигает Солнце! Для работы гидроэлектростанций тоже нужно солнечное тепло. Попробуй сам объяснить, как в этом случае энергия Солнца превращается в электрический ток…
В конце XX века люди стали разрабатывать приемы, позволяющие улавливать солнечную энергию. Пока "поймать" ее удается немного. Однако инженеры упорно стремятся создать эффективные солнечные батареи и панели, энергии которых хватило бы на более серьезные задачи. В первой трети XXI века только несколько процентов энергетических потребностей человечества будет удовлетворяться благодаря энергии Солнца, но в будущем эта доля многократно возрастет.
Со временем большинство домов будут строиться с крышами, способными накапливать солнечное излучение и превращать его в электрическую энергию. Человек научиться подражать растениям и станет синтезировать продукты из воды и воздуха. Автомобилям и самолетам не нужен будет бензин, а компьютеры не придется втыкать в электрическую розетку. Время этих чудес настанет, когда человечество в полной мере научится пользоваться ближайшим к нам источником космической энергии - звездой по имени Солнце.
ТАИНСТВЕННОЕ ПРИТЯЖЕНИЕ
Отчего Земля двигается вокруг Солнца по своей орбите? Отчего она не улетает от него в бездонную глубину космоса или не падает на наше светило? Это объясняется действием центробежной силы. Именно она заставляет отклоняться подвесные сиденья на вращающейся карусели. Под воздействием центробежной силы камень вылетает из раскрученной пращи ("убегает" от ее центра). Эта сила тем больше, чем массивнее вращающееся тело и выше его скорость.
Именно центробежная сила не позволяет нашей планете упасть на Солнце. Однако что же играет роль веревки, удерживающей ее на орбите? Впервые ответить на этот вопрос смог в XVII веке знаменитый английский физик Исаак Ньютон. Согласно легенде он однажды увидел падение яблока в саду. Из этого обычного явления Ньютон сделал гениальное обобщение, сформулировав закон всемирного тяготения. Не только Земля притягивает к себе яблоко. Все тела притягиваются друг к другу! Яблоко тоже воздействует на Землю. Однако сила этого притяжения так мала, что не оказывает практически никакого влияния на движение нашей массивной планеты.
Силу тяготения иначе называют силой гравитации (лат. gravitas - "тяжесть"). Чем массивнее тела, тем с большей силой они притягиваются друг к другу. Сила тяготения зависит и от расстояния между телами. Чем оно меньше, тем сильнее гравитация. Человек и стоящая перед ним на столе чашка притягиваются друг к другу. Поскольку массы этих двух тел невелики, человек не чувствует силы притяжения к чашке, а чашка никогда не сдвинется под воздействием этой силы со своего места. Иное дело Солнце и Земля.
Диаметр Солнца составляет более миллиона километров, а для того чтобы выразить его массу в миллионах тонн, потребуется цифра с двадцатью нулями. Неудивительно, что такое гигантское тело цепко удерживает нашу планету посредством силы притяжения. По сравнению с Солнцем наша планета обладает крошечной массой. Поэтому Земля, хотя и притягивает к себе Солнце, воздействие этой силы на небесное светило почти не сказывается.
Для того чтобы улететь с Земли в космическое пространство, необходимо преодолеть силу ее притяжения. Наша планета с помощью этой силы удерживает свою атмосферу. Газы, из которых состоит Солнце, притягиваются к центру светила, где возникает чудовищное давление. В результате начинается термоядерный синтез и выделяется гигантская энергия, которая может разорвать Солнце как бомбу. Однако взрыва не происходит, поскольку силы притяжения постоянно стягивают внешние слои Солнца по направлению к его центру.
С гравитацией мы имеем дело в течение всей жизни. Вместе с тем, несмотря на распространенность и обыденность гравитации, она не становится от этого понятной. Действительно, с чего бы тела, никак не связанные друг с другом, должны друг друга притягивать?
Ответить на этот вопрос попытался великий физик XX века Альберт Эйнштейн. Он предположил, что любые тела меняют окружающее их пространство. Пусть у нас имеется большой кусок толстой резиновой пленки. Растянем ее, а в центр положим тяжелый железный шар. Он прогнет пленку, и вокруг него возникнет что-то вроде неглубокой лунки. Если теперь положить на край пленки маленький шарик, он покатится прямо в лунку, то есть будет "притягиваться" центральным шаром. Если катануть шарик по поверхности изогнутой пленки, придав ему некоторую начальную скорость, он может и не скатиться в лунку, а лишь изменит направление своего движения, прокатившись по ее краю. Именно так меняют траекторию своего движения быстро двигающиеся космические тела, попавшие в зону притяжения планет или Солнца.