Термодинамические ограничения экстенсивного развития

Пока энтропийный баланс Земли остается отрицательным, пока планета успевает выбрасывать накапливающийся в геосфере «мусор», до тех пор сохраняется принципиальная возможность устойчивого развития земных систем — географических, биологических и социальных.

Устойчивое развитие (sustained development) — широко используемый сейчас термин, перекочевавший из специальных экологических исследований в лексикон международной политики и средств массовой информации. Термин достаточно многогранен, но, в общем, его смысл можно передать как уверенное сохранение тенденций поступательного прогресса, надежное исключение возможности деградационных явлений, экологических и социальных катастроф.

Но обязан ли энтропийный баланс Земли оставаться отрицательным вечно? Для ответа рассмотрим динамику изменения статей баланса.

Входящий с солнечным светом поток энтропии зависит от светимости Солнца и температуры его поверхности. Из астрофизики известно, что наше светило относится к классу стабильных звезд. Результаты как теоретического моделирования эволюции Солнца, так и геологических исследований показывают, что на протяжении земной истории ни поток солнечного излучения, ни его температура не испытывали изменений, которые можно было бы назвать существенными. Такая стабильность сохранится и в течение ближайших 3–7 миллиардов лет. Поэтому входящий поток энтропии D S _вх можно считать практически неизменным.

Поток энтропии, выбрасываемой в космос, D S _вых, также не должен существенно измениться в обозримом будущем. Он зависит от средней температуры Земли T ₂, изменения которой даже во времена ледниковых периодов не превышали 2–3 %[41]. В наиболее пессимистических прогнозах глобального потепления предсказывается возможное повышение температуры лишь на 5–10°. Есть еще зависимость D S _вых от состояния поверхности и атмосферы Земли, но и она находится в пределах ±5%[42]. Таким образом, и эту статью баланса можно считать почти постоянной величиной.

Наиболее динамичной составляющей энтропийного баланса Земли является производство энтропии в геосфере D S _З. Как уже говорилось, энтропия производится в ходе любого процесса. Чем интенсивнее идут процессы (лю­бые!) на планете, тем больше D S _З. Интенсивность земных процессов, высокая сама по себе (сра­в­ните изменчивые формы земной поверхности с застывшим миром нашего спутника, Луны), испытала резкое ускорение с возникновением жизни (п. 5.3.5). Не зря В.И. Вернадскийназвал деятельность живых существ одним из основных факторов геологической истории. В еще большей степени возросла скорость производства энтропии с возникновением цивилизации и выходом ее на стадию промышленного развития. В некоторых случаях рост произошел в астрономическое число раз.

Вот один пример. Каждое ядро природного урана-235 испытывает деление в среднем раз в миллиард лет. При делении высококачественная внутриядерная энергия превращается в тепловую, что связано с увеличением энтропии. Впрочем, в расчете на год производство энтропии оказывается невелико из-за большой длительности процесса.

Что делает человек? Он добывает урановую руду, обогащает ее и использует в атомном реакторе, где деление ядер искусственно ускоряется и происходит за месяцы (а в атомной бомбе — вообще за доли секунды). Если бы даже при этом производилось столько же энтропии, сколько при естественном распаде, то и тогда ускорение производства энтропии составило бы миллиарды раз. А ведь, кроме того, ускорение любого процесса приводит к увеличению полного количества произведенной в его ходе энтропии.

Поиск по сайту: