Холодные чары. Лед в истории человечества - Макс Леонард
Холодные чары. Лед в истории человечества читать книгу онлайн
Задолго до появления человека Земля была покрыта льдом. Заснеженные горные вершины, ледники и наши холодильники скрывают в себе одно из самых интересных состояний молекулы Н2О. Лед дарует и забирает жизнь, он используется во множестве сфер, и без него были бы немыслимы достижения науки. На страницах этой книги вы встретите Уинстона Черчилля, мамонтов, «ледяного человека» Этци и сэра Джона Франклина, об экспедиции которого Дэн Симмонс написал роман «Террор». Ледниковый период в Средние века, палеонтологические раскопки и разработка оружия во Вторую мировую войну – лед всегда был тихим героем человеческой истории.
«Лед был одним из важнейших мостов, соединяющих нас с миром природы… Он влиял на развитие человека еще в глубокой древности, сопровождал земледельцев и кочевников доисторической эпохи… Безо льда мы не смогли бы прокормить себя и лечить больных, как мы это сейчас делаем. Наука не развивалась бы по тем направлениям, по которым она развивается. Безо льда наши города, деревни, моря и океаны выглядели бы совершенно иначе, а многие шедевры, украшающие галереи и библиотеки, попросту не существовали бы» (Макс Леонард).
В формате PDF A4 сохранен издательский макет книги.
Менее трудоемкий и более научный способ создания искусственного снега был случайно открыт в 1944 году, когда Канадская лаборатория низких температур изучала – странное совпадение – образование инея на реактивных двигателях. Когда ведущий ученый доктор Рэй Рингер и его коллеги распыляли капли воды в сторону корпуса двигателя в аэродинамической трубе с температурой ниже нуля, они обнаружили, что вместо образования инея, как они ожидали, охлажденная вода замерзала в воздухе, проходила через реактивный поток и выбрасывала снег с заднего конца.
Доктор Рингер не запатентовал свою случайную систему производства снега; возможно, для него это было досадой, а не возможностью. Эту идею реализовал человек по имени Уэйн М. Пирс младший, который управлял компанией по производству лыж в Коннектикуте вместе с двумя друзьями, Артом Хантом и Дейвом Ричи. Зимой 1949 года он создал снегогенератор, используя компрессор для покраски, насадку и садовый шланг: вода, проходя через холодный воздух, превращалась в крошечные кристаллы льда.
Патент был подан в 1950 году – почти в нулевой год антропоцена – и получен спустя несколько лет. На самом деле система Пирса использовалась на одном из горнолыжных курортов Коннектикута, Mohawk Mountain, уже зимой 1949 года, но, похоже, коммерческого успеха она не принесла. Через пару лет Пирс продал патент, а в итоге он и вовсе был аннулирован – ведь первым до этого додумался Рингер.
Современные снежные пушки работают по тем же принципам, что и система Пирса, но в обновленном дизайне. Они сочетают мощный вентилятор с несколькими форсунками, распыляющими мелкодисперсный туман из холодной воды, а также отдельный набор форсунок, подающих смесь воды и сжатого воздуха. При расширении сжатый воздух охлаждается, превращая небольшие капли воды в ледяные кристаллы, которые затем служат «затравками» для остальной воды. Вся эта смесь выбрасывается мощным вентилятором на высоту до 50 метров, и пока она падает, происходит волшебство: кристаллы соединяются, превращаясь в снег.
Чтобы усилить процесс, обычно добавляют специальный нуклеирующий агент – вещество способствующее образованию ядер кристаллизации (в современных машинах это часто белок, вырабатываемый бактериями и поставляемый в виде лиофилизированных гранул), – который распыляется через дополнительные форсунки. Это увеличивает количество образующихся ледяных кристаллов и делает пушку эффективной при разных температурах и атмосферных условиях.
Однако. Одна из проблем со снегом, созданным с помощью машин, состоит в том, что, строго говоря, получается не совсем снег. В попытке учесть все нюансы в своей патентной заявке Уэйн Пирс сослался на глоссарий метеорологических терминов Национальной метеорологической службы США: «Снег – это осадки в виде мелких ледяных кристаллов, падающих либо поодиночке, либо в рыхлых скоплениях (снежинки)» [17]. Искусственный снег действительно соответствует этому определению. Но, поскольку он не образуется на большой высоте, как натуральный, его кристаллы не успевают зависнуть в воздухе, накапливая массу, и у них нет времени развить те самые изящные, причудливые дендритные лучи, которыми славятся снежинки. Вместо этого искусственный снег (в индустрии избегают слова «искусственный») чаще всего падает в виде крошечных полых ледяных сфер, плотность которых в пять раз выше, чем у натурального снега. Он более устойчив, его проще укатывать на трассах, но он лишен той самой легкости и пушистости, за которую его любят лыжники. А если упадешь лицом вниз, ощутить разницу можно весьма болезненно.
Еще одна проблема – огромные ресурсы, которые расходуют снежные пушки. Согласно шведскому исследованию 2011 года [18], для создания одного кубического метра снега с помощью мобильной снежной пушки требуется от 3,5 до 4,3 кВт/ч электроэнергии [19] – этого хватило бы, чтобы проехать на Tesla около 20 километров [20]. В некоторых случаях энергопотребление может быть втрое выше[236]. Кроме того, для производства одного кубометра качественного искусственного снега может понадобиться около 400 литров воды, а современная мощная снежная пушка способна вырабатывать до 120 кубометров снега в час [22]. Другое исследование 2011 года показало, что на покрытие одного гектара горнолыжного склона требуется от трех до четырех миллионов литров воды. Я уж не буду пересчитывать, сколько километров на электромобиле можно проехать на таком количестве энергии, но результат, думаю, впечатлит.
Практически все горнолыжные курорты используют искусственный снег. На Зимних Олимпийских играх 2022 года в Пекине планировали полностью обойтись им, израсходовав, по некоторым оценкам, 25 миллиардов литров воды [23]. Однако погода внесла свои коррективы: некоторые соревнования, включая гигантский слалом, пришлось переносить из-за внезапного выпадения натурального снега. Более того, организаторам даже пришлось очищать лыжную трассу от нежелательных осадков с помощью воздуходувок.
Моя мысль здесь не столько в том, насколько абсурдно и расточительно расчищать лыжную трассу от «неудобного» снега с помощью воздуходувок (хотя, безусловно, это и абсурд, и расточительство), сколько в масштабе этих вмешательств в природный мир. Криосфера – та часть нашей планеты, что состоит из замерзшей воды, – когда-то принадлежала исключительно естественным льдам и снегам. Но, начиная с использования селитры и опытов естествоиспытателей вроде Корнелиуса Дреббеля, она постепенно подверглась колонизации искусственным холодом. А около 1950 года эта колонизация резко ускорилась. Развитие технологий охлаждения и создание искусственно охлаждаемых пространств – кондиционирование воздуха[237], домашние холодильники, холодовые цепи, дата-центры – не только расширило криосферу, но и изменило ее до неузнаваемости. Новый мир, новый континент «холодного пространства».
Чертеж патента 1954 года на первые коммерческие устройства для производства искусственного снега.
Снежные машины – лишь крошечная часть холодного пространства, и, поскольку они производят настоящие кристаллы льда, а не просто искусственное отсутствие тепла, они представляют меньшинство в этом явлении. Но они являют собой микроэкосистему дорогостоящего парадокса всех наших усилий по созданию искусственного холода. Снегогенераторы потребляют энергию, произведенную где-то еще, и выделяют тепло, производя снег. Каждый раз, когда мы создаем холод в одном месте, мы нагреваем мир в другом. Чем больше ненатурального холода мы порождаем, тем больше природного холода уничтожаем, и тем он становится более дефицитным. Вот почему лед тает. Почему нам нужны снежные пушки? Потому что снега недостаточно. Что делают снежные пушки? Добавляют углерод в атмосферу. Что это вызывает? Меньше снега. И так змея кусает свой хвост.
Или, как выразился Майкл Браво, который,
