Пустыня как она есть

Разным участкам земного шара достаются различные порции солнечного тепла и света главным образом потому, что они под различными углами подставлены солнечным лучам. На территории, не слишком далекие от экватора, солнечное излучение в полдень падает практически под прямым углом, и каждый квадратный метр там получает максимум того, что вообще можно получить на данном расстоянии от Солнца. А чем ближе к полюсам, тем меньше угол, под которым солнечный луч встречается с Землей, тем меньше тепла и света сюда доходит.

На московской параллели каждому квадратному метру Земли достается примерно в два раза меньше солнечной энергии, чем в районе экватора, а на параллели Мурманска — почти в четыре раза меньше. Пустыни, как известно, все находятся в довольно низких широтах, в районах, сравнительно недалеко отстоящих от экватора, а нередко и в самих экваториальных зонах. И поэтому пустынные территории очень богаты солнечным теплом, они получают его почти максимально возможное количество.

Специалисты разных профессий по-разному оценивают солнечную активность на той или иной территории, разными мерками определяют количество солнечного света и тепла, которые этой территории достаются. Кинематографисты, например, удовлетворяются числом солнечных дней в году — им не так важно, холодно или тепло, важно лишь, чтобы яркое Солнце создавало благоприятные условия для съемок.

Специалисты в области сельского хозяйства оценивают работу Солнца средней суммарной температурой для данной территории. Не самым жарким днем, не самым холодным, а именно суммарной температурой — она показывает общее количество тепла, которое достается данной территории за год, за месяц или за сельскохозяйственный сезон. Как говорится, день на день не приходится, сегодня может быть очень жарко, завтра прохладнее, сегодня безоблачное небо, а завтра пасмурное. Но растения развиваются не по такому уж строгому графику, им важно суммарное количество тепла и света, полученное за период вегетации, то есть за период роста и развития. А об этом как раз и может рассказать суммарная температура. Найти ее достаточно просто — нужно сложить среднесуточные температуры интересующего вас месяца или части года. Цифры получаются большие — суммарная месячная температура может исчисляться сотнями градусов, суммарная годовая — тысячами.

Ну и, наконец, инженеры чаще всего оценивают обеспеченность данной территории солнечной энергией по тому, сколько ее приходится на квадратный метр земной поверхности: по суммарной годовой энергии в джоулях на квадратный метр или в килокалориях на квадратный метр. Или по мощности, по числу ватт, которые достаются квадратному метру поверхности в среднем за год или за один солнечный день того или иного месяца.

Точкой отсчета может служить так называемая солнечная постоянная — количество лучистой солнечной энергии, которое падает на единицу поверхности, подставленной перпендикулярно солнечным лучам на границе земной атмосферы. То есть солнечная постоянная показывает тот максимум, который могла бы получать Земля в районах, достаточно близких к экватору, если бы ничего не терялось в атмосфере. После несложных пересчетов можно получить, что солнечная постоянная соответствует мощности 1353 ватта на квадратный метр или энергии 4871 килоджоуля на квадратный метр в час. На земной поверхности эти показатели заметно меньше. Даже для районов большинства пустынь солнечную радиацию можно грубо оценить величиной в 1000 ватт, то есть один киловатт на квадратный метр. Правда, эта цифра относится только к полудню, в более ранние часы и в более поздние Земля получает значительно меньше энергии. Но даже с учетом этого солнечная энергия, которую получает каждый квадратный метр поверхности среднеазиатских пустынь за один солнечный день, могла бы заменить примерно пол-литра бензина. И если бы энергия солнечных излучений без потерь превращалась бы в это автомобильное топливо, то установка, улавливающая солнечную энергию на площади в 20 квадратных метров, то есть занимающая крышу автобуса, ежедневно добавляла бы в бензобак 10 литров бесплатного бензина.

Каким бы заманчивым ни казалось прямое и без потерь получение нефтепродуктов из солнечных лучей, подобные энергетические процессы относятся пока к области фантастики. Одним из самых выгодных способов использования солнечной энергии пока остается выращивание тех или иных сельскохозяйственных культур. Этот путь ведет и к некоторым интересным решениям энергетических проблем. В Бразилии ведутся работы по переводу автомобильного транспорта с бензина на этиловый спирт. Его будут получать из специально выращиваемых кустарников, дающих без особых затрат очень большой прирост биомассы. В процессе ее переработки спирт образуется из природных углеводородов растительного происхождения, которые, в свою очередь, появились за счет солнечной энергии, поглощенной растением. Кстати, вообще все виды горючего, используемого человеком, кроме атомного горючего — урана, своим появлением обязаны Солнцу. Не только прозаическая древесина, но и нефть, газ, уголь — это не что иное, как «солнечные консервы». Согласно теории органического происхождения горючих ископаемых в их химической структуре как бы законсервирована энергия Солнца, накопленная в далекие времена в биологической массе растений и животных.

Но оставим пока в стороне энергетику. Обратим свой взор к тем представителям растительного мира, которые кормят нас и одевают. Тот факт, что Солнце совершенно необходимо для созревания хлебного колоса и виноградной лозы, люди знают с незапамятных времен. Но особый интерес к этой зависимости проявляется в последние столетия, когда человек решил повнимательней присмотреться к природе. И вот выясняется, что достающееся растениям количество солнечного света и тепла не просто влияет на развитие зеленого мира, а влияет чрезвычайно сильно. Подлинную сенсацию произвело открытие заметной связи между солнечной активностью и ценами на пшеницу на мировом рынке. Проанализировав изменение этих цен в период с 1750 по 1900 год, получили график, в котором явно наблюдались резкие скачки цен, происходившие регулярно каждые 11 лет. Они совпадали с известными одиннадцатилетними циклами солнечной активности, о которой астрономы прошлых веков судили по количеству солнечных пятен. А в период с 1800 по 1830 год, когда среднее число солнечных пятен резко уменьшилось, мировые цены на пшеницу подскочили в 2–3 раза.

Сейчас мне хотелось бы несколько отвлечься от нашей основной темы и напомнить о курьезном случае, поучительном для тех, кто собирается работать в науке, и даже для тех, кто просто интересуется научными сенсациями. Сравнительно недавно один английский ученый, развивая популярные в наше время исследования, призванные выявить влияние Солнца на земную жизнедеятельность, решил проанализировать статистику рождаемости детей. И выявил, что рождаемость сильно зависит от погоды — в ясные, солнечные дни детей рождается значительно больше, чем в пасмурные, дождливые. Полученные данные были опубликованы, и кое-кто даже нашел им объяснение. Но вот один из сотрудников ученого, не сумев объяснить эту странную зависимость, стал тщательно проверять исходный материал. И обнаружил, что первичные данные относились не к самому факту рождения ребенка, а к его официальной регистрации. А эту операцию можно очень просто связать с погодой — в дождливый день родители просто стараются не выходить из дому. С регистрацией ребенка особой спешки нет, и люди ждут день-другой, чтобы не мокнуть под дождем.

Этот курьез напоминает лишь, как опасно делать выводы, не убедившись в правильности предпосылок. И он, конечно, не имеет никакого отношения к твердо установленному влиянию солнечной радиации на жизнь растений. Хотя бы потому, что биохимики в деталях выяснили, как именно солнечный луч участвует в развитии растения, в накоплении зеленой массы и созревании плодов.

Среди огромного многообразия сельскохозяйственных культур есть такие, которые произрастают только в районах с очень теплым климатом или, как мы теперь можем сказать, в районах с высокой суммарной температурой. Мы уже говорили, что в нашей стране главным образом на пустыни приходятся основные территории с высокими суммарными температурами, необходимыми для таких культур, как хлопок, кофе, цитрусовые. Орошая эти территории, мы получаем сельскохозяйственные земли, можно сказать, неповторимые.