В Атырау
-3 
Советский учёный В.И. Вернадский впервые вскрыл масштабы деятельности человека. Он назвал геологическую эпоху, которая протекает сейчас, «психозойской эрой». Человек оказал грандиозное влияние на природу. Он создал новую сферу – ноосферу. Биосфера претерпевает необратимые изменения. Происходят физические и химические изменения в воздушной оболочке Земли, а также в её природных водах.
Глобальные масштабные загрязнения окружающей среды на Земле физически уничтожили огромные количества видов животных и растительности. Особую тревогу вызывают у учёных всего мира происходящие в настоящее время физико-химические процессы в воздушной оболочке Земли. В ней имеется более 2 000 000 химических соединений. Из них человечеством изучены только порядка 1 500-2 000 соединений, но как воздействует на воздушную среду оставшаяся подавляющая часть химических загрязнителей, учёные не знают. Ведь загрязнители, попадающие в воздушную массу, не исчезают, а накапливаются и видоизменяются, переходят в другие соединения. Но учёные уверены: они ускоряют атмосферные процессы, ведь некоторые химические соединения служат катализаторами, ускоряющими эти процессы (ливни, дожди, снега, торнадо, землетрясения, цунами и другие).
Для сохранения жизни на Земле природа создала многослойную воздушную оболочку вокруг неё. Жизнь на Земле поддерживается благодаря свету и теплу Солнца, которое состоит из раскалённых газов, в основном из водорода – 71,0% и гелия – 27,0%. Его поверхность излучает потоки невидимых заряжённых частиц веществ. Интенсивность потоков заряженных частиц меняется. Количество света и тепла, посылаемого на Землю Солнцем, в течение миллионов лет остаётся постоянным. До поверхности Земли доходит лишь половина солнечной энергии, а остальную часть энергии поглощает и отражает обратно в космос воздушная оболочка Земли, защищающая жизнь на ней.
Воздушная оболочка Земли как бы её одежда. Днём она защищает нас от обжигающих лучей Солнца, а ночью сохраняет тепло, накопленное за день. Воздух спасает человечество от смертельных космических излучений. Жизнь на Земле не может существовать без воздуха.
Неравномерное распределение по Земле солнечного тепла приводит в движение воздушную массу, возникающий при этом ветер несёт с собой смену погоды.
Загрязнение вод мирового океана
На планете Земля 29% её поверхности занимает суша, а вода – 71%. В течение года с поверхности морей и океанов испаряется около 355 тысяч куб. км воды, 90% из них снова выпадает на акваторию морей и океанов. Остальная влага в объеме 35,5 тысячи кубических километров уносится на громадные пространства суши. Затем она выпадает на сушу в виде дождей, снега, уходит под землю и консервируется в виде ледников на вершинах гор.
Этот великий круговорот воды оказывает большое влияние на климат и обмен веществ в воздушной оболочке Земли. Мировой океан является печкой планеты. Тёплое время года большая масса океанической воды согревается медленнее суши и охлаждает воздух. Зимой теплая океаническая вода согревает воздух.
В настоящее время идут глобальные интенсивные загрязнения акватории морей и океанов. По словам известного норвежского учёного путешественника Тура Хейердала, плававшего на парусных лодках, поверхность океанов превращена в «помойные ямы». Плавают нефть, синтетические материалы, остатки космических аппаратов и материалы кораблекрушения.
Интенсивная добыча углеводородных ресурсов ведётся в Мексиканском заливе, связанном с Атлантическим океаном, на Северном море, Сахалине и т. д. Во всевозрастающем масштабе водная масса планеты загрязняется углеводородами. Пока остались нетронутыми недра Северного ледовитого океана и Антарктиды. Но сейчас уже взялись вести поиски углеводородных ресурсов подо льдами Арктики.
Характеристики целостности
воздушной оболочки земного шара
Воздушная защитная оболочка Земли создана в результате сложных физико-химических процессов, протекающих в космосе на основе воздействия межпланетных сил, света, тепла, излучений и невидимых заряженных частиц веществ Солнца. Она состоит из смеси газов азота, кислорода, углекислого газа, аргона, неона, водорода, гелия, ксенона, родона и др. В приземном слое, до высоты 100 м, содержится до 4,0% влаги в виде паров воды. Вес одного кубического метра воздуха у земной поверхности – 1,293 кг, на высоте 10 км – 400 граммов, на 40 км – 4 грамма. Общий вес воздушной шубы земного шара 5,3Ч1015 тонн.
Нижний слой – тропосфера. Простирается до высоты 9-17 км. В ней находится 80% всей массы воздуха, сосредоточено основное количество пыли и водяного пара. Тропосфера является фабрикой погоды. Именно здесь образуются облака, дожди, снег, град и ветер. При встрече тёплого влажного воздуха с холодным формируется пояс грозовой погоды.
Стратосфера.Простирается до высоты 50-55 км над земной поверхностью. В ней всегда ясная погода, часто с сильными ветрами. Между тропосферой и стратосферой происходит постоянный обмен воздушными массами. Температура от минус 400 С до минус 800 С.
Озоновый слой. Находится в слоях тропосферы и стратосферы на высоте от 10 км до 50 км с максимумом концентрации на высоте 20-25 км. Озон образуется во время грозы и под воздействием ультрафиолетового излучения Солнца.
Ионосфера.Простирается до высоты 700 км над поверхностью Земли. Здесь царство ионов, электрических частиц, возникающих под мощным воздействием излучений Солнца. Обладает большой электропроводностью. На высоте 250 км дуют ураганные ветры. В составе ионосферы преобладает атомарный кислород. Температура до высоты 80-85 км в нижней границе 00 С, а в верхней минус 900 С (мезосфера). С высоты 85 км температура вновь повышается до раскалённого состояния. У верхней границы составляет 1 5000 С (термосфера).
Гелиевая корона Земли.Простирается до высоты 1 600 км над поверхностью Земли. Гелий является наиболее распространенным элементом в космосе. Образуется за счёт распада водорода и других некоторых радиоактивных элементов в результате термоядерных реакций. Гелий один из самых легких элементов. Обладает чудовищной теплотворностью порядка 149 600 калорий.
Водородный пояс Земли. Простирается до высоты 3 000 км. Водород – наиболее распространенный элемент космического пространства. В раскалённом газе Солнца его содержание 71,0%. Он является самым легким элементом с атомным весом 1,008.
Таким образом, жизнь на Земле находится под многоэтажной защитой воздушной оболочки. Ещё одна особенность: в результате постоянного движения (центробежные силы Земли) вокруг своей оси и вокруг Солнца верхнюю внешнюю оболочку слагает самый легкий элемент водород. Вторую оболочку – второй легкий элемент, гелий.
Трудная судьба кислорода
Жители нашего региона задохнулись бы из-за нехватки кислорода в воздухе, если бы не ветер.
Без воздуха нет жизни на Земле. Человек живёт без него всего пять минут. Старый и молодой, богатый и бедный дышат одним воздухом. Состав воздуха: азот – 78,08%, кислород – 20,95%, аргон – 0,93%, углекислый газ – 0,03%; остальные газы (неон, метан, гелий, ксенон, родон) – около 0,01%. Человек за сутки потребляет порядка 12 кг воздуха.
Кислород, основной компонент для поддержания жизни, образуется в результате фотосинтеза зелёных растений под действием световой энергии Солнца. Молекулярный кислород – при разложении воды в процессе фотосинтеза. Воспроизводство кислорода на Земле обеспечивают леса и другие растительные покровы. В процессе развития техники и технологии они исчезают.
В этом отношении катастрофически выглядит наша территория. Порядка 2% территории Атырауской области занимают леса. Скудная растительность. Острый дефицит влаги. Опустыниванием охвачено порядка 80% территории. При этом огромный расход кислорода. Каждый автомобиль за 1 000 км пробега расходует годовую норму потребности человека в кислороде. Сейчас на нашей территории имеются порядка 70 000 автомобилей. Если у каждого автомобиля годовой пробег в среднем составит 15 000 км, то они суммарно съедают годовую норму в кислороде порядка одного миллиона человек. Ещё водный и авиационный транспорт расходует значительное количество кислорода.
При сжигании одной тонны горючего условного топлива расходуется 2,1 тонны кислорода. На горение 4,5 тонны топлива тратится годовая норма кислорода на одного человека. Если считать, что ежегодно сжигаются десятки тысяч тонн условного топлива, то они суммарно расходуют годовую норму в кислороде жителей многотысячных городов. Таким образом, жители нашего региона задохнулись бы давно без кислорода, если бы не было спасательной природной циркуляции воздушной массы.
В нашей местности ощущается постоянный дефицит кислорода в воздухе – порядка 1,0-1,5%, особенно в жаркие дни.
Общие ресурсы кислорода в атмосферном бассейне Земли учёными оцениваются в 1,2Ч1015 тонны. Из них 973 млрд тонн израсходовано при горении условного топлива. Из них 90% только за последние 50 лет. Темпы воспроизводства кислорода на Земле очень медленные. Земной покров ежегодно создает 1,2Ч1011 тонны кислорода, или 0,01% от общего количества кислорода.
Иначе говоря, по планете Земля общий расход кислорода не покрывает его восстановление. Возрастает его дефицит.
Тревожное состояние озонового слоя Земли
Озоновый слой в разных частях Земли имеет толщину от 10 до 50 км. Озон образуется при электрических разрядах (гром, гроза), происходящих в воздушном бассейне. Он сохраняет тепло Земли, регулирует климат, участвует в обмене газообразующих продуктов с космическим пространством, переносит водяные пары по планете. Для озонового слоя нужен кислород. В озоносфере содержится 0,0003% от общего количества активного молекулярного кислорода биосферы. Фотохимическое равновесие между озоном и кислородом достигнуто в результате эволюции в биосфере.
Озоновый слой служит как бы природным экраном Земли, защищая все живые организмы от губительного действия ультрафиолетовых лучей Солнца. За последние годы ученые обнаружили огромные дыры в озоновом слое. В настоящее время запрещено использование некоторых химических летучих соединений, типа фреона, при изготовлении оборудования. Тем не менее разрушение озонового слоя продолжается.
Дело в том, что наибольшая концентрация озона располагается на высоте 20-25 км. Это доступная высота для реактивной авиации. При трансконтинентальном, сверхдальнем рейсе воздушных лайнеров систематически разрушается озоновый слой. Территория Казахстана не исключение. Бесконечный постоянный запуск ракетоносителей на космодроме Байконур разрушает озоновый слой над нашей территорией. Ученые утверждают, что во время страшной жары в европейской части России в 2010 г. озоновый слой уменьшился в два раза.
Казахстан озоновый слой не изучает, полученные некоторые отрывочные сведения не сообщаются. В местах, где имеются озоновые дыры и поступают интенсивные ультрафиолетовые лучи, развиваются тяжелые кожные болезни у людей.
Предстоящие ожидаемые критические изменения климата Земли – следствие глобального загрязнения окружающей среды
Аномальные атмосферные природные процессы, происходящие в глобальном масштабе, активизировались. Просыпаются вулканы, дремавшие в течение двух и более веков. Пиропластические материалы Исландского вулкана (2010 г.) поднимались на высоту 15 км и перегораживали солнечные лучи. Мелкие частицы вулканического пепла, распространяясь на огромные территории, опускаясь вниз на Землю, перегревали атмосферу.
В некоторых участках земного шара за считанные часы выпадают полугодовые и годовые осадки. Такие погодные аномалии волнуют учёных. В чём причина? Мнения учёных разделились. Некоторые считают, что нас ждёт глобальное потепление, а некоторые – глобальное похолодание. Изучение истории Земли показало, что климат периодически меняется, чередуются похолодания и потепления. Результаты исследований показали, что за последние 450 тысяч лет в истории Земли было шесть циклов чередования похолоданий с периодами потепления. Каждый цикл длился до 100 000 лет. В период похолодания распространяются полярные и высокогорные ледники. Уровень моря падает. Климат становится более суровым и засушливым.
Ожидаемое глобальное потепление климата Земли – результат масштабного загрязнения окружающей среды
Основная причина – парниковый эффект. Дело в том, что атмосфера пропускает солнечные лучи к Земле и удерживает тепло у её поверхности. Часть теплового излучения проходит через атмосферу обратно в космос. В атмосфере парниковые газы, водяной пар, метан и углекислый газ, поглощая тепловое излучение, нагревают земную поверхность. Чем больше накапливается парниковых газов в атмосфере, тем больше нагревается поверхность Земли.
Ученые считают, что за последние сто лет из-за увеличения содержания углекислого газа в атмосфере земная поверхность в целом стала теплее на 0,60С. Определяющим в парниковом эффекте является содержание в воздухе углекислого газа. Основная масса его образуется в процессе сжигания энергетических ресурсов. При этих окислительных процессах расходуется ещё и кислород. Повышение в атмосферном воздухе концентрации углекислого газа до 0,04% может вызвать удушение и смерть животных и человека. В настоящее время его концентрация в воздухе в среднем – 0,034%.
Ежегодно в мире в атмосферный бассейн выбрасывается около 6,0-7,0 млрд тонн углерода. В течение прошлого столетия при сжигании топлива в атмосферный бассейн было выброшено 400,0 млрд т углерода. Учёные считают, что при сжигании всех известных сегодня топливных ресурсов содержание углекислого газа в атмосфере может увеличиться в 10 раз, что является катастрофическим для окружающей среды.
В 1997 году на Форуме по проблеме глобального потепления в японском Киото было принято решение об уменьшении выбросов углекислого газа в атмосферу. Однако Киотский протокол не подписали крупнейшие загрязнители – США, Китай и Индия. В последнее время они все больше сжигают топлива, увеличивая содержание углекислого газа в атмосфере.
Современное глобальное потепление ученые считают антропогенным. Происходит таяние ледников. Уровень мирового океана может подняться на 30-80 метров. Увеличатся засухи, наводнения, лесные пожары, волны зноя и урагана.
По расчетам учёных, к 2050 году температура Земли может повыситься на 1,00С, а к началу 2100 года до 4,00С. Между тем глобальное потепление окружающей среды продолжается.
Предпосылки наступления ожидаемого глобального похолодания
Изучение истории климата Земли показало, что похолодание наступает каждые 100 000 лет. С чем это связано, пока учёные объяснить не могут. Неясны также причины регулярного (через каждые 30-50 лет) подъёма уровня Каспийского моря. Последний подъём был в 1978-1998 гг. Видимо, колебания связаны с вращением Земли вокруг своей оси и Солнца под действием межпланетных гравитационных сил и активизацией тектонической и вулканической деятельности земной коры.
Я как геолог давно знал, что на Земле наступит ледниковый период. Но его наступления я ожидал примерно через 10 000 лет. Однако, глобальные антропогенные процессы, происходящие на Земле, видимо приближают наступление малого ледникового периода. Обычно ледниковый период сопровождается короткими теплыми межледниковыми периодами.
Последний малый ледниковый период в Европе был в 1450-1850 гг.
Причины возможного раннего наступления на Земле малого ледникового периода антропогенные. Основные объективные факторы: 1. Снижение солнечной активности. Солнечная тепловая энергия, поступающая на нашу планету, за последние миллион лет не меняется. Однако излучаемые с его поверхности потоки невидимых ультрафиолетовых и рентгеновских лучей, а также заряженных частиц веществ поступают на Землю циклично. Каждый цикл Чижевского длится 11 лет. Он характеризует солнечную активность. С усилением солнечной активности усиливаются ионизация верхних слоев атмосферы, магнитные бури, природные процессы и меняются погодные условия. Учёные утверждают, что в 1965-1995 гг. солнечная активность резко упала, примерно на 30%. В 1996-2008 гг. цикл был очень слабым. На Солнце количество дней без пятен (они образуются в результате прорыва на поверхность Солнца колоссальной энергии из ядра) было самым большим с начала XIX века. Наступивший в 2009 г. 24-ый цикл солнечной активности остаётся малозаметным. Учёные предполагают, что наступает редкий цикл – так называемый минимум Маундера. 2. Замедление или возможное исчезновение на многие десятилетия теплового поверхностного океанического течения Гольфстрим. Климат США и Западной Европы на 90% зависит от теплового океанического течения Гольфстрим, который несет 50 млн м3 теплой воды в секунду и на 100С повышает температуру воздушной среды в Европе и США. Мощность тепловой энергии Гольфстрима эквивалентна мощности одного миллиона атомных электростанций.
Схема океанических течений Гольфстрим и Лабрадор
Теплое течение Гольфстрим обусловлено подъемом нагретой воздушной массы над экватором, которая циркулирует в атмосфере на Север и, постепенно остывая, опускается в зонах Северного и Южного тропиков. Атмосферная масса в сочетании с вращением Земли распределяет тепло, перемешивает океаническую воду, создавая поверхностное теплое течение. Гольфстрим, нагреваясь в Карибском море, течет как река шириной 80-145 км, местами изгибается (меандры), достигает берега Европы и продолжается вдоль неё до Северной Земли. Благодаря ему порт Мурманск, расположенный за полярным кругом, зимой не замерзает.
Механизм течения таков: холодное и более плотное течение Лабрадор как бы ныряет под теплое легкое течение Гольфстрим, не мешая тому обогревать Северную Америку и Европу. Лабрадор поднимается у берегов Испании и под названием Канарского холодного течения пересекает Атлантический океан, достигает Карибского моря, нагревается и под названием Гольфстрим течет обратно в Европу.
Ранее учёные считали, что ледниковый период может начаться через 10 лет (худший вариант) или через 40-100 лет (лучший вариант).
В 2008 г. обеспокоенные изменением климата планеты руководители семи крупных государств выделили денежные средства для организации мониторинга за состоянием теплого течения Гольфстрим. Основываясь на спутниковых наблюдениях, учёные в августе 2010 года заявили, что тёплое течение Гольфстрим почти остановилось. Средняя температура упала на 100С. Ленточный конвейер теплых вод разбит на отдельные участки и замедлил поступление в Европу теплой воды. Этим объясняют страшную жару на территории России в 2010 году, наводнения в Центральной Европе, Китае, Пакистане и других странах Азии прошлым летом. Итальянский физик Зангари утверждает, что по данным спутниковых наблюдений, на высоте 7 км меняются веками устоявшиеся направления ветров, давление и другие атмосферные процессы. В результате потепления климата на 0,6% за прошедшие 100 лет тают ледники, происходит опреснение вод мирового океана. Воды холодного течения Лабрадор отличаются сейчас по плотности от теплого течения Гольфстрим всего на 0,1%. Холодная вода вытесняет тёплую воду.
Колоссальный урон Гольфстриму нанесла авария нефтяной платформы «Бритиш Петролеум» в Мексиканском заливе 20 апреля 2010 г. Аварию ликвидировали в течение 87 дней. По официальным данным, в Мексиканский залив и Атлантический океан вылилось порядка 5 млн баррелей нефти. Чтобы не допустить выход нефтепродуктов на поверхность воды, нефтяная компания вылила на воду Мексиканского залива огромное количество сложных по химическому составу реагентов. Некоторая часть нефтепродуктов ушла в осадок. Все это помогло холодному течению Лабрадор подняться из глубин на поверхность, победив Гольфстрим.
Из истории известно, что в 1300 году Гольфстрим замедлился, как ныне, почти на полтора века. В Европе было холодно. На восточном побережье Северной Америки были лютые морозы. В центре и западе США свирепствовали пыльные бури.
Некоторые учёные считают, что о наступлении малого ледникового периода знают Америка и Европа, поэтому они увеличивают заказы на природный газ с нынешних 500 млрд м3 в год до 700 млрд м3 к 2015 г. Они способствуют демократизации Северной Африки, создавая лояльные к Западу режимы – на случай временного переселения людей на африканский континент в будущем.
Может обостриться и продовольственный вопрос. Дело в том, что Гольфстрим создал исключительные благоприятные условия для выращивания зерновых в США, Канаде, Германии, Франции, Великобритании и Швеции (тёплый климат, большая влажность). Урожайность составляет от 60 до 85 центров зерна с гектара.
Ещё одна особенность: при потеплении климата на Земле катастрофически развиваются паразиты. В 1446 году в течение нескольких лет свирепствовала «черная чума», связанная с невиданным распространением грызунов, унесшая жизни 25,0-75,0% жителей Азии и Европы.
После страшной жары в России 2010 г. расплодились в 2011 г. в небывалом темпе клещи. Клещи заражают людей четырьмя болезнями, среди них энцефалит. Клещи развиваются не только в лесах, но и на лугах, в городских насаждениях. Они имеются и на территории Казахстана. Но эти процессы у нас почти не отслеживаются.
Какой климат нас ожидает в ближайшие годы?
Вместо глобального потепления может наступить и глобальное похолодание. Процессы идут пока медленно. Трудно сказать, какая сторона победит. Идет небывалая в истории человечества борьба между техногенными процессами, влияющими на глобальный климат, и веками отлаженными естественными явлениями.
Природа мудра и объективна. Может, она выберет совершенно другой путь изменения планетарного климата, основанный на происходящих на Земле химических и физических процессах. Может, произойдет быстрая смена теплого и холодного времени в промежутке нескольких десятилетий.
По моему мнению, критические изменения планетарного климата особо не отразятся на территории Казахстана. Мы далеки от океанов. Каспийское море внутреннее. Возможно, на нашу территорию, в случае атлантической катастрофы, временно переселятся жители Западной Европы и Америки.
Тем не менее правительству Казахстана, в связи с изменением планетарного климата, в ближайшие годы придётся, очевидно, решить сложные организационные вопросы.
Муфтах Диаров, директор научного центра региональных экологических проблем АИНиГ, академик национальной Академии РК, доктор геолого-минералогических наук