Численность человечества. А ведь надо еще учесть рост числен­ности человечества. По оценкам историков, 10 тысяч лет назад, то есть в начале нового каменного века, численность населения Земли составляла 5 миллионов человек, ко времени образования Римской империи —150 миллионов человек, в 1650 году — 545 миллио­нов. В 1840 году она достигла 1 миллиарда человек, а далее стала увеличиваться особенно быстрыми темпами, достигнув 2 миллиардов в 1930 году, 3 миллиардов — в 1960 году, 4 миллиардов — в 1975 году, и в настоящее время на Земле насчи­тывается уже 6,5 миллиардов чело­век. Иначе говоря, чтобы достичь численности в 1 миллиард, человечеству понадобилось не менее полумиллиона лет, а затем приросты на миллиард человек происходили за 90, 30, 15 и 12 лет. Видно, что в последние десятиле­тия темп роста замедлился, но рост еще продолжается, и это создает серьезную глобальную проблему. Тот же Ф. Рамад считает, и не без оснований, что «демографический взрыв XX века по своим послед­ствиям, возможно, превосходит такие научные открытия, как ядер­ная энергия и кибернетика».

Если учесть оба эти фактора — потребление энергии на душу насе­ления и численность человечества, то окажется, что используемая человечеством энергия сейчас пре­вышает энергию, которую исполь­зовало человечество в первобыт­ную эпоху, в 5000 раз. Мощность источников используемой в насто­ящее время энергии составляет около 1,2 десятка миллиардов киловатт против 0,24 миллиона в новом каменном веке. Можно счи­тать, что вмешательство человека в природные процессы за это время выросло не менее чем в 5000 раз, если это вмешательство вообще можно оценить.

Дело не только в том, что способ­ность окружающей среды к само­очищению находится на пределе из-за больших количеств поступа­ющих в среду отходов человечес­кой деятельности. Значительная часть этих отходов чужда природ­ной среде. Они либо ядовиты для микроорганизмов, разрушающих сложные органические вещества и превращающих их в простые неор­ганические соединения, либо вообще не разрушаются и поэтому накапливаются в различных частях окружающей среды. Даже те веще­ства, которые привычны для окру­жающей среды, поступая в нее в слишком больших количествах, могут изменять ее качества и воз­действовать на экологические системы.

2. Загрязнение атмосферы.

Наиболее распространенные загрязнители атмосферы посту­пают в нее в основном в двух видах: либо в виде взвешенных частиц (аэрозолей), либо в виде газов. По массе львиную долю — 80—90 процентов — всех выбросов в атмосферу из-за деятельности человека составляют газообраз­ные выбросы. Среди них главное место занимают химические соеди­нения углерода, серы и азота.

Углекислый газ. В первой части мы уже рассматривали углекислый газ (двуокись углерода). В резуль­тате сжигания топлива, а также производства цемента в атмосферу поступает огромное количество этого газа. Например, в 1984 году в атмосферу было выброшено 19,5 миллиарда тонн углекислого газа. Сам этот газ не ядовит (некоторые специалисты считают даже, что он необходим для дыхания). Он нахо­дит широкое применение в быту (газированная вода, «сухой лед» и т. п.). Его экологическая роль заключается во влиянии на климат через парниковый эффект.

Угарный газ. Сжигание топлива, которое создает большую часть газообразных, да и аэрозольных загрязнений атмосферы, служит источником другого углеродного соединения — угарного газа (окиси углерода). Он ядовит, причем его опасность усугубляется тем, что он не имеет ни цвета, ни запаха, и отравление им может произойти совершенно незаметно. Его ядови­тые свойства объясняются тем, что он жадно поглощается гемоглоби­ном крови и вместо кислорода переносится от легких к различным тканям, что ведет к кислородному голоду и гибели организма.

ШАКЛОВИТЫЙ Федор Леонтьевич (?-1689) , окольничий, фаворит царевны Софьи Алексеевны. Подьячий Тайного приказа с 1673, глава Стрелецкого приказа с 1682. Руководитель заговора против Петра I в 1689. Казнен.

ЕРМИЛОВ Владимир Владимирович (1904-65) , российский литературный критик, литературовед. Статьи, часто конъюнктурно-догматического характера; работы по русской и советской литературе, проблемам социалистического реализма. Государственная премия СССР (1950).

ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГИЯ (атомная энергия) , внутренняя энергия атомных ядер, выделяющаяся при ядерных превращениях (ядерных реакциях). Энергия связи ядра. Дефект массыНуклоны (протоны и нейтроны) в ядре прочно удерживаются ядерными силами. Чтобы удалить нуклон из ядра, надо совершить большую работу, т. е. сообщить ядру значительную энергию. Под энергией связи ядра понимают энергию, которая необходима для полного расщепления ядра на отдельные нуклоны. На основании закона сохранения энергии можно утверждать, что энергия связи равна энергии, которая выделяется при образовании ядра из отдельных частиц. Энергия связи атомных ядер очень велика по сравнению с энергией связи электронов с атомным ядром.Определить энергию связи ядра можно, зная массу ядра и массы частиц - протонов и нейтронов, из которых оно состоит. Существует т. н. дефект массы: масса покоя ядра всегда меньше суммы масс покоя входящих в него нуклонов. Энергия связи ядер вычисляется с помощью известного соотношения Эйнштейна для связи энергии Е и массы m: E = m/c2 (где с - скорость света) и равна произведению дефекта массы (т. е. суммарной массы свободных нуклонов минус масса ядра) на квадрат скорости света.Удельная энергия связиВажную информацию о свойствах ядер дает знание удельной энергии связи ядра, т. е. энергии связи, приходящейся на один нуклон. Она определяется делением энергии связи на массовое число, равное числу нуклонов в ядре. С увеличением массового числа удельная энергия связи, начиная с гелия, сначала слабо растет, достигает максимума в области железа (массовое число 56), после чего плавно снижается. Для большинства химических элементов (за исключением самых легких ядер) эта энергия примерно равна 8 МэВ/нуклон. Наиболее устойчивыми являются ядра, обладающие самой большой удельной энергией связи, т. е. железо и близкие к нему химические элементы периодической системы.Рост энергии связи легких элементов с увеличением атомного номера происходит из-за того, что значительная доля нуклонов этих элементов находится на периферии ядра. Каждый нуклон из-за короткодействия ядерных сил взаимодействует лишь с небольшим числом соседних нуклонов, и чем меньше массовое число, тем меньше число нуклонов участвует в полноценной ядерной связи со своими соседями. Уменьшение удельной энергии связи у тяжелых ядер обусловлено растущей с увеличением атомного номера энергией отталкивания протонов и означает относительную неустойчивость таких ядер. Становится энергетически выгодно их деление. Использование ядерной энергии основано на осуществлении цепных реакций деления тяжелых ядер и реакций термоядерного синтеза - слияния легких ядер; и те, и другие реакции сопровождаются выделением энергии.Механизм деления ядерВ тяжелых ядрах, наряду с большими силами электрического отталкивания, стремящимися разорвать ядро на части, действуют еще значительные ядерные силы, которые удерживают ядро от распада.Под влиянием поглощенного нейтрона ядро возбуждается и начинает деформироваться, приобретая вытянутую форму. Оно растягивается до тех пор, пока силы отталкивания половинок ядра не начинают преобладать над силами притяжения, действующими в перешейке. В результате ядро разрывается на две части (так называемые осколки). Под действием кулоновского отталкивания осколки разлетаются со скоростью, равной 1/30 скорости света; одновременно испускается излучение высокой частоты. Большая часть выделяемой энергии приходится на кинетическую энергию осколков.Ядерная цепная реакцияНе все ядра способны к делению. Наиболее легко делится изотоп урана 23592U, составляющий всего 1/140 от более распространенного изотопа 23892U. Это деление вызывается как медленными, так и быстрыми нейтронами, попавшими в ядро. При каждом акте деления ядра испускается 2-3 нейтрона, которые в свою очередь могут вызывать деление других ядер. В результате возникает ядерная цепная реакция. Она сопровождается выделением огромной энергии. При делении одного ядра выделяется около 200 МэВ. При полном же делении ядер, находящихся в 1 г урана, выделяется энергия 2,3*104 кВтч. Это эквивалентно энергии, получаемой при сгорании 3 т угля или 2,5 т нефти.Управляемая реакция деления ядер используется в ядерных реакторах. Вероятность захвата ядрами урана медленных нейтронов с последующим делением ядер в сотни раз больше, чем быстрых. Поэтому в ядерных реакторах, работающих на естественном уране, используются замедлители нейтронов. Лучшим замедлителем нейтронов является тяжелая вода. Хорошим замедлителем считается также графит, ядра которого не поглощают нейтронов. Цепная реакция начинает идти, как только масса делящегося вещества превышает некую критическую массу. Управление реактором осуществляется при помощи стержней, содержащих кадмий или бор, являющиеся хорошими поглотителями нейтронов.Неуправляемая цепная реакция осуществляется в атомной бомбе. Для того, чтобы происходило практически мгновенное выделение энергии (ядерный взрыв), реакция должна идти на быстрых нейтронах (без замедлителей). Взрывчатым веществом служит чистый уран 23592U или плутоний 23994Pu.Термоядерные реакцииВыделение энергии при слиянии ядер легких атомов дейтерия, трития или лития с образованием гелия происходит в ходе термоядерных реакций. Эти реакции называются термоядерными, так как могут протекать лишь при очень высоких температурах. В противном случае, силы электрического отталкивания не позволяют ядрам сблизиться настолько, чтобы начали действовать ядерные силы притяжения. Реакции ядерного синтеза являются источником звездной энергии. Эти же реакции протекают при взрыве водородной бомбы.Осуществление управляемого термоядерного синтеза на Земле сулит человечеству новый, практически неисчерпаемый источник энергии. Наиболее перспективна в этом отношении реакция слияния дейтерия и трития. Экономически выгодная реакция может идти только при нагревании реагирующих веществ до температуры порядка 108 К при большой плотности вещества (1014-1015 частиц в 1 см3). Такие температуры могут быть достигнуты путем создания в плазме мощных электрических разрядов. Основная трудность заключается в том, чтобы удержать плазму столь высокой температуры внутри установки в течение 0,1-1,0 с. Из-за неустойчивости высокотемпературной плазмы эта задача пока остается нерешенной, и в качестве промышленного источника ядерной энергии в настоящее время используются только реакции деления ядер.Литература:Ландау Л. Д., Смородинский Я. А. Лекции по теории атомного ядра. М., 1955.Давыдов А. С. Теория атомного ядра. М., 1958.Широков Ю. М., Юдин Н. П. Ядерная физика. М., 1980.Г. Я. Мякишев