Заключение

Ориентация изучения физики на проблемы устойчивого разви­тия отвечает потребности времени. Дело это необходимое, слож­ное и благодарное. Физика, направленная на решение проблем устойчивого развития (экологически ориентированная, как сказа­ли бы лет 10 назад), вернет утраченный ею приоритет и обще­ственный интерес (девушки опять, как в 60-х - 70-х, будут меч­тать выйти замуж за физика).

Физика в сочетании с экологией и билогией в состоянии объяс­нить сложные процессы в биосфере и живых организмах, прогно­зировать биосферные изменения, а следовательно, участвовать в в выработке средств для сохранения устойчивой окружающей сре­ды и обеспечения устойчивого развития.

Если учесть влияние углекислого газа, паров воды, метана, то окажется, что эти газы действуют на исходящее излучение подоб­но стеклу парника. Они поглощают исходящее излучение, нагре­ваются и переизлучают энергию обратно к поверхности (рис. 7). Эта переизлученная энергия и приводит к нагреванию поверхно­сти до средней температуры в 15°С. Кстати, в доиндустриальный период, а это, по разным оценкам, 50-100 лет назад, средняя тем­пература Земли была 14°С. Таким образом, в нашем уравнении ра­диационного баланса нужно учесть энергию \\^_п, возвращенную к земле «парниковыми газами».

Мы не будем искать конкретное выражение для этой энергии, это не наша задача. Для нас важно установить, что ничтожное количество газов в атмосфере, например СО₂, дает колоссальный эффект для нашей планеты, от температуры вечной зимы при -18°С (Модель 3) до +15°С, температуры, обеспечивающей потря­сающее разнообразие и красоту жизни на планете.

Этот вывод о влиянии малых добавок в атмосфере очень важен, так как установлено, что быстрый рост количества СО₂ и других парниковых газов связан с человеческой деятельностью. С этим связывают также повышение средней температуры на 1°С (или 1К). Казалось бы, какое влияние может оказать повышение тем­пературы на 1 градус? Однако этот 1 градус, как считают спе­циалисты-климатологи, привел к тому, что климат засушливых стран становится более засушливым, а климат влажных - более влажным. Это мы наблюдаем в последние годы в связи с катаст­рофическими наводнениями в Центральной Европе, на Юге и Востоке России. Там, где еще недавно ничего подобного не наблю­далось. Повышение концентрации СО₂ и связываемое с этим по­тепление климата послужило причиной для конференции в Кио­то (Япония, 1997) и принятия протокола о снижении эмиссии про­мышленных газов. Принятие этого протокола может сильно изменить мировое промышленное производство, энергетику и транспорт не только для снижения выбросов газов в атмосферу, но и перевести мировую экономику на принципиально новые, аль­тернативные технологии.

Предложенный материал впервые введен в преподавание фи­зики школы и рекомендован как обязательный. В зарубежных учеб­никах для школы и университетов такой материал пока еще боль­шая редкость. Предложенные модели не означают перенесение всего этого материала на урок физики. Он дает возможность учи­телю физики выбрать то, что он сочтет более важным и необхо­димым.

Второй по значимости темой можно считать физику глобаль­ных ветров. Важность этого явления в том, что глобальные вет­ры сглаживают на планете температурные контрасты, распреде­ляют равномерно кислород и влагу. Изменение динамики гло­бальных ветров ведет к катастрофическим, уже наблюдаемым последствиям.

Приложение 2. Демонстрационный эксперимент

Физика в своей основе наука экспериментальная, и демонст­рационный эксперимент - обязательная составляющая преподавания физики. Эксперимент в преподавании физики, интегрирован­ной с экологией, имеет свои особенности по содержанию, месту и роли. Содержание определяется экологическим потенциалом изучаемой темы, место - целесообразностью его проведения в об­суждаемом материале, роль - наглядным представлением обсуж­даемого явления. В таком эксперименте возрастает роль нагляд­ности, желательно явление не экранировать нагромождением сложной аппаратуры, оно должно быть очевидным.

Особое значение в интегральном эксперименте приобретает эмоциональный фактор, так как такой эксперимент прямо и кос­венно связан с жизнью, точнее с защитой жизни, обеспечением ее устойчивого развития. Причем жизни не только человека, а всего живого на Земле. Это связано с отказом от идеи антропоцент­ризма в Программе устойчивого развития и ориентацией на прин­цип ценности всего живого. Кстати, эти рассуждения в полной мере относятся не только к демонстрационному эксперименту, а к экологически ориентированной физике в целом. Объектами та­кого эксперимента являются природные явления с действием че­ловеческого фактора, физические процессы в живых организмах, чисто антропогенные явления, экологически чистые технологии, техника защиты окружающей среды и т.п. В качестве примера приведем несколько таких экспериментов.