8.2.3. Використання атомної енергії

Розглянемо інші джерела, з яких походить енергія, що використовує людство. Перш за все ми отримуємо енергію з нашої їжі. Ми — тварини, тобто гетеротрофні організми, що живляться іншими організмами або їх частками, отримуючи їжу шматками (а не у вигляді розчинів, як це роблять гриби). Ми живимось іншими гетеротрофами та автотрофами; якщо ми вживаємо у їжу гетеротрофів, ми отримуємо з ними ту енергію, яку вони отримали з автотрофів.

Найчисленніша група автотрофів — це організми, здатні до фотосинтезу. Вони синтезують органічні речовини з неорганічних із застосуванням енергії сонячного світла. А яку енергію несе світло? Енергію термоядерних реакцій Сонця.

Коли утворювався Всесвіт, утворилися і ядра хімічних елементів. Найпоширеніший елемент — Гідроген. Гравітація збирає розсіяну у Всесвіті речовину в зірки. Коли ядра Гідрогену стискаються з допомогою тяжіння до певної межі, вони перебудовуються. З двох ядер Гідрогену виникає одне ядро Гелію, і при цьому вивільняється значна кількість енергії. Ця енергія нагріває речовину зірок і надалі не дає ядрам наближатися одне до одного. Зірка — це термоядерний реактор, що балансує між стисканням, яке викликає гравітація, та розширенням, яке викликає вивільнення енергії в термоядерних реакціях. Поверхня зірок гаряча (хоча й набагато холодніша, ніж їхні надра), і віддає енергію у вигляді електромагнітного випромінення — світла.

Таким чином, головне джерело енергії, яку ми використовуємо, — це термоядерні реакції, що перетворені фотосинтезом. Це стосується як первинної продукції сучасних рослин, так і продукції автотрофів інших епох, яку ми споживаємо у вигляді горючих копалин.

А яка за походженням енергія річок (яку отримують гідроелектростанції) та енергія вітру (яку отримують вітрові електростанції)? Це також енергія сонячного світла, але перетворена атмосферою та гідросферою. Сонячне світло нагріває земну поверхню нерівномірно, що викликає рухи повітря та води. Вода, що випаровується над океанами, переноситься вітром та випадає дощами на континенти. Вона опиняється на більшій висоті, ніж поверхня океану, і ця потенційна енергія підйому води є за походженням енергією світла. Вода стікає з континентів до океанів і переміщує при цьому значну кількість речовин. Цю енергію текучої води людина також використовує.

Якщо ріки безперервно переміщують речовини з континентів до океану, чому ж континенти ще не «розтанули»? Надра Землі є активними; внаслідок рухів напіврідкої мантії поверхнею нашої планети переміщуються тектонічні плити, вивергаються вулкани. Ці процеси забезпечують підйом речовин вище за рівень океанів. Яка енергія його викликає? Це та енергія, що забезпечила розігрів земних надр.

Земля утворювалася із залишків колишніх зіркових систем. Річ у тому, що коли термоядерне паливо у зірці закінчується, гравітаційні сили забезпечують її стискання. В цей час можуть починатися реакції між іншими елементами — наприклад, два ядра Гелію утворюють одне ядро Карбону. Іноді зірка переходить до іншого режиму функціонування, а іноді (це залежить від її маси та складу) — вибухає, перетворюючись на наднову. Речовина наднової зірки розлітається у космічному просторі; внаслідок бомбардування ядрами з високою енергією інших речовин можуть утворюватися ядра важких елементів.

Наша планета утворилася з космічного «мотлоху», який зібрала докупи гравітація. Після цього важкі елементи опустилися до центру планети, а легкі — випливли на її поверхні. Під час цієї гравітаційної диференціації земної речовини вивільнилася значна кількість енергії. Земля ще не встигла втратити цю енергію і тому лишається гарячою та активною.

Ще один процес, який відіграє роль у розігріві Землі, — це радіоактивний розпад важких елементів. Згадайте: ядра елементів, що легші за ферум, можуть зливатися при вивільненні енергії під час термоядерних реакцій; ядра елементів, що важчі за нього, розпадаються при вивільненні енергії під час ядерних реакцій.

Таким чином, земне середовище у стані, необхідному для існування складних організмів, підтримує енергія попередніх поколінь зірок. Це завдяки їй наша планета має складний елементний склад; це завдяки їй речовини, що осіли на дні океанів, з часом можуть піднятися на вершини гір і стати доступними для вивільнення. Можна вважати, що усі земні організми залежать від цієї материнської енергії нашої планети. Але людина використовує її незвичним способом.

Ця незвичність стосується не роботи нечисленних поки що геотермальних електростанцій і навіть не використання енергії припливів (що розсіюють материнську енергію системи Земля—Місяць). Лише наш вид, хоча й нещодавно (з XX століття), використовує ядерну енергію, яку вивільнює з важких елементів (як уран). Це є дуже незвичним для біосфери і є унікальною екологічною особливістю сучасного людства.