Горы - главный источник воды и возобновляемой энергии на земле. Главный источник энергии на земле

Ученые открыли самый мощный источник «чистой» энергии на Земле

Группа ученых из Тель-Авива и Чикаго открыла и доказала на практике, что синтез кварков и барионов позволяет получить в несколько раз больше энергии, чем водородный — и это при том, что сама технология не допускает опасности возникновения цепной реакции. /источник

Чтобы сократить вредные выбросы, способствующие климатическим изменениям, а также разработать более эффективные способы получения энергии, правительства по всему миру все чаще обращают внимание на ее возобновляемые источники. В то время, как солнечная энергия и энергия ветра уже давно служат человеку, с ядерной все по‑прежнему не просто. Ученые продолжают изучать возможности стабилизации ядерного синтеза и пытаются превратить его в по-настоящему возобновляемый источник энергии с потенциалом, который превосходит все существующие варианты.

Но что, если на Земле есть куда более лучший и менее опасный источник, чем ядерный синтез? Исследователи из Тель-Авивского и Чикагского университетов предложили свой взгляд на решение проблемы и опубликовали интересный материал в журнале Nature.

По мнению исследователей Марека Карлайнера и Джонатана Роснера, новый источник энергии берет свое начало от слияния субатомных частиц, известных как кварки. Обычно эти частицы образуются в результате столкновения атомов, которые движутся на очень больших скоростях — к примеру, так физики получали их внутри Большого адронного коллайдера (БАК). Однако на этом процесс не останавливается: диссоциированные кварки также склонны сталкиваться друг с другом и вступать во взаимодействие с другими частицами — барионами. Ученые открыли самый мощный источник «чистой» энергии на Земле

Схема протекания реакции кваркового синтеза

Именно на слиянии кварков и барионов ученые сосредоточили свое внимание. Они обнаружили, что оно способно производить энергию даже большую, чем при слиянии атомов водорода! Как оказалось, конденсированные кварки принимают конфигурацию, названную doubly-charmed baryon (букв. «дважды очарованный барион»). На процесс конденсации уходит 130 МэВ энергии, но по завершении высвобождается на 12 МэВ больше — чистая выгода. Более того, усовершенствовав процесс и заменив обычные кварки более «тяжелыми» разновидностями, физикам удалось получить примерно 138 МэВ чистой энергии — это примерно в 8 раз больше, чем полезный выход от водородного синтеза.

Поначалу ученые были так удивлены результатам, что даже не решались опубликовать результаты своей работы. Они опасались того, что, как в случае с водородным синтезом, эксперименты могут быть крайне опасными. Однако позже выяснилось, что кварки существуют всего около одной пикосекунды — этого времени не хватит, чтобы запустить цепную реакцию, поскольку кварки очень быстро распадаются на другие, более легкие частицы.

Впрочем, именно это свойство также делает «кварковый синтез» больше теоретической методикой, которую еще предстоит испытать на практике. Авторы исследования уже предлагают некоторые экспериментальные установки, с помощью которых можно будет провести ряд экзотермических реакций, однако в настоящее время короткое время жизни частиц не позволяет применять их для практических нужд. Тем не менее, это всего лишь вопрос времени: теория доказана экспериментальным путем, и теперь ученым остается лишь подготовить технологическую базу для того, чтобы экологически чистый и невероятно мощный источник энергии послужил на благо человечества.

2.8. Ассимиляция и диссимиляция. Метаболизм

Вопрос 1. Почему Солнце — главнейший источник энергии на Земле?

Для синтеза органических веществ всем организмам необходима энергия. Основным источником первичных органических соединений на планете являются растения. Растения используют для их синтеза энергию Солнца. Другие живые существа обеспечиваются питанием, а следовательно, и энергией за счет веществ, полученных растениями. Таким образом, именно Солнце является главным источником энергии.

Вопрос 2. Почему ассимиляция невозможна без диссимиляции, и наоборот?

Процесс ассимиляции характеризуется образованием новых, необходимых клетке соединений. Для синтеза каких-либо веществ нужны затраты энергии. Энергия образуется за счет постоянного распада запасенных при ассимиляции сложных органических веществ. Совокупность реакций распада веществ клетки, сопровождающихся выделением энергии, называют диссимиляцией. Таким образом, при диссимиляции энергия образуется, а при ассимиляции она расходуется на создание новых соединений. Эти два взаимосвязанных процесса, протекающих в клетке, невозможны один без другого.

Вопрос 3. Могли бы какие-либо живые существа выжить на Земле, если бы Солнце погасло?

Солнце является источником энергии для растений, которые благодаря хлорофиллу синтезируют органические вещества. Животные, грибы и бактерии используют эту органику для получения энергии АТФ, затрачиваемой ими для синтеза необходимых соединений, построения клеток. Без солнечной энергии они не смогли бы существовать.

Однако некоторые бактерии в качестве источника энергии используют энергию, выделяющуюся при окислении ими неорганических соединений (аммиака, соединений серы и др.). Микроорганизмы, обмен веществ которых не зависит от солнечной энергии, вполне могли бы выжить, если бы Солнце погасло.

На этой странице искали :

почему солнце главнейший источник энергии на земле
почему ассимиляция невозможна без диссимиляции и наоборот
почему считается что солнце главнейший источник энергии на земле
почему солнце главный источник энергии на земле
почему солнце главнейший источник энергии

vsesochineniya.ru

Солнце основной источник энергии на земле.

Солнце играет исключительную роль в жизни Земли. Весь органический мир нашей планеты обязан Солнцу своим существованием. Солнце - не только источник света и тепла, но и первоначальный источник многих других видов энергии (энергии нефти, угля, воды, ветра).

Солнечная постоянная - количество солнечной энергии, приходящей на поверхность площадью 1 кв.м, развернутую перпендикулярно солнечным лучам в космосе.

Солнце – это наша звезда. Изучая Солнце, мы узнаём о многих явлениях и процессах, происходящих на других звёздах и недоступных непосредственному наблюдению из-за огромных расстояний, которые отделяют нас от звёзд.

Солнце – это основной источник энергии на земле и первопричина, создавшая большинство других энергетических ресурсов нашей планеты, таких, как запасы каменного угля, нефти, газа, энергии ветра и падающей воды, электрической энергии и т.д.

Энергия Солнца, которая в основном выделяется в виде лучистой энергии, так велика, что её трудно даже себе представить. Достаточно сказать, что на Землю поступает только одна двухмиллиардная доля этой энергии, но она составляет около 2,5*1018 кал./мин. По сравнению с этим все остальные источники энергии, как внешние (излучение луны, звёзд, космические лучи), так и внутренние (внутренние тепло Земли, радиоактивное излучение, запасы каменного угля, нефти и т.д.) пренебрежительно малы.

Солнце - самая близкая к нам звезда представляющая собой огромный светящийся газовый шар, диаметр которого примерно в 109 раз больше диаметра Земли, а его объём больше объёма Земли примерно в 1 млн. 300 тыс. раз. Средняя плотность Солнца составляет около 0,25 от плотности нашей планеты.

Поскольку солнце не твёрдый, а газовый шар, говорить о его размерах следует условно, понимая под ними размеры видимого с Земли солнечного диска.

Внутренняя часть солнца не доступна наблюдению. Она представляет собой своеобразный атомный котёл гигантских размеров, где под давлением около 100 миллиардов атмосфер происходят сложные ядерные реакции, во время которых водород превращается в гелий. Они-то и являются источником энергии солнца. Температура внутри солнца оценивается в 16 миллионов градусов.

Трофические цепи. Основные понятия, элементы.

1. Определение понятий "пищевая цепь", "трофический уровень", "консументы".Внутри экосистемы содержащие энергию органические вещества создаются автотрофными организмами и служат пищей (источником вещества и энергии) для гетеротрофов. Пример: животное поедает растения, это животное в свою очередь может быть съедено другим животным, и также путем может происходить перенос энергии через ряд организмов - каждый последующий питается предыдущим, поставляющим ему сырье и энергию. Такая последовательность называется пищевой цепью, а каждое ее звено - трофическим уровнем (греч. trophos - питание). Консументы: первичные - питаются первичными продуцентами, т.е. это травоядные животные; вторичные конс. - питаются травоядными, таким образом это уде плотоядные животные, так же как и третьичные конс., поедающие конс. второго порядка.

2. Живые организмы, входящие в состав биоценоза в экосистеме, неодинаковы с точки зрения специфики ассимиляции ими вещества и энергии. В отличие от растений и бактерий животные не способны к реакциям фото- и хемосинтеза, а вынуждены использовать солнечную анергию опосредованно — через органическое вещество, созданное фото- и хемосинтетиками. Таким образом, в биоценозе образуется цепочка последовательной передачи вещества и эквивалентной ему энергии от одних организмов к другим или так называемая трофическая цепь (от греческого “трофе” — питаюсь).

Поскольку растения строят свой организм без посредников, их называют самопитающимися, или автотрофами. Так как будучи автотрофами, они создают первичное органическое вещество из неорганического, они являются продуцентами. Организмы, которые не могут строить собственное вещество из минеральных компонентов, используют органику, созданную автотрофами, употребляя их в пищу. Их называют гетеротрофами, что означает “питаемый другими”, а также консументами (от лат. “консумо” — потребляю). Плотоядные животные используют животные белки со специфическим набором аминокислот. Они тоже являются консументами, но, в отличие от растительноядных, — консументами вторичными, или второго порядка. Но и на этом трофическая цепь не всегда заканчивается, так как вторичный консумент может служить источником питания для консумента третьего порядка и т.д. Но в одной трофической цепи не бывает консументов выше пятого порядка вследствие рассеяния энергии.

В процессе питания на всех трофических уровнях появляются “отходы”. Зеленые растения ежегодно частично или полностью сбрасывают листья. Значительная часть организмов по тем или иным причинам постоянно отмирает. В конечном итоге так или иначе созданное органическое вещество должно частично или полностью замениться. Эта замена происходит благодаря особому звену трофической цепи — редуцентами (от лат. “редукцио” — возврат). Эти организмы — преимущественно бактерии, грибы, простейшие, мелкие беспозвоночные — в процессе жизнедеятельности разлагают органические остатки всех трофических уровней продуцентов и консументов до минеральных веществ. Минеральные вещества, а также диоксид углерода, выделяющийся при дыхании редуцентов, вновь возвращаются к продуцентам.

Разные трофические цепи, в свою очередь, связаны между собой общими звеньями, образуя очень сложную систему, называемую трофической сетью.

Трофическая цепь в биогеоценозе есть одновременно цепь энергетическая, т.е. последовательный упорядоченный поток передачи энергии Солнца от продуцентов ко всем остальным звеньям. Поток энергии через экосистему можно измерить в различных ее точках, установив тем самым, какое количество солнечной энергии содержится в органических веществах, образованных в процессе фотосинтеза; какую часть энергии, заключенной в растительном материале, может использовать растительноядное животное; какую часть этой энергии успевает использовать растительноядное, прежде, чем его съедает плотоядное, и так далее, от одного трофического уровня к другому.

www.svaslavia.ru

главный источник воды и возобновляемой энергии на земле

Подробности Опубликовано 11.08.2017 11:20

Горные экосистемы встречаются во всем мире, от экватора почти до полюсов, занимая примерно одну пятую поверхности суши. Помимо общих характеристик высокого относительного рельефа (или очень заметных топографических изменений) и крутых склонов, горы удивительно разнообразны. Они встречаются на каждом континенте и на каждой высоте, от близкого к уровню моря до самого высокого места на земле - вершины горы Эверест (Сагармата или Комолангма) на границе между Непалом и Тибетским автономным районом Китая.

Половина населения мира зависит от горной воды

По оценкам, одна десятая населения человечества получает свою жизнеобеспеченность непосредственно из гор. Тем не менее, горы важны не только для их жителей, но и для миллионов людей, живущих в низинах. В глобальном масштабе наибольшая ценность гор может быть источником всех основных мировых рек и многих меньших. Горы играют решающую роль в водном цикле, захватывая влагу из воздушных масс; Когда эти осадки падают в виде снега, они сохраняются до тех пор, пока не тают весной и летом, обеспечивая необходимую воду для поселений, сельского хозяйства и промышленности вниз по течению - часто в период самых засушливых периодов. В полузасушливых и засушливых районах свыше 90 процентов речного стока поступает из гор. Горные реки и озера обладают невероятной красотой, привлекая сотни тысяч туристов каждый год. В Украине самым важным и красивым горным хребтом являются Карпаты, поэтому собирайтесь Все в Горы чтобы увидеть все достопримечательности и ресурсы своими глазами.

Горная вода - исторический источник гидроэнергиии

Горная вода также является источником гидроэлектроэнергии, большая часть которой используется на равнинах ниже. Исторически водяные колеса обеспечивали энергию в горных районах, главным образом для измельчения зерна. В сельских районах Непала насчитывается около 25 000 водяных колес и более 900 микро-гидроэнергетических турбин - более новая технология, обеспечивающая важнейший источник энергии, главным образом для агропереработки. Такая местная возобновляемая энергия является жизненно важным катализатором экономического развития в районах, находящихся в дальних концах распределительных сетей для ископаемых видов топлива, от которых зависят большинство городских жителей.

Роль гор в производстве возобновляемых источников только растет

Горы играют ключевую роль в обеспечении возобновляемых источников энергии, особенно с помощью гидроэнергетики, солнечной энергии, энергии ветра и биогаза для нижестоящих городов и отдаленных горных общин.

В настоящее время гидроэнергетика обеспечивает около пятой части всей электроэнергии во всем мире, и некоторые страны полагаются почти исключительно на горные регионы для производства гидроэлектроэнергии. В Боливии, Чили, Колумбии и Перу по меньшей мере 95 процентов гидроэнергетики генерируется в горных регионах.

Солнечная энергия также может эффективно производиться в горах и других холодных регионах - вопреки распространенному мнению. Гималаи и тропические анды являются особенно перспективными местами для развития солнечной энергии, где установки могут производить на 20 процентов больше энергии, чем они могли бы на уровне моря. В Непале, например, почти все удаленные аэропорты и телекоммуникационные объекты оснащены солнечной энергией; Солнечные панели широко используются в горных районах Китая и Индии.

Энергия ветра - это огромный, но в значительной степени неиспользованный источник потенциальной устойчивой энергии в горах. Даже на более низких высотах ландшафт и топография гор могут создавать коридоры ветра с высокими скоростями ветра, которые идеально подходят для развития ветряных турбин.

Устойчивая энергия приносит пользу здоровью людей, окружающей среде гор и глобальному климату. Например, снижение зависимости от дров может привести к меньшему количеству респираторных заболеваний, улучшению сохранения воды и почвы и меньшему количеству углерода (сажи) в атмосфере - одному из наиболее распространенных недолговечных загрязнителей климата.

Горы - один из главных источников древесины в горных поселениях

В развивающихся странах древесное топливо является преобладающим источником энергии в горных поселениях, но также важно, будь то древесина или древесный уголь, многим людям, живущим в городских центрах в низинах и на равнинах. Например, любой посетитель в Марракеше может наблюдать большие кучи дровяной древесины, уложенные за пределами коммунальных пекарен, в которые каждое домашнее хозяйство приносит свой хлеб насущный; Дерево происходит из лесов в Атласских горах.

Горная древесина также имеет много других применений, включая изделия из древесины как для местного использования, так и для автомобильных, железнодорожных или водных сетей для экспорта. Важно отметить, однако, что, хотя обезлесение тропических дождевых лесов остается наиболее заметным в глобальных средствах массовой информации, самый высокий уровень обезлесения в любом биоме встречается в тропических горных лесах -1,1 процента в год. Темпы вырубки особенно высоки в Центральной Америке, Восточной и Центральной Африке, Юго-Восточной Азии и Андах.

Туризм и горные сообщества

Экономические отношения горных общин также претерпевают трансформацию. Даже самое отдаленное горное сообщество всегда было связано с региональными или глобальными рынками для основных товаров, таких как соль. Однако до недавнего времени экономика большинства горных обществ в развивающемся мире была в основном внутренней, основанной на дополнительном использовании ресурсов в различных высотных зонах. Соединения с внешними экономиками обусловлены рядом факторов, в частности увеличением доступности из-за строительства новых дорожных сетей и быстрого расширения воздушного транспорта со времен Второй мировой войны. В Непале наличие избыточных военных вертолетов из бывшего Союза Советских Социалистических Республик означает, что небольшие деревни, ранее многодневные прогулки от Катманду, nеперь доступны через час или меньше. Аналогичным образом, небольшие сообщества в горах Сибири и в Тянь-Шане Кыргызстана уже не могут быть изолированы.

В то время как вертолеты несут некоторых местных жителей, их основными пассажирами обычно являются туристы со всех концов света - последние последователи тенденции, которая началась в начале девятнадцатого века с открытия швейцарских Альп английскими путешественниками. В условиях все более урбанизированного мира важность горных регионов как глобальных центров туризма продолжает расти. Причины для путешествия очень разнообразны. Старые формы, такие как паломничество, по-прежнему существуют и оказывают значительное влияние на региональные экономики; Например, 9,3 млн. паломников прибывают каждый год в Хардвар-Ришикеш, пункт входа в Гарвальскую Гималаю. Бадринат, один из главных объектов, посещают около 450 000 человек в год, что представляет собой трехкратное увеличение за два десятилетия (Академия горной среды, 1995). Растущее количество туристов привлечены замечательными пейзажами и незнакомыми культурами Непала.

< Назад
Вперёд >

myelectro.com.ua

Конференция Основным источником энергии на Земле является

Конференция

Основным источником энергии на Земле является Солнце Солнечная энергия обеспечивает круговорот воды в природе и поддерживает жизнь на Земле

Солнечное тепло способно порождать ветры, волны и океанические течения, которые обладают огромным запасом кинетической энергии. Так, например, сила ветра образуется благодаря неравномерному нагреву различных участков атмосферы. А вот движение волн и приливов не только от тепловой энергии Солнца, но и от колебаний величины притяжения, вызванных движением Солнца и Луны.

Способность растений поглощать солнечный свет, превращает его в химическую энергию, которая содержится в их стеблях и листьях. А энергия, содержащаяся в мясе, образуется из растений, которыми питаются животные. Вот как выглядит цепочка преобразования энергии

На протяжении миллионов лет из остатков растений и животных образовался уголь, нефть и природный газ. Эти полезные ископаемые тоже являются источниками энергии

Но существуют и такие источники энергии, которые не зависят от солнечного тепла и света. К таким источникам относятся: • радиоактивные элементы, такие, как уран, плутоний и торий, который используется для производства атомной энергии; • источником геотермальной энергии является тепло, которое поступает из глубин Земли от раскаленных пород; • энергия ветра; • на экспериментальной стадии находится приливная энергия;

Альтернативные источники энергии: -геотермальная(геотермальные электростанции построены в двадцати странах мира. Для обогрева и теплоснабжения ее используют в таких странах, как Исландия, Италия, Франция, Венгрия, Япония, США, Мексика, Новая Зеландия, Филиппины) -приливная(в настоящее время таких электростанций в мире всего четыре: во Франции, Китае, США и Канаде) -ветровая(к странам, где используют ветровую энергию относятся, прежде всего, Германия, Дания, Испания, США) -солнечная(при строительстве АЭС солнечную энергию используют Франция, Испания, Италия, Япония, США)

Большая часть энергии расходуется на индустриальное производство, и поэтому меньшее потребление энергии удешевляет товары, делает их конкурентоспособными. Большое значение в энергетическом балансе страны имеет и бытовое потребление энергии и особенно системы энергосбережения.

Как сэкономить электроэнергию в доме? а) используя энергосберегающие лампы освещения, вы сможете сэкономить до 90% электроэнергии. б) чтобы не было перерасхода электроэнергии, следует загружать стиральную и посудомоечную машину полностью. Кроме того, следует обращать внимание на правильный выбор программы. Потому, если вы не правильно выбрали программу, то это может привести к перерасходу энергии почти на 30%. в) следите за тем, чтобы холодильник не стоял рядом с плитой или батареями отопления, ведь в таком случае потребление электроэнергии холодильника удваивается. г) не следует оставлять включенными приборы, если вы ими не пользуетесь. Ведь это может уменьшить расходы почти на 8%. д) при возможности замените старую технику на более новую, которая относится к классу энергопотребления «А +» . е) поменяйте окна.

В 21 веке люди стали более внимательно относиться к не возобновляемым источникам энергии. И не только потому, что их становится все меньше, а потому что начала ухудшаться среда обитания человека. То нефть в море вытекает, то газ взорвется, то эрозия почвы от вырубки деревьев возникнет, то реки теряет напор из-за строительства гидроэлектростанций, то атомная станция терпит крушение.

Использование таких источников энергии как уголь, нефть, приводит к загрязнению окружающей среды. И чтобы улучшить экологическое состояние нужно снижать энергопотребление и увеличивать доли возобновляемых источников энергии, тем самым уменьшая количество вредных выбросов в атмосферу.

Если человечество не научится использовать энергию экономно, то это приведет к таким непоправимый последствий, как парниковый эффект, кислотные дожди и вредные выбросы в атмосферу:

Выводы : В ходе нашей конференции мы хотели рассказать об использовании энергии человеком, о сохранении энергии. Человек должен энергию беречь!

present5.com

почему солнце глвнейший источник энергии на земле?

Солнца является источником света, без света не возможны химические и физические процессы на земле. (тепло, фотосинтез растений, являющиеся пищей для животных и человека.)

Потому что единственный источник энергии, который ещё не разворовали

потому что без него ни чего не работает

Солнце это главный источник; Если говорить глобально, то живые организмы живут за счет солнечной энергии. Фотосинтез у растений происходит при участии солнечной энергии. Происходит образование органики из неорганических веществ, а органика, как известно, используется подавляющим большинством организмов для процессов жизнедеятельности. плюс люди научились преобразовывать солнечную энергию в другие ее виды (электрическую).

touch.otvet.mail.ru

Источники энергии для организмов

Главнейшим источником энергии, определяющим тепловой баланс и термический режим биосферы Земли, является лучистая энергия Солнца.

Солнце освещает и обогревает Землю, поставляя энергию, которую зеленые растения используют для синтеза соединений, обеспечивающих их жизнедеятельность и потребляемых в пищу практически всеми остальными организмами. Кроме того, солнечная энергия поддерживает круговорот важнейших химических веществ и является движущей силой климатических и метеорологических систем, перераспределяющих тепло и влагу на земной поверхности.

Энергия Солнца излучается в космос в виде спектра ультрафиолетового, видимого светового и инфракрасного излучения и других форм лучистой или электромагнитной энергии.

Поверхности Земли достигают в основном ближнее ультрафиолетовое излучение, видимый свет и ближнее инфракрасное излучение. Около 34% лучистой энергии Солнца, достигшей поверхности Земли, сразу же отражается назад в космос облаками, пылью и другими веществами, находящимися в атмосфере, а также собственно поверхностью Земли. Подавляющая часть из остающихся 66% идет на нагревание атмосферы и суши, испарение и круговорот воды, преобразуется в энергию ветров. И лишь незначительная доля этой энергии (0,5%) улавливается зелеными растениями и используется в процессе фотосинтеза для образования органических соединений, необходимых для поддержания жизнедеятельности организмов.

Основная доля вредного ионизирующего излучения Солнца. Особенно ультрафиолетовой радиации, поглощается молекулами озона (О3) в верхней части атмосферы (стратосфере) и водяным паром в нижней части атмосферы. Без этого экранирующего эффекта большинство современных форм жизни на Земле не могло бы существовать.

Таким образом, все живое на Земле существует за счёт незагрязняющей среду и практически вечной солнечной энергии, количество которой относительно постоянно и избыточно.

Растения используют всего лишь 0,5 % солнечного света, достигающего Земли. Даже если бы люди существовали исключительно за счет солнечной энергии, они бы использовали еще меньшую часть ее. Таким образом, поступающей на Землю солнечной энергии вполне достаточно для удовлетворения любых мыслимых потребностей человечества. Поскольку вся солнечная энергия в конечном счете превращается в тепло, увеличение ее использования для хозяйственных нужд не должно повлиять на динамику биосферы. Солнечная энергия – абсолютно чистая энергия, имеющаяся в неисчерпаемом объеме и по неизменной цене (бесплатно). На ее поступление не влияют политическое эмбарго и экономические трудности. В то же время, она слишком рассеяна: чтобы она служила человечеству, ее надо сконцентрировать, и это препятствие вполне преодолимо.

Говоря об энергии, следует иметь в виду, что энергия – это способность производить работу или теплообмен между двумя объектами, обладающими разной температурой. Энергия различается по качеству или способности совершать полезную работу. Качество энергии – это мера ее эффективности. Энергия высокого качества характеризуется большой степенью упорядоченности, или концентрации, а значит, высокой способностью производить полезную работу. В качестве примеров носителей таких форм энергии можно привести электричество, каменный уголь, бензин, концентрированную солнечную энергию, а также высокотемпературное тепло и др. Энергии низкого качества свойственны неупорядоченность и малая способность производить полезную работу. Пример носителя такой энергии – низкотемпературное тепло в воздухе вокруг нас, в реке, озере, океане. Например, общее количество тепла в Атлантическом океане значительно превышает количество энергии высокого качества в нефтяных скважинах Саудовской Аравии. Но тепло настолько рассеяно в океане, что мы не в состоянии его использовать.

Говоря об энергии, следует напомнить о двух законах природы, которым энергия подчиняется.

Первый закон термодинамики (закон сохранения энергии): энергия не возникает и не исчезает, она лишь переходит из одной форму в другую. Закон подразумевает, что в результате превращений энергии никогда нельзя получить её больше, чем затрачено: выход энергии всегда равен её затратам; нельзя из ничего получить нечто, за все нужно платить.

Второй закон термодинамики: при любых превращениях энергии часть её теряется в виде тепла. Это низкотемпературное тепло обычно рассеивается в окружающей среде и неспособно выполнять полезную работу.

При сгорании бензина высококачественной химической энергии в двигателе автомобиля в механическую и электрическую энергию превращается около 1%, остальные 99% в виде бесполезного тепла рассеиваются в окружающей среде и, в конечном счете, теряются в космическом пространстве. В лампе накаливания 5% электрической энергии превращается в полезное световое излучение, а 95% в виде тепла рассеивается в окружающей среде. Согласно первому закону термодинамики, энергия никогда не истощится, поскольку она не может ни возникать, ни исчезать. Но согласно второму закону термодинамики, общее количество концентрированной высококачественной энергии, которую мы можем получить из всех источников, постоянно сокращается, превращаясь в низкокачественную энергию. Мы не только не можем получить нечто из ничего, мы не в состоянии нарушить выравнивание качества энергии.

Большая часть неотражённой земной поверхностью солнечной радиации, в соответствии со вторым законом термодинамики, преобразуется в низкотемпературную тепловую энергию (излучение «дальнего» ИК диапазона) и излучается обратно в космическое пространство; количество энергии, возвращающейся в космос в виде тепла, зависит от наличия в атмосфере молекул воды, диоксида углерода, метана, оксида азота, озона и некоторых форм твердых частиц. Эти вещества, действуя наподобие избирательного фильтра, позволяют некоторым высококачественным формам лучистой энергии Солнца пройти сквозь атмосферу к земной поверхности и в то же время задерживают и поглощают (и повторно излучают назад) часть возникающего потока низкокачественного теплового излучения Земли.

Одной из важнейших характеристик состояния термодинамической системы является энтропия (превращение – <греч.>) - отношение количества теплоты, введённого в систему или отведённого от неё, к термодинамической температуре: dS = dQ/T. Можно утверждать, что энтропия характеризует количество энергии в системе, недоступной для совершения работы, т. е. недоступной для использования. Система обладает низкой энтропией, если в ней происходит непрерывное рассеяние упорядоченной энергии и превращение её в другой, менее упорядоченный вид, например, превращение энергии света или пищи в тепловую энергию. Поэтому часто энтропию определяют как меру неупорядоченности системы. Важнейшей особенностью организмов является их способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т. е. состояние с низкой энтропией.

Любое нагретое тело, в том числе и живое, будет отдавать тепло до тех пор, пока его температура не сравняется с температурой окружающей среды. В конечном счёте энергия любого тела может быть рассеяна в тепловой форме, после чего наступает состояние термодинамического равновесия, и любые энергетические процессы становятся невозможными, т. е. система приходит в состояние максимальной энтропии или минимальной упорядоченности.

Для того чтобы энтропия организма не возрастала в результате непрерывного рассеяния энергии путём её превращения из форм с высокой степенью упорядоченности (например, химической энергии пищи) в тепловую форму с минимальной степенью упорядоченности, организм должен непрерывно накапливать упорядоченную энергию извне, т. е. как бы извлекать извне "упорядоченность" или отрицательную энтропию.

Живые организмы извлекают отрицательную энтропию из пищи, используя упорядоченность ее химической энергии. Для того чтобы экологические системы и биосфера в целом имели возможность извлекать из окружающей среды отрицательную энтропию, необходима энергетическая дотация, которая в действительности и получается в виде даровой солнечной энергии. Растения в процессе автотрофного питания – фотосинтеза создают органическое вещество с повышенным уровнем упорядоченности его химических связей, что и обусловливает уменьшение энтропии. Травоядные животные поедают растения, которых, в свою очередь, поедают хищники и т. д.

Таким образом, жизнь можно рассматривать как процесс непрерывного извлечения некоторой физической системой энергии из окружающей среды, преобразования и рассеяния этой энергии при передаче её от одного звена к другому.

Обеспечивая низкий уровень энтропии, организмы препятствуют стремлению системы к термодинамическому равновесию и тем самым поддерживают свою жизнь.

В состояние термодинамического равновесия организм или экосистема может перейти лишь в случае их гибели, когда прерывается упорядоченный поток энергии.

Воздействие хозяйственной деятельностью человека на окружающую среду в конечном итоге сводится к повышению неупорядоченности (повышению энтропии) экосистем. И если такое повышение энтропии превысит некоторый уровень, который экосистема не способна компенсировать, то, очевидно, становится неизбежной необратимая деградация данной экосистемы.