Окно в будущее. Удобрение молнией
Название газа «азот» – основной составной части нашей атмосферы – в точном переводе означает «безжизненный». Действительно, этот газ не горит, животные или растения, попавшие в атмосферу чистого азота, гибнут. Но, несмотря на это, жизнь на нашей планете, не будь азота, была бы невозможна. Ведь азот входит обязательной составной частью в белки, из которых в основном состоят все живые организмы.
Но ни животные, ни подавляющее большинство растений не могут усваивать чистый азот прямо из воздуха. Человек и животные получают его из мяса других животных или из растений. Растения усваивают растворимые соли азота, имеющиеся в почве. Но там их очень мало. Весь пахотный слой подзолистой почвы на каждый гектар содержит около тонны азота, черноземной – около трех тонн. И количество это имеет тенденцию уменьшаться.
Недостаток азота в почве вызывает резкое понижение урожайности. Ввод в почву растворимых солей азота, наоборот, способствует повышению урожайности. Однако на земном шаре нам известно только одно значительное месторождение связанного азота – залежи чилийской селитры в безводных пустынях Чили в Южной Америке. Можно, правда, производить азотистые удобрения, связывая азот воздуха на специальных заводах. Но это дорогой, хотя и широко применяемый способ.
А нельзя ли найти другие способы обогащения почвы азотом? Нельзя ли заставить помогать нам в этом стихийные силы природы?
Атмосферу земли можно рассматривать как гигантскую кладовую азота. Над каждым квадратным километром земной поверхности содержится 750 тыс. т этого газа. 750 тыс. т над поверхностью земли и всего 3 т в пахотном слое! И как скупо, буквально по крохам переходит азот из атмосферы в почву! Это происходит только в таинственных живых лабораториях некоторых микроорганизмов – азотистых бактерий. Производя посев бобовых растений, в корнях которых живут такие микроорганизмы, мы используем этот способ обогащения почвы азотом. Кроме того, связанный азот образуется при грозовых разрядах в атмосфере.
Ориентировочные подсчеты позволяют установить, что каждая молния образует от 80 до 1500 кг окиси азота, которая вместе с дождем попадает в почву. На каждый квадратный километр земной поверхности в год приходится от 1 до 2 ударов молнии, то есть на каждый гектар ежегодно с осадками поступает от 1 до 30 кг окиси азота или в среднем 16 кг.
А нельзя ли каким-либо способом искусственно усилить грозовую деятельность в сельскохозяйственных районах, заставить молнии «изготовлять» азотистые удобрения из азота воздуха прямо над местом их использования.
Оказывается, что можно. Советский агроном-метеоролог Н. А. Зубарев предложил ряд конкретных способов обогащения почвы окисленным азотом за счет энергии атмосферного электричества.
Как известно, грозовая деятельность сопровождается не только разрядами молний, но и возникновением так называемых тихих разрядов.
Разряд молнии характеризуется высокой концентрацией энергии, высокой температурой, доходящей в Канале молнии до 3000-15000 градусов, и кратковременностью всего процесса разряда, длящегося 0,02-0,005 сек. Именно эти условия – нагревание смеси кислорода и азота воздуха до очень высокой температуры и быстрое охлаждение нагретых газов – являются наиболее выгодными для образования окиси ватта.
Тихие разряды, предшествующие разряду молнии, представляют собой более или менее длительное истечение электричества в атмосферу с высоких заостренных предметов, например с концов молниеотводов, с вершин деревьев и т. д..
Тихие разряды ослабляют напряженность электрического поля, между землей и грозовыми облаками, препятствуют образованию разрядов молний. Образования окиси азота при тихих разрядах не происходит.
Следовательно, для того чтобы повысить урожайность за счет использования атмосферного электричества, надо перераспределить расходование энергии между тихими разрядами и молниями.
Но какими способами этого можно достичь? Разве может человек вмешаться в действия одной из самых могучих стихий природы и диктовать грозам и молниям свои желания? Да, может. Вот некоторые способы такого вмешательства.
Представьте себе резиновый шар размером несколько больше детского воздушного шара, удерживаемый от взлета не шнуром» а тонкой металлической нитью диаметром около 10 микрон. Вес одного километра такой нити менее грамма. При приближении грозовых облаков этот шар устремляется ввысь, разматывая за собой металлическую нить. Влетая в грозовое облако или даже только приблизясь к нему, шар соединяет металлической витью как бы два полюса гигантской лейденской банки. Ток устремляется по этой нити, мгновенно превращающейся в столб металлического пара. По этому ионизированному столбу, как по каналу, и устремляется могучий грозовой разряд – молния.
Так как высота грозовых облаков над земной поверхностью редко превышает 1–2 км, то вес нити и размеры резинового шара получаются не очень значительными.
Есть и другой способ обогащения почвы азотом с помощью атмосферного электричества. Он сводится К рациональному размещению на полях с учетом рельефа местности молниеотводов-окислителей, устанавливаемых на высоких мачтах.
Конструктивно новый молниеотвод будет существенно отличаться от обычного молниеотвода. Как известно, обычный молниеотвод представляет собой металлический стержень, верхний конец которого заострен, а нижний соединен с землей. Новый молниеотвод будет иметь на верхнем конце стержня вместо острия полый металлический шар диаметром в несколько десятков сантиметров. Такая форма молниеотвода, который лучше назвать «молниеприводом», должна будет значительно уменьшить истечение с него электричества во время грозы и предотвратить ослабление напряженности электрического поля. А это создает условия, благоприятные для увеличения числа прямых разрядов молний.
Если экспериментальная проверка изложенных выше способов использования атмосферного электричества даст положительные результаты, то практическое осуществление этих способов будет доступно технике ближайшего будущего.
Представим себе картину этого недалекого будущего. Освещенное солнцем поле покрыто всходами дружной колхозной пшеницы. Над полем в разных местах возвышаются деревянные мачты, заканчивающиеся полыми металлическими шарами. Кругом тихо и безлюдно.
Но вот появляются тяжелые грозовые тучи. Первый порыв ветра сдергивает с проселочной дороги ковер пыли. Ослепительные зигзаги молний, сопровождаемые характерным треском и оглушительными ударами грома, уже соединяют шары молниеприводов с черными краями туч. Грозовые раскаты следуют друг за другом с непривычно малыми промежутками времени. И каждый удар молнии образует вдоль своего ствола ценнейшее минеральное удобрение – окись азота, которая растворяется в крупных каплях начавшегося дождя и вместе с ним проникает в почву.
источник: инженер Л. ГИРЧЕНКО «Окно в будущее. Удобрение молнией» «Техника-молодежи» 04/1955
