Техника - молодёжи 1985-06, страница 25

Подобно любому газу, входящему в состав атмосферы, пар стремится занять возможно больший объем и образует глобальную паровую оболочку, обладающую массой и своим собственным парциальным давлением. Связанный с поверхностью воды или почвы постоянным обменом молекул , он представляет собою не отдельное самостоятельное образование, а неотъемлемую составную часть — газовую компоненту земной гидросферы.

Содержание водяного пара в воздухе управляется температурным режимом атмосферы и земной поверхности (и воды, и суши). Он подчиняется принципу подвижного равновесия в соответствии с динамикой температур, находится в постоянном движении и изменении как в пространстве, так и во времени. Парциальное давление атмосферного пара — упругость водяных паров (УВП), — достигая в тропиках 30— 40 мб, в полярных широтах падает до сотых долей мб. Такая закономерность объясняется постоянным перемещением пара из жарких областей к холодным. Об этом свидетельствует постепенное уменьшение солености Мирового океана от тропических широт, где преобладает испарение, к широтам полярным, где в основном происходит конденсация.

Влагообмен между теплыми долинами и холодными вершинами гор способствует образованию многочисленных пресных источников в высокогорье. Постоянство их водостока объясняется не только атмосферными осадками. Горные вершины по аналогии с полярными широтами являются своеобразными природными конденсаторами пара. А сток горных рек формируется не только за счет выпадения осадков и таяния ледников, но и за счет постоянной конденсации пара, поднимающегося из долин.

Температура атмосферы и земной поверхности изменяется также и во времени — от зимы к лету, от ночи к дню. Цикличность этой динамики обусловлена неравномерностью поступления тепловой энергии от Солнца. Почва и атмосфера воспринимают солнечное тепло по-разному. В результате этого и происходит постоянный тепло- и влагообмен между ними.

С восходом Солнца почва, поглощая основную долю энергии, нагревается сильнее и быстрее атмосферы, прозрачной для большей части его лучевого спектра. В системе почва — атмосфера наступает диспропорция в распределении энергии, которая устраняется путем отвода тепла из почвы в воздух. Часть его отводится усиливающимся при повышении температуры инфракрасным излучением, другая идет на испарение воды, поступая в атмосферу в виде скрытой теплоты парооб

разования. Интенсивный отвод тепла одновременно уменьшает дневное нагревание почвы. Ночью земная поверхность остывает быстрее атмосферы, и складывается обратная диспропорция. Теперь уже недостаток тепла испытывает почва. Поэтому часть энергии переходит в нее из атмосферы.

При повышении температуры в системе наступает дефицит УВП атмосферы. При этом ее всасывающая и водоудерживающая способность стремительно возрастает. У почвы, наоборот, водоудерживающая сила ослабевает, в такие периоды времени атмосфера жадно впитывает воду из почвы. При понижении температуры все происходит наоборот. Остывающая почва поглощает водяной пар, который атмосфера не в силах удержать.

Как показали последние исследования, во влагообмене с атмосферой участвует вся газопроницаемая толща почвогрунта, а не только его верхний 1—2-сантиметровый слой, как утверждали А. Роде и его по-следоваюль, профессор А. Лебедев. Процесс этот особенно интенсивен в летнее время. Средние суточные амплитуды колебаний УВП в атмосфере, фиксируемые в июле метеостанциями Таджикистана, составляют 7—8 мб. Колебания же влажности 2—3-метрового слоя почвы, установленные в результате наблюдений, могут достигать 40—50-миллиметрового водного слоя и более. Значит, ежесуточно из почвы в атмосферу уходит и возвращается обратно столько воды, сколько выпадает при очень хорошем дожде. Влага здесь выполняет роль своеобразного теплового буфера-гасителя больших температурных колебаний. Поэтому там, где есть большой обменный фонд влаги в гидросфере, наблюдаются более мягкие климатические условия, плавнее сглажены суточные изменения температур.

Водяной пар — великолепный теплоноситель. Каждый его грамм при 25° С содержит в себе 501 калорию. Нужно днем уменьшить нагревание почвы — испаряется вода, и пар переходит в атмосферу. Нужно ночью согреть чрезмерно остывающую земную поверхность, и пар из атмосферы перемещается в почву, отдавая ей свое тепло.

Обменный фонд влаги в системе всегда находится в подвижном равновесии и чутко реагирует на возникновение любых энергетических диспропорций. О чем это говорит? О том, что влагообменом в системе почва — атмосфера можно управлять. Уже сейчас можно научиться изменять его путем воздействия на температуру любой из обменивающихся сторон. Другими словами, у ученых и специалистов есть реальные возможности освоения парообразной влаги атмосферы. Целена

правленное управление обменным фондом влаги открывает перспективы резкого повышения плодородия всех категорий земельных угодий без какого-либо нарушения экологического равновесия. Но для каждого типа почвы потребуется свой подход — разработка оригинальных технических и агротехнических решений.

Несмотря на то что многие ученые не принимают в расчет возможности парообразной влаги атмосферы, история рассудила по-иному. С древних времен крестьяне нашли способы обогащения почвы влагой из пара, содержащегося в атмосферном воздухе. Разумеется, физическая сущность процессов им была неясна, зато отдача всегда была весомой. Издавна люди стали покрывать почву слоем навоза, торфа или опилок, чтобы уменьшить испарение, повысить температуру плодородного слоя. Этот агротехнический прием, названный мульчированием, успешно применялся в разнообразных почвенно-климатических условиях.

Аналогичные опыты мы провели в окрестностях Душанбе. Суглинистые коричневые карбонатные почвы на площадках размером всего 2X2 м покрывали .10-сантиметровым слоем речной гальки. В результате мульчирования максимальная температура в плодородном слое снижалась в июле (самый жаркий период) на 20—25° С по сравнению с непокрытой почвой. В каждом метровом слое почвы дополнительно сохранялся 50—55-миллиметровый слой доступной корням растений влаги. Много это или мало?

Поскольку взаимоотношения между влагой почвы и атмосферы подчинены принципу подвижного равновесия, она постоянно перемещается и в этих природных средах. Корни растений берут воду не из «иссякаемых источников», а из непрерывного потока. Мульчированием мы не «сберегли» запасы влаги в трехметровом слое земли, а подняли уровень потока на 150 мм, значительно облегчив растениям жизнь, улучшив водное питание. Так что прибавка оказалась весьма существенной.

Даже такие простые опыты говорят о беспредельных возможностях использования парообразной влаги атмосферы в деле преобразования земель. Так что ученым и практикам пора поменять местами отношение к осадкам и парообразной влаге атмосферы.

Идея, высказанная мною, возможно, полемична и кому-то даже может показаться фантастичной. Но она зиждется на реальной основе. Возможности парообразной влаги атмосферы сейчас, по-видимому, трудно обрисовать самому смелому фантасту. Но жизнь бывает проворнее самых неожиданных прогнозов.

23