Мощность земной атмосферы достигает 2000-3000 километров. Однако:
- 50% всей её массы сосредоточено в нижних 5 км;
- 75% – в нижних 10 км (высота 10 км примерно совпадает с границей тропосферы);
- 95% – в нижних 20 км.
Средняя плотность воздуха в приземном слое – около 1,2 кг/куб. м.
Общая масса воздуха – примерно 5×1018 кг, из них около 99% – сухой воздух, остальное – водяные пары.
Людей на Земле – 6,9×109 человек. Из этого следует, что на одного человека на Земле приходится около 7×108 , или 700 млн кг воздуха.
Вопрос, как обычно, много это или мало?
Для поиска ответа мы можем сами посчитать, сколько воздуха человек потребляет за свою жизнь.
Средний объём поглощаемого воздуха при обычном вдохе – около 1 литра. За минуту человек делает примерно 15 дыхательных движений, т.е. использует 15 литров воздуха. За сутки это примерно 20 тыс. литров, или 20 куб.м. А за год человек «пропускает» через свои лёгкие около 7000 куб.м. воздуха. Это примерно 8,4 тыс. кг. Следовательно, 700 млн кг человек использовал бы за 83 тыс. лет.
Такая цифра, конечно, способна внушить почти безграничный оптимизм. Тем более, учитывая самоочищение воздуха естественными процессами, а также далеко не полное его использование нашими лёгкими.
Кстати
«КПД» нашего использования воздуха (точнее – кислорода) очень невысок. В атмосферном воздухе примерно 20% кислорода. А в воздухе, выдыхаемом человеком из лёгких, его примерно 15%-17%. Именно поэтому искусственное дыхание – рот в рот помогает пострадавшему, он получает таким путём необходимое количество кислорода.
Но очевидно, что полная картина не столь оптимистична, поскольку вклад в потребление и загрязнение воздуха вносит отнюдь не только наше дыхание.
Кроме того, почти 7 млрд людей живут и дышат, в основном, у самой поверхности Земли и на очень небольшом пространстве, занимающем менее 3 млн кв. км, – на территориях, где расположены населённые пункты, дороги, промышленные предприятия.
В таком случае в нашем непосредственном «распоряжении» только воздух приземного слоя (допустим, до высоты 10 метров) над этими территориями. Это 30 тыс. куб. км, или 36 млрд тонн. А это уже всего 4300 куб. м., или 5200 кг на человека, и людям Земли, не будь атмосферной циркуляции, этого количества хватило бы на 8 месяцев, даже не учитывая того, что воздух приходится «делить» с промышленностью и транспортом.
Кстати
Традиционное объяснение концентрации людей и производств – «эффект масштаба», обеспечивающий снижение издержек и рост производительности экономики. Но для этого требуется сосредоточить все необходимые для жизни и деятельности ресурсы, включая природные, в одной точке. И это, в большинстве случаев, выглядит реальным – можно обеспечивать крупный объект минеральным сырьём, лесом, водой, продовольствием и рядом других ресурсов из внешних источников.
Но есть также ресурсы, которыми люди просто не в состоянии управлять, концентрировать и направлять туда, где их не хватает. Это:
- воздух;
- земля;
- солнечный свет и тепло.
Здесь проходит граница, за которой уже природа начинает диктовать человеку условия и указывать направление развития, которое может кардинально измениться, а ставшие стандартными воззрения на экономику могут быть столь же кардинально пересмотрены. Мы упоминали об этом в материале, посвящённом истории вопроса устойчивого развития.
Что касается ситуации в мегаполисах с крайне скученным населением, то она ещё напряжённее. Если провести аналогичные подсчёты для Москвы, где на площади 1000 кв. км живут 10 млн человек, то окажется, что здесь воздуха при условии его «статичности» хватило бы людям всего на 1,5 месяца, без учёта транспортного, промышленного и прочего загрязнения.
В природе работают механизмы самоочищения воздуха, но не стоит, чрезмерно на них уповая, легкомысленно относиться к его загрязнению.
Самый мощный процесс оздоровления атмосферы и единственный источник поступления в неё свободного кислорода – фотосинтез зелёных растений.
По приблизительным оценкам, ежегодно фотосинтез даёт атмосфере 400 млрд тонн кислорода в год, одновременно связывая примерно такое же количество углекислоты.
Это в десятки раз больше, чем все люди на Земле используют в процессе дыхания, но на Земле дышим не только мы, но и другие живые организмы. Кроме того, свой вклад в загрязнение воздуха вносят и естественные процессы, например, пожары или извержения вулканов. Большое количество кислорода связывается также в ходе других естественных химических процессов, в частности – гниения и дыхания тех же растений.
Таким образом, фотосинтез, скорее, компенсирует естественную убыль кислорода в атмосфере, чем серьёзно наращивает его содержание.
А общие запасы кислорода в земной атмосфере – порядка 1018 кг. На этом фоне 400 млрд тонн (т.е. 4х1014 кг) в год тем более не выглядят внушительно. Эта цифра означает, что для полного обновления мировых запасов атмосферного кислорода растениям пришлось бы «трудиться» 2500 лет.
Это означает также, что для каждого отдельного человека деревья вокруг его дома, выпускающие кислород в воздух, которым он дышит каждый день, важнее, чем огромные лесные массивы на другом конце Земли (хотя их сохранение, безусловно, необходимо). Точно так же, как воду человеку даёт близлежащий источник, без которого ему никак не поможет большая река, текущая и впадающая в океан за тысячи километров.
Подготовил Кирилл Дегтярёв
Источники
- С.П. Хромов и М.А. Петросянц: «Метеорология и климатология» – М., изд-во МГУ, 2001.
- Химическая энциклопедия
