Самое удивительное вещество (вместо предисловия)

Самое удивительное вещество

Мы, земляне, уроженцы уникального космического объекта, хотя обычно этого не осознаем. Между тем наша планета по ряду показателей действительно резки отличается от других планет Солнечной системы. Возьмем хотя бы температуру. Поверхность Меркурия, который находится слишком близко от Солнца, "днем" накаляется так, что там плавится свинец. Еще горячее поверхность Венеры, но уже в силу парникового эффекта ее атмосферы. Напротив, на Уране и Нептуне, находящихся на значительном расстоянии от нашего дневного светила, царит холод порядка -200 градусов.

Велика разница в величине планет, а следовательно, в силе гравитации на их поверхности. Плутон, Меркурий и Марс в сотни раз меньше Юпитера и Сатурна. Земля и Венера по своей величине значительно ближе к малым планетам, чем к гигантам Солнечной системы. Это обстоятельство накладывает ряд серьезных ограничений на возможность возникновения и развития жизни на большинстве планет Солнечной системы. Сила тяготения на малых планетах настолько низка, что неспособна удержать молекулы газообразных веществ. Поэтому Плутон и Меркурий или не имеют собственной атмосферы, или она у них еще более разрежена, чем на Марсе. С другой стороны, сила гравитации крупнейших планет такова, что если бы человек ступил на их поверхность, то был бы раздавленным тяжестью собственного тела.

Существенно различаются планеты по содержанию в их атмосферах свободного кислорода и по целому ряду других показателей. Однако мне хочется акцентировать внимание читателя лишь на одном: на наличии или отсутствии особого уникального вещества - воды, которое оказало решительное влияние на судьбу Земли.

Первое, что заметил бы любой инопланетянин, прибывший к нам из соседней галактики, это обилие воды. Даже нас, коренных землян, бескрайность океанов порою поражает. На других планетах Солнечной системы ничего похожего не встретишь. На их поверхности жидкая вода вообще отсутствует. Пары - пожалуй, кристаллики льда - возможно, но жидкая вода - разве что где-нибудь в толще грунта.

Мы давно привыкли к обилию воды. На Земле она окружает нас всюду. Грубые подсчеты показывают, что ³/₄ поверхности планеты покрыты водою. Правда, кое-где она спрятана под коркой льда и снега. Но лед и снег - это та же вода, только твердая. Кроме того, корка твердой воды постоянно закрывает ¹/₅ часть суши. Мало того, огромное количество воды содержит атмосфера планеты. Ведь около половины неба постоянно закрыто облаками, а это не что иное, как крохотные капельки, кристаллики или пары воды. Однако и там, где в небе редко появляются облака, воздух всегда содержит небольшое количество водяных паров.

Вода - самое обыденное и в то же время самое удивительное вещество на нашей планете. Она обладает рядом необычных, неожиданных свойств. Даже сама обыденность воды необычна. Никакое другое вещество не встречается на Земле в таких количествах, да еще одновременно в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном!

Одно из важнейших свойств воды - ее необычайно высокая теплоемкость. Она выше, чем у любых из известных нам веществ. Теплоемкость воды в 2-2,5 раза выше, чем у большинства жиров, в 5 раз выше гранита, в 10 раз выше, чем у железа. Нагреваясь под воздействием солнечных лучей, вода поглощает очень много тепла, а затем, остывая в темное время суток, отдает его атмосфере. Иными словами, вода создает прекрасные условия для складирования тепла, а посему океаны и моря, все другие большие и малые водохранилища, а также пары атмосферы выполняют на нашей планете роль аккумуляторов тепла. И это серьезнейшим образом отразилось на климате Земли. Только благодаря огромным запасам воды у нас не бывает таких резких температурных скачков, какие возможны на Марсе, где свободной воды практически нет.

Климат нашей планеты зависит от запасов воды. Если бы атмосфера не содержала водяных паров, космический холод давным-давно добрался бы до ее поверхности. Окружающая Землю газовая атмосфера как шуба укрывает ее от стужи открытого космоса, не давай остыть, а роль теплой ватной подкладки, делающей шубу по-настоящему добротной, играют водяные пары.

И все-таки Земля в конце концов промерзла бы на значительную глубину, не обладай вода другим уникальным свойством: менять свой объем при изменении собственной температуры. Как известно, все добропорядочные вещества при нагревании расширяются, а при охлаждении - сжимаются. Вода уклоняется от этого правила. Охлаждаясь до отрицательных температур и переходя из жидкого состояния в твердое, то есть превращаясь в лед, она резко увеличивает объем. Поэтому удельный вес льда существенно меньше, чем воды, и он не тонет, а остается плавать на поверхности водоемов. Представьте, что стало бы с нашей планетой, будь лед тяжелее воды. В этом случае льдинки, возникающие на поверхности океана, тотчас исчезали бы в его пучине и скапливались на дне. Постепенно вся вода превратилась бы в лед. Из земной атмосферы исчезли бы водяные пары, и нашу планету, лишенную теплоизоляции, охватил бы вечный холод.

Вода занимает в биосфере совершенно исключительное положение, так как без нее невозможна жизнь. Все химические реакции в каждой клеточке тела любого животного или растения идут между растворенными в ней веществами. Это очень важное обстоятельство, но здесь во главу угла будет поставлено другое: способность морей и океанов создавать совершенно уникальную среду обитания для огромного количества самых различных живых организмов.