Что скрывает атмосфера, или Как возник воздух…

В книге нам придется плавать в океане с радиоактивными свиньями и охотиться на насекомых размером с таксу. Мы увидим, как Альберт Эйнштейн работает над усовершенствованием холодильника, и окажемся рядом с пилотами, распыляющими во Вьетнаме сверхсекретное «погодное оружие». Мы столкнемся с разъяренной толпой и сгорим в лавине огненных паров, от которых человеческий мозг плавится в черепной коробке. Все эти истории связаны с удивительными свойствами газов – газов из кратеров и микробных клеток, из пробирок и моторов машин и из каждого уголка периодической таблицы. Большинством из них мы дышим и сегодня, и в каждой главе книги через призму какого-то одного из них, как через лупу, мы сумеем разглядеть иногда трагический, а иногда комический фрагмент истории человечества.

Первый раздел книги, «Появление воздуха. Четыре атмосферы Земли», рассказывает о природных газах. Здесь речь пойдет об образовании нашей планеты из облака космических газов 4,5 млрд лет назад. Позднее благодаря действию вулканов на планете появилась собственная атмосфера. С зарождением жизни эта атмосфера изменилась, что привело к так называемой кислородной катастрофе (которая, вообще говоря, позволила появиться нам – животным). В целом первый раздел рассказывает о происхождении воздуха и о поведении газов в различных ситуациях.

Второй раздел, «Приручение воздуха. Связь человека с воздухом», повествует о том, каким образом за несколько последних столетий человек научился использовать специфические свойства различных газов. Мы редко задумываемся о том, что у воздуха есть масса, но это так: если вы заключите Эйфелеву башню в воображаемый цилиндр, воздух внутри цилиндра будет весить больше, чем сама металлическая конструкция. И поскольку воздух и другие газы имеют массу, они могут поднимать, толкать и даже убивать. Использование газов способствовало Промышленной революции и позволило человечеству осуществить свою древнюю мечту – подняться в воздух.

Третий раздел, «Границы. Новые небеса», рассказывает о том, как человек изменил воздух за несколько последних десятилетий. Даже по составу современный воздух отличается от воздуха, которым дышали в молодости наши деды, и очень сильно отличается от воздуха, которым дышали люди триста лет назад. Кроме того, мы начали изучать атмосферу планет за пределами Солнечной системы, подготавливая почву для того, чтобы наши потомки смогли покинуть Землю и начали осваивать другие планеты, атмосфера которых, возможно, заполнена какими-то совсем неведомыми газами.

Кроме основных разделов, в книге есть вставки, которые я назвал «небольшими отступлениями». Они дополняют основные главы и рассказывают о том, какое отношение имеют газы к работе холодильника, освещению помещений или функции кишечника. Чтобы вас развлечь, я также рассказал несколько историй на такие не совсем научные темы, как спонтанное возгорание и НЛО. Многие газы, о которых идет речь в «небольших отступлениях», содержатся в воздухе лишь в следовых количествах: их доля составляет всего несколько частей на миллион или миллиард. Но «следовый» не означает незначительный. К примеру, вино на 99 % состоит из воды и спирта, но смесь воды и спирта – совсем не вино. В вине содержится множество других компонентов, придающих ему привкус кожи, шоколада, мускуса, изюма и т. д. Так и следовые газы придают воздуху специфические обертоны и достойны того, чтобы о них рассказали отдельные истории.

Если спросить у людей на улице, что такое воздух, можно услышать очень разные ответы – в зависимости от того, какие газы люди считают наиболее важными и на каком уровне (макроскопическом или микроскопическом) проводится анализ. И это прекрасно: воздух велик, и его можно рассматривать с самых разных точек зрения. Я надеюсь, что данная книга поможет вам взглянуть на этот вопрос по-новому и по мере чтения ваши представления будут меняться и становиться более цельными.

Вообще говоря, люди должны понимать, что такое воздух, поскольку для каждого из нас это самая важная субстанция в окружающем мире. Без пищи человек может прожить несколько недель, без воды – несколько суток. Но без воздуха – без газов – можно прожить всего лишь несколько минут. Но я готов поспорить, что вы никогда не задумываетесь о том, чем же вы, собственно, дышите. Моя книга написана для того, чтобы изменить положение вещей. Чистый воздух не имеет цвета и (в идеале) запаха, поэтому он незаметен. Но это не означает, что ему нечего рассказать о себе. Он жаждет поведать вам свою историю. Вот она.

I Появление воздуха Четыре атмосферы Земли