Уголь черный, белый, синий, красный

В жизни мы хорошо знаем только черный уголь, тот, которым иногда топят у нас печи, который идет в кочегарки заводов, в печи и домны для выплавки металла, в топки паровозов железных дорог.

В нем — громадный источник энергии, и вся промышленность и всё хозяйство основаны главным образом на «черном алмазе», как справедливо называют иногда наш обыкновенный черный уголь. Богатство страны нередко определяется богатством угля и железа. В районах, богатых углем, создаются центры промышленности; туда со всех сторон мира притекают руды и сырье. Уголь — основной нерв государственной жизни, залог развития страны. Кто не слышал о нашем Донбассе и Кузбассе, не только главных кочегарках Советского Союза, но и центрах нашей черной металлургии?

Но… имеется большое «но» на пути использования угля: быстро развивается техника, у человечества появляется много новых потребностей, и, чтобы удовлетворить их, человечеству приходится разрешать всё новые и новые задачи. Энергию ищет и современный мир, как тысячи лет тому назад искал ее древний мир.

Но в древности человек не умел владеть силами природы… он подчинял себе человека, превращая его в раба: десять рабов составляют одну лошадиную силу.

С тех пор человек ушел далеко вперед: он стал строить машины силой в триста-четыреста тысяч человеческих сил, он создал мощные электропередачи, как бы заставив, по словам знаменитого русского физика Умова, «переносить моментально по металлической проволоке на тысячи верст миллионы рабов со всем запасом пищи, необходимым для их труда».

Теперь люди используют энергию природы общей суммой в три миллиарда человеческих сил (около трехсот миллионов лошадиных сил), и человеку приходится искать всё новые источники.

Откуда же мы получаем или можем получить на земле источник силы?

Мы можем составить следующую таблицу источников энергии:

1. Живой уголь — физическая сила человека, лошади и других животных.

2. Черный уголь — природный углерод в форме черного и бурого угля, углистых сланцев и т. д.

3. Жидкий уголь — нефть, асфальт.

4. Летучий уголь — струи газов, выделяющихся из земли (углеводороды).

5. Серый уголь — торф в болотах и по краям озер.

6. Зеленый уголь — дрова, солома.

7. Белый уголь — падающие массы воды.

8. Голубой уголь — ветер.

9. Синий уголь — морские приливы и отливы.

10. Красный уголь — энергия солнца.

Сейчас человечество всё меньше и меньше использует первую силу, охраняет для своих химических производств силы третью и отчасти четвертую, бережет силу шестую, чтобы правильно использовать в хозяйстве свои леса, почти совершенно не умеет подчинить себе силы восьмую, девятую и десятую. Лишь на силах второй, пятой и седьмой люди строят свое хозяйство, на помощь углю привлекая необозримые пространства торфа и используя воды водопадов. Но эти источники силы ничтожны перед всепобеждающим углем.

За свою жизнь человечество сожгло и уничтожило около пятидесяти миллиардов тонн угля; ежегодно люди добывают свыше миллиарда тонн, то есть не менее одного миллиона поездов. Но каждые сто лет добыча угля увеличивается не менее чем в пятьдесят раз, — и невольно возникает вопрос: на сколько лет хватит запасов угля в земле? Геологи подсчитали, что в земле находится около полутриллиона тонн угля, и, значит, черного угля хватит не более как на семьдесят пять лет. Видимо, на одном черном угле человечество не построит энергетики своего будущего.

Итак, надо искать другие источники энергии. Белый уголь — сила падающей воды, быстро текущих рек и водопадов, — вот на что мы прежде всего обращаем наше внимание. Энергия этой силы превышает семьсот миллионов лошадиных сил и только 5 процентов ее использует человечество. Недаром человек строит громадные гидроэлектрические станции, перехватывает реки, направляет в турбины пенящиеся массы водопадов, и с каждым годом всё более и более подчиняет себе силы падающей воды.

Но и эти запасы конечны, — они заменяют человечеству семь миллиардов человеческих сил, они во многом помогут ему тогда, когда оно останется без угля и без нефти, но всё-таки их предел известен, а рост человеческих потребностей почти беспределен. Кольский полуостров, Карелия, Кавказ, Средняя Азия, Алтай, — вы на очереди в овладении белым углем!

Обращается человек к голубому углю — силе ветра. Уже давно люди научились использовать ее в своих ветряных мельницах и в движении парусной лодки на озере и на море. Здесь еще огромная область для технической мысли человека, не всегда умеющего справиться с капризной, непостоянной, но огромной энергией ветра. В бесконечных степях Казахстана и Западной Сибири — вот где будущее голубого угля!

Обращается человек и к синему углю, углю синего раздолья моря, когда приливы океана каждые сутки набегают валами на берег, намечая собою новый, еще не побежденный источник энергии природы. Мы недостаточно ценим эту силу приливных волн в Балтийском, Белом и Черном морях и не оцениваем правильно эту замечательную силу на берегах океана — в Мурманском крае или в открытых бухтах Тихого океана!

Что же можно сказать об общих мировых запасах энергии? Ответ был дан почти двадцать пять лет тому назад нашим физиком Умовым в его блестящей речи в Москве:

«Нужно искать новых источников. Энергии, получаемой из живого мира, водяной силы, горения, ветра, представляют собою уловленную и запасаемую естественными процессами земли энергию солнечных лучей, но уже предвидится частью конец потребления, частью недостаточность этих видов энергий на нашей планете.

Остается один выход: нужно подняться на следующую ступень — искать энергии не в запасах Земли, а в сокровищницах небесных пространств — космоса. Этот вывод будет убийственным, будет смертным приговором нашей культуре, если в физических науках мы не найдем обнадеживающих ответов.

Свое зрение человек сделал острее зрения птицы, проникнув им в неопределимые глубины пространств; быстрее орлиного полета несется его мысль через океаны, в силе мышц и быстроте бега с ним не сравняется ни один зверь, когда-либо живший на земле. Что же еще нужно человеку?

Далеко оставив за собой мир животных, человек потянулся за способностью растительного мира непосредственно улавливать своими аппаратами энергию солнечных лучей.

Количество энергии, приносимой солнечными лучами одному квадратному метру поверхности, к ним перпендикулярной и отстоящей от Солнца на расстоянии Земли, соответствует 2,6 лошадиной силы. Из этого количества часть поглощается атмосферой, преимущественно водяными парами, угольной кислотой и облаками, пылью и т. д. Под широтой 45° до Земли доходит около одной лошадиной силы на квадратный метр ее поверхности. Принимая всё это во внимание, — географическое положение, продолжительность инсоляции, — можно подсчитать, что на одну Сахару в течение года падает количество энергии, в десять тысяч раз превышающее всю энергию, потребляемую современным человечеством».

Будущее человечества — в красном угле, в улавливании энергии светового луча, в умелом использовании света, который придет на смену и углю, и торфу, и нефти, и струе воды, когда человечество истощит природу, использует недра, обуздает падающие воды и порывы ветра и на смену черному алмазу вольет в заводы и фабрики энергию солнечного луча. И мы тогда снова обратим наш взгляд на Среднюю Азию, залитую лучами солнца, яркого и теплого летом и зимою, весною и осенью. Солнце, солнце — оно будет двигать машинами, автомобилями, паровозами, оно согреет дома, будет топить котлы, — солнце поможет человеку победить природу!

Но… сейчас мы идем еще дальше и видим главный источник энергии будущего — энергию, скованную внутри самого атома; она в миллионы раз больше энергии угля, и один килограмм урана даст столько же энергии, сколько дадут несколько поездов, груженных только лучшим углем! Вот где будущее человечества!

Черное золото

Жидкое черное золото — нефть — один из самых замечательных минералов земли. Жидкий — потому, что действительно течет, испаряя бензины и другие газы, застывая иногда в виде сплошных масс парафина или тяжелого мазута. Нефть — черный минерал, она получается из земли в виде черной пахучей массы. Только после сложной очистки на особых заводах и перегонки получаются чистейшие, прозрачные, совершенно бесцветные жидкости. На солнце в отраженном свете эти жидкости светятся своеобразным зеленым или фиолетовым тоном. Нефть — золото потому, что она представляет огромное природное богатство, из-за которого дерутся между собою капиталистические страны Европы и Америки, устраивая кровавые войны и насильно завладевая областями, где есть нефть.

В настоящее время мы не только полностью обслуживаем свою страну своим бензином, керосином и мазутом, но и можем вывозить ежегодно с Кавказа свыше двух миллионов тонн этих продуктов на четырехстах пароходах.

Около ста миллионов рублей золотом дала нам на строительство социализма наша кавказская нефть — как же не назвать ее золотом?

Не удивительно поэтому, что нефть усиленно разыскивается всюду; скважины проводятся на глубину четырех километров и более. Каждая новая находка привлекает к себе внимание: открытие нефти на Среднем Урале или у Стерлитамака на Южном Урале — «Второе Баку», что обещает дать Уралу свое жидкое топливо, замечательный фонтан нефти Нефтедага в Туркмении, где с громадною силою ежедневно выбрасывались тысячи тонн нефти.

Но что такое нефть и откуда она берется? Не скрою, что ответить на этот вопрос нелегко, что до сих пор спорят между собой ученые о ее происхождении и не могут договориться. Раньше, особенно под влиянием нашего знаменитого химика Менделеева, мы думали, что она поднимается из очень больших глубин, где образуется под влиянием действия перегретых паров воды на некоторые соединения углерода. Но сейчас выясняется, что нефть образуется ближе к поверхности и в ее образовании принимают участие остатки растений, и особенно водорослей. Действительно, в наших широтах, особенно в озерах Новгородской и Калининской областей, на дне собираются особые вещества — сапропели — отмершие растения и животные, которые вместе с илом образуют черную кашицу. Если такая кашица занесется песком и глиной, опустится на глубину и там подвергнется снизу нагреванию, то из этой кашицы получаются вещества, очень сходные с нефтью. И теперь южное солнце Средней Азии вызывает такие процессы, и на берег озера Балхаш волны нередко выбрасывают тягучие черные массы, очень напоминающие резину или продукты застывания некоторых нефтей, — это знаменитый балхашит, образующийся из гниющих прибрежных камышей.

Мы даже знаем теперь те географические условия, которые необходимы для образования нефти. Недаром самые крупные нефтяные месторождения тянутся вдоль больших горных хребтов, например Кавказского. Здесь в низинах, окаймляющих образующиеся горные хребты, как раз в топких озерных водоемах или мелких лиманах отступающих морей, создаются выгодные условия для накопления осадков и их подогревания снизу. Здесь обычно нефть сопровождается залежами соли и гипса, а вытекающие вместе с ней воды содержат йод и бром — эти вещества говорят о значении морских растений при образовании нефти.

Американские геологи рассказывают о некоторых интересных свойствах нефти, добываемой в Соединенных Штатах. С особыми предосторожностями они добыли нефть с глубины до семисот-восьмисот метров; в этой нефти удалось открыть присутствие бактерий. Трудно представить, чтобы эти бактерии попали в глубины сверху; вероятно, перед нами потомки тех организмов, которые жили еще тогда, когда росли растения, положившие основу этой нефти. Возможно, что новые работы подтвердят эти предположения.

Итак, нефть образуется в глубинах из древних остатков жизни, — мы ее усиленно разыскиваем и выкачиваем из недр земных.

Здесь, на земной поверхности, человек ее сжигает в топках, освещает ею жилище, перегоняет, превращает в другие, более ценные вещества. Лет на сто пятьдесят еще хватит человечеству нефти, а потом?..

Потом научатся делать ее искусственно из низкосортных углей, и наши химики будут превращать угли, горючие сланцы и торф в бензины и керосины. Раз природа отказывает человеку в своих богатствах, надо найти способ ее перехитрить. И, конечно, человек перехитрит природу.

Редкие земли

За последние годы в обиход промышленности стали входить самые редкие, диковинные вещества природы. Неожиданно начали приобретать значение такие металлы и земли, о которых раньше никто ничего не слышал, даже химик и минералог почти ничего не знали: титан, тантал, цезий, молибден, гафний, цирконий. Многие из этих редчайших химических элементов уже усиленно добывают, и они находят иногда самые неожиданные применения. Лет двадцать тому назад открыли новый элемент — гафний. Едва удалось получить его в лаборатории Копенгагена в количестве нескольких граммов, как уже нашлось для него применение. Малейшие примеси его к сплавам, из которых делают нити электрических лампочек, увеличивают выносливость нити в несколько раз. Гафний сделался модным металлом; за один грамм его соли платили до тысячи рублей.

Быстро нашел свое применение и цирконий в эмалях фаянсовой посуды, литий — в сухих элементах, тантал — в нитях электрических лампочек, титан — в устойчивых белых красках, бериллий — в легких сплавах. Ту же участь испытывает и замечательная группа химических элементов, называемая редкими землями, среди которых главные — церий, лантан, дидим и тяжелый элемент торий.

Более полвека тому назад талантливый венский химик Ауэр сделал интересное открытие: в простое газовое пламя он внес кусочек солей редких земель тория, и они, накаливаясь, усиливали яркость газовой горелки. Он (решил применить это открытие для освещения, — ведь в те времена электричество играло малую роль, и города освещались газом. Идеи химика не встретили сочувствия и казались фантастическими: эти вещества были настолько редки, что их практическое использование казалось неосуществимой затеей. Но Ауэр решил предпринять поиски необходимых природных веществ, и вскоре на берегу Атлантического океана в Бразилии ему удалось открыть мощные россыпи золотистого минерала монацита с редкими землями и торием.

После прилива на влажном берегу можно было легко собрать искристые зернышки этого камня. Тысячами тонн начали грузить монацит трансокеанские пароходы, чтобы отправить в Гамбург этот ценный груз.

На громадных фабриках Вены из нежной ткани сплетали колпачки, их пропитывали растворами солей тория и редких земель, выделенных из заморского камня. Потом ткань осторожно выжигали и получали нежный колпачок — ауэровский. За двадцать лет газовое освещение преобразовалось: дрожащее, неровное, желтое пламя газового рожка заменилось спокойным, сильным, белым светом. Свыше трехсот миллионов таких колпачков готовили ежегодно на всех фабриках мира, и если бы не рост электрического освещения, то эти цифры были бы еще значительнее. Но при изготовлении этих колпачков оказалось, что расходуется преимущественно торий и лишь немного других элементов из группы редких земель, а значительное количество солей, особенно церия, образует как бы отбросы производства, бесцельно накапливающиеся на дворе фабрики. Надо было найти применение и для солей церия. Оно нашлось, правда, лишь через двадцать пять лет, но неожиданно оказалось очень удачным: сплав редких земель с железом при ударе о сталь легко дает горячие искры температурой в 150–200 градусов, которые легко воспламеняют бензин, вату или паклю. Так возникли зажигалки с «кремешками», которые быстро вошли в моду, но всё-таки не дали настоящего применения всем отбросам редких земель. Только в последние годы выяснили, что некоторые металлы этой группы могут окрашивать в яркие и красивые цвета стекло и хрусталь, придавая им золотистый, желтый, красный или фиолетовый оттенок. Из такого стекла стали выделывать посуду, стаканы, вазы. Красное стекло оказалось особенно ценным: оно обладает способностью пропускать лучи через туман, и потому его стали применять на дорогах для светофоров. Возникли новые отрасли стекольной промышленности. Такова судьба многих веществ!

Когда первые суда привезли в Европу чилийскую селитру, ее пришлось выбросить в море, так как не нашлось покупателей, а сейчас азотнокислые соли — ценное удобрение. Железные руды, содержащие фосфор, считались долгое время негодными, пока Томас не додумался до такого способа выплавки, при котором сталь и чугун получались доброкачественными, а фосфор собирался на стенках печей. В лабораториях мира учатся использовать минералы, и в результате многих тысяч анализов и опытов рождается новая мысль, неожиданно открывающая новые пути и ведущая к новым успехам.

Колчедан

Железный колчедан — один из самых распространенных минералов в земной коре. Он широко встречается и на равнине, и в горах; его сверкающие, золотистые кристаллы имеются почти в каждой коллекции. Его научное название «пирит» происходит от греческого слова «пюр» (pyr) — огонь, — потому ли, что он искрится на солнце, или потому, что ударом стали о его кусок можно высекать яркие искры.

Колчедан наравне с кварцем и известняковым шпатом можно назвать вездесущим. Но особенно интересно то, что он образуется при самых разнообразных условиях. Кубики колчедана образуются иногда в простой гниющей куче навоза. Один минералог откопал однажды в такой куче труп мыши, покрытый маленькими блестящими кристалликами колчедана.

На берегу Москвы-реки, в черных юрских глинах или на берегах рек около Ленинграда сверкают желваки этого минерала. Около города Боровичи и в Тульской области из черного угля рабочие отбирают куски и кристаллы колчедана. На Кавказе, по Военно-Грузинской дороге мальчики предлагают золотые кубики в кусках темного сланца. В шахтах Урала, в жилах некогда расплавленной породы вместе с золотом сверкает пирит, — всюду наш колчедан!

Колчедан часто принимали за золото или за медную руду и утаивали его открытие, пока не раскрывали тайну его состава.

В истории человечества он имеет большое значение, так как содержит до 50 процентов серы, почему нередко его называют серным колчеданом. Крупные месторождения колчедана разыскивают по всему свету. Его запасы известны в разных местах — в Испании, Норвегии, на Урале и в Японии, всего до миллиарда тонн, но нам всё еще не хватает колчедана. В чем же дело?

Из колчедана получают серную кислоту, один из важнейших продуктов для приготовления удобрительных и взрывчатых веществ. Если страна не имеет своей серной кислоты, то она оказывается в чрезвычайно тяжелом положении, так как серная кислота необходима для многих отраслей промышленности.

Долгое время серную кислоту умели получать только из чистой природной серы. Такой «богатой» серой страной была Южная Италия, знаменитый остров Сицилия с богатейшими месторождениями желтой серы. Другие страны заискивали перед Италией, и если это ни к чему не приводило, то иногда посылали свои корабли крейсировать вдоль ее берегов.

Так продолжалось много лет. Но в 1828 году было сделано маленькое изобретение: оказалось, что для получения серной кислоты можно использовать другое сырье, — например серный колчедан. Он часто встречается в природе, из него можно выгодно получить серную кислоту. Стали разыскивать серный колчедан, и наконец, в 1856 году, были открыты громаднейшие месторождения его в западной части Испании и в Португалии. Серного колчедана можно было иметь достаточное количество, добывать его и перевозить очень легко. У серы появился сильный конкурент — колчедан. Колчедан стал преобладать в сернокислотной промышленности, и в эти годы внимание всех стран было обращено на Португалию.

Началась борьба между серой и колчеданом. Но вот в Америке открыли дешевый способ извлечения серы из земли. В Северной Америке сера залегает на больших глубинах в двести-триста метров. Для извлечения серы в глубину земли направляли горячие пары. Эти пары расплавляли серу, и она в жидком виде выливалась на поверхность земли. Этот способ, удобный и дешевый, разорил много рабочих и крестьян в Сицилии и создал сильную конкуренцию. Колчедан был вытеснен, снова восторжествовала сера, колчедан снова оказался ненужным.

Но на этом борьба не кончилась: стали механизировать способы извлечения из земли колчедана, вложили в это дело большие капиталы, и колчедан из Испании оказался дешевым сырьем. Снова начал побеждать колчедан. Вновь перестраиваются заводские установки… Но зачем брать колчедан или серу, когда много гипса, а в нем много серы? Можно просто из гипса извлечь серную кислоту. И, возможно, гипс со временем заменит и серу и колчедан.

Вы видите, как производство серной кислоты, лежащее в основе сельского хозяйства и военной техники, зависит от небольшого технического завоевания. Это завоевание может изменить все прежние отношения, развенчать богатства, а ненужное, лежащее без пользы природное вещество заставить служить человеку!

Я рассказал своеобразную судьбу колчедана, одного из крупнейших природных богатств человека. Чему же учит этот рассказ? Я думаю, читатель уже сделал из него выводы: нет в природе полезного или неполезного, нет нужных и ненужных минералов — сам человек своим творчеством и энергией подчиняет себе природу и превращает ее в производительную силу страны. И чем шире разовьется техника, чем глубже проникнет ученый во все тайны природы, тем полнее будет его победа, победа мысли и творчества над мощью природы.

Глава седьмая

Минералог-любитель