Цивилизация с нуля. Что нужно знать и уметь, чтобы выжить после всемирной катастрофы

Один из компонентов клея, скрепляющего человеческое общество, — сознание того, что долговременные последствия многократно перевесят краткосрочную выгоду, полученную обманом или насилием

Состав почвы легко определить на глаз. На треть наполните землей стеклянную банку (выбрав из нее твердые комки, сучки и листья) и долейте почти до краев водой. Завинтите крышку и энергично встряхните банку, пока все комки не растворятся и не образуется однородный грязный «сироп». Оставьте банку в покое примерно на сутки, чтобы взвесь осела на дно и вода стала почти прозрачной. Частицы почвы осядут слоями в зависимости от размера, и вы увидите структуру пластов и оцените удельный вес разных фракций. Нижний слой — это грубый, крупный песок, посередине мелкий песок, а сверху на них осядет самая тонкая фракция, глина.
Идеальной почвой для пашни считается суглинок: смесь, состоящая примерно на 40% из грубого песка, на 40% из мелкопесчаных частиц и на 20% из глины

Проще говоря, солнце идет по кругу из-за вращения Земли[50], и, соответственно, по положению падающих теней можно установить время дня. Всякий, кому случалось укрываться от зноя в тени листвы или пляжного зонта, прекрасно знает, как она ползет в сторону. И если вы воткнете в песок палку, движение ее тени будет сообщать смену часов. На этом принципе, разумеется, основаны солнечные часы. Короче всего тень в полдень. Для большей точности измерения палку нужно наклонить так, чтобы она смотрела точно в северный полюс небесной сферы (полюс мира), отмеченный, как сказано на с. 255, Полярной звездой.

Для «полевых» солнечных часов можно приспособить в основание стержня полую полусферу или дугу с нанесенными через равные промежутки рисками часов. Небесная сфера напрямую спроецируется на эту криволинейную поверхность. Солнечные часы с плоским «циферблатом» сконструировать много проще, но тут придется поразбираться с нанесением часовых штрихов, так как около полудня тень движется медленнее, чем утром и вечером. Вы можете разделить день на любое удобное вам число часов. Нынешняя традиция делить сутки на две половины по 12 часов каждая восходит к древним вавилонянам (и может быть связана с 12 знаками зодиака, рядом созвездий, через которые в своем движении по небесному своду как бы проходят Солнце и планеты)

Если солнце заскользит по небу быстрее, тени замечутся по земле, кружась вокруг предметов, которые их отбрасывают. Добежав до запада, солнце скроется из виду, и после мучительно быстротечного заката небо потускнеет до темно-синего, а затем опустится черная ночная тьма. Безбрежные россыпи звезд на ночном небе тоже будут не статичным рисунком, каким казались, а тонкими штрихами света, летящими вокруг верхней точки небосвода. Они рисуют концентрические круги, будто гнездо вокруг центральной области неба, где незаметно никакого движения. В самом центре этого узора мы обнаружим звезду — это Полярная звезда, вокруг которой, как нам это видится, крутятся остальные звезды, пока небосвод вновь не поблекнет перед рассветом

Затем мы заметим, что огненная полоса солнечной траектории меняется с течением недель: ее парабола как бы качается вверх-вниз. Летом солнце поднимается высоко и дни стоят долгие и теплые, а вот зимой оно как будто срезает дорогу, едва высовываясь над горизонтом и тут же вновь скатываясь за него. Высшая и низшая точки этого раскачивания, где оно как бы замедляется и замирает перед возвратным ходом, называются точками солнцестояния. Зимнее солнцестояние (в Южном полушарии оно оказывается летним) — это самый короткий день в году, и он соответствует самой южной точке горизонта, в которой солнце показывается над землей. В доисторических обсерваториях типа Стоунхенджа особые сооружения отмечают положение солнца на горизонте в эти дни[49]. И как же с опорой на эти природные циклы и периоды можно счислять время?

Теоретически время можно измерять, используя какие-нибудь процессы, скорость которых постоянна. Истории известно множество таких методов, и они пригодятся на первых этапах возрождения, если не уцелеет ни одного хронометра. Можно упомянуть размеренную капель водяных часов, на которых время размечено в виде штрихов на стенке резервуара или приемника, или струйку песка либо иного сыпучего вещества, бегущую сквозь тесное отверстие, или уровень масла, оставшегося в лампе, или метки на боку высокой свечи.

Принцип работы водяных и песочных часов общий — использование силы тяготения, но, в отличие от водяных, где струя выходит под давлением столба воды, скорость пересыпания песка в песочных часах практически не зависит от того, сколько песка осталось в верхнем сосуде, и этот более удобный прибор к XIV столетию получил широкое распространение.

Но песочные часы, помогая измерить какой-то отрезок времени, не могут указать вам, который час (если нет жесткой системы постоянного переворачивания склянок, начиная с восхода солнца). Как же, обходясь лишь самыми первичными средствами, определить время дня или ночи?

Урожайность поля не повысится, если аммиак или азотную кислоту вылить на поле в чистом виде: первый слишком щелочной, вторая слишком кислая. Но если их перемешать, они нейтрализуются, образовав соль, нитрат аммония. Она представляет собой просто волшебное удобрение, поскольку содержит двойную дозу доступного азота. Как мы видели в главе 7, нитрат аммония применяется и в медицине: разлагаясь, он высвобождает обезболивающую закись азота. Словом, процесс Габера–Боша поможет постапокалиптическому обществу дорасти до индустриальной цивилизации, избавит вас от необходимости собирать ради жизненно важного азота навоз и птичий помет, разводить в воде древесный уголь или копать в пустыне селитру, а вместо этого откроет возможность брать азот из практически неисчерпаемого атмосферного запаса

Но вынудить азот соединиться с водородом и образовать аммиак — это лишь первый шаг. После того как азот связан, его нужно превратить в более широко употребляемую субстанцию — азотную кислоту. Аммиак окисляется в горячем конвертере — не в печи, а в сосуде, где, по сути дела, сам газообразный аммиак служит топливом и где имеется платиново-родиевый катализатор. Этот сплав содержится в каталитических нейтрализаторах, которые устанавливаются в выхлопных системах машин, чтобы уменьшить вредные выбросы, потому его сравнительно просто будет раздобыть. Получившийся диоксид азота затем абсорбируется водой, и получается азотная кислота

Многие химические реакции принципиально необратимы: поездка в один конец, во время которой реагенты перекомбинируются в новые вещества. Например, в горящей свече молекулы углеводородов воска в процессе горения окисляются до воды и углекислого газа, но обратная трансформация сама собой не произойдет никогда. Другие же химические процессы представляют собой обратимые реакции, в ходе которых два противоположных превращения происходят одновременно. «Реагенты» превращаются в «продукты», но в то же самое время последние вновь возвращаются в исходное состояние. Переход азотно-водородной смеси в аммиак — как раз один из таких обратимых процессов, и, чтобы склонить баланс в сторону нужного вещества, нужно тщательно задать условия в реакторе. Для получения аммиака это означает высокую температуру (около 450 °C) и мощное давление (около 200 атмосфер). Экстремальная среда в реакторе и трубопроводах и является причиной, по которой так непросто осуществлять процесс Габера–Боша. По сравнению с другими важными процессами, упомянутыми в этой книге и требующими использования горячих печей, например с выплавкой металла или изготовлением стекла, связывание азота — высокое достижение сложной инженерии. Если пост­апокалиптическому человечеству не удастся сохранить подходящий реакторный сосуд, придется научиться самим изготавливать промышленные термобарокамеры

В земной атмосфере много азота — в каждом вашем вдохе этот газ составляет 80% но при этом он упорно хранит химическую пассивность. Два атома азота плотно скреплены в пару тройной связью; вообще азот — самое инертное из всех двухатомных веществ, какие мы только знаем. Поэтому его совсем не просто преобразовать в удобную форму, «связать». К концу XIX в. стало ясно, что дальнейший прогресс цивилизации зависит от того, сумеет ли человек связать азот. Выручить человечество из беды предстояло химикам.

Решение, найденное в 1909 г. и применяемое поныне, носит название процесса Гaбера–Боша. На первый неискушенный взгляд он кажется простым. Азот — самый распространенный газ в земной атмосфере, водород — самый распространенный химический элемент во Вселенной: два этих компонента смешивают в соотношении один к трем в реакторе, и они, соединяясь, образуют NH3 — аммиак. Азот можно просто закачивать из воздуха, а водород сегодня получают из метана, также его легко добыть электролизом воды. Чтобы побудить азот вступить в реакцию, нужно разорвать прочные связи, сцепляющие два атома в одно целое, а для этого требуется катализатор. Пористое железо с добавлением гидроксида калия (едкого кали, о котором мы рассказывали на с. 123, 127, хорошо помогает стимулировать реакцию. Эта реакция не доходит до завершения, поэтому газы охлаждают, чтобы нужный продукт конденсировался и выпал аммиачным дождем, который сливается в емкости, а еще не прореагировавшие газы снова запускаются в реактор, пока успешно не преобразуется почти весь объем. Но, как всегда, дьявол в деталях, и на самом деле процесс Габера–Боша осуществить довольно непросто.