Какая энергия содержится в чашке кофе? Метафорически можно говорить о душевной «энергии», которую дает этот психостимулятор. Это действие кофеина (усиленное привычкой). Кофеин — химическое оружие кофейного дерева, вещество, нарушающее поведение потребителей кофейных ягод. Это защитное соединение используют не только представители рода Coffea, но и множество других растений. Мы пьем кофе ради небольших доз этого токсина. Воздействие аромата, вкуса, ритуала – вторичные обстоятельства, условные рефлексы.
Есть в таком поведении представителей нашего вида принципиальная необычность? Нет. Для многих млекопитающих (и, вероятно, не только для них) характерно использование психоактивных веществ. Смотрели видео, как лемуры покусывают ядовитых многоножек, мажут себя их выделениями и впадают в наркотический кайф?
Лучше поговорим об энергии в физическом смысле: способности производить работу. Каковы ее источники в утреннем кофе?
Наше тело получает метаболическую энергию, расщепляя органические вещества кофейных зерен и, особенно, сахара. Основная часть энергии извлекается в митохондриях, клеточных органеллах, где «энергоносители» кофе окисляются до углекислого газа и воды (за некоторыми исключениями). Откуда в эти вещества попала энергия? Ее запасли кофейные деревья и сахарная свекла при образовании предшественников этих веществ в ходе фотосинтеза (из той же пары веществ, из углекислого газа и воды). Энергию дали кванты света. Они были излучены с видимой поверхности Солнца, разогретого термоядерной реакцией (объединения двух ядер водорода в ядро гелия). Что здесь необычного? Этот способ получения солнечной энергии, трансформированной фотосинтезом, типичен для гетеротрофных (питающихся готовой органикой) организмов, в том числе животных.
А еще в кофе есть какое-то количество тепловой энергии. Ее легко исчислить: для нагревания грамма воды на один градус Цельсия тратится одна калория. Откуда она в кофе? Получена при нагревании. Откуда взялась?
Проще всего в случае с костром. Эта энергия получена при окислении дров – продукта фотосинтеза. Энергия в дровах запасена из того же источника, что в сахаре и кофе.
Если кофе грели на газовой плите, то окислялся природный газ. Это – результат фотосинтетического преобразования солнечной энергии, происходившего в прошлые геологические эпохи!
Если кофе был сварен на электроплитке, он получил энергию от множества разных процессов, сливающих свою энергию в нашей электросети. Прежде всего, это энергия Солнца, преобразованная фотосинтезом в прошлые эпохи, извлеченная из горючих ископаемых: угля, газа, сланцев и т.д. Затем – это энергия, полученная при расщеплении тяжелых элементов на атомных электростанциях. Откуда в уране энергия, которую можно извлечь? Уран извлекают из недр Земли; как он туда попал?
Солнце светит благодаря энергии ядерного синтеза. Энергия может выделяться при слиянии ядер элементов легче железа; при слиянии более тяжелых ядер энергия затрачивается. Чтобы образовались тяжелые ядра, распад которых освобождает энергию, нужно, чтобы что-то вложило в них эту энергию. Это взрывы сверхновых звезд. Когда в звездах «выгорает» одно термоядерное топливо, и они переходят на иной тип реакции синтеза, они могут взрываться, бомбардируя окружающее вещество своим материалом. Сталкивающиеся ядра сливаются, образуя тяжелые элементы. Когда гравитация соберет космические туманности в звездные системы, часть тяжелых элементов попадет в состав планет.
Итак, на ядерных станциях мы извлекаем энергию предыдущих поколений звезд. На гидроэлектростанциях – энергию Солнца, преобразованную водным циклом. Солнце нагревает земную поверхность и испаряет воду. Из-за неравномерности нагрева атмосфера циркулирует и заносит обогащенную паром океанский воздух на континенты. Небольшую часть потенциальной энергии воды, оказавшейся поднятой относительно уровня моря, мы извлекаем с помощью гидроэлектростанций.
Что осталось? Так, по мелочи. Сжигание современной биомассы (уже обсудили). Энергия ветра (солнечная энергия, приводящая к циркуляции атмосферы). Солнечная энергия, уловленная солнечными батареями. Энергия волн (та же энергия ветра). Энергия приливов (энергия движения в системе Земля-Луна, оставшаяся со времени образования этой пары небесных тел). Энергия горячих источников (геотермальная энергия, тепло земных недр). Ее дала гравитационная дифференциация земных недр на ранних этапах истории планеты (опускание железных компонентов вниз и «всплывание» более легких камней наверх, которое привело к изрядному разогреву планеты), а также пополняет энергия распада радиоактивных элементов в недрах Земли. Ничего важного не забыл?