Большая часть солнечной энергии уходит на отопление нашей планеты — согревание воздуха, океанов и морей. Примерно треть тратится на водоснабжение суши.. Солнце испаряет воду в океанах, поднимает влагу ввысь, там она сгущается, образуя облака. Из облаков выпадает дождь, дающий воду рекам. И малую, совсем малую долю энергии, затраченную на испарение, превращаем мы в ток на гидростанциях.
Из-за неравномерного нагревания воздуха возникает ветер. На это уходит приблизительно два процента энергии Солнца.
Гораздо меньше — около одной тысячной доли лучей — потребляют растения, чтобы изготовить свои стебли, листья и плоды. И одну сотую долю от этой тысячной поедаем мы, люди, за завтраком, обедом и ужином.
Каждое дерево — аккумулятор солнечных лучей. Пища и дрова — солнечные консервы. Каменный уголь, торф, сланцы — тоже солнечные консервы, но заготовленные много миллионов лет тому назад. Мы едим Солнце, одеваемся Солнцем, Солнцем приводим в движение машины. Поистине, «человек вправе величать себя сыном Солнца», — сказал Тимирязев.
Сто семьдесят триллионов киловатт! Конечно, не может быть и речи, чтобы всю энергию превращать в электричество, лишая Землю тепла и света. Можно подбирать только излишки, безрассудные растраты нерасчетливой природы, — например, ту энергию, которую Солнце теряет в жарких пустынях, накаляя голый песок.
В полдень на юге на квадратный километр поступает около миллиона киловатт — это мощность крупной гидростанции. Правда, есть еще вечерние и утренние часы, когда Солнце светит скупо. Есть облачные дни и есть темные ночи. Нужно также учесть неизбежные потери в машинах, так сказать, «утечку и усушку» лучей. Пожалуй, собрать больше ста тысяч киловатт с квадратного километра трудно.
Не чересчур щедро, но и не так мало.
Бесплодные и бесполезные пустыни имеются и о наших городах. Это крыши домов — обыкновенные железные кровли. Ведь на них ничего не растет. И летом они только накаляются зря, создавая лишнюю духоту... Подсчитано, что на крыши домов Москвы падает достаточно лучей, чтобы обеспечить бытовые нужды столицы — электрические лампы, утюги, кухни, телевизоры, холодильники. Кое-что останется на трамвай и троллейбус. Заводам, конечно, не хватит.
Итак, каждый песчаный бархан в пустыне — это будущая турбина. Небольшая пустыня способна удвоить производство электроэнергии в Советском Союзе. А большая пустыня Каракум может выдать нам раз в двадцать больше энергии, чем мы получаем сейчас. Я уже не говорю о всех прочих пустынях — о гибельных песках Кызылкум, о просторах китайского Синьцзяна, об африканской Сахаре, индо-пакистанской пустыне Тар, о монгольской Гоби, джанджаристанской Дхат и многих других.
Энергия есть. Вопрос в том, как поймать лучи и как превратить их в электричество.
Почти два века размышляли ученые над этой проблемой и наметили четыре направления.
Путь первый — «горячий ящик» — стеклянная ловушка. Дело в том, что обыкновенное оконное стекло прозрачно не для всех лучей. Видимый свет оно пропускает беспрепятственно, невидимые инфракрасные лучи задерживает. Среди солнечных лучей значительная часть — видимые. Проникая сквозь стекло, они нагревают дно ящика. Нагретое дно излучает невидимый инфракрасный свет, который уже сквозь стекло выйти не может.
«Горячий ящик» находит применение для подогрева воды, в солнечных банях например. Для высоких температур он не годится, ибо разогретое стекло само начинает излучать. Ловушка превращается в сито, лучи ускользают.
Путь второй — зажигательное стекло. Линзами или зеркалами мы собираем свет с большой площади и направляем его в одно место, где плавится металл, кипит вода для опреснителя или для парового котла.
Здесь тепла больше, температура выше. Зато система эта громоздка. Много тяжелых зеркал, и все их надо поворачивать вслед за Солнцем, например возить на поезде по круговым рельсам, как на Армянской солнечной электростанции. А помимо того, зеркала ловят только прямой свет, идущий от Солнца. Рассеянный свет неба они не собирают и в пасмурный день работать совсем, не могут.
Третий путь — подражание растениям. Улавливая солнечный свет, растения создают различные вещества, которые можно сжечь и использовать захваченную энергию. Путь многообещающий, но сложный и с неизбежными потерями. При поглощении лучей — потери, во время преобразования — потери, при сжигании материала — потери, в паровом двигателе — потери.