ACTA
ACADEMIAE PAEDAGOGICAE AGRIENSIS
NOVA SERIES TOM. XXXI.
SECTIO PHYSICAE
REDIGIT
LÁSZLÓ UJFALUDI
EGER, 2004
AZ E S Z T E R H A Z Y KAROLY FOISKOLA TUDOMÁNYOS K Ö Z L E M É N Y E I
UJ SOROZAT XXXI. KÖTET
TANULMÁNYOK
A F I Z I K A I TUDOMÁNYOK K Ö R É B Ő L
SZERKESZTI U J F A L U D I L Á S Z L Ó
E G E R , 2 0 0 4
llUTfrTÓ
ACTA
A C A D E M I A E P A E D A G O G I C A E A G R I E N S I S
NOVA SERIES TOM. XXXI.
SECTIO PHYSICAE
R E D I G I T
LÁSZLÓ UJFALUDI
EGER, 2004
E S Z T E R H Á Z Y K Á R O L Y FŐISKOLA KÖNYVTÁRA - E € E R K C n y^ 3 0 - 3 3 (p
ISSN 1786-4461
A kiadásért felelős:
az E s z t e r h á z y Károly Főiskola r e k t o r a Megjelent az E K F Líceum K i a d ó g o n d o z á s á b a n
A szedés az E M T ^ X — J A T j ^ X s z ö v e g f o r m á z ó p r o g r a m m a l t ö r t é n t I g a z g a t ó : Hekeli S á n d o r
Felelős szerkesztő: R i m á n J á n o s Műszaki szerkesztő: R i m á n n é K o r m o s Á g n e s Megjelent: 2004. november P é l d á n y s z á m : 100
Készült: B . V . B . N y o m d a és K i a d ó K f t . , Eger Ügyvezető: B u d a v á r i S á n d o r
pSfiőü^
Előszó
Tizenhárom év u t á n a Fizika Tanszék ú j r a önálló kötettel jelentkezik a Tudományos Közlemények sorozatában. A legutóbbi kötet megjelenése óta nagy változások történtek a világban és h a z á n k b a n is. A globális vál- tozásokat és azok lehetséges kimenetelét elemzi a kötetet indító tanulmány.
Szerzője Végh László, a Debreceni A t o m m a g k u t a t ó Intézet főmunkatársa;
kutatási területe az elméleti magfizika. Az u t ó b b i tíz évben azonban az em- beriség olyan nagy problémái foglalkoztatják, mint a f e n n t a r t h a t ó fejlődés, a természettudomány és a vallás viszonya, a globális környezet problémái.
Nagy sikerű egyetemi előadásai is ezekre a t é m á k r a épülnek. E b b e n a tanul- mányában azt az alaptézist fejti ki, amely szerint egy civilizáció születése és léte a természetes környezetre — sajnos, törvényszerűen — pusztító hatás- sal van. Végh László előadásaiban, könyveiben a próféták elhivatottságával figyelmeztet a civilizáció veszélyeire és m u t a t irányt a helyes és követendő cselekvésre.
Az emberiség túlélésének egyik kulcskérdése az energia. Az energiaprob- léma egyik lehetséges megoldása lehet a fúziós energia. Ez a t é m á j a Rácz Ervin cikkének. Szerzője korábban főiskolánk fizika szakos hallgatója volt, m a j d az egyetem elvégzése u t á n lézerfizikai kutatásokkal kezdett foglalkozni.
Tanulmányában, amely a magfúziónak lézerek segítségével megvalósítható változatát ismerteti, saját kutatásairól is beszámol.
A rendszerváltás szűkebb környezetünkben is jelentős változásokat ho- zott. A felsőoktatásban a hallgatók száma 3-4-szeresére n ő t t , de sajnos, a fizika szakos tanárképzésben fordított trend érvényesült. A helyzet romlása összefügg a természettudomány iránti érdeklődés visszaesésével. Az okok- nak eredt nyomába a harmadik tanulmány szerzője, Vida József. Kollégánk hosszú évek óta minden energiáját latba vetve igyekszik javítani a fizikata- nítás színvonalát. Meggyőződése, hogy a diákok érdeklődését a tárgy iránt leginkább a kísérletezéssel lehet felkelteni; ezzel kapcsolatos tapasztalatait továbbképzések és b e m u t a t ó k során adja át a közoktatásban tanító kollégá- inknak. Az utóbbi években statisztikai módszerekkel is megkísérli feltárni a fizika csökkenő népszerűségének okait, és kijelölni a jobbítás útvonalait.
Erről szól itt közölt tanulmánya.
A fizikának a sportban történő alkalmazása ú j tudományággá nőtte ki magát, amelynek neve biomechanika. Kovách Lászlóné kolléganőnk tanul- mánya b e m u t a t j a , hogy a fizikai ismereteket hogyan lehet hasznosítani a ritmikus sportgimnasztikában használatos karikagyakorlatokban.
A fizikai módszereket gyakran sikerrel alkalmazzák a fizikától távol eső területeken is, pl. a biológiában és a hidrogeológiában; ezekre m u t a t példát a
kötet két utolsó tanulmánya. Rajkai Kálmán és szerzőtársai a nagyfrekven- ciás á r a m alkalmazását m u t a t j á k be növényi gyökerek fejlődésének nyomon követésére. Rajkai K á l m á n biológusként dolgozik az MTA T a l a j t a n i és Ag- rokémiai Kutatóintézetében. Mindig is különleges h a j l a m a volt (a legtöbb biológustól eltérő módon) a fizikai módszerek alkalmazására. I t t megjelent tanulmánya akadémiai doktori értekezésének egyik fejezete. J ó m a g a m főis- kolai oktatóként sem t u d t a m (és nem is akartam) megtagadni kutatóintézeti m ú l t a m a t . A kötetet záró t a n u l m á n y b a n az alacsonyfrekvenciás á r a m hid- rogeológiai alkalmazásáról adok ismertetést. Elektromos mérésekkel ugyanis nemcsak a gyökerek növekedéséről, h a n e m a vízellátásban oly fontos talaj- víztartó rétegek szerkezetéről is hasznos információkat nyerhetünk.
A kötet hat t a n u l m á n y a tehát igen változatos képet ad a fizika korunk- ban egyre szélesedő alkalmazási lehetőségeiről. Bízva abban, hogy munkánk eredménye érdeklődésre t a r t h a t számot, ez úton a j á n l j a a kötetet a tisztelt Olvasó figyelmébe a szerkesztő:
Ujfaludi László
Acta Acad. Paed. Agriensis, Sectio Physicae X X X I (2004) 5—23
A civilizáció hatása környezetére
V é g h L á s z l ó MTA ATOMKI, Debrecen
A b s t r a c t . T h e e f f e c t o f a c i v i l i z a t i o n o n i t s e n v i r o n m e n t . According t o t h e general laws of physics t h e b i r t h and existence of a civilization h a s a d e s c t r u c t i v e effect on its n a t u r a l e n v i r o m e n t . We a n a l y z e the history of t h e use of e n e r g y and raw m a t e r i a l s . We discuss t h a t the success of t h e green revolution in the second half of t h e XX. c e n t u r y involves f a t a l conseqeunces for t h e history of t h e XXI. century.
I. Bevezetés
Az ember, az emberi civilizáció megjelenése a világegyetem történeté- nek része. A mindenség történetét tanulmányozva l á t h a t j u k , hogy az idő teltét egyre bonyolultabb rendszerek megjelenése jelzi ([1]). Általában azt m o n d h a t j u k , hogy a kialakult összetett rendszerek még kifinomultabb, még- inkább összetett rendszerek hordozóiként szolgálhatnak. Ilyen összetettebbé válási folyamatban alakultak ki a csaknem egyenletes sűrűségű hidrogén- és héliumgázból álló, táguló és hűlő világegyetemben a csillagrendszerek és a csillagok. Az egyes csillagok belsejében összeálltak a nehezebb elemek, m a j d szilárd anyagú bolygókat is tartalmazó naprendszerek keletkeztek. Az igen kedvező feltételeknek köszönhetően bolygónk felszínén megjelent az élet, m a j d évmilliárdok múltán, a biológiai törzsfejlődés során kb. százötvenezer évvel ezelőtt az élet eljutott a mai értelmes ember megjelenéséig. Az új, összetettebb rendszerek az őket hordozó rendszerekkel bonyolult kölcsönha- tásban állnak. A törzsfejlődés alapelvei szerint a megjelenő új f a j n a k akkor van jövője, h a képes alkalmazkodni a környezetéhez, illetve a környezete erőforrásaiért való harcban meg tud maradni. A f a j n a k a környezethez va- ló viszonya azonban ennél jóval bonyolultabb. Egy f a j az anyagcseréje és egyéb tevékenysége során módosítja helyi és t á g a b b a n értelmezett környe- zetét, részben rombolva, részben építve azt.
Ezért maga a törzsfejlődés is egy, az egyes fajok által állandóan vál- t o z t a t o t t , alakított környezetben zajlik. Ez azt jelenti, hogy a törzsfejlődése
6 Végh László
menetét nem p u s z t á n az élettelen környezet, mint a hőmérséklet, nedvesség stb. szabja meg, hanem m a g a a környezet is együtt változik és fejlődik a benne élő szervezetekkel ([2]).
A különböző fajok azt teszik, amit genetikai örökségük megszab szá- mukra. Környezetük változtatását is génjeik által előírt m ó d o n végzik. Az ember viszont n e m egyszerűen csak génjei szerint m e g h a t á r o z o t t a n , mond- hatni génjeinek gépezeteként tevékenykedik, h a n e m elsősorban a nemzedé- kek során felhalmozott t a p a s z t a l a t o t , t u d á s t felhasználva változtatja kör- nyezetét. Ezért az ember, az emberi civilizáció környezetét alakító h a t á s a sokkal nagyobb mértékű és más jellegű, mint amilyenre az egyéb fajok ké- pesek lehetnek.
Egy f a j a környezetében olyan változásokat okozhat, amelyek a f a j kipusztulásához vezethetnek. Jó példa erre a Bering-tengeri Szent Máté- szigetre telepített rénszarvasok esete. A szigetet, amíg n e m élt r a j t a rén- szarvas, tíz centiméter vastag zuzmó b o r í t o t t a . 1944-ben egy 29 állatból álló rénszarvascsordát telepítettek a szigetre. 1957-ben már 1350 egyed élt ott, 1963-ban pedig 6000. Addigra lelegelték a zuzmót, és 1963—1964 kemény tele végzett a csordával. A tavaszt csak 41 tehén és egy terméketlen bika élte meg ([3]). Ez a kipusztulás szinte törvényszerű volt, mivel a rénszarvasok felszabadultak a létszámukat szabályzó hatások alól. Egyrészt nem ritkítot- ták meg őket a ragadozók, másrészt n e m vándorolhattak máshová, ezért a zuzmó nem ú j u l h a t o t t meg.
Az emberi történelmet tekintve is l á t h a t j u k , hogy idővel egyre bonyo- lultabb munkamegosztási rendszerekkel, összetettebb intézményekkel jellem- zett civilizációk jelenhetnek meg. Az egyes civilizációk alapvető jellegzetes- ségeit a környezetükhöz való viszony szabja meg, és a civilizáció által áta- lakított környezet változásai a civilizáció történetének menetét is nagyban befolyásolhatják.
E b b e n a dolgozatban azt az általános kérdést vizsgáljuk, hogy milyen kölcsönhatások jellemzik a civilizáció és a természetes környezet kapcsolatát, és milyen veszélyek fenyegetik a mai civilizációt.
A következő fejezetben a civilizáció és a környezet kapcsolatának elem- zéséhez használt fogalmakkal ismerkedünk meg.
II. Az önszerveződés alapelveiről
Az emberi közösségek, társadalmak és civilizációk kialakulásának, fenn- maradásának és fejlődésének tárgyalása nagyon összetett feladat. Mégis, a fizika néhány alapvető fogalmát felhasználva lényeges megállapításokat tehe- tünk a közösség, a t á r s a d a l o m és a civüizáció milyenségéről, viselkedéséről.
A civilizáció hatása környezetére 9
Ezek ugyanis sokelemű rendszert alkotnak, és a fizika ilyen rendszerekre ka- pott általános eredményei, ha kissé áttételes m ó d o n is, de felhasználhatók a közösség, a társadalom és a civilizáció leírásához. Mindezekhez először át kell tekintenünk azt, hogy a fizika mit mond a sok elemből álló rendsze- rek jellemzőiről. Először az entrópia fogalmával ismerkedünk meg, m a j d az önszerveződő rendszereket vizsgáljuk.
A z e n t r ó p i a
A civilizálódó ember egyik legősibb t a p a s z t a l a t a , hogy a rend terem- téséhez és fenntartásához munka szükséges. Ha a ház vagy a kert magára marad, akkor annak rendje fokozatosan felbomlik, a ház összeomlik, a kert elgyomosodik. Ezt az alapvető tudást a fizika az entrópia fogalmának beve- zetésével fogalmazza meg.
Az entrópia az igen sok részecskéből álló rendszerek viselkedését jellem- ző fizikai mennyiség, a rendszer rendezetlenségének mértéke. Minél rendezet- lenebb a rendszer, az entrópiája annál nagyobb. Egy rendszer rendezettsége annál magasabb fokú, minél jobban megzavarja az, ha a különböző helyeken lévő részeit felcseréljük. Példaként gondoljunk arra, ha a rendszer tartályba zárt gáz: a rendszer tulajdonságait nem változtatja meg, h a benne két térfo- gatelemet felcserélünk. Ekkor a rendszer rendezetlen, az e n t r ó p i á j a magas.
A rendszer entrópiája ezért akkor a legnagyobb, h a teljesen egyöntetűvé, ki- egyenlítetté válik. Ekkor ugyanis a felcserélődések semmit sem változtatnak a rendszer tulajdonságain.
Az olyan rendszer viszont, amelyek kifinomultabb összetételű, kis entró- piájú. Ugyanis bennük egy felcserélés tulajdonságok módosulását h o z h a t j a magával. Gondoljunk arra, hogy az élő sejt működése mennyire megsérül- hetne, ha benne két kis részt felcserélnénk. A rendszer entrópiája a rendszer által hordozott információ mértékével is összefügg. Minél kisebb a rend- szer entrópiája, a rendszer annál több információt t a r t a l m a z . Információ létrehozásához munka szükséges, ezért az alacsony entrópiájú rendszerek létrejöttéhez energiát kell befektetni.
A fentiek szerint a rendszer rendezettségét n e m annyira a katonás rend jellemzi. A díszmenet ugyanaz m a r a d , h a két katonát felcserélünk benne. A menet annyiban rendezett, hogy megváltozik, ha egy katonát és egy sorközt tartalmazó térrészt felcserélünk.
A szabályos, kristályrácsszerű ismétlődéseket tartalmazó rendszer nagy entrópiájú, kevés jellemzővel leírható. Az igazán rendezett rendszer a DNS, amelyben két elem felcserélése súlyos változásokhoz vezethet.
A külvilággal érintkezésben nem álló rendszert zárt rendszernek nevez- zük. A termodinamika II. főtétele szerint zárt rendszerben az entrópia nö-
8 Végh László
vekszik, egészen a lehetséges maximális értékéig. Nézzük az alábbi egyszerű példát.
H a vízbe valamilyen benne oldódó anyagot teszünk, akkor az hama- rosan egyenletesen oszlik el. Ha ez az anyag egyúttal valamilyen festék, például hipermangán, akkor a folyamat szemmel is jól követhető. A kezdeti állapot, amikor a szemcse molekulái együtt voltak, alacsonyabb entrópiá- jú, merthogy rendezettebb, mint amikor a szemcse egymástól eltávolodott molekulái a teljes t é r f o g a t b a n egyenletesen oszlanak el.
Egy rendszer e n t r ó p i á j a akkor m a r a d h a t alacsony, ha a rendszer nem marad magára, h a n e m kölcsönhatásban áll a környezetével. A kölcsönhatás során lezajló energiacsere t a r t j a fenn a rendszer rendezettségét. Az entró- pia növekedésének feltétele meghatározó következményekkel jár a magasan szervezett rendszerek keletkezését és f e n n m a r a d á s á t illetően. Az, hogy a so- kelemű rendszer lehet-e szervezettebb állapotban, a rendszer energiájától is fiigg.
Ö n s z e r v e z ő d ő r e n d s z e r e k
Az önszerveződő rendszerek sok energiával rendelkező, valamilyen egyen- súlyihoz közeli állapotban található rendszerek.
Az önszerveződés akkor lép fel, ha a rendszer egyes elemei csak né- hány, elsősorban a szomszédságban található elemekkel léphetnek kapcso- latba. Helyi változások ugyan a rendszer távolabbi tartományait is befolyá- solhatják, de lehet, hogy még n e m okoznak az egész rendszert gyökeresen átalakító változásokat. A kölcsönhatási lehetőségek számának növekedésével egyre összetettebb viselkedési módokat t a p a s z t a l h a t u n k . Az önszerveződő rendszer a káosz p e r e m é n , a káosz és a rend h a t á r á n létezik, de amelyet nem a káosz, h a n e m inkább az egyensúly, a rendszerezettség, bizonyos ese- tekben igen magasan szervezett mintázatok, mozgások jellemeznek.
Az önszerveződő rendszer nagyon szoros kapcsolatban áll a környeze- tével, attól elválaszthatatlan. Ezek n e m gépezetek vagy merev szerkezetek, h a n e m inkább folyamatok. Képesek alkalmazkodni a környezet változásai- hoz, akár azon az áron is, hogy m a g u k is átalakulnak. Igyekeznek magukat minden áron f e n n t a r t a n i , és ha arra kényszerülnek, komolyabb változásra is képesek. Maguk is a l a k í t h a t j á k környezetüket. Mennél összetettebb módon képes működni az önszerveződő rendszer, annál erősebben t u d j a alakítani környezetét úgy, hogy a maga számára kedvezőbb feltételeket teremtsen.
Az önszerveződő rendszer, bár működését igen sokféle folyamat és vál- tozásra való képesség jellemzi, bizonyos mennyiségek értékét igyekszik állan- dónak vagy közel állandónak t a r t a n i . Az önszerveződő rendszer folyamatait tanulmányozva l á t h a t j u k , hogy a gazdag mintázatokat körfolyamatok, kör- folyamatok összekapcsolódása, összjátéka hozza létre.
A civilizáció hatása környezetére 9
Az önszerveződő rendszerek nagyon bonyolult viselkedési formákat mu- t a t h a t n a k , és mivel a káosz peremén vannak, néha igen érzékeny válaszo- kat adhatnak a környezet változásaira. Ezért a jövőjük megjósolhatatlan.
Ugyanakkor a külső behatásokra való esetleges rendkívüli érzékenységük azt is lehetővé teszi, hogy bizonyos igen kicsiny külső hatásokkal ellenőrzés alatt lehet t a r t a n i viselkedésüket.
A z ö n s z e r v e z ő d é s két l e g á l t a l á n o s a b b f e l t é t e l e
A rendkívül gazdag harmonikus mozgásformákkal és mintázatokkal jel- lemzett önszerveződő (fizikai, kémiai, biológiai vagy akár társadalmi) rend- szerek kialakulásának és fennmaradásának két általános feltétele van. Az egyik, hogy létezzen a rendszer elemei között kölcsönhatás, vagy legyenek kölcsönhatások. Általában elég lehet az is, hogy az elemek csak saját köz- vetlen szomszédaikkal léphessenek kölcsönhatásba.
A másik általános feltétel az, hogy a rendszer legyen n y i t o t t , azaz álljon kölcsönhatásban a környezettel. Az önszerveződő rendszerek annyira rá van- nak utalva a környezettel való állandó kölcsönhatásra, hogy igazából n e m is választhatók el attól. Energiát, entrópiát, anyagot cserélnek vele.
Az energia cseréjének kényszere megérthető abból, hogy az önszerve- ződő rendszer energetikailag az egyensúlyi állapottól távol helyezkedik el.
Energiája jóval magasabb, mint az alapállapoti energiaszint. Ezért a fizika alaptörvényeinek megfelelően igyekszik leadni fölös energiáját. Minél össze- tettebb a rendszer, folyamataiban annál hosszabb ideig képes az energiát tárolni. Példák erre az élő szervezeteket jellemző igen bonyolult kémiai kör- folyamatok. Energiát egy idő u t á n viszont így is veszít, és ezért energia- felvételre kényszerül. Szemléletes példaként gondoljunk arra, ahhoz hogy a pingponglabdát egy bizonyos magasság környékén t a r t h a s s u n k , alulról ál- landóan ütögetnünk kell.
A nyitottság kényszere következik abból is, hogy a normál állapotban lévő önszerveződő rendszerek entrópiája nagyon alacsony, mivel igencsak rendezettek, szervezettek.
Az alacsony, többé-kevésbé állandó e n t r ó p i á j ú önszerveződő rendszer létezése nem sérti az entrópia növekedését megkövetelő második főtétel mű- ködését. Ez ugyanis egy zárt rendszer egészére vonatkozik. így az önszer- veződő rendszerre és a vele kölcsönhatásban álló környezet együttesére m á r teljesülhet a tétel.
A rendezettségét megőrző önszerveződő rendszer környezetét teszi még rendezetlenebbé. Szemléletes példa lehet egy ilyen, az önszerveződő rend- szert és környezetét magába foglaló zárt rendszerre a ketrecbe zárt m a j o m , amely mellé a ketrecbe b a n á n t raknak. Legyen ez kezdeti állapot: a m a j o m
10 Végh László
és a b a n á n . A későbbi állapotot az jellemzi, hogy a b a n á n a m a j o m anyag- cseréjének termékeivé alakult át. Ha most összehasonlítjuk a kezdeti és a későbbi állapot entrópiáját, a következőket l á t h a t j u k . A m a j o m entrópiája, mivel egészségi állapota n e m romlott, változatlan m a r a d t . Az anyagcsere- termékeinek rendezetlensége, mivel azok szervetlen és egyszerűbb szerves vegyületeket tartalmaznak, azonban jóval magasabb a b a n á n t alkotó cuk- rok, fehérjék stb. rendezetlenségénél, így ezzel az entrópia növekedésének követelménye teljesül.
Nyilvánvaló, hogy ha nincs jelen a m a j o m , a b a n á n e n t r ó p i á j a akkor is nő, mert a b a n á n barnul, romlik. Viszont az entrópiának az üyen növeke- dése nem vethető össze azzal, ami a m a j o m jelenlétében történik, mikor is a b a n á n anyagcseretermékké alakul át. A b a n á n energiája szétszóródik, a m a j o m anyagcseréje során a levegő hőmérsékletét emeli meg.
A b i o s z f é r a mint ö n s z e r v e z ő d ő r e n d s z e r
A bioszféra egésze is önszerveződő rendszer. Környezete egyrészt a Föld felszíne, a r a j t a lévő élettelen anyag. A környezet másik meghatározó eleme a Nap sugárzása, mely az élővilág energiájának és rendezettségének fő forrása.
A bioszféra is, mint bármely önszerveződő rendszer, energiáját tekintve nem alapállapotban, hanem nagy energiájú állapotban van. Az élők összes- ségét alkotó bioszféra energiájának csökkenését az akadályozza meg, hogy a növények a fotoszintézis ú t j á n a napenergia egy részét meg t u d j á k kötni.
Ez az energia raktározódik el a növények és az állatok testében, szerveské- miai vegyületek, körfolyamatok energiájaként. Ha az élő szervezet elpusztul, szerves vegyületei szétesnek, ezzel energiáját elveszti.
A bioszféra rendezettségének magas foka, entrópiájának alacsony értéke is a napsugárzás felhasználásához kapcsolódik. A növény a fotoszintézis so- rán nagy energiájú, vörös színű sugárzást vesz fel. A sugárzás energiáját szerves vegyületekben tárolja. Az energia az anyagcsere és a szerves vegyü- letek bomlásakor keletkező hőenergiaként szabadul fel, ami a Föld felszínét hősugárzásként hagyja el. így a bioszféra által felhasznált napsugarak végül is alacsony energiájú hősugárzássá alakulnak. Minél kisebb energiájú a su- gárzás, annál nagyobb az entrópiája, t e h á t a napsugárzás entrópiája jóval alacsonyabb, mint a Földet elhagyó hősugárzás entrópiája.
A bioszféra magas fokú rendezettsége így azon az áron m a r a d meg, hogy a világűr sugárzási tere lesz magasabb entrópiájú. Ha a végső mérleget nézzük, a fotoszintézis során elnyelt foton energiája a hősugárzásban húsz fotonra szétosztódva szóródik szét a világűrben.
A bioszféra önszerveződő rendszerként való létezése az alapja a Gaia- modellnek, amely szerint a teljes bioszférát egyetlen élő organizmusként ér-
A civilizáció h a t á s a környezetére 11
telmezhetjük. A földi élőlények önmagukban, a többi élő nélkül n e m létez- hetnének. Egymásra vannak utalva, akárcsak egy élő szervezet különböző testrészei. Az élőt bonyolult szabályzó mechanizmusok t a r t j á k a megfelelő állapotban, biztosítják az élethez szükséges feltételek viszonylagos állandó- ságát, mint a testnedvek összetétele, vagy akár az emlősöknél a test hőmér- séklete.
Az élő szervezethez hasonlóan a bioszféra, a Gaia jellemzői, az élet je- lenlegi formáit biztosító feltételek is állandóak. Gondoljunk arra, hogy a tengerek, óceánok sótartalma is állandó. Ennek okát, a szabályzó mechaniz- mus mibenlétét igazából még nem is értjük. Az idők folyamán — itt évmil- liárdokban is gondolkodhatunk — a Föld felszínének átlagos hőmérséklete is közel állandó, habár a Nap egyre fényesebben süt. Ha emelkedik a boly- gó hőmérséklete, elszaporodnak a növények. A fotoszintézishez szükséges szén-dioxidot kivonják a légkörből. Ezzel a légkör n y ú j t o t t a üvegházhatás gyengül, a Föld több hőt képes kisugározni. Ha csökken a hőmérséklet, a növényzet pusztulása megnöveli a levegőbe j u t ó szén-dioxid mennyiséget, erősebb lesz az üvegházhatás, a hőmérséklet emelkedik.
A bioszféra folyamatait, akárcsak az élőlény életműködését, körfolya- matokként r a g a d h a t j u k meg. Gondoljunk például a víz, a szén, a nitrogén körforgására a természetben.
Sorolhatnánk sok egyéb körfolyamatot is; hosszabb, rövidebb időtarta- mok jellemzik az egyes ciklusok időbeni lefolyását. Ezek a körfolyamatok egymásba is kapcsolódhatnak, kapcsolódnak. A körfolyamatok összjátéka biztosítja a bioszféra életképességét, állandóságát. Ha a bioszféra valamely eleme sérül, ez még nem jelenti az egyensúly végleges elvesztését. Működésbe jönnek a visszacsatoló, helyreállító folyamatok, és a bioszféra megváltozva ugyan, de fennmarad.
A bioszféra és az élő szervezet közötti hasonlóság alapja végül is az, hogy mind a bioszféra, mind az élőlény önszerveződő rendszert alkotnak.
A bennük közös elemek, az alkotórészek egymással való szoros kapcsolata, a körfolyamatok, a körfolyamatok feltételeit biztosító állandó mennyiségek beszabályozottsága, mind az önszerveződő rendszerek általános jellemzői.
A c i v i l i z á c i ó és a t e r m é s z e t e s k ö r n y e z e t
Természettudományos fogalmakkal tárgyalva: a civilizáció igen sokféle mintázattal rendelkező, közel egyensúlyi rendszer, amelyet körfolyamatok összjátéka tart fent. Egy civilizáció önszerveződő rendszerként alakulhat ki és aszerint m a r a d h a t fent. A civilizáció környezete, feltéve, hogy más civili- zációkkal nincs kapcsolatban, a természetes környezet.
A továbbiakban azzal foglalkozunk, hogy a civilizáció miként hat a ter- mészetes környezetre. A kapcsolatrendszert aszerint érdemes vizsgálni, hogy
12 Végh László
mennyire összetett a civilizáció rendszere. Az emberi történelem jellemzője, mint azt már említettük, hogy az idő múlásával az emberek egyre össze- tettebb rendszerekbe szerveződnek, egyre kifinomultabb módon elégítik ki különböző szükségleteiket. Például a gyűjtögető, halász-vadász életmódról a letelepedett földművelő életre való áttérés nyilvánvaló lépés az egyszerűbb- ről az összetettebb felé. A letelepedett életmód könnyebbé teszi a különböző mesterségek — fazekasság, az építőmesterségek stb. — megjelenését.
Az összetettség m é r h e t ő , mérésének két m ó d j a is lehet ([4]). Az első eljárás az emberek által játszott szerepeket veszi számba. Míg a gyűjtö- gető, halász-vadász közösségekben csupán néhány tucatnyi tevékenységről beszélhetünk, addig a m a i világban a lehetséges tevékenységek száma mil- liónyi. E u r ó p á b a n a népszámlálások csak foglalkozásként, hivatásként tíz-, húszezernyit t a r t a n a k számon. Az összetettséget mérő másik eljárás a napi használatban előforduló tárgyak számát vizsgálja. Vessük össze, hogy egy in- diai f a l u b a n mit árulnak a boltban: sót, cukrot, rizst, gyufát és még néhány apróságot. Hasonlítsuk ezt össze egy nagy mai magyar bevásárlóközpont sokezres árukínálatával.
Az összetettebbé váló társadalom egyre erősebben rászorul arra, hogy minél t ö b b energiát, nyersanyagot vegyen fel a környezetéből.
N y e r s a n y a g f o r r á s o k
Nyersanyagról mint a természetben meglévő, felhasználható anyagmeny - nyiségről beszélünk. Például a m a d á r számára ilyen nyersanyag a fészeké- pítéshez szükséges gizgaz. Az emberi lakóhely elkészítéséhez felhasználható nyersanyag lehet a terméskő, az agyag és így tovább.
Ahhoz, hogy valami nyers anyagforr ás á lehessen, el kell t u d n u n k válasz- tani a hordozóközegétől. A vasérc nyersanyag, de a t a l a j n e m az, pedig az is tartalmaz vasat. Hasonlóan a tölgyfa törzse faipari nyersanyag, de a tölgyfa gallyai m á r nem azok.
Amikor a nyersanyagokat felhasználjuk, szétszórjuk őket. Tárgyaltuk, hogy mivé lesz a b a n á n , ha a m a j o m megeszi. Amikor a terméskövet ki- bányásszák és felhasználják, az eredetileg egy helyen lévő kő szétaprózódik és területileg szétszóródik. Amikor a szenet mint energiaforrást az erőmű- ben elégetjük, az elégett szénből némi salak m a r a d vissza, és a felszabadult hőenergia egy része a helyszínen oszlik szét, többi része a villamosenergia- hálózatba jutva kerül el mindenfelé.
Van ami többféle tevékenység nyersanyaga is lehet. Például a fát nem- csak az asztalos h a s z n á l h a t j a fel, h a n e m tüzelőnek is jó. A kőolajból üzem- anyag és műanyag is készíthető. Semmi sem nyersanyag, amíg nincs mire használni.
A civilizáció h a t á s a környezetére 13
A nyersanyag felhasználásához mindig kell valamennyi energia. Idővel, az energiafogyasztás növekedésével együtt, az ember egyre több anyagról fedezte fel, hogy az számára felhasználható nyersanyagforrást képez.
A z e m b e r és k ö r n y e z e t e
Ha számba vesszük, mire van szüksége az embernek a környezetből, a kulcsszó az energia. Az élő szervezet mint önszerveződő rendszer, a környeze- téből felvett energia felhasználására épül. A növényi lét a l a p j a a napenergiát szerves anyaggá átalakító fotoszintézis.
Az állatok a növények vagy más állatok elfogyasztásával j u t n a k energi- ához. Az állatvilágban a törzsfejlődési folyamat során azok a fajok kerülnek kedvezőbb helyzetbe, amelyek könnyebben szerezték meg, r a g a d t á k el más élőlényektől az életműködéseikhez szükséges energiát. A mozgás, bár ener- giába kerül, megkönnyítette a táplálék keresését. A hidegvérű halakat és a kétéltűeket a melegvérű állatok követték. Igaz, ez is energiába kerül, de így az állat alacsonyabb hőmérsékleteken is tevékeny m a r a d h a t , j á r h a t táplálék után. Az élet fejlődése során az egyre több energiát felhasználó ú j a b b f a j o k egyre nagyobb energiasűrűségű táplálékokat fogyasztanak.
A természet legtöbb energiát fogyasztó lénye az ember. Megkülönbözte- tő szerve, a nagyagy, a tömegéhez képest igen sok energiát fogyaszt, viszont működésének köszönhetően az ember nagyon sokféle energiaforráshoz hoz- záférhet. Míg az állat csak olyan viszonyok között képes megélni, amelyet genetikus adottságai megszabnak számára, az ember bármilyen más élőlény- nél jobban t u d a környzetéhez alkalmazkodni, és a Földön szinte m i n d e n ü t t megélhet.
Az ember társas lény, így csak a közösségben élő ember m a r a d h a t o t t fent és lehetett sikeres. Az ember meghatározó tulajdonságai az értelem, a beszéd, a tanulás és a tanítás. Ezek m i a t t az ember természetes környe- zetéhez viszonya minőségileg más, mint az állatoké. Bár az ember geneti- kus adottságai változatlanok, eszközöket készítve alkalmazkodni tud változó vagy új környezetéhez. Például a hatékony vadászathoz hosszú és éles fogak szükségesek. Kivételes képességű emberek képesek voltak arra, hogy ú j esz- közöket, nyilat, lándzsát fedezzenek fel, és ezekkel vadásszanak. A nyíl vagy a lándzsa készítését a többiek eltanulják tőlük, és ezt a tudást továbbadják.
Az emberen kívül az élőlények csak annyi energiát vesznek fel a környe- zetükből, amennyi testük anyagcseréjéhez szükséges. Az ember a tápláléká- val annyi energiát vesz fel, mint egy állandóan égő 120 wattos izzólámpa. Ez az az energiamennyiség, amennyi egy mintegy 70 kilogramm tömegű, vegyes táplálkozású biológiai lény életműködéseihez szükséges.
Az ember viszont nem csak annyi energiát fogyaszt, amennyit mint bi- ológiai lénynek a táplálkozásával fel kell vennie. Nevezzük ezt testen belüli
14 Végh László
energiának. Az ember a t e s t e n belüli energiánál jóval többet képes felhasz- nálni.
Ezeket n e m teste anyagcseréjén keresztül veszi fel, h a n e m más, mond- hatni testen kívüli módon. Testen kívüli energiát használ fel, amikor tüzel.
A tüzet az ember kezdetben csak az ételei elkészítéséhez vagy a hideg és a vadállatok elleni védekezésként használta, később sok m á s egyéb célra is. A szélenergia vagy a víz energiájának alkalmazása, malmok vagy más gépeze- tek h a j t á s á r a , szintén t e s t e n kívüli energiafelhasználás. A fosszilis eredetű tüzelőanyagok, a szén, a gáz és a kőolaj energiájának felhasználásával az ember egy időre óriási energiamennyiségek felett rendelkezik.
Az embernek a természetes környezetéből a táplálékon és az energi- ákat hordozókon kívül m á s anyagokra is szüksége van. Magától értetődő emberi szükséglet a tiszta levegő és a víz. A tiszta levegő léte korábban nyilvánvalónak látszott, m a már sajnos n e m az. A víz nemcsak az ember folyadékszükségletének fedezéséhez kell, h a n e m a táplálékul szolgáló növé- nyi és állati lét feltétele is. Továbbá az ember csak olyan helyen élhet meg, ahol az éghajlat megfelelő, kedvező számára. Az ember eszközei segítségével azonban lakályossá teheti a környezetét.
A t e s t e n kívüli e n e r g i á k t ó l a f o s s z i l i s e n e r g i á k i g
Az ember egyik legfontosabb felfedezése, a testen kívüli energiák fő forrása, a tűz. A s ü t ö t t , főzött táplálék sokkal könnyebben fogyasztható, táplálóbb. A tűz meleget is ad, így hidegebb éghajlatú övezetekben is meg- élhet az ember. De a tűznek számtalan más felhasználási lehetősége is van:
fatuskóba lyukat lehet vele égetni, ki lehet vele füstölni a méheket, téglát, kerámiát lehet vele égetni, fém olvasztható vele. A felégetett erdőterületen földet lehet művelni.
A tüzelőt évszázezredeken keresztül az elpusztult élőlények testének szövetei, elsősorban a száraz fa szolgáltatta. A fátlan területek tüzelőa- nyaga az állatok megszáradt ganéja. A faszén alkalmazása megnövelte a tüzelőanyag energiasűrűségét, és a fémkohászat nélkülözhetetlen alapanya- gául szolgált.
A gyűjtögető, halász-vadász életmódot követő népcsoportok testen kí- vüli energiafelhasználása a tűzre szorítkozik. Az — egészen a közehnúltig
— ilyen életmódot követő népeket, mint az ausztráliai bennszülötteket és a Kalahári-sivatagban élő kungokat tanulmányozva el lehet képzelni, milyen lehetett valamikor az emberiség élete. Ezek a csoportok csupán pár n a p r a való élelmiszerrel rendelkeznek. Állandó lakhelyük nincs, az egyes gyümöl- csökért és egyéb növényi táplálékokért sokszor tíz kilométernél is többet gyalogolnak. Az emberek holmija elfér egy bőrzsákban. A szerszámok és
A civilizáció hatása környezetére 15
egyéb használati tárgyak könnyen elkészíthetők, n e m képviselnek komolyabb értéket. Közösen vadásznak, a zsákmányt bonyolultabb elosztási rendszer szerint, de mindenkinek j u t t a t v a terítik szét.
Az állatok háziasítása sokféleképpen használható energiaforrást jelen- tett. Egyrészt a háziállatok mint táplálékok élő élelmiszertartalékul szolgál- nak. Az állatokat t a r t ó csoport ezért olyan helyeken is megélhet, ahol egyes időszakokban nem lehet elegendő táplálékot találni. Továbbá bizonyos álla- tok szállítóeszközökként, teherhordóként vagy hátasállatként is hasznosítha- tók. Az állattartásra berendezkedett nomád t á r s a d a l m a k mozgékony, igen jól szervezett alakulatok, amelyek fejlett technikákkal, kiváló fegyverzettel rendelkeznek. A letelepedett földművelő társadalmak a háziállatokon kívül a növényi magvakban is tárolnak élelmiszert, amelyek segítségével hosszabb teleket is túl tudnak élni. A földművelés energiagazdálkodása az igásállatok alkalmazására épül. Velük szántanak, ezek húzzák a terményeket szállító kocsikat, esetleg h a j t j á k a magvakat őrlő malmokat.
A szélenergia elsősorban a vízi szállítás, a hajózás energiaforrása. Más gépezetek — malmok, öntözőrendszerek — energiaforrásául csak később kezdték felhasználni.
Az ókor nagy birodalmainak hatalmas és néhány esetben máig fennma- radt építményeinek és egyéb műszaki alkotásainak testen kívüli energiafor- rásai a fa, az állati energia és a szélenergia. Mezopotámia, Egyiptom, India, Kína, Görögország, R ó m a és az amerikai birodalmak ezekre a ma igencsak szegényesnek ható energiahordozókra épültek.
Az ókor nagy birodalmainál északabbra lévő európai területeken a hosz- szabb kemény telek erősebben próbára tették az embert. Szükség volt minél jobb szerszámokra és gépekre. A szerszám és a gép közötti különbség nem egyértelmű.
Általában azonban a gépek h a j t á s a több erőforrást igényel, a szerszá- mot az emberi erő működteti. Gépek léteztek korábban is, de az ókorban elég volt az, amit emberi és állati erővel el lehetett végezni. A középkori kolostorokban viszont nem volt elég munkaerő. A világtól a vadonba elvo- nult szerzetesek önmagukat látták el a szükséges javakkal, de a tanuláshoz, szertartásokhoz, elmélyüléshez sok idő kellett. Nem alkalmazhattak külső munkaerőt, mert a nyitottság zavarta volna a szerzetesi életet. A megoldás a minél több gép használata volt, ezért a vízerő tömeges alkalmazása első- sorban a kolostorokhoz kötődött. Másrészt az anyagias gondolkodás egyre nagyobb teret hódított. A nemesek úgy tehettek szert nagyobb jövedelemre, ha a birtokaikon több malom üzemelt.
A szélenergia és vízenergia malmok, szivattyúk és egyéb gépezetek haj- tására való alkalmazása a középkor E u r ó p á j á b a n vált mindennapossá. Az
16 Végh László
ipari forradalom előtti t á r s a d a l m a k b a n a testen kívüli és testen belüli ener- giák aránya 4 : 1 körül volt.
Európa sokat szenvedett a különböző nagy járványoktól, ami a lakosság számának erősebb ingadozásával járt. Amikor a nagyobb járványok u t á n a népesség szaporodni kezdett, h a m a r o s a n éhezés és tüzelőanyag-, energiahi- ány fenyegetett. Ezeket az energiaválságokat a fosszilis tüzelőanyagokra való áttérés szüntette meg.
A fosszilis e n e r g i á k h a s z n á l a t á n a k m e g j e l e n é s e
Angliában a XVII. században a lakosság lélekszáma gyorsan növeke- dett, és a fa annyira hiánycikké vált, hogy áttértek a széntüzelésre. Korábban a fekete kövek a felszínen hevertek. Miután egyre többen kezdtek velük tü- zelni, előbb csak ásni kellett őket, m a j d h a m a r o s a n vágatokat kellett nyitni, hogy a szénhez hozzáférhessenek. A b á n y á k b a n hamarosan elérték a talajvíz szintjét. A szén fejtéséhez ezek u t á n állandóan ki kellett emelni a vizet. Az első vízkiemelő rendszereket vödrök láncolata alkotta, ezeket lovakkal, vagy ha lehetett, vízkerékkel h a j t o t t á k . Amikor m á r mélyebbről kellett kiemelni a vizet, hosszabb láncolatok, t ö b b ló kellett.
Bizonyos mélység u t á n a bányatulajdonosoknak másféle módszert kel- lett találni a víz felhozására. Az első gőzgépeket éppen arra találták ki, hogy a szénbányákból kiszivattyúzzák a vizet. Ezek u t á n n e m volt meg- állás, a társadalom egyre j o b b a n szénfüggővé vált. A gőzgépeket azután nemcsak szivattyúzásra, de m á s r a is alkalmazták. Ott is lehetett gépeket h a j t a n i vele, ahol nem volt vízi erő. Megszületett a vasút, a gőzmalom és társaik. Megindult az ipari forradalom.
A gépek alkalmazása társadalmi gonddá vált. A nagyobb számú, ter- melékenyebb gépek miatt egyre több ember maradt megélhetés nélkül. A másokról való gondoskodás eszméje viszont egyre gyengült. A piacgazdaság elvi alapja A d a m Smith m u n k á j á r a épül, miszerint a piac úgymond l á t h a t a t - lan keze az emberi gyarlóságot, mint az irigység, kapzsiság stb. a közjó javára rendezi. Míg korábban szégyen volt a szegényeket és védteleneket megrövi- díteni, kizsákmányolni, ezek u t á n eltűntek az aggályok, a piac l á t h a t a t l a n kezére hivatkozó közgondolkodásban a vallásos és az erkölcsi szempontok jelentéktelenekké váltak.
A gépekkel gyártott harisnyák, r u h á z a t i cikkek stb. rosszabb minősé- gűek voltak, mint a hagyományos módon készültek. A m u n k á j u k a t vesztett, gépeket romboló, ellenük tiltakozó mozgalmakat az angol kormány erőszak- kal f o j t o t t a el.
A gépi termelés olcsóbb, mert a tulajdonosok kevesebbet fizetnek a gé- pek mellett dolgozó, nem annyira képzett munkaerőnek. így a tulajdonosok
A civilizáció hatása környezetére 17
gazdagodnak, mások pedig szegényednek. Nem tudnak annyit vásárolni, a megnövekedett termékmennyiséget nincs aki megvegye. Az egyedüli megol- dás az export: minél több terméket szállítani külföldre. Ehhez egyre több szállítóeszköz, több erőforrás kell. A gépesített termelés igen súlyos válsá- gokhoz, f e n n t a r t h a t a t l a n társadalmi viszonyokhoz vezetett. A verseny arra kényszerít, hogy növeljék a gépesítés szintjét, vagy a termelést olyan orszá- gokba telepítsék, ahol még olcsó a munkaerő. A mindenütt fellépő tömeges munkanélküliség, a piaci verseny és az erőforrásokért való küzdelem hábo- r ú k b a torkollott. Ez vezetett az első világháború kitöréséhez is.
A gépi termelés okozta válságok másik oka az, hogy az erőforrás egyre drágább. Minél mélyebb a szénbánya, annál több erőforrást, szenet kell for- dítani arra, hogy szenet termelhessenek. Hasonló a helyzet a többi fosszilis erőforrással, az olajjal és a gázzal is. A kitermelésükhöz szükséges erőfor- rások mennyisége egy idő u t á n annyira megnő, hogy eléri a kibányászott erőforrás mennyiségét. Ha ezt a h a t á r t elértük, akkor m á r nincs értelme folytatni a kitermelést.
A fosszilis energiahordozók alkalmazása az ipari és mezőgazdasági ter- melés gyorsuló növekedéséhez vezetett.
A z i p a r o s í t o t t m e z ő g a z d a s á g
1950—1980 között a világ mezőgazdasága ugrásszerű átalakuláson ment át. A zöld forradalomnak nevezett folyamat a mezőgazdaság iparosításának felel meg. Hibrid vetőmagokkal, ú j növényfajtákkal, rendszeres öntözéssel, gépesített talajműveléssel, műtrágyázással, vegyszeres növényvédelemmel a világ gabonatermelése kb. a h á r o m és félszeresére nőtt. Például Kína gabo- natermelése 1955 és 1995 között a négyszeresére emelkedett. így az ember rendelkezésére álló élelmiszer mennyisége ugrásszerűen m e g n ő t t , és ennek megfelelően az emberiség lélekszáma az elmúlt negyven év alatt megkétsze- reződött.
A többszörösére nőtt termelés a mezőgazdasági termelésbe bevitt ren- geteg külső energia eredménye. A mezőgazdasági termelésben felhasznált energiák a hagyományos mezőgazdasághoz képest az ötvenszeresére, egyes esetekben a százszorosára nőttek. Találó a mondás, miszerint a mai me- zőgazdaság a termőföldet arra használja fel, hogy az olajat és a földgázt élelmiszerré alakítsa át.
Az Egyesült Államokra vonatkozó adatok szerint a felhasznált energia megoszlása a következő. A legnagyobb tétel, 31% megy el a műtrágyagyár- tásra. 19%-nyi energia a mezőgazdasági gépekre, 16% a szállításra, 13% az öntözésre, 8% az állattenyésztő telepekre — ebben nincs benne a takarmány
— 5% a vegyszeres növényvédelemre, 5% terményszárításra, 8% egyébre.
ESZTERHÁZY KÁROLY FŐISKOLA K Ö N Y V T Á R A • E G E R
18 Végh László
Mindez nem t a r t a l m a z z a a csomagolás, hűtés, a kereskedelmi szállítások és a háztartási feldolgozás költségeit ([5]).
Az iparosított mezőgazdálkodás, a zöld forradalom m á r a elérte a hatá- rait. Az alkalmazott módszerek egyre jobban szegényítik a t a l a j t , és rontják a termelés feltételeit. Ezért a befektetett erőforrásokat növelni kell, egyre újabb növény védőszerek, több műtrágya szükséges, de ezzel a termelés már nem nő. Ujabb lehetőségnek a genetikusan módosított f a j t á k bevezetése tű- nik, de ezzel, minthogy a megfelelő tudományos h á t t é r még nem ismert, nem látható, hogy mekkora kockázatokat vállalunk.
A fosszilis e n e r g i á k m a i h a s z n á l a t a
A napenergia megújuló energiaforrás, csak a földre érő napsugárzás mértéke a korlát. A fosszilis tüzelőanyagok, az olaj, a gáz, a szén olyan mértékben használhatók, ahogy nekünk jólesik, de csak addig, amíg van belőlük. Az emberi időmértéket tekintve a fosszilis erőforrások nem megúju- lóak. Egy év alatt annyi kőolajat használunk el, amennyi a tudásunk szerint
a természetes f o l y a m a t o k b a n egymillió év alatt képződik.
M a az Egyesült Államokban az 1 kcal élelmiszerbeni energia előállításá- hoz kb. ugyanekkora f ű t ő é r t é k ű olajat vagy gázt kell a termelésben felhasz- nálni. Ha még az élelmiszeriparra, a kereskedelemre, a vásárlásra fordított energiát is tekintetbe vesszük, akkor 1 kcal-nyi élelmiszer 10 kcal-nyi energi- abefektetéssel kerül az asztalra. Másra is használnak energiát, az USA-ban testen kívüli és testen belüli energia aránya 90 : 1. Magyarországon ez az arány 30 : 1. Mindezt a fosszilis erőforrások teszik lehetővé.
Amint a fosszilis energiákat már n e m használhatjuk tetszésünk szerint, akkor a világ megnövekedett lakosságát nem t u d j u k ellátni élelmiszerrel.
A mai mezőgazdaság kevesebb energiával n e m működik. Az Észak- Koreában pusztító borzalmas éhinség jól példázza ezt ([6]). Az ország na- gyüzemi mezőgazdaságát a szovjet és kínai t á m o g a t á s éltette. A két nagy- h a t a l o m kedvezményes szálh'tásókkal igyekezett m e g t a r t a n i Észak-Koreára gyakorolt befolyását. A Szovjetunió olcsó olajat, Kína földgázt és m ű t r á g y á t szállított. A Szovjetunió szétesése u t á n a szovjet—kínai versengés megszűnt.
Oroszország nem adott több olajat, és a kínai kormányzat a versenytárs megszűnését tapasztalva m á r csak dollárért volt h a j l a n d ó földgázt és mű- trágyát szállítani. Észak-Korea nem t u d o t t fizetni, és ezek után az energia- rendszere és a mezőgazdasága is összeomlott. 1998-ra a nagyüzemi gépezet 80%-a üzemképtelenné vált. Az ország ekkor a szükséges m ű t r á g y á n a k csak 18%-át t u d t a előállítani, és így a termésátlagok az évtizeddel korábbinak a 40%-ára estek vissza. Az eredetileg 23 millió lakos közül 1999-re m á r 3 mil- lió ember halt éhen, és jelenleg 7-8 millióan állhatnak az éhhalál h a t á r á n .
A civilizáció hatása környezetére 19
Ha így folytatódik, a pusztító éhinség addig t a r t , amíg a lakosok száma a hagyományos mezőgazdasági termeléssel e l t a r t h a t ó értékre n e m csökken.
A c i v i l i z á c i ó h a t á s a a t e r m é s z e t e s k ö r n y e z e t r e
Eddig azt tárgyaltuk, mire van az embernek, a civilizációnak szüksége, miket vesz fel a természetes környezetéből. Az energiafogyasztás növekedé- sével az ember egyre többféle és egyre nagyobb mennyiségű nyersanyagot használ fel a természetből. Egyre több élelmiszert termelhet, ami azt ered- ményezte, hogy az emberiség létszáma exponenciális függvény szerint nő.
Ezzel a környezet igénybevétele méginkább növekszik. Most tekintsük át, hogy mit jelent ez a megnövekedett igénybevétel, hogyan változik a termé- szetes környezet a növekvő nyersanyagfelhasználás h a t á s á r a .
A z é l ő v i l á g v á l t o z a t o s s á g á n a k c s ö k k e n é s e
Mivel a fa a régebbi civilizációk fő energiaforrása volt, a nagy biro- dalmak nagyon sok területen letarolták erdőiket. Például E u r ó p á b a n igen gyakoriak a csupasz mészkőből álló hegységek. Nincs r a j t u k t a l a j , csak a fe- hér sziklák látszanak. Nem mindig volt ez így. Valaha ezeket a hegységeket erdők borították. Az erdőket valamiért kivágták.
Kellett a fa hajóépítéshez, építkezésekhez, vagy akár tüzelni. Az erdők elpusztítása u t á n a területet egy ideig még be lehetett vetni. Amint a föld kimerült, csak a füvek, gyomok éltek meg r a j t a . Akkor kezdődött a legel- tetés. Ha ezt mérsékelten végzik, azaz csak annyi tehenet, j u h o t h a j t a n a k a legelőre, amennyit az elbír, a legeltetést lehet folytatni. De a népesség növekedése miatt több állatot h a j t o t t a k a rétekre. Ezek annyira lelegelték azt, hogy a terület alkalmatlanná vált tehenek vagy juhok t a r t á s á r a . Maradt ezek u t á n a kecske, amely tövig t u d j a rágni a növényeket. A kecske ezért a szegény emberek állata.
A kecske u t á n viszont már nem h a j t ki semmi. Nem m a r a d meg a gyökérzet, ami a termőföldet a hegyoldalakon t a r t h a t n á , az eső lemossa a hegyoldalakat borító talajrétegeket. Megjelennek a fehér sziklák.
A huszadik század elejéig valamennyi táplálék végsősoron a napener- giát átalakító fotoszintézisből származott. Akár a növényt, akár a növényt fogyasztó állatot ette meg az ember, a táplálék e n e r g i a t a r t a m á n a k a forrása a napfény. A napfény bármilyen bőségben is árad ránk, az élővilág bizo- nyos korlátos mennyiségű energiát kap belőle. Ez h a t á r t szab az élőlények számára. így a rendelkezésre álló táplálékért állandó küzdelem folyik, kinek j u t h a t több belőle. Az ember úgy j u t h a t o t t több táplálékhoz, hogyha fel- szántotta a réteket, felégette az erdőket, hogy termőföldhöz juthasson. Az
20 Végh László
emberiség létszáma csak úgy növekedhetett, hogy m á s fajokat egyre jobban kiszorított a táplálékért folyó versenyben.
Számos háborút f o l y t a t t a k a legelőkért, termőföldekért. M i u t á n Euró- pában n e m t u d t a k ú j a b b területeket megművelni, megindult a gyarmato- sítás. Máig oda j u t o t t u n k , hogy bolygónkon szinte n e m m a r a d t művelésre alkalmas, ám meg nem művelt terület. Amit nem művelünk, az vagy túl me- redek, túl száraz, túl nedves vagy t á p a n y a g b a n túl szegény. A föld termőké- pességét a kártevőknek nevezett élőlények irtásával lehetett tovább növelni.
Mára a bolygónk egészét tekintve a szárazföldi fotoszintézis által átalakított energia mintegy 40%-át az ember hasznosítja ([5]). Az Egyesült Államokban ez az arány 50%. Ami az óceánok, tengerek élővilágát illeti, az ember 1953 óta ötven év alatt halászhajóival kifogta az éceánok halászható halainak a kilencven százalékát ([6]).
Az emberi élettér kiterjesztése o d a vezetett, hogy az egyéb élőknek egyre kevesebb hely és energia j u t . E m i a t t a fajok tömegesen pusztulnak ki, és ez a pusztulás olyan mértékű, amilyenre a földtörténet során kb. hetven millió évente, a nagy kozmikus katasztrófák okozta tömeges kihaláskor van csak példa. Földünk a gyomok bolygójává válhat, ahol az emberen, háziál- latain és termesztett növényein kívül csak a patkányok, egerek és a rovarok, valamint a gyomok m a r a d h a t n a k fent.
A t e r m ő t a l a j p u s z t u l á s a
A zöld forradalom felmérhetetlen pusztítással s ú j t j a a t e r m ő t a l a j t . A növényi maradványok bomlásából és a porló kövekből kb. kétszáz év alatt képződik egy centiméternyi t e r m ő t a l a j . Mivel a növények t a k a r j á k , az erózió nem pusztítja.
H a a talajt művelik, a szélviharok hordják, az esőzések elmossák a fe- detlenül maradt t a l a j t . Az amerikai prérin — száz évnyi művelés u t á n — a t e r m ő t a l a j fele már odaveszett. A t a l a j átlagosan harmincszor gyorsabban pusztul, mint ahogy keletkezik.
Nemcsak a t a l a j mennyisége fogy, rohamosan romlik a minősége is.
A termesztett gabonák nagy mennyiségű tápanyagot vonnak ki a talajból.
Ahhoz, hogy a t a l a j t e r e m j e n , egyre több m ű t r á g y á r a van szükség. Lassan a t a l a j szinte szivacsként szívja m a g á b a a szénhidrogének felhasználásával készült műtrágyákat.
A műtrágya felhasználásának h a t á s á t , méreteit jól jellemzik a nitrogén alkalmazására vonatkozó adatok. A természetes biológiai folyamatokban a levegőből évente 130 millió tonna nitrogéngáz alakul át ammóniává, nitrát- tá. Ez a természetes nitrogén-körforgalom része. A műtrágyagyártás során és egyéb módokon az ember is n a g y j á b ó l ugyanennyit von ki a levegő nitro-
A civilizáció hatása környezetére 21
génjéből. Sajnos a nitrogénműtrágya csaknem k é t h a r m a d része a talajvízbe és a felszíni vizekbe kerül, és azokat szennyezi.
A műtrágyák kedvezőtlenül befolyásolják a t a l a j vegyi és biológiai rend- szereit. Savasítják a t a l a j t , csökkentik a felvehető tápanyagok mennyiségét és hozzáférhetőségét. Azok a talajok, amelyeket hosszabb időn keresztül rend- szeresen műtrágyáztak, a korábbi természetes szén- és nitrogéntartalmuk felét, k é t h a r m a d á t elvesztik. A természetes állapot visszanyeréséhez akár kétszáz esztendő érintetlen állapot, vagy 40-50 éven keresztül tartó szerves trágyázás szükséges. Ezért ha a műtrágyázást csökkentjük, a terméshoza- mok nagymértékben csökkennek, azért is, mert már a t a l a j minősége sem a régi.
Zavarok az e l e m e k k ö r f o r g á s á b a n
Ahogy az előző részben olvasható, a természetes nitrogén-körforgalom megzavarása igen komoly mértékű. Az emberi civilizáció a kálium és a fosz- for körforgalmát még súlyosabban megzavarta. Ezek az elemek a sejtműkö- dés és a fehérjeképződés nélkülözhetetlen nyersanyagai, ezért körforgalmuk megzavarása b e l á t h a t a t l a n következményekkel j á r h a t .
Mielőtt az ember kényelmes lakásait vízöblítéses vécékkel l á t t a volna el, a foszfor és a kálium körforgalma természetes módon z a j l o t t . Ma viszont az emberi anyagcsereforgalomba belekerült foszfor és kálium a csatornarend- szeren keresztül a folyóvizekbe, végsősoron az óceánokba j u t . Hasonlóan a vizekbe kerülhet a nagyüzemi állatartás során keletkezett állati ürülék foszfor- és káliumtartalma is. Vannak ugyan folyamatok, melynek során a tengeri m a d a r a k a fészkelőhelyükre térve a szárazföldekre j u t t a t j á k az óce- ánokba került elemeket, de ennek mértéke elenyésző lehet.
Tekintve a foszfort art almú és k á h u m t a r t a l m ú műtrágyák gyártását, a világ készletei mind foszforból, mind káliumból kb. 2050-ig elegendőek. Mi- vel a világ foszfátkészletének nagyjából a fele Marokkóban, a káliumkészlet fele pedig K a n a d á b a n van, a világ egyéb országai az energiahiány m i a t t várható szállítási nehézségek miatt már húsz-harminc éven belül nehezen fognak hozzájutni a megfelelő műtrágyákhoz.
F e l m e l e g e d é s , ó z o n l y u k
A fosszilis erőforrások eltüzelése m i a t t rohamosan nő a légkör szén- dioxid-tartalma és emiatt erősödik az üvegházhatás. M a n a p s á g a femelege- dés tényét m á r nem v i t a t j á k , csupán arról folynak még az eszmecserék, hogy vajon mennyire játszott közre az ember a felmelegedésben.
Az ember által a légkörbe j u t t a t o t t freon megzavarta az ózont keltő és pusztító természetes körfolyamatot. A freon ózonpusztító folyamatokat
22 Végh László
katalizál, és emiatt elsősorban a sarkvidékek környékén elvékonyodott az ózonréteg. A lejutó káros ultraibolya sugárzás ugrásszerűen megnövelte az élő szervezetek daganatos betegségeinek a r á n y á t .
Zavarok a víz k ö r f o r g á s á b a n
A zöld forradalom komoly változásokat idézett elő a vízhasználatban.
A kb. ötven éve zajló erőteljes öntözés eredményeként a talajvíz szintje erőteljesen csökken. Az öntözéshez használt édesvízből nincs elég.
Világszerte, így az Egyesült Államokban is az öntözés mértéke miatt a vízadó rétegekben lévő víz mennyisége erősen csökken, és emiatt egyre mé- lyebb kutakat kell fúrni. Az USA nyolc állama, köztük Kansas, Oklahoma, Texas alatti hatalmas föld a l a t t i víztartó rétegben a h a t v a n éve t a r t ó foko- zottabb öntözés miatt a vízszint aggasztóan esett. 1991 ó t a évente átlagosan 90 centiméternyit csökken. A víztartó rétegből kb. tizennégyszer annyi vi- zet szivattyúznak ki, mint amennyi oda természetes m ó d o n b e j u t , és m á r elhasználták a vízkészlet felét. Hasonló a helyzet Kínában és Indiában is. A kutakat egyre mélyebbre kell fúrni, és így az öntözés mind drágább, és ami a lesújtóbb, ilyen mértékben m á r csak rövid ideig folytatható. Bolygónk négy hatalmas folyója — a Nűus, a Gangesz, a Sárga-folyó és a Colorado — a vizük elhasználása miatt á l t a l á b a n már el sem éri a torkolat vidéket, előtte kiszárad. A XXI. század h á b o r ú i n a k jelentősebb része a vízért folyhat m a j d .
A víz körforgásában jelentkező másik súlyos zavar az üvegházhatás mi- att bekövetkező felmelegedés következménye lehet. Az óceáni vízáramlatok, amelyek kaotikus módon függhetnek a hőmérséklet változásaitól, megváltoz- t a t h a t j á k irányukat, vagy akár le is állhatnak. A Golf-áram az Észak-sark felmelegedése, a jég olvadása m i a t t akár le is állhat, ami felmérhetetlen mó- don m e g v á l t o z t a t h a t j a az A t l a n t i térség országainak i d ő j á r á s á t , és hat m a j d Közép-Európára is.
C i v i l i z á c i ó n k f e n n t a r t h a t ó s á g á r ó l
Ahogy fentebb t á r g y a l t u k , a mai civilizáció a környezetét érezhetően megváltoztatta. Elsősorban a fosszilis erőforrások erőteljes felhasználásá- val durván megzavart számos alapvetően fontos természetes körfolyamatot.
Emiatt a jelenlegi alakjában ismert fogyasztói életmód akkor is fenntart- h a t a t l a n lenne, ha a fosszilis erőforrások korlátlan mennyiségben és ideig rendelkezésünkre állnának. De ez nincs így, máris érezhetőek válságjelek,
amelyek pár éven belül nyilvánvalóvá tehetik az egyébként végletesen pazarló fogyasztói viselkedés t a r t h a t a t l a n s á g á t . A kirobbanó energiaválság egyben
a fentebb tárgyalt környezeti terheléseket is komolyan csökkenti m a j d .
A civilizáció hatása környezetére 23
Minél jobban felkészülünk a várható hatalmas megrázkódtatásokra, an- nál jobban csökkenthetjük a vele j á r ó emberi szenvedést, és elősegíthetjük az új, f e n n t a r t h a t ó életmód kialakítását.
Arról, hogy az egyes fejlett országokban milyenek a kilátások a fenn- t a r t h a t ó civilizációba való átmenetre, nem sokat t u d u n k . Az Európai Unió egyre inkább meghatározó fontosságúnak t a r t j a a kérdést. Az EU-nak a bővítések sikere és a központosított döntéshozatali rendszer megfelelő mű- ködtetése esetén jó esélyei vannak arra, hogy nagyobb zökkenőkkel ugyan, de létrehozhatja f e n n t a r t h a t ó rendszerét. Az USA helyzetéről lásd az [5]
munkát, J a p á n kilátásait a [7] t a n u l m á n y elemzi. Ez utóbbi egyben rész- letesen tárgyalja a fenntarthatóságot érintő valamennyi gazdasági tényezőt nemcsak J a p á n r a , hanem a világ egészére is.
I r o d a l o m
[1] PAUL DAVIES: The Cosmic Blueprint. Simon & Schuster, 1988.
[2] F . J O H N O D L I N G - S M E E , K E V I N N . LALAND, M A R C U S W . F E L D M A N :
Niche Construction. Princeton University Press, 2003.
[3] JARED DIAMOND: A harmadik csimpánz. Typotex, 2002, 323. o. (Ma- gyarul a Szent Máté-szigeten történtekről.)
[4] RICHARD DOUTHWHITE, Irish Times, 2001. december 29.
[5] DALE ALLEN P FEIFFER: Eating fossil fuels, h t t p :
/ / g r o u p s . y a h o o . c o m / g r o u p / e n e r g y r e s o u r c e s / m e s s a g e / 4 2 7 5 1 [6] ANTONY F . F . BOYS: North Korean Food Crisis,
h t t p : //www9 . o c n . n e . j p / ' /(E a s l a n / d p r k e .pdf [7] ANTONY F . F . BOYS: Food and Energy in J a p a n ,
h t t p : //www9 . o c n . n e . j p / 7 , E a s l a n / 2 1 f ee .pdf
Acta Acad. Paed. Agriensis, Sectio Physicae X X X I (2004) 25—40
A mikrorobbantásos fúzió, avagy a jövő e g y l e h e t s é g e s új energiaforrása
R á c z E r v i n
MTA K F K I Részecske és Magfizikai K u t a t ó Intézet, Plazmafizikai Főosztály
A b s t r a c t . M i c r o - e x p l o s i v e f u s i o n a s a p o t e n t i a l e n e r g y s o u r c e o f t h e f u - t u r e . Energy is a key problem of the f u t u r e . An energy conversion t h a t has u n l i m i t e d resources and e n v i r o n m e n t a l l y sound can be t h e base of the f u t u r e energy systems. Nuc- lear fusion fulfils all these d e m a n d s . In this p a p e r laser-physical b a s e s t h a t are n e c e s s a r y to u n d e r s t a n d p l a s m a - p h y s i c a l a n d micro-explosive fusion are s u m m a r i z e d . T h e new laser- fusion e q u i p m e n t and a new principle: t h e inertial c o n f i n e m e n t f u s i o n , the direct- and t h e i n d i r e c t - p u m p i n g , micro-explosive fusion are also r e p o r t e d . Finally, the a u t h o r gives a short review a b o u t the H u n g a r i a n p a r t i c i p a t i o n in t h e i n v e s t i g a t i o n of l a s e r - p l a s m a and also his own work within this p r o j e c t .
B e v e z e t é s
Manapság szinte már minden h á z t a r t á s nélkülözhetetlen tartozéka a rádió, a televízió, a videó, a különböző szórakoztatóelektronikai eszközök, a hűtőgép, a mosógép és még megannyi elektromos eszköz. Egyre több csa- ládnak van m á r számítógépe is. A jövőben talán pl. a házimozirendszerek és egyéb, ma még ismeretlen elektromos eszközök elterjedésével is számolha- tunk. Természetesen még hosszasan sorolhatnám a h á z t a r t á s o k b a n megje- lenő elektromos berendezéseket. Az iparban is egyre j o b b a n teret h ó d í t a n a k a különböző elektromos berendezések. Az ilyen eszközök elterjedése m a g a u t á n vonja az elektromos energia felhasználásának növekvő igényét.
Földünk energiaigényét a különböző energiahordozókból nyerhető ener- gia fedezi. Ma Földünk energiaigényének kb. 70%-át fosszilis tüzelőanya- gokból nyerjük. Idetartozik a szén, a kőolaj és a földgáz. Amerikai becslések szerint szénből úgy 200 évre, kőolajból 30-40 évre, míg földgázból 60-70 évre elegendő tartalékaink vannak. Azonban a fosszilis tüzelőanyagok felhaszná- lása egyrészt környezetvédelmi okokból (üvegházhatást növelő gázok kibo- csátása), másrészt pedig a készletek kimerülése miatt m á r akár rövidebb, de ha nem, akkor hosszabb távon elkerülhetetlenül csökkenni fog. Rend- kívül környezetszennyező mivoltuk miatt egyes környezetvédő szervezetek
26 Rácz Ervin
már manapság is keményen felemelik h a n g j u k a t a fosszilis tüzelőanyagok elégetésével nyert energia ellen.
Egy másik nagy energiatermelési módszer a nukleáris hasadóanyagok hasadása során, az atommagok átalakításából nyert energia. Ma a világ energiaszükségletének kb. 7%-át fedezik nukleáris energiával. Egyes becs- lések szerint a földi uránkészletek legfeljebb 100 évre elegendőek. Tudjuk, hogy a szigorú biztonsági rendszabályok b e t a r t á s a mellett az atomenergia- termelés viszonylag olcsó és környezetbarát. Azonban a nukleáris erőmű- vekben keletkező erősen radioaktív anyagokat a hosszú felezési idejük mi- att több száz évig biztonságosan kell tárolni, ill. olyan technológiákat kell kidolgozni, amelyekkel ezek az erősen sugárzó anyagok gyorsabban lebomló radioaktív anyagokká alakíthatók át (transzmutáció). A radioaktív hulladék elhelyezésének problémáit figyelembe véve, sokak szemében a hasadóanya- gokból nyert energia ugyancsak környezetszennyező.
Az emberiség számára m a rendelkezésre álló energiaforrások közül a harmadik nagy csoportba az ún. megújuló energiaforrások tartoznak. Ezek tulajdonképpen nem mások, mint a napsugárzás eredményeképpen vagy azzal összefüggésben állandóan újratermelődő forrásaink. Ide sorolhatók a nap-, a szél-, a vízenergia, a biomassza, és más talán r i t k á b b a n előfordu- ló forrás is, mint pl. a geotermikus energia, az árapályenergia és a tenger hullámzását felhasználó hullámenergia is. Azonban ezek a megújuló ener- giaforrások n e m termelnek annyi energiát, amely elegendő lenne Földünk állandóan növekvő energiaigényének kielégítésére. Egyes becslések szerint Földünk népességének energiaigénye kb. 2020-ra eléri az 1990-es igény kb.
kétszeresét. Energiafelhasználásunk egyébként 1970 és 2002 között közel a d u p l á j á r a emelkedett, és 2020-ra újabb 60%-kal fog növekedni. E nagymér- tékű növekményt elsősorban a fejlett országok energiaigényének növekedése, illetve a fejlődő országok népességszámának emelkedése és iparosodásának fejlődése eredményezi.
A fentebb leírtak odavezetnek, hogy mindenképpen szükség van valami olyan új, biztonságos, környezetbarát, nagy mennyiségű energiát viszonylag kis területen előálh'tó, folyamatos energiaellátást biztosító, olcsó és szinte kimeríthetetlen energiaforrásra, mely egy időre m e g o l d h a t j a az emberiség energiagondjait. Úgy tűnik m a , hogy ilyen ideálisnak tekinthető energiafor- rás egyike a magfúzió lehet.
A magfúzió során két könnyű, kis tömegű a t o m m a g egyesülése során felszabaduló energiát használhatnánk fel barátságos célokra, tehát pl. ener- giatermelésre. A legkézenfekvőbbnek az látszik, hogy a legkönnyebb elem, a hidrogén két izotópját a deutériumot (D) és a tríciumot (T) használjuk fel erre a célra. A deutérium-trícium f ú z i ó j a során hélium és egy neutron keletkezik. Egy reakció alatt keletkező hélium energiája kb. 3,5 MeV, a neut-
A m i k r o r o b b a n t á s o s fúzió, avagy a jövő egy lehetséges. 27
ron energiája pedig 14 MeV körüli.1 A fúziós reakció bekövetkezéséhez igen magas, a számítások szerint kb. 100 millió °C hőmérsékletű közegre van szükség. Ilyen hőmérsékleten pedig az anyag már egy ú j halmazállapotban, a plazmaállapotban van jelen.
A p l a z m a f o g a l m a
Az átlagos Olvasó talán keveset t u d h a t a plazmákról, holott a világ- egyetem több mint 90%-a (egyes becslések szerint több mint 99%-a) plaz- m a á l l a p o t b a n van. Ha a plazma előfordulási arányát tekintjük, akkor ez a leggyakoribb halmazállapot. Vajon akkor a legfontosabb is? Mi is a plazma tulajdonképpen? A plazmaállapot a szilárd, a folyékony és a gáz állapot mel- lett a negyedik halmazállapot. De hogyan értelmezhető a plazma fogalma?
J á r j u k körül ezt egy kicsit.
A plazma olyan töltött és semleges részecskék kvázineutrális gáza, ame- lyek kollektív viselkedést mutatnak. Tehát a meghatározásból következik, hogy nem minden ionizált gáz plazma. A plazmát az különbözteti meg az egyszerű, ionizált gázoktól, hogy jellemzője a kvázineutralitás és a kollektív viselkedés. Elég nagy távolságból tekintve a töltött és semleges részecskék rendszerét, az globálisan semlegesnek tekinthető. Azaz a megfelelő töltések és koncentrációk szorzatainak a részecskerendszerre tekintett összege zérus.
Természetesen a plazma fogalmát sokkal precízebben és pontosabban is meg t u d j u k már határozni, azonban ehhez a plazmafizika elemeibe tör- ténő alaposabb betekintésre lenne szükség, ezt ismertetni pedig n e m célja írásunknak. Fogadjuk el és használjuk a fenti definíciót.
A világegyetem szinte teljes anyaga plazma. Pl. a csillagok anyaga, a planetáris ködök mind plazmák. De nem kell elhagyni Földünket, hogy plazmákkal találkozhassunk. A teljesség igénye nélkül megemlítünk néhány, a Földünkön is előforduló plazmát: viharban, felhőszakadás idején sokszor előfordul villámás. Maga a villám közege egyik szép p é l d á j a a földi plaz- máknak. Hegesztéskor a hegesztőpálca által húzott ív ugyancsak plazma, de példaként említhetnénk magát a plazmahegesztést is. Alacsony hőmérsékle- tű plazmákkal találkozhatunk a különböző gázokkal töltött fénycsövekben is. Szinte minden h á z t a r t á s b a n megtalálható már a piezoelektromos gáz- gyújtó. Elektromos kisülés révén ebben az eszközben is plazma keletkezik.
A földi sarkkörök közelében néha megfigyelhető fényjelenség, az ún. sarki fény ugyancsak plazma. De még említhetnénk a — t a l á n m a még kevéssé elterjedt — plazmatelevíziót is példaként.
1 A keletkező energiák a szokásoknak megfelelően megaelektronvoltban (MeV) vannak megadva. 1 M e V = l , 6 - 1 0 ~1 3 J.
