Наука Плоского мира

В атмосфере первобытной Земли имелось большое количество водорода и значительное количество водяного пара, но в начале своего существования планета была слишком горяча для жидкой воды. По мере того как Земля остывала, температура ее поверхности опустилась ниже точки кипения воды. Возможно, температура кипения тогда несколько отличалась от нынешней (поскольку она вообще непостоянна, так как зависит от давления и многих других обстоятельств). При этом атмосфера не только остыла, но из-за вулканической деятельности, в результате которой в нее попали подземные газы, она изменила свой химический состав.

Решающим фактором стало воздействие солнечного света, расщепляющего атмосферный водяной пар на кислород и водород. Поскольку магнитное поле Земли было слабым, водород улетучился из атмосферы, соответственно доля кислорода росла, в то время как количество водяного пара уменьшалось. Это привело к росту температуры, при которой происходила конденсация водяного пара. То есть, пока атмосфера медленно остывала, температура конденсации пара соответственно увеличивалась. Наконец атмосфера охладилась ниже точки кипения воды, и водяной пар начал превращаться в жидкую воду. И тогда впервые пошел дождь.

Хотя мы полагаем, он полил как из ведра.

Едва коснувшись раскаленных камней, вода снова стала паром, но при этом она остудила поверхность. Кстати, тепло и температура – это не одно и то же. Тепло является эквивалентом энергии: когда что-то нагревается, оно получает дополнительную энергию. Температура – способ проявления внутренней энергии, то есть движения молекул, и чем быстрее они движутся, тем выше температура. Обычно при нагревании какой-либо субстанции температура поднимается: дополнительное тепло выражается в усилении колебания молекул. Тем не менее при переходе от твердого состояния к жидкому или от жидкого к паро– или газообразному дополнительное тепло идет на изменение состояния нагреваемой субстанции, а не на увеличение температуры. То есть, затратив кучу энергии на нагрев, вы вместо более горячей материи получите изменение ее состояния, так называемый фазовый переход. И наоборот, если в результате фазового перехода материя охлаждается, то тепло из нее высвобождается. Таким образом, в результате охлаждения водяного пара в верхние слои атмосферы вернулось большое количество тепла, которое в дальнейшем могло уйти в космос в виде излучения и пропасть. Горячая поверхность камней не только заново превратила воду в пар, но и сама внезапно остыла. За весьма непродолжительное по геологическим меркам время горные породы охладились ниже точки кипения воды, и теперь дождь, или по крайней мере добрая его часть, больше не превращался в пар. Такой дождь мог идти многие миллионы лет. Поэтому ничего удивительного, что Ринсвинд его заметил.

Благодаря силе тяжести вода падает вниз, так что весь выпавший дождь накапливался в низинах неровной поверхности Земли. Поскольку в атмосфере содержалось большое количество углекислого газа, первобытные океаны были насыщены растворенной углекислотой, и вода в них была немного кисловатой. Возможно, в ней также содержались соляная и серная кислота. Они разъедали горные породы, в результате чего в океан попали минералы. Так морская вода стала соленой.

Вначале доля кислорода в атмосфере росла медленно, так как влияние солнечного света было невелико. Но потом в дело вступила жизнь, выдавая на-гора́ кислород в качестве побочного продукта фотосинтеза. Он начал вступать в реакцию с водородом, оставшимся в атмосфере как в виде свободного элемента, так и в виде метана, образовывая воду, и ее количество возрастало. Она, в свою очередь, выпадала в виде дождей. Уровень океана рос, росло количество бактерий, а вместе с ними и объем кислорода. Так продолжалось до тех пор, пока не закончился весь доступный водород.