Энергия. История человечества
Как бы ни обстояло дело со святокрадством, елизаветинцам не хватало дерева, так что они начали добывать и жечь уголь. При этом, чтобы не задохнуться, им понадобились дымоходы – выводить дым наружу. Как пишет хронист Харрисон, старики в его деревне заметили, что стало больше печных труб, «в то время как в дни их юности их было две-три, не больше». Сам Харрисон считал эти новшества сомнительными и даже гибельными:
Теперь у нас множество дымоходов, и все же дети наши жалуются на насморки, катары и простуды; а в давние времена у нас были лишь открытые очаги, но головы наши никогда не болели. Ибо в то время дым не только считался достаточным средством для укрепления балок домов, но и славился как гораздо лучшее лекарство, хранящее добрых мужей и их домочадцев от хрипоты и простуд, известных в те дни лишь немногим[33].
Соответственно поставки угля из Ньюкасла, растущего угольного порта на реке Тайн на северо-востоке Англии, с середины XVI в. по 1625 г. возросли примерно с 35000 до 400000 тонн. За два поколения, заключает историк Джон Ульрик Неф, «торговля углем из Ньюкасла выросла двенадцатикратно»[34].
В 1603 г., когда в возрасте шестидесяти девяти лет умерла королева Елизавета I, в Лондон, с медленно идущей процессией, отправился шотландский король Яков VI, объединивший шотландскую и английскую короны под именем Якова I. Шотландцы извели леса своей страны на сто лет раньше, чем англичане. Они уже привыкли жечь каменный уголь и, по счастью для них, твердый шотландский уголь горел чище и ярче, чем мягкий битуминозный уголь из Ньюкасла. Содержание серы в шотландском антраците составляло всего 0,1 %, а в английском битуминозном угле – от 1 до 1,4 %[35]. К несчастью, шотландский антрацит и сгорал быстрее – а потому был дороже. Но расходы короля не беспокоили: для отопления его дворцов в Вестминстер привозили добрый шотландский уголь. Подражая королю, состоятельные лондонцы переняли эту привычку; начали жечь уголь и средние классы. Он позволял лондонцам оставаться в тепле и сытости, и население города быстро росло – примерно с 200000 человек в 1600 г. до 350000 к 1650-му[36].
Для предотвращения пожаров дымоходы нужно было чистить. Этой новой и смертельно опасной работой занимались дети, которых брали в ученики трубочиста, когда им исполнялось пять-шесть лет. Такой ребенок ходил по улицам, выкликая: «Чистим! Чистим!»; а потом, получив заказ, он, раздетый донага и в большой шляпе, проползал по узкому дымоходу как живая щетка. В 1618 г. появилась «Петиция к королю от бедных трубочистов города Лондона» (Petition of the Poor Chimney Sweepers of the City of London to the King). В ней две сотни трубочистов жаловались на то, что городу грозят пожары, а сами они «готовы умереть от голода за отсутствием работы», ибо горожане пренебрегают чисткой труб. Трубочисты просили назначить инспектора: тот мог бы заходить в дома и обязывать их хозяев чистить дымоходы. Платить такому инспектору и его помощникам, как предлагалось в петиции, можно было бы, «отдавая им собранную сажу», которую те смогли бы продавать на удобрения. Король отнесся к этому прошению сочувственно, в отличие от лорд-мэра Лондона. Лорд-мэр заявил, что должностные лица, наблюдающие за состоянием лондонских дымоходов, уже существуют, – и петицию бедных трубочистов отклонили[37].
От постоянного воздействия сажи и креозота среди трубочистов началась эпидемия «сажевых бородавок» – сквамозной карциномы мошонки, – которую описал в 1775 г. английский хирург Персиваль Потт. Так впервые в истории выявили раковое заболевание, связанное с профессиональной деятельностью. Мошонка оказалась местом проникновения рака в организм, потому что именно там у трубочистов, ползущих вверх по лондонским дымоходам, скапливался смешанный с сажей пот.
Инженер Ричард Геслинг изобрел способ смешивания дымного угля из Ньюкасла с тем, что всегда было под рукой, – резаной соломой, опилками или даже коровьим навозом. Эти угольные шарики, как он их называл, чем-то походили на угольные брикеты, которыми американцы растапливают мангалы для своих барбекю; сгорая, они дымили меньше, чем чистый уголь. Геслинг умер, так и не успев сообщить о своем методе широкой публике, но в 1644 г. некто, не указавший своего имени, опубликовал отчет о нем – «Искусственный огонь, или Уголь для богатых и бедных» (Artificiall Fire, or, Coale for Rich and Poore)[38]. Кто бы это ни оказался, у его действий была веская причина: той зимой в Лондоне царил холод, как на улице, так и в домах. Роялисты вели гражданскую войну против пуританина Оливера Кромвеля и его «круглоголовых» – сторонников парламента, которых поддерживали шотландцы. В 1644 г. шотландская армия осадила Ньюкасл, и поставки угля в английскую столицу прекратились. Автор «Искусственного огня» презрительно пишет о «неких городских дамах с нежными носами, говоривших, бывало, своим мужьям: “О муж мой! Не обрести здоровья нам и детям нашим, пока живем в зловонном этом городе, в дыму морского угля”». Но теперь, когда Ньюкасл осажден и в Лондоне не хватает угля, продолжает он, «сколь многие из этих нежноносых дам восклицают ныне: “О боже, нам бы только морского угля! О, мы гибнем без огня! О, как сладостен был наш угольный огонь!”»
Уголь заменял дрова, и его дым, густой, ядовитый, становился все более пагубным. С 1591 по 1667 г. объемы поставок угля в Лондон возросли с 35000 до 264000 тонн; к 1700 г. эта цифра почти удвоилась и достигла 467000 тонн[39]. Ископаемого топлива хватало на обогрев жилищ и поддержание роста английской промышленности, но в столице стало нечем дышать. В памфлете «Характер Англии» (The Character of England), опубликованном в 1659 г., состоятельный садовод и мемуарист Джон Ивлин, один из основателей научного Королевского общества в Лондоне, проклинал этот город.
Лондон, писал Ивлин, – город хоть и большой, но «чрезвычайно уродливый; в нем нет житья от наемных экипажей и заносчивых возниц, лавок и кабаков, шума и такого облака [дыма от] морского угля, что если и можно найти на Земле подобие ада, то именно в этом вулкане в туманный день: гибельный этот дым… разъедает самое железо и разрушает все, что движется, оставляя сажу на всем, до чего добирается; при этом он так пагубно впивается в легкие жителей, что в городе нет ни одного человека, которого пощадили бы кашель и чахотка. Я стоял в просторной церкви – и не видел священника из-за дыма, а голоса его не слышал из-за лающего кашля прихожан»[40].
Ивлин, человек мрачный и даже угрюмый, но жаждавший славы, не ограничивался жалобами. Пытаясь придумать, как очистить воздух, он принял назначение на должность одного из инспекторов лондонской канализации. А поскольку он интересовался садоводством и деревьями, в его изобретательном уме родилась идея выселить из Лондона промышленные предприятия и ароматизировать воздух городских районов цветущими растениями – так сказать, обратить вспять превращение древесины в уголь, хотя бы в местном масштабе. 29 мая 1660 г., в день своего тридцатилетия, на трон взошел король Карл II, а на Лондонском мосту выставили вымоченную в рассоле голову мятежника Оливера Кромвеля, насадив ее на заостренный шест. Этим закончилось семнадцатилетнее кровавое междуцарствие, омраченное цареубийством и гражданской войной, и мечта об освеженном и оздоровленном Лондоне, которую стремился осуществить Ивлин, опиралась в том числе и на вновь воскресшее в его душе чувство общественного порядка.
В посвящении, предварявшем его проект, Ивлин рассказывал королю, что однажды, когда он шел по Уайт-холлу, «бесцеремонный дым… так затопил дворец, что им заполнились и наводнились все залы, галереи и другие помещения, до такой степени, [что] люди едва могли различать друг друга в этом облаке, и никто не мог стерпеть этого без величайшего стеснения»[41]. Он добавлял, что уже уделил время размышлениям об этой проблеме, но именно «это пагубное происшествие» и «то беспокойство, которое оно, несомненно, причиняет Вашему величеству, равно как и вред Вашему здоровью» вдохновили его на написание этого проекта. Он дал ему величественное название «Fumifugium, или Об изъянах воздуха и рассеянного дыма в Лондоне» (Fumifugium: or, the Inconvenience of the Aer, and Smoake of London Dissipated). Корень fumi восходил к латинскому слову fumus (дым), а fuge – от латинского же fugo (изгонять)[42]: ср. «фумигация». Стремясь пробудить интерес короля, Ивлин утверждал, что его проект превратит дворец и весь город в «одно из приятнейших и прелестнейших обиталищ на свете, причем ценой малых расходов или вовсе без них»[43].
Ивлин дал следующее выразительное определение «чистого воздуха»: «прозрачный, свежий, плавно овевающий и приводимый в движение легчайшим мягким ветром; не слишком резкий, но умеренный по характеру»[44]. Таким и должен быть воздух Лондона, отмечал он: город построен на возвышенности, его гравийная почва «изобильна и богато орошаема… водами, образующими родники на каждой его улице». Лондон спускается к «приятной и ухоженной реке», и она унесет прочь промышленные отходы, а солнце рассеет их[45]. Ивлин считал главным виновником загрязнения лондонского воздуха не бытовое, а промышленное сжигание угля. Проблема не в «кухонных очагах», проницательно доказывал он. Нет, поистине губительный дым исходит «от пивоварен, красилен, печей, где жгут известь, от солеварен и мыловарен и от прочих частных ремесленных мастерских» – из тех же источников, на которые лондонцы сетовали еще со Средних веков. Когда они извергают угольный дым, «город Лондон скорее похож на склоны Этны, двор Вулкана, Стромболи или же окрестности преисподней». Их пагубный дым оставляет «сажевую корку или шубу на всем, до чего он достигает, повреждает движимое имущество, лишает блеска посуду, позолоту и мебель и рушит даже железные прутья и прочнейший камень всепроникающими и едкими ду́хами, сопровождающими его серу»[46].
Ивлин уверял, что загрязнение угольным дымом не только вредит лондонской застройке, но и несет болезни и смерть горожанам, «убивая их за один год больше, чем могло бы умереть за несколько столетий, дыши они свежим сельским воздухом». Те, кто переезжает в Лондон, обнаруживают «всеохватные перемены в своих телах, которые либо иссушаются, либо воспаляются; «телесные соки» их претерпевают раздражение и проявляют склонность к загниванию; их чувствования и потоотделение… чрезмерно затрудняются наряду с потерей аппетита и своего рода общим помрачением сознания». Однако те же приезжие быстро восстанавливают здоровье, вернувшись домой, что доказывает, что причиной их нездоровья является именно лондонское загрязнение. Для пущей убедительности Ивлин добавил: «Как часто слышим мы, как говорят (рассказывая о некоем покойном соседе или друге): “Он поехал в Лондон и подхватил там сильную простуду… от которой так уже и не смог оправиться”»[47].
Как же очистить растущий город – город, стоящий на пороге промышленной революции? Прежде всего, утверждал Ивлин, следует освободить Лондон от источников загрязнения: парламент должен потребовать их перемещения на пять или шесть миль вниз по Темзе, за Собачий остров, квадратную милю осушенного болота, вокруг которой река делает крутой изгиб, способный остановить распространение дыма[48]. Ивлин знал эти места – в 1629 г. их содержание поручили нескольким инспекторам лондонской канализации; в их числе был и он.
Переместив туда промышленные предприятия, жгущие уголь, – подобно тому как в наши дни перемещают заводы в пригородные промышленные зоны, – правительство могло очистить зараженный дымом воздух Лондона. Кроме того, прибавлял Ивлин, это дало бы работу «тысячам добрых лодочников», которые доставляли бы промышленные изделия вверх по реке, в город; а в самом городе освободились бы «дома и участки» с привлекательными видами на реку, и их можно было бы преобразовать в «доходное жилье, а некоторые – в благородные строения для полезного или приятного времяпровождения». (Видимо, реновация и джентрификация городов уходят корнями в далекое прошлое.) Стоит только убрать промышленность в пригороды, писал в конце своего труда Ивлин – и можно предотвратить пожары. Он полагал, что непреднамеренные возгорания возникают в «местах, где постоянно поддерживают такие сильные и чрезмерные огни»[49]. Действительно, в 1661 г., когда был впервые опубликован Fumifugium, Лондону оставалось всего пять лет до Великого пожара 1666 г., уничтожившего весь город в пределах старых средневековых стен. И пожар этот начался в пекарне.
Устранение из Лондона промышленности, сжигающей уголь, было лишь первой частью плана Ивлина по очищению воздуха от дыма. Вторая часть отражала опыт автора в разбивке садов. Он предлагал превратить все низинные участки, окружающие город, в поля, засадить их ароматными цветами и кустарниками, в том числе шиповником, жимолостью, жасмином, розами, испанским дроком, лавром, можжевельником и лавандой, «но прежде всего розмарином», запах которого, как считалось, слышен даже в море на сотню миль[50].
Между полями, окружающими город, он также предлагал посадить цветы и «грядки с фасолью, горохом», но «только не капусту, чьи гниющие и сохнущие стебли издают весьма неприятный и нездоровый запах». Цветущие злаки «явят свои достоинства», и их можно будет продавать в Лондоне; «отсеченные и обрезанные части» можно будет сжигать зимой в подходящее время, «чтобы над городом вился более благотворный дым»[51].
Но планам Ивлина не суждено было осуществиться. Карл II принял его на королевской яхте «Екатерина» в дни яхтенных гонок на Темзе, говорил с ним о проекте, сказал, что «решительно намерен предпринять что-либо по этому поводу», и даже попросил подготовить законопроект для представления в парламент. Ивлин его составил, но никаких мер так и не приняли. Король был слишком занят – распродавал монополии для поправки своего состояния – и не особо думал вкладывать средства в преобразования своей задымленной столицы.
В ноябре 1660 г. было основано Лондонское королевское общество, и одним из его учредителей стал Ивлин. Оно воздало должное трудам садовода и поручило ему в 1662 г. написать отчет о состоянии лесных ресурсов королевства. Его заказал Королевский военный флот, обеспокоенный все большей нехваткой крупных деревьев, необходимых для строительства и ремонта кораблей. Этот отчет, опубликованный в феврале 1664 г., стал самой известной работой Ивлина и получил название: «Sylva[52], или Трактат о лесных деревьях и распространении древесины во владениях Его Величества» (Sylva: Or, a Discourse of Forest-Trees and the Propagation of Timber in his Majesty’s Dominions). Более того, он оказался первой книгой, изданной Королевским обществом.
Еще много десятилетий англичане в основном обогревали углем дома. Новое топливо еще не приспособили для полезной работы. Жечь его до́ма было просто; применять в промышленном производстве – трудно и сложно. В домах вполне хватало лишь очагов с дымоходами. Промышленность требовала изменений в самой химии угля. Тем временем спрос возрастал, и вскоре поверхностные выходы «морского угля» истощились. До сих пор уголь получали из карьеров, выкопанных под открытым небом. Теперь его начали добывать из все более глубоких шахт с туннелями, и углекопы, проникая все глубже под землю, достигли водоносных горизонтов. Иные шахты осушали при помощи дренажных стоков, но шахты, слишком глубокие для дренажа, заполнялись водой, и их приходилось забрасывать. Простые технологии помогли перейти с древесины на уголь, когда оскудели английские леса. Но теперь уголь предъявлял новые требования – и обещал награду тем, кто придумает, как их удовлетворить.
Глава 2
Огонь поднимает воду
Чтобы добыть уголь, углекопам нужно было найти угольный пласт. Каменный уголь – спрессованные и обуглившиеся останки древних растений – залегал слоями почти под всей землей Британских островов; мощно в центральной части Англии – Мидлендсе, а мощнее всего – в окрестностях Ньюкасла. Там, где угольный пласт выходил на поверхность на береговом мысу или на склоне холма, уголь могли добывать прямо с поверхности, но такие легкодоступные месторождения быстро исчерпались. После них стали разрабатывать пласты неглубокого залегания: их было легко найти и легко использовать. Для этого либо выкапывали траншеи, либо снимали расположенный над углем слой почвы, либо рыли многочисленные ямы, формой напоминавшие колокол.
Уголь все активнее вытеснял дрова – им отапливали дома, на нем работала промышленность. А население Британии росло, и углекопы искали все более глубинные пласты. Толщина угольного пласта в Британии могла составлять от нескольких сантиметров до – в редких рекордных случаях – десятка метров. Под землей он мог залегать всего-то в паре фатомов – метрах в четырех, а то и меньше, – но порой до него оказывалось около 250 м. Иногда он шел параллельно поверхности земли, иногда – в гору или под уклон. Вода могла течь сквозь него или сквозь пористые породы, расположенные выше или ниже. Часто в таких пластах скрывались полости или каналы с ядовитыми или взрывчатыми газами.
Разведка пластов подразумевала проходку или бурение, а часто и то и другое. Для проходки рыли кирками и лопатами шахту – около 2 м в поперечнике, – над ней устанавливали ворот, чтобы поднимать выкопанную землю, а сверху натягивали холст для защиты от дождя. Углекопам мешали грунтовые воды и песчаные плывуны, поэтому ствол шахты иногда укрепляли брусьями, обмазав их для герметичности землей или глиной или же обернув неостриженными овечьими шкурами.
Труднее работалось со скальными породами. Камень требовалось бурить, для чего в земле сперва пробивали дыру в палец глубиной: это делали долотом, крепя его к концу последовательно соединенных стержней из кованого железа. Рычагом служил упругий шест: один его конец закапывали в землю и прижимали тяжелым камнем, середину шеста поддерживала рогатина – точка опоры, а свободный верхний конец позволял землекопу, вставив ноги в стремена, с силой давить – и железные стержни с долотом могли подниматься и опускаться.
После каждого удара угольщики поворачивали долото на четверть оборота, делая скважину круглой. Углубившись примерно на 15 см, стержни приходилось вытягивать, чтобы заново заточить долото и проверить, нет ли на нем следов угля; и это становилось все труднее – ведь скважина углублялась. Если ее забивала раскрошенная порода («обломки», как говорили углекопы[53]), скважину прочищали, вытянув прутья и прикрепив к ним вместо долота бур с винтовой резьбой. Пробурить твердую породу на метр в день считалось успехом. Глубинный угольный пласт порой могли искать год, а то и дольше, причем угольщикам повышали плату по мере того, как скрепленные стержни становились все длиннее, а работа – все тяжелее[54]. Если скважина доходила до угольного пласта, ее расширяли кирками и лопатами, превращая в шахту.
Пружинящая штанга. S.T. Pees and Associates.
Один из отчетов XVII в. о бурении в Йоркшире послойно описывает обнаруженные породы: «…в земле 1 ярд, в желтой глине 1 ярд, в черном сланце 1 четверть [то есть девять дюймов, или четверть ярда], в сером песчанике два ярда и две четверти, в черном песчанике 2 четверти, в сером камне 2 ярда, в крепком камне [то есть твердой темной породе, например в базальте] 1 четв[ерть], в сером песчанике 2 четв[ерти], в крепком камне фут, в сером песчанике фут, в железняке 6 дюймов», – и так далее, все ниже и ниже, сквозь последовательные слои, пока скважина не доходила наконец до угольного пласта толщиной в треть метра. «Всего, – так завершается отчет, – 21 фатом[55]», то есть 38 с лишним метров земли и камня с огромным трудом пробили долотом[56].
После открытия шахты ее непременно требовалось держать в сухости. Один викторианский специалист называет воду – и дождевую, которая просачивалась в ствол шахты, и подземную, поступавшую из глубинных потоков, – «первым злейшим врагом шахтера»[57]. Если поверхность земли у шахты опускалась ниже ее рабочего уровня, воду могли отвести в естественные стоки через узкую штольню, adit (от лат. Aditus – вход). По этим же штольням в шахту поступал свежий воздух. В шахтах с газовыми карманами такую естественную вентиляцию регулировали при помощи системы деревянных дверей. Поскольку площадь поперечного сечения таких штолен обычно составляла примерно 45×45 см, не больше, эти двери обслуживали дети, сидевшие до 12 часов в сутки в полной темноте: так тратилось меньше свечей или лампового масла в расчете на день. Пока парламент не принял реформаторский Закон о шахтах 1842 г., запрещавший работать в рудниках женщинам и детям младше десяти лет, под землей трудились целые семьи: мужчины кирками отрубали уголь от поверхности пласта; женщины оттаскивали его в плетеных корзинах, нося их на спине или же в железных или деревянных кадках, к которым пристегивали себя за пояс цепью; дети помогали перетаскивать уголь или занимались дверьми. Семьи должны были приносить свой инструмент; платили только за добытый уголь. Позднее, и на более крупных шахтах, уголь стали возить в вагонетках: в них запрягали пони, которые постоянно жили в подземных стойлах.
Не далее как в 1841 г. неграмотная семнадцатилетняя девушка Пейшенс Кершоу рассказывала на заседании парламентской комиссии об условиях, в которых она работала «таскальщицей», перемещая вагонетки с углем из забоя к стволу шахты:
Я захожу в шахту в пять часов утра, а выхожу в пять вечера; перед этим я завтракаю кашей с молоком; на обед беру с собой пирог и ем его на ходу; а так я ни минуты не отдыхаю, работаю все время, больше я ничего не ем, пока не вернусь домой, а тогда ем картофель с мясом, но мясо не каждый день. Я таскаю в той одежде, которая сейчас на мне, вот, в штанах и тряпичной куртке; проплешина у меня на голове появилась, когда я толкала вагонетки; ноги у меня никогда не опухали, а у [моих] сестер бывало, когда они работали на фабрике; я таскаю вагонетки под землей больше мили, туда и обратно; они весят по три хандредвейта[58]; за день я таскаю по одиннадцать штук; на работе я ношу пояс с цепями, чтобы вытаскивать вагонетки; забойщики иногда бьют меня руками, когда я недостаточно быстро работаю; они бьют меня по спине; мальчишки ко мне пристают; иногда они распускают руки; я единственная девушка на шахте; всего там десятка два мальчишек и полтора десятка мужчин; и все мужчины голые [иначе не выдержать жары и сырости]; я бы лучше работала на фабрике, чем в угольной шахте[59].
Газы в угольной шахте таили смертельную опасность. Шахтеры называли их damps от средневерхненемецкого слова dampf – пар, испарения. Немецкие шахтеры привезли в Англию свое мастерство и свою терминологию еще в Средние века. Рудничные газы образовывались под землей в ходе естественных химических и биохимических процессов. Шахтеры различали пять видов таких газов: «удушливые испарения» (смесь азота с углекислым газом), взрывчатый «гремучий газ» (метан), взрывчатые и удушливые «вонючие испарения», пахнущие тухлыми яйцами (сероводород), удушливые «белые испарения» (угарный газ) и удушливые «вторичные испарения» (смесь газов – угарного газа, углекислого газа, азота и других продуктов взрывов рудничного газа или угольной пыли)[60]. По мере удлинения и углубления шахт естественной циркуляции воздуха уже не хватало для их очистки. Порой проблема решалась так: на дне центрального ствола шахты – в так называемом устье, а если буквально, «оке» – разжигали и поддерживали огонь, который вытягивал воздух из штреков и выводил его вверх по стволу, как по дымоходу. Но взрывы случались часто и иногда ужасали.
«Случаи, когда людей выбрасывало из шахт, – пишет Роберт Галлоуэй, горный инженер Викторианской эпохи, – в ранние времена часто и даже почти регулярно сопутствовали взрывам любой силы на угольных шахтах»[61]. Один из самых впечатляющих таких случаев произошел в 1675 г. на шахте Мостин в Уэльсе, находившейся на реке Ди к юго-востоку от Ливерпуля. В 1640 г., когда эта шахта только открылась, шахтеры разработали систему удаления рудничного газа в начале каждого рабочего дня: одного отправляли в шахту впереди прочих, и он нес длинный шест с пучком зажженных свечей на конце, чтобы выжечь скопившийся за ночь газ. Такого человека называли «пожарником». Для защиты от огня он надевал поверх одежды пропитанный водой холщовый балахон. «Когда пламя, возгоревшись, мчалось под сводами шахты, – пишет Галлоуэй, – “пожарник” кидался на землю, лежал распростершись и ждал, пока огонь пройдет над ним»[62]. Днем шахту вентилировали, не давая метану скапливаться, а на следующее утро «пожарник» снова принимался за свою опасную подрывную работу.