Источники энергии - Горячие недра Земли (геотермальные источники).

    Гейзеры — это источники, в которых через определенные промежутки времени происходят извержения кипящей воды. Со взрывом и грохотом огромный столб кипятка, окутанный густыми клубами пара, взлетает вверх большим фонтаном, достигая иногда 80 метров. Фонтан бьет некоторое время, затем вода исчезает, клубы пара рассеиваются, и наступает состояние покоя.

    Некоторые гейзеры выбрасывают воду совсем невысоко, или только разбрызгивают ее. Бывают горячие геотермальные источники, похожие на лужи, в которых вода кипит пузырями. Обычно вокруг гейзера есть бассейн, или неглубокий кратер, поперечник которого достигает нескольких метров. Края такого бассейна и прилегающей к нему площадки покрыты отложениями содержащегося в кипятке кремнезема. Эти отложения называются гейзеритом. Около некоторых гейзеров образуются конусы из гейзерита высотой от нескольких сантиметров до нескольких метров.

    Тотчас после извержения гейзера бассейн освобождается от воды, и на дне его можно увидеть заполненный водой канал (жерло), уходящий глубоко под землю.Перед началом извержения вода поднимается, медленно заполняет бассейн, бурлит, выплескивается, а затем, со взрывом, высоко взлетает фонтан кипятка.

География гейзеров.

    Гейзеры — очень редкое и красивое явление природы. Его можно наблюдать на Камчатке, в Исландии, в Новой Зеландии и Северной Америке. Небольшие одиночные гейзеры встречаются в некоторых других вулканических областях.

    В восточной части Камчатки, южнее Кроноцкого озера, много гейзеров в долине р. Гейзерной. Река начинается на безжизненных склонах потухшего вулкана Кихпиныч и в нижнем течении образует долину до 3 км шириной. На уступах склонов этой долины гейзеров, располагается множество геотермальных источников: горячих ключей, горячих и теплых озер, грязевых котлов и гейзеров. Здесь известно около 20 крупных гейзеров, не считая мелких, выплескивающих воду всего на несколько сантиметров. Около некоторых из них почва теплая, а иногда даже горячая.

    Многие гейзеры Камчатки окружены натеками разноцветного гейзерита причудливых форм, похожими на красивые искусственные решетки. Иногда гейзерит покрывает площади в несколько десятков квадратных метров. Так, например, около самого большого камчатского гейзера — «Великана», выбрасывающего огромный фонтан на высоту в несколько десятков метров, образовалась площадка гейзерита примерно в гектар. Она вся покрыта натеками в виде маленьких каменных розочек серовато-желтого цвета.

    Неподалеку находится гейзер «Жемчужный», названный так по форме и цвету отложений гейзерита: с перламутровым отливом, похожим на жемчуг. Есть гейзер «Сахарный» с обильными и красивыми отложениями нежно-розового гейзерита. Это пульсирующий источник, вода из него не выбрасывается фонтаном, а выплескивается равномерными толчками.

    Камчатский гейзер «Первенец» находится на каменистой горячей площадке почти на самом берегу р. Шумной, недалеко от устья р. Гейзерной. Бассейн «Первенца», около полутора метров в диаметре и такой же глубины, окружают крупные глыбы камней. Если взглянуть в бассейн тотчас после извержения, можно увидеть, что в нем совершенно нет воды, а на дне находится отверстие, или канал, косо уходящий в глубину. Через некоторое время из-под земли доносится гул, похожий на шум мотора: по каналу начинает подниматься вода, постепенно наполняющая бассейн. Она кипит, доходит до краев бассейна, поднимается все выше и выше, выплескивается и, наконец, со взрывом вырывается косо направленный столб кипятка, окутанный густыми облаками пара. Фонтан поднимается на высоту не менее чем 15—20 м. Он бьет две-три минуты, затем наступает тишина, пар рассеивается, и в опустевший бассейн можно опять заглянуть без риска. Через небольшой промежуток времени снова слышится гул, и гейзер опять начинает действовать.

    С давних пор славится своими геотермальными горячими источниками и ключами, кипящими реками и гейзерами Исландия. В долинах почти всех ее рек видны поднимающиеся облачка паров от кипящих ключей и гейзеров. Они особенно многочисленны в юго-западной части острова. Там интересно посмотреть знаменитый исландский «Большой Гейзер». Его бассейн диаметром около 18 м. Гладкое дно бассейна в центре переходит в округлое жерло около 3 м в диаметре. Канал гейзера уходит на большую глубину, соединяясь с землей трещинами с пещерами, периодически наполняющимися горячей водой и паром. Температура воды в гейзере на поверхности – около 80°, а в канале на некоторой глубине до 120°.

    Извержение «Большого Гейзера» очень красиво. Оно повторяется через каждые 20-30 часов и длится по 2,5—3 часа. «Большой Гейзер» фонтанирует на высоту до 30 м.

    Суровая природа Исландии заставляет жителей использовать некоторые горячие источники для орошения полей. На обогретых почвах выращивают овощи и злаки. Горячую воду источников применяют и для отопления домов в городах и поселках.

    Так, например, исландская столица Рейкьявик, полностью отапливается водами горячих источников.

    На Северном острове Новой Зеландии до 1904 года действовал гейзер «Ваймангу». Это был самый большой гейзер в мире. Во время сильного извержения его струя выбрасывалась в воздух на 450 м. Но теперь этот гейзер совершена исчез. Объясняют это снижением уровня воды в ближайшем озере Таравера на 11 метров.

    На берегу озера Вайкато в Новой Зеландии есть гейзер «Кроус-Нест» («Воронье гнездо»), извержение которого зависит от уровня воды в озере. Если вода стоит высоко, то гейзер извергается каждые 40 минут, если уровень воды низкий, извержение происходит через 2 часа.

    Многочисленные и разнообразные геотермальные горячие источники и гейзеры находятся в Северной Америке на границе штатов Вайоминг и Монтана. Эта живописная долина гейзеров окружена высокими снежными хребтами Скалистых гор, и называется Йеллоустоунским национальным парком. Парк представляет собой высокое плоскогорье, изрезанное глубокими долинами рек и впадинами озер.

    Несколько миллионов лет назад здесь происходили очень сильные вулканические извержения, следом которых и остался этот удивительный уголок природы. Из двухсот гейзеров Йеллоустоунского парка, самым знаменитым считается «Старый служака». В течение многих сотен лет он не прекращает своей деятельности, так же как и некоторые другие гейзеры и горячие источники Йеллоустоунского парка.

    Представьте себе, какое огромное количество тепла приносится этими гейзерами и горячими источниками на поверхность Земли! Предполагается, что тепловая энергия гейзеров Йеллоустоунского парка может расплавлять около трех тонн льда в секунду.

Природа гейзеров.

    Откуда же берется такое количество тепловой энергии? Гейзеры возникают в районах, где недалеко от земной поверхности залегает неостывшая магма. Выделяющиеся из нее газы и пары, поднимаясь, проходят длинный путь по трещинам. При этом они смешиваются с подземными водами, нагревают их и сами переходят в горячую воду с растворенными в ней различными веществами. Такая вода и выходит на поверхность земли в виде различных геотермальных источников: бурлящих горячих ключей, минеральных источников, гейзеров и т.п.

    Ученые предполагают, что в горячих недрах земли гейзер состоит из пещер (камер) и соединяющих их проходов, трещин и каналов, встречающихся в застывших лавовых потоках. Эти пещеры заполняются циркулирующими подземными водами, на небольшой глубине от которых находятся неостывшие магматические очаги.

    Извержение гейзеров происходит по-разному, в зависимости от величины подземных камер, от формы каналов и расположения трещин, по которым поступает тепло из глубины недр, от количества и скорости притока грунтовых вод. Из физики известно, что точка кипения воды при давлении в 1 атмосферу на уровне моря равна 100°. Если давление увеличивается, температура кипения повышается, а при уменьшении давления она понижается. Давление столба воды в канале гейзера повышает точку кипения воды. Вода при нагревании снизу приходит в движение, нагретый нижний слой воды делается менее плотным и поднимается на поверхность. Более холодная вода с поверхности спускается вниз, где, согреваясь, в свою очередь поднимается, и т. д. Таким образом, пары и газы, беспрерывно просачивающиеся по трещинам из глубины, согревают воду, доводя до кипения.

        Природа гейзера такова, что если канал гейзера широкий и имеет более или менее правильную форму, вода, перемещаясь (циркулируя), перемешивается, закипает и выплескивается на поверхность в виде горячего источника. Если же канал извилистый и узкий, вода не может смешиваться и нагревается неравномерно. Вследствие давления сверху столба воды внизу вода оказывается перегретой и не превращается в пар. Пар выделяется отдельными пузырями. Накапливаясь внизу, сжатый пар стремится расшириться, давит на верхний слой воды в канале и поднимает ее настолько, что она выплескивается на поверхность Земли небольшими фонтанами — предвестниками извержения. Выплескивание воды уменьшает вес столба воды в канале; следовательно, давление на глубине понижается и перегретая вода, находясь выше точки кипения, мгновенно превращается в пар. Давление пара снизу так велико, что выталкивает воду из канала на поверхность, где энергия гейзера проявляется в виде огромных фонтанов кипятка и клубов пара.