Cosa sono i geyser? Come si formano i geyser? Perché i geyser eruttano periodicamente?

Cos'è un geyser, la gente comune lo sa principalmente dalla geografia scolastica. Vulcanologi, alcuni turisti e residenti di regioni sismicamente attive possono osservare dal vivo questo fenomeno naturale.

Terminologia

Per definizione, un geyser è una delle manifestazioni del tardo vulcanismo, che si esprime nel rilascio periodico di acqua allo stato liquido o di vapore nell'aria. In termini semplici, si tratta di una sorta di sorgente che sgorga dal terreno a intervalli variabili. I geyser possono essere di fango, acqua o vapore, a seconda della temperatura e della presenza di impurità lungo il percorso della loro eruzione.

Nonostante la definizione piuttosto banale, in realtà questo fenomeno naturale è considerato uno dei più spettacolari e misteriosi del pianeta. Ciò è eloquentemente evidenziato dalla popolarità dei geyser più famosi, il flusso di turisti verso di loro non si esaurisce, nonostante un certo pericolo.

Fisica del processo

Per capire su quale principio opera una tale fonte e da dove proviene così tanta acqua calda dal sottosuolo, è necessario rivolgersi allo studio dell'attività vulcanica. Dopotutto, i geyser si formano principalmente non da soli, ma vicino a un compagno più formidabile e pericoloso. Tuttavia, il vulcano non deve essere attivo. I geyser più famosi e spettacolari si trovano sul sito di giganti estinti o dormienti.

Tutti sanno dal curriculum scolastico che nelle profondità del nostro pianeta c'è il magma caldo. Si sa anche dei suoi continui tentativi di uscire, a volte ci riesce, accompagnato da terremoti. Questo processo è molto distruttivo e talvolta termina con un cambiamento nel paesaggio.

Un vulcano dormiente, come uno attivo, contiene magma caldo al suo interno, ma non esce, aspettando dietro le quinte e accumulando energia. Ma, come sapete, le viscere della terra non sono meno ricche d'acqua, che, risalendo in superficie, diventa sorgenti, ruscelli e persino fiumi. Per capire cos'è un geyser vulcanico, devi immaginare quanto segue. Diciamo che ad una certa distanza dal magma dormiente scorre una delle acque, l'acqua al suo interno si riscalda, si espande e cerca di trovare una via d'uscita. Alla fine, lo ottiene sotto forma di fontana o nuvola di vapore. Tutto dipende dalla temperatura esatta alla quale si è verificato il riscaldamento. Si scopre che il vulcano stesso sta dormendo, la sua energia non è sufficiente per eruttare il magma, ma è abbastanza per spingere fuori o addirittura far bollire l'acqua.

Geyser di fango

Di cosa si tratta, lo sanno molto bene i residenti degli insediamenti situati vicino a siti di guarigione (e non solo): dirigendosi verso l'uscita, l'acqua passa attraverso strati di una varietà di rocce, dissolvendole. Nel caso in cui una fontana sgorga direttamente in prossimità di un luogo attraversando strati di magma ghiacciato, spesso rimane più o meno trasparente. Incontrando rocce più morbide e flessibili lungo il percorso, l'acqua si mescola con esse e una massa di fango gorgogliante affiora in superficie.

Molto spesso contiene microelementi benefici per l'uomo che, grazie alla temperatura confortevole, formano una sorgente termale, ideale per le cure. L'Europa (in particolare la Bulgaria), il Nord America, l'Australia e la Nuova Zelanda sono ricche di resort costruiti sul sito di tali geyser. Un grande potenziale ha la Siberia orientale, dove questa industria non è ancora molto sviluppata, ma ci sono tutti i prerequisiti necessari per questo.

Un geyser è pericoloso?

Nonostante tutta la sua bellezza e mistero, questo fenomeno naturale è un vivido esempio del potere e dell'energia insuperabili nascosti nelle viscere della terra. A volte un geyser è semplicemente un lago caldo con acqua che schizza periodicamente in superficie e sembra abbastanza tranquillo e sicuro. A volte è una fontana di molti metri, che esplode con tutta la forza e la repentinità. E succede che una nuvola di vapore sibila da sotto terra, creando l'impressione che il pianeta stia "respirando".

Pertanto, per sapere quanto sia sicuro essere vicino a una tale fonte, è necessario capire cos'è un geyser in un caso particolare. E, essendo nella valle di un vulcano spento durante un'escursione, assicurati di ascoltare i consigli della guida. Dopotutto, il pericolo principale della maggior parte dei geyser risiede nella loro repentinità. Di norma, ai turisti non è consentito avvicinarsi a fontane potenti e troppo calde.

I geyser più famosi del pianeta

Si trovano principalmente in zone di attività vulcanica. Se consideriamo il più notevole in termini di intrattenimento e scala, prima di tutto dovremmo prestare attenzione al Parco Nazionale di Yellowstone negli Stati Uniti. Si tratta di una vasta area su cui si concentrano circa 500 geyser, che costituiscono il 60% di tutte le sorgenti termali del pianeta. Il più grande si chiama Steamboat e raggiunge i 120 metri.

Di dimensioni leggermente più piccole, ma non per questo meno spettacolare, la Valle dei Geyser si trova in Kamchatka. Ci sono circa 200 fonti diverse qui. Guardando tale grandezza della natura, puoi comprendere appieno cos'è un geyser. La definizione non può trasmetterlo a parole. Il gioco bello e allo stesso tempo maestoso di acqua, vapore e minerali è a volte mozzafiato.

Il Geyser Park in Islanda è al terzo posto sia per dimensioni che per numero di fonti. L'altezza massima delle fontane qui raggiunge i 60 metri. Questo è senza dubbio sorprendente, ma l'altezza dei geyser è la metà di quella dello Yellowstone Steamboat.

Puoi vedere cos'è un geyser visitando gli stati del Nevada e dell'Alaska, dove ce ne sono anche parecchi. L'Isola del Nord della Nuova Zelanda e il Cile sono famosi per loro.

Il geyser più misterioso

La mosca americana ha meritatamente ricevuto questo status: grazie alla sua ricca composizione minerale, l'ambiente circostante ha ricevuto un colore unico. La mosca è una raccolta di diverse fontane che eruttano da colline formate da minerali, raggiungono 1,5 metri e continuano a crescere.

È interessante notare che il geyser è stato creato dall'uomo (anche se per caso). All'inizio del secolo scorso i trivellatori si imbatterono in una sorgente termale sotterranea mentre cercavano di costruire un pozzo convenzionale. Attualmente Fly è chiuso ai turisti, ma data la sua altezza il geyser è ben visibile dalla strada.

Per capire cos'è un geyser, la conoscenza teorica non è sufficiente. Per immaginare tutta la bellezza e la potenza di questo fenomeno naturale, devi fare un viaggio per vederlo con i tuoi occhi.

Geyser, sorgenti termali e sorgenti minerali sono gli ultimi echi della minacciosa attività vulcanica.

I geyser sono sorgenti nelle quali erutta ad intervalli regolari acqua bollente. Con un'esplosione e un ruggito, un'enorme colonna di acqua bollente, avvolta da spesse nuvole di vapore, vola in una grande fontana, raggiungendo talvolta gli 80 m.

La fontana scorre per un po', poi l'acqua scompare, le nuvole di vapore si dissipano e subentra uno stato di riposo.

Alcuni geyser emettono acqua molto bassa o la spruzzano soltanto. Ci sono sorgenti termali che sembrano pozzanghere in cui l'acqua ribolle facendo bollicine. Di solito attorno al geyser c'è una pozza, o un cratere poco profondo, il cui diametro raggiunge diversi metri.

I bordi di tale vasca e la zona adiacente sono ricoperti da depositi di silice contenuta nell'acqua bollente. Questi depositi sono chiamati geyserite. Vicino ad alcuni geyser si formano coni di geyserite alti da pochi centimetri a diversi metri.

Immediatamente dopo l'eruzione del geyser, la piscina viene ripulita dall'acqua e sul fondo è possibile vedere un canale (sfiato) pieno d'acqua, che scende in profondità nel sottosuolo.

Prima che inizi l'eruzione, l'acqua sale, riempie lentamente la piscina, bolle, schizza, poi con un'esplosione vola in alto una fontana di acqua bollente.

I geyser sono un fenomeno naturale molto raro e bello. Può essere osservato qui (in Kamchatka), in Islanda, in Nuova Zelanda e nel Nord America. Piccoli geyser singoli si trovano in alcune altre aree vulcaniche.

Nella parte orientale della Kamchatka, a sud del lago Kronotsky, nella valle del fiume ci sono molti geyser. Geysernaya. Il fiume inizia sui pendii senza vita del vulcano spento Kikhpinych e nel suo corso inferiore forma una valle larga fino a 3 km. Sulle sporgenze dei pendii di questa valle ci sono molte sorgenti termali, laghi caldi e caldi, pozze di fango e geyser.

Qui si conoscono circa 20 grandi geyser, senza contare quelli piccoli, che spruzzano acqua solo per pochi centimetri. Vicino ad alcuni di essi il terreno è caldo, a volte anche caldo.

Molti geyser sono circondati da depositi di geyserite multicolore dalle forme bizzarre, simili a bellissimi reticoli artificiali. A volte la geyserite copre aree di diverse decine di metri quadrati. Ad esempio, vicino al più grande geyser della Kamchatka, il "Gigante", che lancia un'enorme fontana ad un'altezza di diverse decine di metri, si è formata un'area di geyserite di circa un ettaro. È tutto ricoperto di cedimenti sotto forma di piccole rose di pietra di colore giallo-grigiastro.

Eruzione del geyser. Foto: Geoffrey Plauche

Geyser nella sezione. Le linee mostrano l'acqua, i cerchi mostrano i gas.

Nelle vicinanze si trova il geyser “Perla”, che prende il nome dalla forma e dal colore dei depositi di geyserite: con una tinta madreperla simile alle perle. C'è il geyser "Sugar" con abbondanti e bellissimi depositi di geyserite rosa pallido. Questa è una fonte pulsante, l'acqua da essa non viene lanciata come una fontana, ma schizza a raffiche regolari.

Il geyser Pervenets si trova su una calda piattaforma rocciosa quasi sulla riva del fiume. Rumoroso, vicino alla foce del fiume. Geysernaya. La piscina “Pervenets”, di circa un metro e mezzo di diametro e della stessa profondità, è circondata da grandi blocchi di pietre. Se guardi nella piscina subito dopo l'eruzione, vedrai che non c'è assolutamente acqua al suo interno, e sul fondo c'è un buco o canale che va obliquamente in profondità. Dopo qualche tempo si sente un rombo dal sottosuolo, simile al rumore di un motore: l'acqua comincia a salire attraverso il canale, riempiendo gradualmente la piscina. Bolle, raggiunge i bordi della vasca, si alza sempre più in alto, schizza fuori e, infine, con un'esplosione, scoppia una colonna obliqua di acqua bollente, avvolta da spesse nubi di vapore. La fontana raggiunge un'altezza di almeno 15-20 m, soffia per due o tre minuti, poi cala il silenzio, il vapore si dissipa e si può guardare di nuovo nella vasca vuota senza rischi. Dopo un breve periodo di tempo si sente di nuovo un ronzio e il geyser riprende a funzionare.

L'Islanda è da tempo famosa per le sue sorgenti termali, i fiumi bollenti e i geyser. Nelle valli di quasi tutti i suoi fiumi sono visibili nubi di vapore provenienti da sorgenti bollenti e geyser. Sono particolarmente numerosi nella parte sud-occidentale dell'isola. È interessante vedere lì il famoso "Grande Geyser". La sua vasca ha un diametro di circa 18 metri, il fondo liscio della vasca al centro si trasforma in una bocca arrotondata di circa 3 metri di diametro, simile nella forma alla campana di una fucina dei pionieri. Il canale del geyser arriva a grandi profondità, collegandosi nel sottosuolo attraverso fessure con grotte che vengono periodicamente riempite con acqua calda e vapore. La temperatura dell'acqua nel geyser in superficie arriva fino a 80°, e nel canale ad una certa profondità fino a 120°.

Molto bella l'eruzione del "Grande Geyser". Si ripete ogni 20-30 ore e dura 2,5-3 ore. Il “Big Geyser” sgorga fino a un'altezza di 30 m.

La natura aspra dell'Islanda costringe i residenti a utilizzare alcune sorgenti termali per irrigare i campi. Verdure e cereali vengono coltivati ​​su terreni riscaldati. L'acqua calda delle sorgenti viene utilizzata anche per il riscaldamento delle case nelle città e nei paesi. Ad esempio, la capitale dell'Islanda, Reykjavik, è completamente riscaldata da sorgenti termali.

Nell'Isola del Nord della Nuova Zelanda, il geyser Waimangu operò fino al 1904. Era il geyser più grande del mondo. Durante una forte eruzione, il suo getto fu lanciato in aria per 450 m, ma ora questo geyser è completamente scomparso. Ciò si spiega con una diminuzione del livello dell'acqua di 11 m nel lago più vicino. Tarawera.

Sulla riva del lago Waikato (Nuova Zelanda) ha un geyser chiamato "Crow's Nest" ("Crow's Nest"), la cui eruzione dipende dal livello dell'acqua nel lago. Se l'acqua è alta, il geyser erutta ogni 40 minuti; se il livello dell'acqua è basso, l'eruzione avviene dopo 2 ore.

Numerose e variegate sorgenti termali e geyser si trovano nel Nord America lungo il confine tra Wyoming e Montana. Questo luogo pittoresco, circondato dalle alte creste innevate delle Montagne Rocciose, si chiama Parco Nazionale di Yellowstone. Si tratta di un altopiano, tagliato da profonde valli fluviali e depressioni lacustri.

Diversi milioni di anni fa qui si verificarono fortissime eruzioni vulcaniche, lasciando dietro di sé questo straordinario angolo di natura. Dei 200 geyser del Parco di Yellowstone, Old Faithful è considerato il più famoso. Per molte centinaia di anni non ha cessato la sua attività, proprio come alcuni altri geyser e sorgenti termali del Parco di Yellowstone.

Immagina l'enorme quantità di calore che questi geyser e sorgenti termali portano sulla superficie della Terra! Si stima che il calore proveniente da tutte le sorgenti del Parco di Yellowstone potrebbe sciogliere circa 3 tonnellate di ghiaccio al secondo.

Da dove viene questo calore?

I geyser si trovano in aree in cui il magma non raffreddato si trova vicino alla superficie terrestre. I gas ed i vapori da esso sprigionati, risalendo, percorrono un lungo cammino lungo le fessure. Allo stesso tempo, si mescolano con l'acqua sotterranea, la riscaldano e si trasformano in acqua calda con varie sostanze disciolte in essa. Tale acqua arriva alla superficie della terra sotto forma di sorgenti infiammabili gorgoglianti, varie sorgenti minerali, geyser, ecc.

Gli scienziati suggeriscono che nel sottosuolo il geyser sia costituito da grotte (camere) e passaggi di collegamento, fessure e canali trovati nei flussi di lava congelati. Queste grotte sono piene di acque sotterranee circolanti, a una profondità ridotta da cui si aprono camere magmatiche non raffreddate.

L'eruzione dei geyser avviene in modi diversi, a seconda delle dimensioni delle camere sotterranee, della forma dei canali e della posizione delle fessure attraverso le quali scorre il calore dalle profondità del sottosuolo, dalla quantità e dalla velocità dell'afflusso delle acque sotterranee.

È noto dalla fisica che il punto di ebollizione dell'acqua alla pressione di 1 atmosfera a livello del mare è 100°.

Se la pressione aumenta, il punto di ebollizione aumenta,

e man mano che la pressione diminuisce, diminuisce. La pressione della colonna d'acqua nel canale del geyser aumenta il punto di ebollizione dell'acqua sul fondo del canale. Quando viene riscaldata dal basso, l'acqua inizia a muoversi; lo strato inferiore riscaldato d'acqua diventa meno denso e sale in superficie, e l'acqua più fredda dalla superficie scende, dove, riscaldandosi, a sua volta sale, ecc. Pertanto, vapori e gas, che filtrano continuamente attraverso le fessure dalle profondità, acqua tiepida, portando ad ebollizione.

Se il canale del geyser è largo e ha una forma più o meno regolare, l'acqua, muovendosi (circolando), si mescola, bolle e schizza in superficie sotto forma di sorgente calda. Se il canale è tortuoso e stretto, l'acqua non si mescola e si riscalda in modo non uniforme. A causa della pressione dall'alto rispetto alla colonna d'acqua sottostante, l'acqua si surriscalda e non si trasforma in vapore. Il vapore viene rilasciato in bolle separate. Accumulandosi sotto, il vapore compresso tende ad espandersi, esercita pressione sullo strato superiore d'acqua nel canale e lo solleva così tanto da schizzare sulla superficie della Terra in piccole fontane - presagi di un'eruzione.

Lo sciabordio dell'acqua riduce il peso della colonna d'acqua nel canale; Di conseguenza, la pressione in profondità diminuisce e l'acqua surriscaldata, essendo al di sopra del punto di ebollizione, si trasforma istantaneamente in vapore. La pressione del vapore dal basso è così grande che spinge l'acqua fuori dal canale sotto forma di enormi fontane di acqua bollente e nuvole di vapore.

GEYSER (dall'Isl. geysa - zampillare * a. geyser, sorgente che sgorga; n. Springquelle, Geiser; f. fonte jaillissante; i. geiser) - fonti che periodicamente emettono acqua calda e vapore. Sono comuni nelle aree di attività vulcanica moderna o recentemente cessata, dove c'è un intenso flusso di calore dalla camera magmatica.

I geyser possono assumere la forma di piccoli tronchi di cono con pendenze abbastanza ripide, depressioni basse e molto dolci, bacini, pozzi di forma irregolare, ecc.; sul fondo o sulle pareti si aprono canali a tubo o a fessura. I geyser con una durata del ciclo quasi costante sono detti regolari, mentre quelli con un ciclo variabile sono detti irregolari. La durata delle singole fasi del ciclo si misura in minuti e decine di minuti; la fase di riposo dura da alcuni minuti a diverse ore o giorni. L'acqua emessa dal geyser è relativamente pulita, leggermente mineralizzata (1-2 g/l), la composizione chimica è cloruro di sodio o cloruro-bicarbonato di sodio, contenente relativamente molta silice, da cui si forma la geyserite all'uscita del canale e sulle piste.

I geyser sono conosciuti nel CCCP in Kamchatka; all'estero: Islanda, Canada, Stati Uniti, Nuova Zelanda, Giappone, Cina. Grandi geyser in Kamchatka furono scoperti nel 1941 nella valle del fiume Geysernaya, vicino al vulcano Kikhpinych. In totale, ci sono circa 100 geyser in Kamchatka, di cui circa 20 sono grandi, non inferiori per dimensioni e forza delle eruzioni ai geyser attivi di Islanda, Stati Uniti e Nuova Zelanda. Il più grande geyser della Kamchatka è il Gigante, che emette getti d'acqua alti 40 metri e vapore alto diverse centinaia di metri. In Islanda ci sono circa 30 geyser. Tra i geyser del Parco Nazionale di Yellowstone (circa 200), i più grandi sono Giant e Old Faithful. Il primo emette vapore e acqua fino a un'altezza di 40 m per un periodo di 3 giorni, il secondo - fino a un'altezza di 42 m ogni 53-70 minuti. Il geyser neozelandese Waimangu, il più grande e potente della Terra, agì in modo irregolare per un periodo compreso tra 5 e 30 ore nel 1899-1904; espellendo circa 800 tonnellate di acqua ad ogni eruzione, l'azione del geyser cessò a causa di un abbassamento del livello dell'acqua del vicino Lago Tarawera di 11 m.

Esistono numerose ipotesi riguardanti la formazione e la periodicità dell'attività dei geyser. Secondo uno di essi, una condizione necessaria per l'esistenza dei geyser è la loro alimentazione nelle parti vicine alla superficie del canale con acque surriscaldate con una temperatura superiore a 100°C. Man mano che l'acqua risale il canale, la sua pressione diminuisce e l'acqua bolle; allo stesso tempo aumenta rapidamente l'elasticità del vapore risultante che, superando la pressione dell'acqua nel canale, espelle acqua. Quando il geyser inizia a scorrere, tutta l'acqua nel canale bolle ed erutta a causa di un aumento significativo del volume della miscela acqua-vapore.

L'acqua espulsa, leggermente raffreddata, cade parzialmente nella vasca del geyser ed entra nel suo canale. La maggior parte dell'acqua penetra nel canale dalle rocce laterali, si riscalda (e nelle parti inferiori del canale si surriscalda), e di nuovo si forma vapore e viene rilasciata la miscela acqua-vapore. Il vapore e l'acqua calda del geyser possono essere utilizzati per riscaldare edifici, serre e far funzionare centrali elettriche (vedi risorse geotermiche).

Fenomeni misteriosi

Il mistero dei geyser

I geyser sono una delle meraviglie della natura. All'inizio c'erano 3 dei migliori posti al mondo per osservarli. In Nuova Zelanda nell'Isola del Nord, nel Parco Nazionale di Yellowstone (USA) e in Islanda. Furono gli islandesi a chiamare con questa parola le fontane di acqua bollente e vapore che sgorgavano dal terreno geysa(zampillante). Da qui deriva il nome “geyser”.

Nel 1941, in Kamchatka, vicino ai piedi del vulcano Kikhpinych, fu scoperta un'intera valle di geyser. Pertanto, ora ci sono 4 luoghi sul pianeta dove le fontane bollenti che eruttano dalle viscere della terra si manifestano più chiaramente.

Perché i geyser eruttano periodicamente?

Va detto che il mistero dei geyser è indissolubilmente legato alla frequenza delle loro eruzioni. Ad esempio, in Islanda c'è un geyser chiamato Jumping Witch. Ad intervalli di 2 ore emette una fontana bollente alta 15 metri. Per altre fontane simili, la frequenza delle eruzioni può variare da diversi minuti a ore e persino giorni.

Così, nel Parco di Yellowstone, il Giant Geyser espelle vapore e acqua bollente ogni 3 giorni ad un'altezza di 40 metri. E una fontana simile, l'Old Faithful, ogni 70 minuti spruzza acqua bollente dalle viscere della terra. Puoi regolare il tuo orologio utilizzando alcune di queste fontane, poiché l'intervallo tra le emissioni non supera il minuto.

È proprio questa straordinaria periodicità che ha perseguitato gli scienziati in ogni momento. All'inizio del XIX secolo fu creato il primo modello speculativo di un geyser.

Gli scienziati presumevano che nelle profondità sotterranee ci fosse una grande grotta piena di calde acque sotterranee. C'è anche uno stretto canale attraverso il quale il vapore surriscaldato esce sulla superficie terrestre. E il calore sotterraneo è fornito da strati di magma che si trovano a profondità basse. Ma perché l’acqua bolle a intermittenza?

Un'osservazione importante fu fatta nel 1836. Utilizzando metodi speciali, si è scoperto che la temperatura nel canale del Grande Geyser d'Islanda aumenta con la profondità. Ma la cosa più curiosa era che a grandi profondità l'acqua aveva una temperatura superiore a 100 gradi Celsius, ma non bolliva.

Tuttavia, questa non è stata affatto una sorpresa per i fisici. Molto tempo fa hanno dimostrato che il punto di ebollizione dell'acqua dipende principalmente dalla pressione. Ad esempio, affinché l'acqua possa bollire ad una pressione 5 volte superiore a quella atmosferica, deve essere riscaldata a 150 gradi Celsius. Ma a bassa pressione l'acqua bolle anche a temperatura ambiente.

Principio di funzionamento del geyser

Basandosi sul meccanismo naturale della dipendenza del punto di ebollizione dalla pressione, gli scienziati hanno sviluppato un modello di come funziona un geyser. Assomiglia a questo: c'è un lungo canale verticale e stretto nel terreno. Si riempirà di acque sotterranee. Inoltre, più profondo è lo strato d'acqua, maggiore è la pressione al suo interno. L'acqua viene riscaldata dal calore geotermico. La sua temperatura negli strati inferiori del canale si avvicina alla temperatura di ebollizione e, alla fine, la supera.

Lo strato d'acqua bollente comincia a spingere verso l'alto l'acqua che si trova sopra. La pressione al suo interno diminuisce e anche gli strati superiori, a loro volta, iniziano a bollire. È così che si sviluppa un processo simile a una valanga, a seguito del quale tutta l'acqua nel canale verticale sotterraneo si trasforma molto rapidamente in acqua bollente e vapore. Il geyser sputa il suo contenuto bollente sul terreno e inizia nuovamente a riempirsi di acqua sotterranea fredda.

Secondo questa ipotesi, il mistero dei geyser è spiegato in modo abbastanza logico. E la frequenza dell'eruzione dipende dalla larghezza e dalla configurazione del canale sotterraneo, nonché dalla velocità del suo riempimento con le acque sotterranee. Di notevole importanza è anche la vicinanza della fonte di calore, che dovrebbe riscaldare la massa d'acqua e avviare il processo di vaporizzazione.

Ma sebbene questo schema sembri piuttosto attraente, nessuno è ancora riuscito a dimostrarne la correttezza. Per fare ciò, è necessario costruire un modello creato dall'uomo che corrisponda pienamente nei suoi parametri all'equivalente naturale. Ciò non è stato fatto fino ad oggi, e quindi i geyser continuano a mantenere il loro mistero e sono giustamente considerati un vero miracolo della natura.

GEYSER (dall'islandese geysa - zampillare), sorgenti che periodicamente emettono acqua calda e vapore. I geyser sono comuni principalmente nelle aree di attività vulcanica moderna o recentemente cessata. Ci sono quattro fasi nel loro ciclo: riposo, effusione, eruzione (zampillo), impennata (alcune di esse potrebbero non essere espresse). I geyser con durata del ciclo pressoché costante sono regolari, mentre quelli con ciclo variabile sono irregolari. La presenza di uno stadio di riposo distingue i geyser da altre fonti pulsanti (inclusa l'ebollizione). La durata del ciclo può essere misurata in minuti, ore, giorni e persino anni. La fase di riposo dura da alcuni minuti a diverse ore o giorni (la durata delle fasi dormiente ed effluente e il loro rapporto con la durata del ciclo è individuale per ciascun geyser), la fase di eruzione dura da uno a diversi minuti, la fase di impennata , se presente, non supera diversi minuti. L'acqua che esce dalle sorgenti è poco mineralizzata (1-2 g/l), contiene relativamente molta silice, dalla quale si formano coperture di geyserite (roccia opale porosa) all'uscita del canale, che si presenta come un piccolo canale troncato cono o una leggera depressione (fossa). I geyser sono caratterizzati dall'altezza della fontana di acqua vapore e dalla massa d'acqua espulsa durante un'eruzione (potenza).

Esistono una serie di ipotesi riguardanti il ​​regime periodico dell'attività dei geyser. Secondo una delle ipotesi più comuni per il funzionamento dei geyser (modello del pozzo), proposta a metà del XIX secolo, esiste un canale nel quale entra acqua calda con un punto di ebollizione superiore a quello della pressione atmosferica (oltre 100 ° C) . L'ebollizione non avviene perché c'è una colonna abbastanza lunga di acqua raffreddata sopra l'acqua calda. Quando l'acqua entra, il suo livello aumenta e dopo qualche tempo raggiunge la superficie. Inizia il deflusso (scarico), a seguito del quale la pressione nell'area di contatto tra l'acqua raffreddata e quella calda diminuisce e arriva un momento in cui diventa inferiore al punto di ebollizione dell'acqua. Inizia l'ebollizione e il rilascio della miscela acqua-vapore: un'eruzione. Se l'approvvigionamento d'acqua in profondità risulta difficoltoso, il livello della zona di ebollizione si abbasserà fino allo svuotamento dell'impianto. Il vapore salirà ed uscirà dal canale, e l'acqua espulsa cadrà parzialmente verso il basso, formando una colonna di acqua raffreddata che non permette all'acqua calda che entra in profondità di bollire. Il sistema ritornerà allo stato iniziale. Sono noti altri modelli di funzionamento dei geyser: miscelazione di acque fredde e calde con portate variabili oppure modello a camera che tiene conto della particolare forma del canale di alimentazione. Secondo alcuni ricercatori, ogni geyser ha un meccanismo di attività individuale, dovuto alla complessa struttura del sistema di canali sotterranei e alla molteplicità dei flussi d'acqua che alimentano i geyser.

I geyser si trovano in molti paesi. Geyser alti e potenti sono conosciuti in Islanda, Canada, Stati Uniti, Cina, Giappone, Nuova Zelanda e Russia (scoperti in Kamchatka nella Valle dei Geyser nel 1941). La massa d'acqua espulsa durante un'eruzione è maggiore nei geyser della Kamchatka (ad esempio Grotto, Velikan, Maly). Ci sono circa 100 geyser in Kamchatka, di cui circa 20 grandi. Negli Stati Uniti, nel Parco Nazionale di Yellowstone, c'è il geyser moderno più alto: Steamboat, o Steamboat (l'altezza massima della sua fontana di acqua vapore è 90-120 m; le ultime grandi eruzioni avvennero nel 1989, 1990, 1991, 2000, 2002, 2003, 2005); altri geyser alti sono Giant e Old Faithful. In passato, il geyser più alto e potente della Terra era Waimangu (Isola del Nord, Nuova Zelanda), che agì in modo irregolare per un periodo compreso tra 5 e 30 ore nel 1899-1904, lanciando un flusso d'acqua fino a un'altezza di 180 m (circa 800 tonnellate di acqua) ad ogni eruzione), mentre i singoli schizzi raggiungevano i 450 m di altezza. Un altro geyser più alto del passato è l'Excelsior (Parco Nazionale di Yellowstone); intorno al 1880 eruttò con un ampio fronte d'acqua fino ad un'altezza di 90 m; la sua ultima attività fu notata nel 1985.

Lett .: Geyser Ustinova TI Kamchatka. M., 1955; Droznin V. A. Modello fisico del processo vulcanico. M., 1980; Rinehart 3. S. Geyser ed energia geotermica. New York, 1980; Bryan T. S. I geyser di Yellowstone. 3a ed. Niwot, 1995.

Geyser, sorgenti termali e sorgenti minerali sono gli ultimi echi della minacciosa attività vulcanica.

I geyser sono sorgenti nelle quali erutta ad intervalli regolari acqua bollente. Con un'esplosione e un ruggito, un'enorme colonna di acqua bollente, avvolta da spesse nuvole di vapore, vola in una grande fontana, raggiungendo talvolta gli 80 m.

La fontana scorre per un po', poi l'acqua scompare, le nuvole di vapore si dissipano e subentra uno stato di riposo.

Alcuni geyser emettono acqua molto bassa o la spruzzano soltanto. Ci sono sorgenti termali che sembrano pozzanghere in cui l'acqua ribolle facendo bollicine. Di solito attorno al geyser c'è una pozza, o un cratere poco profondo, il cui diametro raggiunge diversi metri. I bordi di tale vasca e la zona adiacente sono ricoperti da depositi di silice contenuta nell'acqua bollente. Questi depositi sono chiamati geyserite. Vicino ad alcuni geyser si formano coni di geyserite alti da pochi centimetri a diversi metri.

Immediatamente dopo l'eruzione del geyser, la piscina viene ripulita dall'acqua e sul fondo è possibile vedere un canale (sfiato) pieno d'acqua, che scende in profondità nel sottosuolo.

Prima che inizi l'eruzione, l'acqua sale, riempie lentamente la piscina, bolle, schizza, poi con un'esplosione vola in alto una fontana di acqua bollente.

I geyser sono un fenomeno naturale molto raro e bello. Può essere osservato qui (in Kamchatka), in Islanda, in Nuova Zelanda e nel Nord America. Piccoli geyser singoli si trovano in alcune altre aree vulcaniche.

Nella parte orientale della Kamchatka, a sud del lago Kronotsky, nella valle del fiume ci sono molti geyser. Geysernaya. Il fiume inizia sui pendii senza vita del vulcano spento Kikhpinych e nel suo corso inferiore forma una valle larga fino a 3 km. Sulle sporgenze dei pendii di questa valle ci sono molte sorgenti termali, laghi caldi e caldi, pozze di fango e geyser.

Qui si conoscono circa 20 grandi geyser, senza contare quelli piccoli, che spruzzano acqua solo per pochi centimetri. Vicino ad alcuni di essi il terreno è caldo, a volte anche caldo.

Molti geyser sono circondati da depositi di geyserite multicolore dalle forme bizzarre, simili a bellissimi reticoli artificiali. A volte la geyserite copre aree di diverse decine di metri quadrati. Ad esempio, vicino al più grande geyser della Kamchatka, il "Gigante", che lancia un'enorme fontana ad un'altezza di diverse decine di metri, si è formata un'area di geyserite di circa un ettaro. È tutto ricoperto di cedimenti sotto forma di piccole rose di pietra di colore giallo-grigiastro.

Eruzione del geyser. Foto: Geoffrey Plauche

Geyser nella sezione. Le linee mostrano l'acqua, i cerchi mostrano i gas.

Nelle vicinanze si trova il geyser “Perla”, che prende il nome dalla forma e dal colore dei depositi di geyserite: con una tinta madreperla simile alle perle. C'è il geyser "Sugar" con abbondanti e bellissimi depositi di geyserite rosa pallido. Questa è una fonte pulsante, l'acqua da essa non viene lanciata come una fontana, ma schizza a raffiche regolari.

Il geyser Pervenets si trova su una calda piattaforma rocciosa quasi sulla riva del fiume. Rumoroso, vicino alla foce del fiume. Geysernaya. La piscina “Pervenets”, di circa un metro e mezzo di diametro e della stessa profondità, è circondata da grandi blocchi di pietre. Se guardi nella piscina subito dopo l'eruzione, vedrai che non c'è assolutamente acqua al suo interno, e sul fondo c'è un buco o canale che va obliquamente in profondità. Dopo qualche tempo si sente un rombo dal sottosuolo, simile al rumore di un motore: l'acqua comincia a salire attraverso il canale, riempiendo gradualmente la piscina. Bolle, raggiunge i bordi della vasca, si alza sempre più in alto, schizza fuori e, infine, con un'esplosione, scoppia una colonna obliqua di acqua bollente, avvolta da spesse nubi di vapore. La fontana raggiunge un'altezza di almeno 15-20 m, soffia per due o tre minuti, poi cala il silenzio, il vapore si dissipa e si può guardare di nuovo nella vasca vuota senza rischi. Dopo un breve periodo di tempo si sente di nuovo un ronzio e il geyser riprende a funzionare.

L'Islanda è da tempo famosa per le sue sorgenti termali, i fiumi bollenti e i geyser. Nelle valli di quasi tutti i suoi fiumi sono visibili nubi di vapore provenienti da sorgenti bollenti e geyser. Sono particolarmente numerosi nella parte sud-occidentale dell'isola. È interessante vedere lì il famoso "Grande Geyser". La sua vasca ha un diametro di circa 18 metri, il fondo liscio della vasca al centro si trasforma in una bocca arrotondata di circa 3 metri di diametro, simile nella forma alla campana di una fucina dei pionieri. Il canale del geyser arriva a grandi profondità, collegandosi nel sottosuolo attraverso fessure con grotte che vengono periodicamente riempite con acqua calda e vapore. La temperatura dell'acqua nel geyser in superficie arriva fino a 80°, e nel canale ad una certa profondità fino a 120°.

Molto bella l'eruzione del "Grande Geyser". Si ripete ogni 20-30 ore e dura 2,5-3 ore. Il “Big Geyser” sgorga fino a un'altezza di 30 m.

La natura aspra dell'Islanda costringe i residenti a utilizzare alcune sorgenti termali per irrigare i campi. Verdure e cereali vengono coltivati ​​su terreni riscaldati. L'acqua calda delle sorgenti viene utilizzata anche per il riscaldamento delle case nelle città e nei paesi. Ad esempio, la capitale dell'Islanda, Reykjavik, è completamente riscaldata da sorgenti termali.

Nell'Isola del Nord della Nuova Zelanda, il geyser Waimangu operò fino al 1904. Era il geyser più grande del mondo. Durante una forte eruzione, il suo getto fu lanciato in aria per 450 m, ma ora questo geyser è completamente scomparso. Ciò si spiega con una diminuzione del livello dell'acqua di 11 m nel lago più vicino. Tarawera.

Sulla riva del lago Waikato (Nuova Zelanda) ha un geyser chiamato "Crow's Nest" ("Crow's Nest"), la cui eruzione dipende dal livello dell'acqua nel lago. Se l'acqua è alta, il geyser erutta ogni 40 minuti; se il livello dell'acqua è basso, l'eruzione avviene dopo 2 ore.

Numerose e variegate sorgenti termali e geyser si trovano nel Nord America lungo il confine tra Wyoming e Montana. Questo luogo pittoresco, circondato dalle alte creste innevate delle Montagne Rocciose, si chiama Parco Nazionale di Yellowstone. Si tratta di un altopiano, tagliato da profonde valli fluviali e depressioni lacustri.

Diversi milioni di anni fa qui si verificarono fortissime eruzioni vulcaniche, lasciando dietro di sé questo straordinario angolo di natura. Dei 200 geyser del Parco di Yellowstone, Old Faithful è considerato il più famoso. Per molte centinaia di anni non ha cessato la sua attività, proprio come alcuni altri geyser e sorgenti termali del Parco di Yellowstone.

Immagina l'enorme quantità di calore che questi geyser e sorgenti termali portano sulla superficie della Terra! Si stima che il calore proveniente da tutte le sorgenti del Parco di Yellowstone potrebbe sciogliere circa 3 tonnellate di ghiaccio al secondo.

Da dove viene questo calore?

I geyser si trovano in aree in cui il magma non raffreddato si trova vicino alla superficie terrestre. I gas ed i vapori da esso sprigionati, risalendo, percorrono un lungo cammino lungo le fessure. Allo stesso tempo, si mescolano con l'acqua sotterranea, la riscaldano e si trasformano in acqua calda con varie sostanze disciolte in essa. Tale acqua arriva alla superficie della terra sotto forma di sorgenti infiammabili gorgoglianti, varie sorgenti minerali, geyser, ecc.

Gli scienziati suggeriscono che nel sottosuolo il geyser sia costituito da grotte (camere) e passaggi di collegamento, fessure e canali trovati nei flussi di lava congelati. Queste grotte sono piene di acque sotterranee circolanti, a una profondità ridotta da cui si aprono camere magmatiche non raffreddate.

L'eruzione dei geyser avviene in modi diversi, a seconda delle dimensioni delle camere sotterranee, della forma dei canali e della posizione delle fessure attraverso le quali scorre il calore dalle profondità del sottosuolo, dalla quantità e dalla velocità dell'afflusso delle acque sotterranee. È noto dalla fisica che il punto di ebollizione dell'acqua alla pressione di 1 atmosfera a livello del mare è 100°. Se la pressione aumenta, il punto di ebollizione aumenta,

e man mano che la pressione diminuisce, diminuisce. La pressione della colonna d'acqua nel canale del geyser aumenta il punto di ebollizione dell'acqua sul fondo del canale. Quando viene riscaldata dal basso, l'acqua inizia a muoversi; lo strato inferiore riscaldato d'acqua diventa meno denso e sale in superficie, e l'acqua più fredda dalla superficie scende, dove, riscaldandosi, a sua volta sale, ecc. Pertanto, vapori e gas, che filtrano continuamente attraverso le fessure dalle profondità, acqua tiepida, portando ad ebollizione.

Se il canale del geyser è largo e ha una forma più o meno regolare, l'acqua, muovendosi (circolando), si mescola, bolle e schizza in superficie sotto forma di sorgente calda. Se il canale è tortuoso e stretto, l'acqua non si mescola e si riscalda in modo non uniforme. A causa della pressione dall'alto rispetto alla colonna d'acqua sottostante, l'acqua si surriscalda e non si trasforma in vapore. Il vapore viene rilasciato in bolle separate. Accumulandosi sotto, il vapore compresso tende ad espandersi, esercita pressione sullo strato superiore d'acqua nel canale e lo solleva così tanto da schizzare sulla superficie della Terra in piccole fontane - presagi di un'eruzione. Lo sciabordio dell'acqua riduce il peso della colonna d'acqua nel canale; Di conseguenza, la pressione in profondità diminuisce e l'acqua surriscaldata, essendo al di sopra del punto di ebollizione, si trasforma istantaneamente in vapore. La pressione del vapore dal basso è così grande che spinge l'acqua fuori dal canale sotto forma di enormi fontane di acqua bollente e nuvole di vapore.



Nelle regioni di intensa attività vulcanica moderna o recentemente completata, ci sono spesso sorgenti che, sotto alta pressione di vapore, emettono periodicamente fontane di acqua calda e vapore direttamente sulla superficie terrestre. Questi sono i cosiddetti geyser. Sono presenti anche sorgenti termali, caratterizzate dal lento scorrere dell'acqua dalle fessure della crosta terrestre.

L'Islanda è ricca di sorgenti termali e geyser, ce ne sono circa 700. Il nome "geyser" deriva dalla parola islandese "sgorgare, zampillare". Sul territorio della Russia ci sono geyser in Kamchatka, la Valle dei Geyser è particolarmente popolare. Questi fenomeni sono noti anche in Nord e Sud America, Giappone, Nuova Zelanda e Cina. L'aspetto dei geyser è vario. Possono apparire come piccoli tronchi di cono con pendenze ripide, come cupole basse e dolci, come piccoli fossati a forma di scodella, come fosse di forma irregolare, ecc. Nelle loro pareti o sul fondo sono presenti aperture di uscita di canali a fessura o tubolari.

Il funzionamento dei geyser è caratterizzato dalla presenza di periodi di riposo, riempiendo il bacino d'acqua, facendo fuoriuscire una miscela di vapore e acqua, completando il rilascio di vapore e passando nuovamente alla fase di riposo. I geyser sono divisi in due gruppi: regolari e irregolari. Per quelle sorgenti che appartengono al primo gruppo, la durata del ciclo e dei suoi periodi individuali è relativamente costante, per i geyser irregolari è variabile. Per diversi geyser, le fasi possono durare minuti, decine di minuti e la durata dei periodi di riposo può variare da diversi minuti a diversi giorni. L'attività dei geyser non dura a lungo, il che è associato a diversi fattori, in particolare una diminuzione del flusso delle acque sotterranee in prossimità dei canali, una diminuzione del flusso di calore, ecc.

I geyser sgorgano, sputando acqua a grandi altezze. Ad esempio, il geyser Giant in Kamchatka ogni 5-6 ore lancia un flusso d'acqua con un diametro di 3 me un'altezza fino a 50 m, mentre in Nord America, il geyser Old Faithful solleva una colonna d'acqua ad un'altezza di 80 m ogni ora.

L'acqua emessa dai geyser sulla superficie terrestre è pulita, leggermente mineralizzata, con un alto contenuto di silice. Una roccia come la geyserite, vicina nella struttura all'opale, si forma all'uscita del canale del geyser proprio dalla silice. La composizione chimica dell'acqua è cloruro di sodio o cloruro-bicarbonato di sodio. L'acqua emessa dai geyser è di origine atmosferica, mescolata con l'umidità del magma condensato.

L'ipotesi descritta di seguito sul meccanismo di formazione dei geyser è generalmente accettata. L'acqua che è penetrata nel canale dagli strati rocciosi nelle sue parti inferiori si riscalda e bolle con formazione di vapore, che espelle l'acqua.

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