Kas ir geizeri? Kā veidojas geizeri? Kāpēc geizeri periodiski izvirst?

Kas ir geizers, parastie cilvēki zina galvenokārt no skolas ģeogrāfijas. Šo dabas parādību tiešraidē var redzēt vulkanologi, daži tūristi un seismiski aktīvo reģionu iedzīvotāji.

Terminoloģija

Pēc definīcijas geizers ir viena no vēlīnā vulkānisma izpausmēm, kas izpaužas kā periodiska ūdens izplūde šķidrā vai tvaiku stāvoklī gaisā. Vienkārši sakot, tas ir sava veida avots, kas dažādos intervālos izplūst no zemes. Geizeri var būt dubļi, ūdens vai tvaiks atkarībā no temperatūras un piemaisījumu klātbūtnes to izvirduma ceļā.

Neskatoties uz diezgan banālo definīciju, patiesībā šī dabas parādība tiek uzskatīta par vienu no visievērojamākajām un noslēpumainākajām uz planētas. Par to daiļrunīgi liecina slavenāko geizeru popularitāte, tūristu plūsma uz tiem neizsīkst, neskatoties uz zināmām briesmām.

Procesa fizika

Lai saprastu, pēc kāda principa šāds avots darbojas un no kurienes pazemē nāk tik daudz karstā ūdens, vajadzētu pievērsties vulkāniskās darbības izpētei. Galu galā geizeri galvenokārt veidojas nevis paši, bet gan briesmīgāka un bīstamāka līdzcilvēka tuvumā. Tomēr vulkānam nav jābūt aktīvam. Slavenākie un iespaidīgākie geizeri atrodas izmirušu vai guļošu milžu vietā.

Ikviens zina no skolas mācību programmas, ka mūsu planētas dziļumos ir karsta magma. Ir zināms arī par viņas pastāvīgajiem mēģinājumiem izkļūt, dažreiz tas izdodas, ko pavada zemestrīces. Šis process ir ļoti destruktīvs un dažreiz beidzas ar ainavas izmaiņām.

Snaudošais vulkāns, tāpat kā aktīvs, sevī satur karstu magmu, bet tā neiznāk, gaidot spārnos un uzkrājot enerģiju. Bet, kā jūs zināt, zemes zarnas ir ne mazāk bagātas ar ūdeni, kas, nonākot virszemē, kļūst par avotiem, strautiem un pat upēm. Lai saprastu, kas ir vulkāniskais geizers, jums ir jāiedomājas sekojošais. Teiksim, ka noteiktā attālumā no snaudošās magmas plūst viens no ūdens tajā uzsilst, izplešas un mēģina atrast izeju. Galu galā viņa to iegūst strūklakas vai tvaika mākoņa veidā. Tas viss ir atkarīgs no precīzas temperatūras, līdz kurai notika apkure. Izrādās, ka pats vulkāns guļ, tā enerģijas nepietiek, lai izvirdinātu magmu, bet ar to pilnīgi pietiek, lai izstumtu vai pat uzvārītu ūdeni.

Dubļu geizers

Kas tas ir, to apmetņu iedzīvotāji, kas atrodas netālu no dziedināšanas vietām (un ne tikai), ļoti labi zina, ka ūdens iet cauri dažādu iežu slāņiem, tos izšķīdinot. Gadījumā, ja strūklaka šauj tieši pie vietas, kas iet cauri sasalušas magmas slāņiem, tā bieži paliek vairāk vai mazāk caurspīdīga. Pa ceļam sastopoties ar mīkstākiem un vijīgākiem akmeņiem, ūdens ar tiem sajaucas, un virspusē iznāk rīstoša dūņu masa.

Diezgan bieži tas satur cilvēkiem labvēlīgus mikroelementus, kas, pateicoties komfortablai temperatūrai, veido termisko avotu, kas ir ideāli piemērots ārstēšanai. Eiropa (jo īpaši Bulgārija), Ziemeļamerika, Austrālija un Jaunzēlande ir bagātas ar kūrortiem, kas uzcelti šādu geizeru vietā. Liels potenciāls ir Austrumsibīrijai, kur šī nozare vēl nav īpaši attīstīta, taču tam ir visi nepieciešamie priekšnoteikumi.

Vai geizers ir bīstams?

Neskatoties uz visu savu skaistumu un noslēpumu, šī dabas parādība ir spilgts piemērs nepārspējamam spēkam un enerģijai, kas slēpjas zemes zarnās. Dažreiz geizers ir tikai silts ezers ar ūdeni, kas periodiski izšļakstās uz virsmas un izskatās diezgan mierīgs un drošs. Dažreiz tā ir vairāku metru strūklaka, kas izplūst no visa spēka un pēkšņas. Un gadās, ka no zem zemes izsvilpj tvaika mākonis, radot iespaidu, ka planēta “elpo”.

Tāpēc, lai zinātu, cik droši ir atrasties šāda avota tuvumā, ir jāsaprot, kas konkrētā gadījumā ir geizers. Un, atrodoties ekskursijā izdzisušā vulkāna ielejā, noteikti ieklausieties gida ieteikumos. Galu galā lielākās daļas geizeru galvenās briesmas slēpjas to pēkšņumā. Parasti tūristus nelaiž tuvu jaudīgām un pārāk karstām strūklakām.

Slavenākie geizeri uz planētas

Tie atrodas galvenokārt vulkāniskās aktivitātes zonās. Ja mēs uzskatām par visievērojamāko izklaides un mēroga ziņā, tad vispirms jāpievērš uzmanība Jeloustonas nacionālajam parkam ASV. Tā ir milzīga teritorija, kurā ir koncentrēti aptuveni 500 geizeru, kas veido 60% no visiem planētas termālajiem avotiem. Lielākais no tiem saucas Steamboat un sasniedz 120 metrus.

Nedaudz mazāka izmēra, bet ne mazāk iespaidīga Geizeru ieleja atrodas Kamčatkā. Šeit ir aptuveni 200 dažādu avotu. Aplūkojot šādu dabas diženumu, jūs varat pilnībā saprast, kas ir geizers. Definīcija to nevar izteikt vārdos. Skaistā un tajā pašā laikā majestātiskā ūdens, tvaika un minerālu spēle dažkārt aizrauj elpu.

Geizeru parks Islandē ieņem trešo vietu gan lieluma, gan avotu skaita ziņā. Maksimālais strūklaku augstums šeit sasniedz 60 metrus. Tas neapšaubāmi ir satriecoši, taču geizeru augstums ir uz pusi mazāks nekā Yellowstone Steamboat.

To, kas ir geizers, var redzēt, apmeklējot Nevadas un Aļaskas štatus, kur arī tādu ir diezgan daudz. Jaunzēlandes ziemeļu sala un Čīle ir slavenas ar tām.

Noslēpumainākais geizers

American Fly pelnīti saņēma šo statusu Pateicoties bagātīgajam minerālu sastāvam, tā apkārtne ieguva unikālu krāsu. Muša ir vairāku strūklaku kolekcija, kas izplūst no minerālu veidotiem pakalniem, sasniedz 1,5 metrus un turpina augt.

Zīmīgi, ka geizeru radīja cilvēks (kaut arī nejauši). Urbji, mēģinot būvēt parasto aku, pagājušā gadsimta sākumā uzdūrās pazemes termālajam avotam. Šobrīd Fly ir slēgta tūristiem, taču tā augstuma dēļ geizers ir labi redzams no ceļa.

Lai saprastu, kas ir geizers, ar teorētiskām zināšanām nepietiek. Lai iedomāties visu šīs dabas parādības skaistumu un spēku, jums jādodas ceļojumā, lai to redzētu savām acīm.

Geizeri, karstie avoti un minerālavoti ir pēdējās draudīgās vulkāniskās darbības atbalsis.

Geizeri ir avoti, kuros regulāri izplūst verdošs ūdens. Ar sprādzienu un rūkoņu milzīgs verdoša ūdens stabs, kas tīts biezos tvaika mākoņos, uzlido lielā strūklakā, dažreiz sasniedzot 80 m.

Strūklaka kādu brīdi plūst, tad ūdens pazūd, tvaika mākoņi izklīst, un iestājas miera stāvoklis.

Daži geizeri izdala ūdeni ļoti maz vai tikai to izsmidzina. Ir karstie avoti, kas izskatās kā peļķes, kurās ūdens vārās ar burbuļiem. Parasti ap geizeru atrodas baseins jeb sekls krāteris, kura diametrs sasniedz vairākus metrus.

Šāda baseina malas un blakus esošā zona ir pārklāta ar silīcija dioksīda nogulsnēm, kas atrodas verdošā ūdenī. Šīs atradnes sauc par geizerītu. Dažu geizeru tuvumā veidojas geizerīta konusi, kuru augstums ir no dažiem centimetriem līdz vairākiem metriem.

Uzreiz pēc geizera izvirduma baseins tiek attīrīts no ūdens, un tā apakšā var redzēt ar ūdeni piepildītu kanālu (ventilāciju), kas iet dziļi pazemē.

Pirms izvirduma sākuma ūdens paceļas, lēnām piepilda baseinu, uzvārās, izšļakstās, tad ar sprādzienu augstu uzlido verdoša ūdens strūklaka.

Geizeri ir ļoti reta un skaista dabas parādība. To var novērot šeit (Kamčatkā), Islandē, Jaunzēlandē un Ziemeļamerikā. Mazie atsevišķi geizeri sastopami dažos citos vulkāniskos apgabalos.

Kamčatkas austrumu daļā, uz dienvidiem no Kronotsky ezera, upes ielejā ir daudz geizeru. Geysernaya. Upe sākas izdzisušā Kihpiničas vulkāna nedzīvajās nogāzēs un tās lejtecē veido līdz 3 km platu ieleju. Šīs ielejas nogāžu nogāzēs ir daudz karsto avotu, karstu un siltu ezeru, dubļu podi un geizeri.

Šeit ir zināmi apmēram 20 lieli geizeri, neskaitot mazos, kas izšļakstās tikai dažus centimetrus. Pie dažām no tām augsne ir silta un dažreiz pat karsta.

Daudzus geizerus ieskauj dīvainu formu daudzkrāsainu geizeru nogulumi, kas līdzīgi skaistiem mākslīgiem režģiem. Dažkārt geizerīts aptver vairākus desmitus kvadrātmetru lielas platības. Piemēram, pie Kamčatkas lielākā geizera - “Milža”, kas izmet milzīgu strūklaku vairāku desmitu metru augstumā, izveidojies apmēram hektāru liels geizera laukums. Tas viss ir pārklāts ar nokarenu mazu akmens rožu formā pelēcīgi dzeltenā krāsā.

Geizera izvirdums. Foto: Džefrijs Plaušs

Geizers sadaļā. Līnijas rāda ūdeni, apļi rāda gāzes.

Netālu atrodas geizers “Pērle”, kas nosaukts pēc geizerīta nogulumu formas un krāsas: ar pērlēm līdzīgu perlamutra nokrāsu. Šeit atrodas geizers “Cukurs” ar bagātīgām un skaistām gaiši rozā geizerīta nogulsnēm. Šis ir pulsējošs avots, ūdens no tā netiek izmests kā strūklaka, bet izšļakstās vienmērīgiem uzplūdiem.

Pervenecas geizers atrodas uz karstas akmeņainas platformas gandrīz pašā upes krastā. Trokšņains, netālu no upes ietekas. Geysernaya. Apmēram pusotra metra diametrā un tikpat dziļajā baseinā “Pervenets” ir apjozti lieli akmeņu bluķi. Ja paskatās baseinā uzreiz pēc izvirduma, jūs redzēsiet, ka tajā nav absolūti nekāda ūdens, un apakšā ir bedre vai kanāls, kas ieslīpi iet dziļumā. Pēc kāda laika no pazemes atskan dārdoņa, līdzīga motora troksnim: pa kanālu sāk celties ūdens, pamazām piepildot baseinu. Tas uzvārās, sasniedz baseina malas, paceļas arvien augstāk, izšļakstās un, visbeidzot, ar sprādzienu izplūst šķība verdoša ūdens stabs, tīts biezos tvaika mākoņos. Strūklaka paceļas vismaz 15-20 m augstumā Tā pūš divas vai trīs minūtes, tad iestājas klusums, tvaiki izklīst, un bez riska atkal var ieskatīties tukšajā baseinā. Pēc neilga laika atkal atskan dūkoņa un geizers atkal sāk darboties.

Islande jau sen ir slavena ar saviem karstajiem avotiem, verdošām upēm un geizeriem. Gandrīz visu tās upju ielejās ir redzami augošie tvaiku mākoņi no verdošiem avotiem un geizeriem. Īpaši daudz to ir salas dienvidrietumu daļā. Interesanti tur redzēt slaveno “Lielo geizeru”. Tā baseina diametrs ir aptuveni 18 m. Baseina gludais dibens centrā pārvēršas apmēram 3 m diametrā noapaļotā mutē, kas pēc formas ir līdzīga pionieru kaluma zvanam. Geizera kanāls iet uz lielu dziļumu, savienojot pazemē caur plaisām ar alām, kuras periodiski piepilda ar karstu ūdeni un tvaiku. Ūdens temperatūra geizerā uz virsmas ir līdz 80°, bet kanālā kādā dziļumā līdz 120°.

"Lielā geizera" izvirdums ir ļoti skaists. To atkārto ik pēc 20-30 stundām un ilgst 2,5-3 stundas. “Lielais geizers” izplūst līdz 30 m augstumā.

Islandes skarbā daba liek iedzīvotājiem izmantot dažus karstos avotus, lai apūdeņotu savus laukus. Dārzeņus un graudus audzē uz sakarsētām augsnēm. Karstais ūdens no avotiem tiek izmantots arī māju apkurei pilsētās un mazpilsētās. Piemēram, Islandes galvaspilsētu Reikjavīku pilnībā apsilda karstie avoti.

Jaunzēlandes ziemeļu salā Waimangu geizers darbojās līdz 1904. gadam. Tas bija lielākais geizers pasaulē. Spēcīga izvirduma laikā tā straume tika izmesta 450 m gaisā, taču tagad šis geizers ir pilnībā pazudis. Tas skaidrojams ar ūdens līmeņa pazemināšanos par 11 m tuvākajā ezerā. Tarawera.

Ezera krastā Waikato (Jaunzēlande) atrodas geizers ar nosaukumu "Vārnas ligzda" ("Vārnas ligzda"), kura izvirdums ir atkarīgs no ūdens līmeņa ezerā. Ja ūdens ir augsts, geizers izplūst ik pēc 40 minūtēm, ja ūdens līmenis ir zems, izvirdums notiek pēc 2 stundām.

Daudzi un dažādi karstie avoti un geizeri atrodas Ziemeļamerikā pie Vaiomingas un Montānas robežas. Šo gleznaino vietu, ko ieskauj augstās sniegotās Klinšu kalnu grēdas, sauc par Jeloustonas nacionālo parku. Tas ir augsts plato, ko griež dziļas upju ielejas un ezeru ieplakas.

Pirms vairākiem miljoniem gadu šeit notika ļoti spēcīgi vulkāna izvirdumi, atstājot aiz sevis šo apbrīnojamo dabas stūrīti. No 200 geizeriem Jeloustonas parkā Old Faithful tiek uzskatīts par slavenāko. Daudzus simtus gadu tas nav pārtraucis savu darbību, tāpat kā daži citi geizeri un karstie avoti Jeloustonas parkā.

Iedomājieties milzīgo siltuma daudzumu, ko šie geizeri un karstie avoti nes uz Zemes! Tiek lēsts, ka siltums no visiem Jeloustonas parka avotiem varētu izkausēt aptuveni 3 tonnas ledus sekundē.

No kurienes nāk šis siltums?

Geizeri sastopami vietās, kur neatdzesēta magma atrodas tuvu zemes virsmai. No tā izdalītās gāzes un tvaiki, paceļoties augšup, ceļo garu ceļu pa plaisām. Tajā pašā laikā tie sajaucas ar gruntsūdeņiem, uzkarsē un paši pārvēršas karstā ūdenī, kurā ir izšķīdinātas dažādas vielas. Šāds ūdens nonāk uz zemes virsmas burbuļojošu viegli uzliesmojošu avotu, dažādu minerālavotu, geizeru u.c.

Zinātnieki norāda, ka pazemē geizers sastāv no alām (kambarām) un savienojošām ejām, plaisām un kanāliem, kas atrodami sasalušajās lavas plūsmās. Šīs alas ir piepildītas ar cirkulējošiem pazemes ūdeņiem, nelielā dziļumā, no kura atrodas neatdzisušas magmas kameras.

Geizeru izvirdums notiek dažādos veidos, atkarībā no pazemes kameru lieluma, kanālu formas un plaisu atrašanās vietas, pa kurām siltums plūst no zemes dzīlēm, no gruntsūdeņu pieplūdes daudzuma un ātruma.

No fizikas ir zināms, ka ūdens viršanas temperatūra pie 1 atmosfēras spiediena jūras līmenī ir 100°.

Ja spiediens palielinās, viršanas temperatūra palielinās,

un, samazinoties spiedienam, tas samazinās. Ūdens staba spiediens geizera kanālā palielina ūdens viršanas temperatūru kanāla apakšā. Sildot no apakšas, ūdens sāk kustēties; uzkarsētais apakšējais ūdens slānis kļūst mazāk blīvs un paceļas uz virsmu, savukārt vēsāks ūdens no virsmas iet uz leju, kur, sasilstot, tas savukārt paceļas augšup utt. Tādējādi tvaiki un gāzes, nepārtraukti sūcot cauri plaisām no dziļuma, silts ūdens, uzkarsē līdz vārīšanās temperatūrai.

Ja geizera kanāls ir plats un tam ir vairāk vai mazāk regulāra forma, ūdens, kustoties (cirkulējot), sajaucas, vārās un karsta avota veidā izšļakstās virspusē. Ja kanāls ir līkumots un šaurs, ūdens nevar sajaukties un uzsilst nevienmērīgi. Spiediens no augšas, ūdens stabs, kas atrodas zemāk, ūdens pārkarst un nepārvēršas tvaikā. Tvaiks tiek izlaists atsevišķos burbuļos. Saspiests tvaiks, uzkrājoties zemāk, mēdz izplesties, rada spiedienu uz augšējo ūdens slāni kanālā un paceļ to tik augstu, ka izšļakstās uz Zemes virsmas mazās strūklakās - izvirduma priekšvēstnešos.

Ūdens slīdēšana samazina ūdens staba svaru kanālā; Līdz ar to spiediens dziļumā samazinās un pārkarsēts ūdens, būdams virs viršanas temperatūras, uzreiz pārvēršas tvaikos. Tvaika spiediens no apakšas ir tik liels, ka tas izspiež ūdeni no kanāla milzīgu verdoša ūdens strūklaku un tvaika mākoņu veidā.

GEIZERI (no Isl. geysa - izplūst * a. geizers, strūklas avots; n. Springquelle, Geiser; f. avots jailissante; i. geiser) - avoti, kas periodiski izdala karstu ūdeni un tvaiku. Tie ir izplatīti mūsdienu vai nesen pārtrauktas vulkāniskās aktivitātes apgabalos, kur no magmas kameras notiek intensīva siltuma plūsma.

Geizeri var izpausties kā mazi nošķeltas konusi ar diezgan stāvām nogāzēm, zemām, ļoti maigām ieplakām, baseiniem, neregulāras formas bedrēm utt.; to apakšā vai sienās ir caurulēm vai spraugām līdzīgu kanālu izejas. Geizerus ar gandrīz nemainīgu cikla ilgumu sauc par regulāriem, bet tos ar mainīgu ciklu sauc par neregulāriem. Atsevišķu cikla posmu ilgums tiek mērīts minūtēs un desmitos minūšu miera posms ilgst no vairākām minūtēm līdz vairākām stundām vai dienām. Geizera izstarotais ūdens ir salīdzinoši tīrs, nedaudz mineralizēts (1-2 g/l), ķīmiskais sastāvs ir nātrija hlorīds jeb nātrija hlorīds-bikarbonāts, kas satur salīdzinoši daudz silīcija dioksīda, no kura kanāla izejā veidojas geizerīts un uz nogāzēm.

Geizeri ir zināmi CCCP Kamčatkā; ārzemēs - Islandē, Kanādā, ASV, Jaunzēlandē, Japānā, Ķīnā. Lielie geizeri Kamčatkā tika atklāti 1941. gadā Geysernaya upes ielejā, netālu no Kikhpinych vulkāna. Kopumā Kamčatkā ir aptuveni 100 geizeru, no kuriem aptuveni 20 ir lieli, kas pēc izmēra un izvirdumu spēka neatpaliek no Islandes, ASV un Jaunzēlandes aktīvajiem geizeriem. Lielākais geizers Kamčatkā ir Milzis, kas izmet 40 m augstas ūdens strūklas un vairākus simtus metru augstu tvaiku. Islandē ir aptuveni 30 geizeru. Starp Jeloustonas Nacionālā parka geizeriem (apmēram 200) lielākie ir Milzu un Old Faithful. Pirmais izdala tvaiku un ūdeni līdz 40 m augstumam ar 3 dienu periodu, otrais - līdz 42 m augstumam ik pēc 53-70 minūtēm. Jaunzēlandes geizers Waimangu – lielākais un jaudīgākais uz Zemes – darbojās neregulāri ar laika posmu no 5 līdz 30 stundām 1899.-1904.gadā; ar katru izvirdumu izplūda aptuveni 800 tonnas ūdens, geizera darbība apstājās, jo blakus esošā Tarawera ezera ūdens līmenis pazeminājās par 11 m.

Pastāv vairākas hipotēzes par geizeru darbības veidošanos un periodiskumu. Saskaņā ar vienu no tiem nepieciešams geizeru pastāvēšanas nosacījums ir to barošanās kanāla virszemes daļās ar pārkarsētiem ūdeņiem, kuru temperatūra pārsniedz 100°C. Kad ūdens paceļas augšup pa kanālu, tā spiediens samazinās un ūdens vārās; tajā pašā laikā ātri palielinās iegūtā tvaika elastība, kas, pārvarot ūdens spiedienu kanālā, izmet ūdeni. Kad geizers sāk plūst, viss ūdens kanālā uzvārās un izplūst, jo ievērojami palielinās tvaika-ūdens maisījuma tilpums.

Izmestais ūdens, nedaudz atdzisis, daļēji iekrīt geizera bļodā un nonāk tā kanālā. Lielākā daļa ūdens iesūcas kanālā no sānu akmeņiem, uzsilst (un kanāla apakšējās daļās pārkarst), un atkal veidojas tvaiks un izdalās tvaika-ūdens maisījums. Tvaiku un karsto ūdeni no geizera var izmantot ēku, siltumnīcu apsildīšanai un spēkstaciju darbināšanai (skatīt ģeotermālos resursus).

Noslēpumainas parādības

Geizeru noslēpums

Geizeri ir viens no dabas brīnumiem. Sākumā bija 3 labākās vietas pasaulē, kur tās skatīties. Jaunzēlandē Ziemeļsalā, Jeloustonas nacionālajā parkā (ASV) un Islandē. Īslandieši ar vārdu sauca verdoša ūdens un tvaika strūklakas, kas izplūst no zemes geisa(izplūst). No šejienes cēlies nosaukums “geizers”.

1941. gadā Kamčatkā netālu no Kihpiničas vulkāna pakājē tika atklāta vesela geizeru ieleja. Tādējādi tagad uz planētas ir 4 vietas, kur visskaidrāk izpaužas verdošās strūklakas, kas izplūst no zemes zarnām.

Kāpēc geizeri periodiski izvirst?

Jāteic, ka geizeru noslēpums ir nesaraujami saistīts ar to izvirdumu biežumu. Piemēram, Islandē ir geizers, ko sauc par Lēcošo raganu. Ar 2 stundu intervālu tas izmet verdošu strūklaku 15 metru augstumā. Citām līdzīgām strūklakām izvirdumu biežums var svārstīties no vairākām minūtēm līdz stundām un pat dienām.

Tādējādi Jeloustonas parkā Milzu geizers ik pēc 3 dienām izgrūž tvaiku un verdošu ūdeni 40 metru augstumā. Un līdzīga strūklaka, Old Faithful, ik pēc 70 minūtēm izšauj verdošu ūdeni no zemes zarnām. Varat iestatīt savu pulksteni, izmantojot dažas no šīm strūklakām, jo ​​intervāls starp emisijām nepārsniedz minūti.

Tieši šī pārsteidzošā periodiskums zinātniekus ir vajājis visos laikos. 19. gadsimta sākumā tika izveidots pirmais spekulatīvais geizera modelis.

Zinātnieki pieņēma, ka dziļi zem zemes atradās liela ala, kas piepildīta ar karstiem pazemes ūdeņiem. Ir arī šaurs kanāls, pa kuru pārkarsēts tvaiks iziet uz zemes virsmu. Un pazemes siltumu nodrošina magmas slāņi, kas atrodas seklā dziļumā. Bet kāpēc ūdens ar pārtraukumiem vārās?

Svarīgs novērojums tika veikts 1836. gadā. Izmantojot īpašas metodes, tika konstatēts, ka temperatūra Islandes Lielā geizera kanālā palielinās līdz ar dziļumu. Bet pats kuriozākais bija tas, ka lielā dziļumā ūdens temperatūra bija augstāka par 100 grādiem pēc Celsija, bet nevārījās.

Tomēr fiziķiem tas nemaz nebija pārsteigums. Viņi jau sen pierādīja, ka ūdens viršanas temperatūra galvenokārt ir atkarīga no spiediena. Piemēram, lai ūdens vārītos ar spiedienu, kas ir 5 reizes lielāks par atmosfēras spiedienu, tas jāuzsilda līdz 150 grādiem pēc Celsija. Bet zemā spiedienā ūdens vārās pat istabas temperatūrā.

Geizera darbības princips

Pamatojoties uz viršanas punkta atkarības no spiediena dabisko mehānismu, zinātnieki ir izstrādājuši geizera darbības modeli. Tas izskatās šādi: zemē ir garš vertikāls šaurs kanāls. Tas piepildīsies ar gruntsūdeņiem. Turklāt, jo dziļāks ir ūdens slānis, jo lielāks spiediens tajā. Ūdeni silda ar ģeotermālo siltumu. Tā temperatūra kanāla apakšējos slāņos tuvojas viršanas temperatūrai un galu galā to pārsniedz.

Verdošais ūdens slānis sāk virzīt uz augšu ūdeni, kas atrodas augšpusē. Spiediens tajā pazeminās, un augšējie slāņi, savukārt, arī sāk vārīties. Tā attīstās lavīnai līdzīgs process, kā rezultātā viss ūdens pazemes vertikālajā kanālā ļoti ātri pārvēršas verdošā ūdenī un tvaikos. Geizers izspiež savu verdošo saturu zemē un atkal sāk piepildīties ar aukstu gruntsūdeni.

Saskaņā ar šo hipotēzi geizeru noslēpums tiek izskaidrots diezgan loģiski. Un izvirduma biežums ir atkarīgs no pazemes kanāla platuma un konfigurācijas, kā arī no tā piepildīšanās ātruma ar gruntsūdeņiem. Liela nozīme ir arī siltuma avota tuvumam, kam vajadzētu uzsildīt ūdens masu un sākt iztvaikošanas procesu.

Bet, lai gan šī shēma izskatās diezgan pievilcīga, neviens vēl nav spējis pierādīt tās pareizību. Lai to izdarītu, jums ir jāizveido mākslīgais modelis, kas pēc saviem parametriem pilnībā atbilst dabiskajam ekvivalentam. Tas nav izdarīts līdz mūsdienām, un tāpēc geizeri turpina saglabāt savu noslēpumu un pamatoti tiek uzskatīti par īstu dabas brīnumu.

GEIZERI (no Īslandes geisa — izplūst), avoti, kas periodiski izdala karstu ūdeni un tvaiku. Geizeri ir izplatīti galvenokārt mūsdienu vai nesen pārtrauktas vulkāniskās aktivitātes apgabalos. Viņu ciklā ir četri posmi: atpūta, izliešana, izvirdums (izplūst), planēšana (daži no tiem var nebūt izteikti). Geizeri ar gandrīz nemainīgu cikla ilgumu ir regulāri, bet tie ar mainīgu ciklu ir neregulāri. Atpūtas stadijas klātbūtne atšķir geizerus no citiem pulsējošiem (tostarp viršanas) avotiem. Cikla ilgumu var izmērīt minūtēs, stundās, dienās un pat gados. Atpūtas stadija ilgst no vairākām minūtēm līdz vairākām stundām vai dienām (miega un izliešanas stadijas ilgums un to saistība ar cikla ilgumu katram geizeram ir individuāla), izvirduma stadija ilgst no vienas līdz vairākām minūtēm, planēšanas stadija , ja tāds ir, nepārsniedz vairākas minūtes. No avotiem izplūstošais ūdens ir nedaudz mineralizēts (1-2 g/l), satur salīdzinoši daudz silīcija dioksīda, no kura kanāla izejā veidojas geizerīta (porains opāla iezis) pārsegumi, kas izskatās kā mazs nošķelts. konuss vai maiga ieplaka (bedre). Geizerus raksturo tvaika-ūdens strūklakas augstums un viena izvirduma (jaudas) laikā izplūstošā ūdens masa.

Ir vairāki pieņēmumi par geizeru darbības periodisko režīmu. Saskaņā ar vienu no visizplatītākajām geizeru darbības hipotēzēm (akas modelis), kas ierosināta 19. gadsimta vidū, ir kanāls, kurā ieplūst karsts ūdens ar viršanas temperatūru, kas ir augstāka nekā atmosfēras spiedienā (virs 100 ° C). . Vārīšanās nenotiek, jo virs karstā ūdens ir diezgan gara atdzesēta ūdens kolonna. Ieplūstot ūdenim, tā līmenis paaugstinās un pēc kāda laika sasniedz virsmu. Sākas aizplūšana (drenāža), kā rezultātā spiediens atdzesētā un karstā ūdens saskares zonā samazinās un pienāk brīdis, kad tas kļūst mazāks par ūdens viršanas temperatūru. Sākas vārīšanās un tvaika-ūdens maisījuma izdalīšanās - izvirdums. Ja ūdens plūsma dziļumā ir apgrūtināta, vārīšanās zonas līmenis pazeminās, līdz sistēma tiks iztukšota. Tvaiki pacelsies un atstās kanālu, un izplūstošais ūdens daļēji nokritīs, veidojot atdzesēta ūdens kolonnu, kas neļauj dziļumā ieplūstošajam karstajam ūdenim vārīties. Sistēma atgriezīsies sākotnējā stāvoklī. Ir zināmi arī citi geizeru darbības modeļi: aukstā un karstā ūdens sajaukšana ar mainīgu plūsmas ātrumu vai kameras modelis, kas ņem vērā padeves kanāla īpašo formu. Pēc dažu pētnieku domām, katram geizeram ir individuāls darbības mehānisms, kas saistīts ar pazemes kanālu sistēmas sarežģīto struktūru un geizerus barojošo ūdens plūsmu daudzveidību.

Geizeri ir sastopami daudzās valstīs. Augsti, spēcīgi geizeri ir zināmi Islandē, Kanādā, ASV, Ķīnā, Japānā, Jaunzēlandē un Krievijā (atklāti Kamčatkā Geizeru ielejā 1941. gadā). Viena izvirduma laikā izplūstošā ūdens masa ir lielākā Kamčatkas geizeros (piemēram, Grota, Velikan, Maly). Kamčatkā ir aptuveni 100 geizeru, no kuriem aptuveni 20 ir lieli. ASV, Jeloustonas nacionālajā parkā, atrodas augstākais mūsdienu geizers - Steamboat, jeb Steamboat (tā tvaika-ūdens strūklakas maksimālais augstums ir 90-120 m; pēdējie lielākie izvirdumi bijuši 1989., 1990., 1991., 2000. 2002, 2003, 2005); citi augstie geizeri ir Giant un Old Faithful. Agrāk augstākais un jaudīgākais geizers uz Zemes bija Waimangu (Ziemeļu sala, Jaunzēlande), kas 1899.-1904.gadā darbojās neregulāri ar laika posmu no 5 līdz 30 stundām, izmetot ūdens straumi 180m augstumā. (apmēram 800 tonnas ūdens) ar katru izvirdumu), savukārt atsevišķi šļakatas sasniedza 450 m augstumu. Vēl viens augstākais pagātnes geizers ir Excelsior (Jeloustonas nacionālais parks). 1880. gados tā izcēlās ar plašu ūdens fronti līdz 90 m augstumam, tā pēdējā darbība tika atzīmēta 1985. gadā.

Lit.: Ustinova T.I. Kamčatkas geizeri. M., 1955; Droznins V. A. Vulkāniskā procesa fiziskais modelis. M., 1980; Rinehart 3. S. Geizeri un ģeotermālā enerģija. N.Y., 1980; Braiens T. S. Jeloustonas geizeri. 3. izdevums Niwot, 1995. gads.

Geizeri, karstie avoti un minerālavoti ir pēdējās draudīgās vulkāniskās darbības atbalsis.

Geizeri ir avoti, kuros regulāri izplūst verdošs ūdens. Ar sprādzienu un rūkoņu milzīgs verdoša ūdens stabs, kas tīts biezos tvaika mākoņos, uzlido lielā strūklakā, dažreiz sasniedzot 80 m.

Strūklaka kādu brīdi plūst, tad ūdens pazūd, tvaika mākoņi izklīst, un iestājas miera stāvoklis.

Daži geizeri izdala ūdeni ļoti maz vai tikai to izsmidzina. Ir karstie avoti, kas izskatās kā peļķes, kurās ūdens vārās ar burbuļiem. Parasti ap geizeru atrodas baseins jeb sekls krāteris, kura diametrs sasniedz vairākus metrus. Šāda baseina malas un blakus esošā zona ir pārklāta ar silīcija dioksīda nogulsnēm, kas atrodas verdošā ūdenī. Šīs atradnes sauc par geizerītu. Dažu geizeru tuvumā veidojas geizerīta konusi, kuru augstums ir no dažiem centimetriem līdz vairākiem metriem.

Uzreiz pēc geizera izvirduma baseins tiek attīrīts no ūdens, un tā apakšā var redzēt ar ūdeni piepildītu kanālu (ventilāciju), kas iet dziļi pazemē.

Pirms izvirduma sākuma ūdens paceļas, lēnām piepilda baseinu, uzvārās, izšļakstās, tad ar sprādzienu augstu uzlido verdoša ūdens strūklaka.

Geizeri ir ļoti reta un skaista dabas parādība. To var novērot šeit (Kamčatkā), Islandē, Jaunzēlandē un Ziemeļamerikā. Mazie atsevišķi geizeri sastopami dažos citos vulkāniskos apgabalos.

Kamčatkas austrumu daļā, uz dienvidiem no Kronotsky ezera, upes ielejā ir daudz geizeru. Geysernaya. Upe sākas izdzisušā Kihpiničas vulkāna nedzīvajās nogāzēs un tās lejtecē veido līdz 3 km platu ieleju. Šīs ielejas nogāžu nogāzēs ir daudz karsto avotu, karstu un siltu ezeru, dubļu podi un geizeri.

Šeit ir zināmi apmēram 20 lieli geizeri, neskaitot mazos, kas izšļakstās tikai dažus centimetrus. Pie dažām no tām augsne ir silta un dažreiz pat karsta.

Daudzus geizerus ieskauj dīvainu formu daudzkrāsainu geizeru nogulumi, kas līdzīgi skaistiem mākslīgiem režģiem. Dažkārt geizerīts aptver vairākus desmitus kvadrātmetru lielas platības. Piemēram, pie Kamčatkas lielākā geizera - “Milža”, kas izmet milzīgu strūklaku vairāku desmitu metru augstumā, izveidojies apmēram hektāru liels geizera laukums. Tas viss ir pārklāts ar nokarenu mazu akmens rožu formā pelēcīgi dzeltenā krāsā.

Geizera izvirdums. Foto: Džefrijs Plaušs

Geizers sadaļā. Līnijas rāda ūdeni, apļi rāda gāzes.

Netālu atrodas geizers “Pērle”, kas nosaukts pēc geizerīta nogulumu formas un krāsas: ar pērlēm līdzīgu perlamutra nokrāsu. Šeit atrodas geizers “Cukurs” ar bagātīgām un skaistām gaiši rozā geizerīta nogulsnēm. Šis ir pulsējošs avots, ūdens no tā netiek izmests kā strūklaka, bet izšļakstās vienmērīgiem uzplūdiem.

Pervenecas geizers atrodas uz karstas akmeņainas platformas gandrīz pašā upes krastā. Trokšņains, netālu no upes ietekas. Geysernaya. Apmēram pusotra metra diametrā un tikpat dziļajā baseinā “Pervenets” ir apjozti lieli akmeņu bluķi. Ja paskatās baseinā uzreiz pēc izvirduma, jūs redzēsiet, ka tajā nav absolūti nekāda ūdens, un apakšā ir bedre vai kanāls, kas ieslīpi iet dziļumā. Pēc kāda laika no pazemes atskan dārdoņa, līdzīga motora troksnim: pa kanālu sāk celties ūdens, pamazām piepildot baseinu. Tas uzvārās, sasniedz baseina malas, paceļas arvien augstāk, izšļakstās un, visbeidzot, ar sprādzienu izplūst šķība verdoša ūdens stabs, tīts biezos tvaika mākoņos. Strūklaka paceļas vismaz 15-20 m augstumā Tā pūš divas vai trīs minūtes, tad iestājas klusums, tvaiki izklīst, un bez riska atkal var ieskatīties tukšajā baseinā. Pēc neilga laika atkal atskan dūkoņa un geizers atkal sāk darboties.

Islande jau sen ir slavena ar saviem karstajiem avotiem, verdošām upēm un geizeriem. Gandrīz visu tās upju ielejās ir redzami augošie tvaiku mākoņi no verdošiem avotiem un geizeriem. Īpaši daudz to ir salas dienvidrietumu daļā. Interesanti tur redzēt slaveno “Lielo geizeru”. Tā baseina diametrs ir aptuveni 18 m. Baseina gludais dibens centrā pārvēršas apmēram 3 m diametrā noapaļotā mutē, kas pēc formas ir līdzīga pionieru kaluma zvanam. Geizera kanāls iet uz lielu dziļumu, savienojot pazemē caur plaisām ar alām, kuras periodiski piepilda ar karstu ūdeni un tvaiku. Ūdens temperatūra geizerā uz virsmas ir līdz 80°, bet kanālā kādā dziļumā līdz 120°.

"Lielā geizera" izvirdums ir ļoti skaists. To atkārto ik pēc 20-30 stundām un ilgst 2,5-3 stundas. “Lielais geizers” izplūst līdz 30 m augstumā.

Islandes skarbā daba liek iedzīvotājiem izmantot dažus karstos avotus, lai apūdeņotu savus laukus. Dārzeņus un graudus audzē uz sakarsētām augsnēm. Karstais ūdens no avotiem tiek izmantots arī māju apkurei pilsētās un mazpilsētās. Piemēram, Islandes galvaspilsētu Reikjavīku pilnībā apsilda karstie avoti.

Jaunzēlandes ziemeļu salā Waimangu geizers darbojās līdz 1904. gadam. Tas bija lielākais geizers pasaulē. Spēcīga izvirduma laikā tā straume tika izmesta 450 m gaisā, taču tagad šis geizers ir pilnībā pazudis. Tas skaidrojams ar ūdens līmeņa pazemināšanos par 11 m tuvākajā ezerā. Tarawera.

Ezera krastā Waikato (Jaunzēlande) atrodas geizers ar nosaukumu "Vārnas ligzda" ("Vārnas ligzda"), kura izvirdums ir atkarīgs no ūdens līmeņa ezerā. Ja ūdens ir augsts, geizers izplūst ik pēc 40 minūtēm, ja ūdens līmenis ir zems, izvirdums notiek pēc 2 stundām.

Daudzi un dažādi karstie avoti un geizeri atrodas Ziemeļamerikā pie Vaiomingas un Montānas robežas. Šo gleznaino vietu, ko ieskauj augstās sniegotās Klinšu kalnu grēdas, sauc par Jeloustonas nacionālo parku. Tas ir augsts plato, ko griež dziļas upju ielejas un ezeru ieplakas.

Pirms vairākiem miljoniem gadu šeit notika ļoti spēcīgi vulkāna izvirdumi, atstājot aiz sevis šo apbrīnojamo dabas stūrīti. No 200 geizeriem Jeloustonas parkā Old Faithful tiek uzskatīts par slavenāko. Daudzus simtus gadu tas nav pārtraucis savu darbību, tāpat kā daži citi geizeri un karstie avoti Jeloustonas parkā.

Iedomājieties milzīgo siltuma daudzumu, ko šie geizeri un karstie avoti nes uz Zemes! Tiek lēsts, ka siltums no visiem Jeloustonas parka avotiem varētu izkausēt aptuveni 3 tonnas ledus sekundē.

No kurienes nāk šis siltums?

Geizeri sastopami vietās, kur neatdzesēta magma atrodas tuvu zemes virsmai. No tā izdalītās gāzes un tvaiki, paceļoties augšup, ceļo garu ceļu pa plaisām. Tajā pašā laikā tie sajaucas ar gruntsūdeņiem, uzkarsē un paši pārvēršas karstā ūdenī, kurā ir izšķīdinātas dažādas vielas. Šāds ūdens nonāk uz zemes virsmas burbuļojošu viegli uzliesmojošu avotu, dažādu minerālavotu, geizeru u.c.

Zinātnieki norāda, ka pazemē geizers sastāv no alām (kambarām) un savienojošām ejām, plaisām un kanāliem, kas atrodami sasalušajās lavas plūsmās. Šīs alas ir piepildītas ar cirkulējošiem pazemes ūdeņiem, nelielā dziļumā, no kura atrodas neatdzisušas magmas kameras.

Geizeru izvirdums notiek dažādos veidos, atkarībā no pazemes kameru lieluma, kanālu formas un plaisu atrašanās vietas, pa kurām siltums plūst no zemes dzīlēm, no gruntsūdeņu pieplūdes daudzuma un ātruma. No fizikas ir zināms, ka ūdens viršanas temperatūra pie 1 atmosfēras spiediena jūras līmenī ir 100°. Ja spiediens palielinās, viršanas temperatūra palielinās,

un, samazinoties spiedienam, tas samazinās. Ūdens staba spiediens geizera kanālā palielina ūdens viršanas temperatūru kanāla apakšā. Sildot no apakšas, ūdens sāk kustēties; uzkarsētais apakšējais ūdens slānis kļūst mazāk blīvs un paceļas uz virsmu, savukārt vēsāks ūdens no virsmas iet uz leju, kur, sasilstot, tas savukārt paceļas augšup utt. Tādējādi tvaiki un gāzes, nepārtraukti sūcot cauri plaisām no dziļuma, silts ūdens, uzkarsē līdz vārīšanās temperatūrai.

Ja geizera kanāls ir plats un tam ir vairāk vai mazāk regulāra forma, ūdens, kustoties (cirkulējot), sajaucas, vārās un karsta avota veidā izšļakstās virspusē. Ja kanāls ir līkumots un šaurs, ūdens nevar sajaukties un uzsilst nevienmērīgi. Spiediens no augšas, ūdens stabs, kas atrodas zemāk, ūdens pārkarst un nepārvēršas tvaikā. Tvaiks tiek izlaists atsevišķos burbuļos. Saspiests tvaiks, uzkrājoties zemāk, mēdz izplesties, rada spiedienu uz augšējo ūdens slāni kanālā un paceļ to tik augstu, ka izšļakstās uz Zemes virsmas mazās strūklakās - izvirduma priekšvēstnešos. Ūdens slīdēšana samazina ūdens staba svaru kanālā; Līdz ar to spiediens dziļumā samazinās un pārkarsēts ūdens, būdams virs viršanas temperatūras, uzreiz pārvēršas tvaikos. Tvaika spiediens no apakšas ir tik liels, ka tas izspiež ūdeni no kanāla milzīgu verdoša ūdens strūklaku un tvaika mākoņu veidā.



Reģionos ar intensīvu mūsdienu vai nesen pabeigtu vulkānisko darbību bieži vien ir avoti, kas zem augsta tvaika spiediena periodiski izdala karsta ūdens un tvaika strūklakas tieši uz Zemes virsmas. Tie ir tā sauktie geizeri. Ir arī karstie avoti, kam raksturīga lēna ūdens plūsma no zemes garozas plaisām.

Islande ir bagāta ar karstajiem avotiem un geizeriem, kur ir aptuveni 700 no tiem Nosaukums “geizers” cēlies no islandiešu vārda “izplūst, izplūst”. Krievijas teritorijā Kamčatkā ir geizeri, īpaši populāra ir Geizeru ieleja. Šīs parādības ir zināmas arī Ziemeļamerikā un Dienvidamerikā, Japānā, Jaunzēlandē un Ķīnā. Geizeru izskats ir daudzveidīgs. Tie var izskatīties kā mazi nošķelti konusi ar stāvām nogāzēm, kā zemi, maigi kupoli, kā mazi bļodveida grāvji, kā neregulāras formas bedres utt. To sienās vai apakšā ir spraugai līdzīgu vai cauruļveida kanālu izplūdes atveres.

Geizeru darbību raksturo atpūtas periodu klātbūtne, baseina piepildīšana ar ūdeni, tvaika un ūdens maisījuma izplūde, tvaika izdalīšanās pabeigšana un atkal pāreja uz atpūtas stadiju. Geizerus iedala divās grupās: parastajos un neregulārajos. Tiem avotiem, kas pieder pie pirmās grupas, cikla ilgums un tā atsevišķie periodi ir relatīvi nemainīgs, neregulārajiem geizeriem tas ir mainīgs. Dažādiem geizeriem posmi var ilgt minūtes, desmitiem minūšu, un atpūtas periodu ilgums var būt no vairākām minūtēm līdz vairākām dienām. Geizeru darbība nav ilgstoša, kas ir saistīts ar vairākiem faktoriem, jo ​​īpaši, gruntsūdeņu plūsmas samazināšanos kanālu tuvumā, siltuma plūsmas samazināšanos utt.

Geizeri izplūst, izšļākdami ūdeni lielā augstumā. Piemēram, Milzu geizers Kamčatkā ik pēc 5-6 stundām izmet ūdens straumi ar diametru 3 m un augstumu līdz 50 m. Ziemeļamerikā Old Faithful geizers paceļ ūdens stabu 80 m katru stundu.

Geizeru izmestais ūdens uz zemes virsmas ir tīrs, nedaudz mineralizēts, ar augstu silīcija dioksīda saturu. Tieši no silīcija dioksīda geizera kanāla izejā veidojas tāds iezis kā geizerīts, kas pēc struktūras ir tuvu opālam. Ūdens ķīmiskais sastāvs ir nātrija hlorīds vai nātrija hlorīds-bikarbonāts. Geizeru izdalītais ūdens ir atmosfēras izcelsmes, sajaukts ar magmas mitruma kondensātu.

Tālāk aprakstītā hipotēze par geizeru veidošanās mehānismu ir vispārpieņemta. Ūdens, kas kanālā iesūcies no iežu slāņiem tā apakšējos posmos, uzsilst un vārās, veidojoties tvaikiem, kas ūdeni izmet ārā.

Saistītie materiāli: