Что такое гейзер


Извержение гейзера «Старый служака» в Йеллоустонском национальном парке (Северная Америка).
Извержение гейзера «Старый служака» в Йеллоустонском национальном парке (Северная Америка).

Гейзеры, горячие ключи и минеральные источники — последние отголоски грозной вулканической деятельности.

Гейзеры — замечательное и своеобразное явление природы. Это кипящие источники, в которых через определенные промежутки времени происходят извержения кипятка. Со взрывом и грохотом огромный столб кипящей воды, окутанный густыми клубами пара, взлетает вверх большим фонтаном, рассыпаясь на высоте иногда до 80 м.

Фонтан бьет некоторое время, затем вода исчезает, клубы пара рассеиваются, и наступает состояние покоя.

Некоторые гейзеры выбрасывают воду совсем невысоко или только разбрызгивают, а есть горячие источники, похожие на лужи, в которых вода кипит пузырями. Обычно вокруг гейзера есть бассейн или неглубокий кратер, поперечник которого бывает в несколько 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 освобождается от воды бассейн, и на дне его можно увидеть канал (жерло), заполненный водой, уходящий глубоко под землю.

Перед началом извержения вода поднимается, медленно заполняет бассейн, бурлит, выплескивается, затем со взрывом высоко взлетает фонтан кипятка. Через некоторое время извержение прекращается.

Гейзеры — очень редкое и одно из самых красивых явлений природы. Его можно наблюдать на Камчатке, в Исландии, в Новой Зеландии и в Северной Америке. Небольшие одиночные гейзеры встречаются в некоторых других вулканических областях.

В восточной части Камчатки, южнее Кроноцкого озера, много гейзеров в долине р. Гейзерной. Она берет свое начало на безжизненных склонах потухшего вулкана Кихпиныч, а в нижнем течении образует долину до З км шириной. На уступах склонов этой широкой долины располагается множество горячих ключей, горячие и теплые озерки, грязевые котлы и гейзеры.

Здесь известно около 20 крупных гейзеров, не считая мелких, выплескивающих воду всего на несколько сантиметров. Около некоторых гейзеров почва теплая, а иногда даже горячая. Многие гейзеры окружены натеками разноцветного гейзерита причудливых форм, похожих 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. Эта площадка спускается к реке красивыми ступенями.

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.

Гейзерит
Гейзерит

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 столько же глубиной, окружен крупными глыбами камней. Если заглянуть в бассейн тотчас после извержения, можно увидеть, что в нем совершенно нет воды и 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 наполняя 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, поднимается с грохотом на высоту не менее чем 15-20 метров. Мощный фонтан 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. Этот процесс длится иногда многие столетия.

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

Кратер «Большого Гейзера» (Исландия). Извержение только что кончилось, и кратер пустой, но чаще кратер и плоский бассейн наполнены горячей водой.
Кратер «Большого Гейзера» (Исландия). Извержение только что кончилось, и кратер пустой, но чаще кратер и плоский бассейн наполнены горячей водой.

Извержение «Большого Гейзера» очень своеобразно и красиво. Оно повторяется через каждые 20—30 часов и длится 2,5-3 часа. Подземный грохот, взрывы и легкое колебание почвы возвещают о наступающем извержении «Большого Гейзера». Вода в переполненном бассейне бурлит, выплескивается и переливается через края, стекая ручьями по конусу. Вдруг раздается сильный взрыв, и мощный фонтан кипятка взлетает на огромную высоту, бьет некоторое время и исчезает. Не успеет рассеяться пар, как вылетает еще более мощный и высокий столб кипятка, за ним еще и еще. «Большой Гейзер» фонтанирует на высоту до 30 м. Постепенно высота фонтана убывает, и наконец гейзер совсем стихает, только густой пар окутывает конус.

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, столица Исландии Рейкьявик полностью отапливается водами горячих источников.

На Северном о-ве Новой Зеландии вулканическая деятельность в значительной степени прекратилась, последствием ее остались горячие источники, гейзеры и струи паров. До 1904 г. здесь действовал гейзер «Вай-мангу». Это был самый большой гейзер в мире. Во время сильного извержения его струя выбрасывалась в воздух на 450 м. Но теперь этот гейзер совершенно исчез. Объясняют это снижением на 11 м уровня воды в ближайшем озере Таравера.

«Большой Гейзер» во время самого сильного извержения.
«Большой Гейзер» во время самого сильного извержения.

На берегу оз. Вайкато 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, то извержение происходит через 2 часа.

Многочисленные и разнообразные горячие источники и гейзеры находятся в Северной Америке на границе штатов Вайоминг и Монтана. Это живописное место называется Йеллоустонским национальным парком. Оно представляет собой высокое плоскогорье, изрезанное глубокими долинами рек и впадинами озер, окруженное высокими снежными хребтами Скалистых гор.

Несколько миллионов лет назад здесь происходили очень сильные вулканические извержения, следом которых и остался этот удивительный уголок природы. Из 200 гейзеров, находящихся в Деллоустонском парке, самым знаменитым считается гейзер «Старый Служака», названный так за правильность, с которой он извергается. Гейзер действует регулярно через каждые 53—70 минут; огромный фонтан поднимается на высоту до 50 м.

Считают, что при каждом извержении этот гейзер выбрасывает примерно 50 тыс. литров кипятка. В течение многих сотен лет он не прекращает своей деятельности, так же как и некоторые другие гейзеры и горячие источники Йеллоустонского парка.

Представьте себе, какое огромное количество тепла приносится этими гейзерами и горячими источниками на поверхность Земли! Предполагают, что тепло всех источников Йеллоустонского парка может расплавить около 3 Т льда в секунду.

Откуда же берется это тепло?

Гейзеры бывают в районах, где недалеко от 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 бурлящих горячих ключей, различных минеральных источников, гейзеров и т. п.

Извержение гейзера «Жемчужный» (Камчатка).
Извержение гейзера «Жемчужный» (Камчатка).

Ученые предполагают, что под землей гейзер состоит из пещер (камер) и соединяющих их проходов и трещин (каналов), встречающихся в застывших лавовых потоках. Эти пустоты 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, от количества и скорости притока в них грунтовых вод и от поступления тепла из глубины. Из физики известно, что точка кипения воды при давлении в 1 атмосферу на уровне моря равна 100°. Если давление увеличивается, то температура кипения повышается, а при уменьшении давления она понижается. Давление столба воды в канале гейзера повышает точку кипения воды на дне канала. Вода при нагревании ее снизу приходит в движение; нагретый нижний слой воды делается легче и поднимается на поверхность, а более холодная вода с поверхности опускается 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. 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, поднимаясь 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.

Гейзер в разрезе. Штрихами показана вода, а кружками — газы.
Гейзер в разрезе. Штрихами показана вода, а кружками — газы.

Давление пара снизу так велико, что выталкивает воду из канала в виде огромных фонтанов кипятка и клубов пара. Величина фонтанов гейзеров и характер их действия зависят от величины и расположения подземных камер, каналов и силы давления пара.