Содержание
Введение
1. Определение и сущность явления
2. Динамика
3. Причины возникновения
4. Классификация
5. Распространение
6. История открытия
7. Влияние на окружающую среду и деятельность человека
8. Влияние человека и возможности управления
9. Прогнозирование
Список литературы
Введение
Гейзеры одно из самых удивительных явлений природы. Они распространены во многих частях Земли и прекрасно дополняют живописные долины. Даже если бы из гейзера не била в воздух огромная струя воды, он все равно оставался бы одним из наиболее интересных чудес природы. Гейзер действительно представляет собой горячий источник, а горячий источник — это уже само по себе удивительно. Вот отверстие в земле, наполненное горячей водой.Целью этого реферата является раскрытие красоты гейзеров и их пользы для человечества. На нашей планете множество прекрасных и удивительных уголков, но гейзеры поражают воображение своей мощью и одновременно неповторимостью. По сравнению с остальными географическими открытиями гейзеры стали известны сравнительно недавно и поэтому их изучение еще интересней. Наблюдение за извержением гейзера можно сравнить с извержением вулкана, с одной лишь разницей, что наблюдение за гейзером более безопасно. Долгое время возникновение и принцип извержения гейзеров были не ясны, но это не умаляет их достоинства. Хотелось бы, чтобы после прочтения данного реферата гейзеры стали интересны еще кому-нибудь и открыли бы для себя что-то новое или полезное. Выбор этой темы обусловлен тем, что о гейзерах очень мало информации (что было подтверждено в ходе подготовки реферата), т.к. каждый день мы слышим о вулканах, землетрясениях и других явлениях.
1. Определение и сущность явления
Гейзеры (исландский geysir — хлынуть) – это периодически фонтанирующие источники горячей воды с паром. Гейзеры являются одним из проявлений поздних стадий вулканизма, распространены в областях современной вулканической деятельности. Свою известность и название они получили в Исландии, где наблюдались впервые.
Рис. 1. Гейзер.
2. Динамика
Каждый гейзер приурочен обычно к округлому отверстию или грифону. Грифоны бывают различных размеров. В глубине этот канал переходит в тектонические трещины. Весь канал заполнен перегретой подземной водой. Её температура в грифоне может быть 90-98 градусов, в то время как в глубине канала она значительно выше и достигает 125-150 градусов и более. В определённый момент в глубине начинается интенсивное парообразование, в результате колонна воды в грифоне приподнимается. При этом каждая частица воды оказывается в зоне меньшего давления, начинается кипение и извержение воды и пара. Куда ни бросишь взгляд, из растрескавшейся почвы с шипением вырываются струи пара, а на поверхности земли, изобилующей кратерами, в некоторых местах пенится вода из скрытых источников – горячая как кипяток. (1, стр. 113-122)
Рис. 2. Гейзер и схема его образования
Выделяющиеся из нее газы и пары, поднимаясь, проходят длинный путь по трещинам. Они растворяются в подземных водах и нагревают их. Такая вода и выходит на поверхность Земли в виде бурлящих горячих ключей, различных минеральных источников, гейзеров. Механизм действия гейзеров, периодически выбрасывающих воду на поверхность, еще не совсем выяснен. Ученые предполагают, что под землей гейзер состоит из пещер (камер) и соединяющих их проходов, трещин и каналов, встречающихся в застывших лавовых потоках (См. Рис.2). Эти пещеры и заполняются циркулирующими горячими подземными водами, которые под действием перегретых паров, поднимающихся от магматических очагов, нагреваются до температур выше точки кипения воды ( 8, стр. 126).Извержения гейзеров зависят от величины подземных камер и каналов, от расположения трещин, по которым поступает тепло из магматического очага, от количества и скорости притока грунтовых вод. Из физики известно, что точка кипения воды при давлении в 1 атм на уровне моря равна 100°. Если давление увеличивается, то температура кипения повышается. Давление столба воды в канале гейзера повышает точку кипения воды на дне канала. Нагретый нижний слой воды делается менее плотным и поднимается на поверхность, а более холодная вода с поверхности спускается вниз, где, согреваясь, в свою очередь, поднимается, и т. д. Перегретая вода, поднимаясь по каналу, достигает того уровня, на котором давление столба воды уменьшается настолько, что она может вскипеть, а упругость водяного пара сможет выбросить ее с огромной силой вверх в виде кипящего фонтана (см. Рис.3).Если канал гейзера широкий и более или менее правильной формы, вода перемешивается, закипает и периодически выплескивается на поверхность в виде горячего фонтана. Если же канал извилистый и узкий, вода не может перемешиваться и нагреваться равномерно. Вследствие давления сверху столба воды нижние слои воды оказываются перегретыми и не превращаются в пар. Пар выделяется лишь 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. Вес столба воды в канале уменьшается, следовательно, давление на глубине понижается, и перегретая вода, находясь выше точки кипения, мгновенно превращается в пар. Давление пара снизу так велико, что он выталкивает воду из канала — и в воздух выбрасывается огромный фонтан кипятка и клубы пара.
Рис. 3. Схема действия гейзера. Находящаяся под гидростатическим давлением вода в подземных пустотах постепенно нагревается выше 100°. При достижении критической температуры она вскипает. Образующийся пар с шумом выбрасывается из гейзера, увлекая с собой кипящую воду.
Охлажденная выброшенная вода частично падает в чашу гейзера и попадает в его канал. Часть воды поднимается с глубин, но большая часть ее обычно просачивается в канал из боковых пород. В канале она нагревается, перегревается в нижних частях его, возникает снова пар, и происходят выбросы пароводяной смеси, т. е. гейзер начинает извергаться с полной силой. Таким образом, периодичность действия гейзеров зависит от размеров канала (но не от его формы), времени его заполнения водой и нагревания до температур, несколько превышающих точку кипения воды в местонахождении гейзера, что зависит от абсолютной высоты этой местности. После извержения канал постепенно заполняется подземной водой, частично водой, выброшенной при извержении и стекающей обратно в грифон. На некоторое время устанавливается равновесие, нарушение которого приводит к новому пароводяному извержению. Высота фонтанирования зависит от величины гейзера. Горячие источники и гейзеры появляются всюду, где вода через сложный лабиринт трещин и расселин находит выход на поверхность земли. При этом температура её иногда троекратно превышает точку кипения. Распространяющиеся пузырьки пара выталкивают воду через любую доступную трещину в земле. Если это скважина, то из земли бьёт горячий источник, а если маленькое отверстие, то вода гейзера пробивается вверх через регулярные промежутки времени. В одном из крупных гейзеров Иеллоустонского парка высота фонтана воды и пара достигала 40 метров.Самый знаменитый гейзер Иеллоустонского парка называется «Верный служака»: по нему можно проверять часы. Через каждые 65 с половиной минут он ровно в течение 4-х минут выбрасывает вверх эффектную струю воды. Особенно сильное парообразование можно наблюдать в прохладные месяцы – весной или зимой.