Гейзеры

Размещено на http://www.allbest.ru/

Московский Государственный Университет

Инженерной экологии

Реферат на тему: «Гейзеры»

Выполнила: Мухиева Н.А.

Группа Н-37

Проверил: Буланов С.А.

Москва, 2011 г.

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.

3. Причины возникновения

Появление гейзеров на поверхности обусловлено наличием в глубине напорных термальных вод с температурой значительно выше 100° С. Только в этом случае существованием на возможно интенсивное парообразование в процессе подъема воды вверх, уменьшение объемного веса и как следствие извержение пароводяной смеси. Перерыв в извержении, что отличает гейзеры от постоянно действующих кипящих источников, связан с опережающим движением пара по каналу гейзера, самоохлаждением воды, а также несбалансированным поступлением перегретой воды по сравнению с возможностью выброса пароводяной смеси из канала с относительно большим сечением. На глубине в несколько сотен метров происходит быстрое повышение температуры воды до точки кипения. Выводной канал гейзера имеет изгибы, препятствующие выходу на поверхность пара и охлаждению воды путем конвекции (4, стр. 92).Полагают, что бoльшая часть изверженной воды поступает в канал гейзера через трещины с поверхности земли. Однако высокие температуры горных пород указывают на присутствие недавно застывшей или застывающей магмы на небольшой глубине; следовательно, часть воды может быть и магматического происхождения. Щелочные воды гейзеров содержат растворенный кремнезем. 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 до нескольких метров (См. Рис. 4).

Рис. 4. Отложения кремнезема.

Многие гейзеры окружены натеками разноцветного гейзерита, которые покрывают иногда большие площади. Так, например, около самого большого камчатского гейзера Великан, выбрасывающего фонтан высотой в несколько десятков метров, образовалась площадка гейзерита примерно в гектар. Она вся покрыта натеками в виде маленьких каменных розочек серовато-желтого цвета. Неподалеку находится гейзер Жемчужный, названный так по форме и цвету отложений гейзерита. Гейзер Сахарный окружен красивыми отложениями нежно-розового гейзерита.

4. Классификация

Гейзер функционирует циклически. Состояние покоя сменяется наполнением внутреннего пространства водой, выхода её наружу в виде фонтана и выбросов пара. Фонтанирование постепенно переходит в более спокойное выделение, которое затем прекращается вообще.Различают регулярные и нерегулярные гейзеры. У первых продолжительность цикла в целом и его отдельных стадий почти постоянна, у вторых -- изменчива, у разных гейзеров продолжительность отдельных стадий измеряется минутами и десятками минут, стадия покоя длится от нескольких минут до нескольких часов или дней. Вода, выбрасываемая гейзерами, относительно чистая, слабо минерализованная (1--2 г на литр), по химическому составу -- хлоридно-натриевая или хлоридно-гидрокарбонатно-натриевая, содержащая относительно много кремнезёма, из которого у выхода канала и на склонах образуется близкая к опалу порода -- гейзерит. Главная масса воды гейзеров -- атмосферного происхождения, возможно, с примесью магматической воды. Деятельность гейзеров в целом относительно кратковременна и зависит от ряда условий -- уменьшения теплового потока, прекращения у каналов гейзера движения подземных вод (2, стр.144-167).Внешне гейзер напоминает усечённый конус с крутыми склонами. Правда, есть и другие варианты. Так, иногда они выглядят как низкие пологие купола, чашеобразные углубления, котловины, ямы неправильной формы. На дне или на стенах гейзеров расположены выходы каналов, через которые и поступает вода. Гейзеры могут иметь вид небольших усечённых конусов с достаточно крутыми склонами, низких, очень пологих куполов, небольших чашеобразных углублений, котловинок, неправильной формы ям, в их дне или стенках находятся выходы трубообразных или щелеобразных каналов,связанные с лавой.

Некоторые гейзеры выбрасывают воду совсем невысоко или только разбрызгивают ее. Бывают горячие источники, похожие на лужи, в которых вода кипит пузырями. Обычно вокруг гейзера есть бассейн или неглубокий кратер поперечником 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 до нескольких метров (6, стр.146).

5. Распространение и масштабы проявления

Распространены гейзеры в областях современных или недавно действовавших вулканов, особенно в Исландии. Помимо Исландии гейзеры широко развиты в США, штат Вайоминг, в Новой Зеландии, на Камчатке, в Японии. Среди природных достопримечательностей США особенно выделяются национальные парки, одним из самых известных является Иеллоустонский с долиной гейзеров, который насчитывает многочисленные горячие источники и 200 действующих гейзеров. Это плоскогорье, изрезанное глубокими долинами рек и впадинами озер, окруженное высокими снежными хребтами Скалистых гор. Несколько миллионов лет назад здесь происходили, очень сильные вулканические извержения, в результате которых возник этот удивительный уголок природы. Самый знаменитый гейзер Йеллоустонского парка -- Старый Служака. В течение многих лет он не прекращает своей деятельности (5, стр. 140-142).Гейзеры есть во многих точках Земли: в Чили, Перу, Гондурасе, Гватемале, Коста-Рике, в Мексике и некоторых горных и прибрежных районах запада США: Неваде, острове Унимак у полуострова Аляска. В Атлантике они известны на Азорских островах, в Африке - в Кении, в Азии - в Тибете. Гейзеры отмечены также в Новой Гвинее и на ряде мелких островов Индонезии. Некоторые из упомянутых гейзеров уже прекратили свое существование, в том числе относительно недавно, в 20-м столетии. К сожалению, по общедоступной литературе всю хронику таких событий уточнить сложно. Лишь кратковременно, как последствия новейшей вулканической активности, существовали многие гейзеры в Центральной и Южной Америке, сейчас угасли 3 ранее широко известные гейзеры на о. Хонсю в Японии. Старые гейзеритовые щиты свидетельствуют о существовании некогда гейзеров в Чехии и Италии. На Камчатке в настоящее время уже нет гейзеров на Большебанных и Паужетских источниках. Сейчас на Камчатке, помимо Долины Гейзеров, лишь два небольших гейзера действуют среди горячих источников Академии Наук на берегу озера Карымское (с 1996 г.). Следует заметить, что немало искусственных гейзеров, подчас довольно крупных, созданы на геотермах Японии и на западе США (штаты Юта, Орегон, Калифорния).В Исландии действует около 30 гейзеров, среди которых выделяется Прыгающая Ведьма (Грила), извергаюший пароводяную смесь на высоту 15 метров приблизительно через каждые 2 часа. На острове также расположены один из самых активных гейзеров мира -- Строккур, извергающийся каждые 5-10 минут, и Гейсир (Старый Гейсир), наиболее известный гейзер, давший наименование явлению.Среди гейзеров Йеллоустонского национального парка (около 200) самые большие -- Гигант и Старый Служака. Первый выбрасывает пар и воду на высоту до 40 метров с периодом в 3 дня, второй -- на высоту 42 метров через каждые 53--70 минут.

6. История открытия и исследования

Гейзеры Исландии.

История открытия гейзеров Исландии не до конца понятна и ясна. Но можно предположить, что гейзеры известны с давних времен. Рассказы об извергающихся водных источниках могли стать в устах очевидца недостоверными фактами и не были восприняты всерьез. Однако в то время, очевидно, не особо заботились о накоплении знаний об окружающей территории и гейзеры с прилегающими к ним живописными долинами, отличающиеся разнообразием флоры и фауны оказались скрыты от человеческих глаз. Хотя Исландия начала осваиваться викингами с 867 г., первые сведения в исландских хрониках о Большом Гейзере относятся лишь к 1294 г. (8, стр.130). До этого европейцам, длительный период отбивавшимся (чаще -- безуспешно) от нашествий викингов, видимо было не до приобщения к географическим открытиям норманнов. Само же понятие “гейзер” еще долго затем не укоренялось в европейской научной терминологии и закрепилось, видимо, лишь в начале 19-го столетия. У каждого замечательного географического открытия, как правило, есть интригующая предыстория. Гейзеры -- не исключение. Весьма вероятно, что среди первых очевидцев извержений мощных исландских гейзеров, был Снорри Стурлусон, первый летописец формировавшейся исландской нации, и Эйрик Рыжий, один из первооткрывателей Гренландии и его сын, Лейф Счастливый, первым из европейцев, увидевший берега Америки.

Гейзеры камчатки.

Фонтаны кипящей воды европейцы впервые увидели в Исландии. Затем гейзеры были открыты в Новой Зеландии. Наконец, в Северной Америке -- в Йеллоустоне. Можно, правда, еще вспомнить, что С. П. Крашенинников наблюдал фонтанирующие источники на юге Камчатки. Гейзерные проявления описаны в Японии, Калифорнии, Новой Гвинее, Тибете. Однако типичные гейзеры до 1941 года были известны только в трех местах земного шара. Тем интересней и значительнее история открытия камчатских гейзеров.

Рис. 5. Расположение гейзеров в долине р. Гейзерная.

Для теперешнего поколения эпоха великих географических открытий давно миновала. Земля изучена основательно. Но вот недавно, немного более 40 лет назад, не в глубинах Африки и не в Антарктиде, а в России произошло настоящее географическое открытие. Т. И. Устинова, исследовавшая вместе со своим спутником А. М. Крупениным истоки реки Шумной, открыла Долину гейзеров на Камчатке.

Камчатский полуостров к 1941 году был изучен достаточно подробно. Еще в XVII веке русский первооткрыватель Владимир Атласов немало походил по Камчатке. В XVIII веке глубокое географическое и этнографическое исследование полуострова провел русский путешественник, академик Степан Петрович Крашенинников. Его описание земли Камчатки с привлечением материалов натуралиста Г. В. Стеллера остается до сих пор живым и одновременно классическим трудом.

Карл фон Дитмар, чиновник особых поручений по горной части в 1822--1892 годах он много путешествовал по камчатской земле. На весельной шлюпке с несколькими матросами проплыл вдоль восточного ее побережья от Авачинской бухты до устья реки Камчатки -- подвиг, может быть, не повторенный до сих пор. В записках Дитмара, изданных Императорской Академией наук, описаны вулканы Кихпиныч и Узон, между которыми находится Долина гейзеров.

В начале XX века будущий президент Академии наук СССР В. Л. Комаров, двигаясь от того же Узона к Кихпинычу, прошел буквально по краю Долины. Более того, он видел клубы пара, поднимающегося из нее, но принял их за фумаролы (парогазовые выходы), которых так много у вулканов Камчатки.

Основные условия возникновения гейзерного режима были определены в ходе исследования пароводяных скважин Паужетского месторождения. Позднее математические расчеты подтвердили, что периодическая работа гейзеров связана с проводящей способностью канала при течении двухфазной смеси в системе пласт. Из этих публикаций следует, что при неизменных условиях в пласте (температура термальной воды, пластовое давление, водопроводимость) и постоянстве сечения канала (ствола скважины) периодичность гейзера или работы скважины с гейзерным режимом будет постоянной, с правильным ритмом. Однако гейзеры Камчатки отличаются разнообразием деятельности, а их периодичность изменяется в отдельные промежутки времени, на что обратила внимание еще Т.И. Устинова (3, стр. 70-81).Наблюдения вначале на гейзерах Паужетки и затем в Долине Гейзеров показали, что периодичность гейзеров изменяется под воздействием метеорологических факторов и уровня режима поверхностных водотоков.

Продолжительность работы гейзеров фиксировалась на диаграмме регистрирующих приборов-уровнемеров типа Валдай и ГР-38. Уровнемеры устанавливались в ручье или лотке, отводящих воду гейзера при изливе воды или фонтанировании таким образом, чтобы вода при начале излива касалась поплавка прибора. Движение поплавка передавалось барабану, на котором происходила запись уровня при изливе и фонтанировании. Горизонтальная запись самописца на диаграмме соответствует периоду, когда воды на поверхности нет, т. е. стадии наполнения воронки гейзера. Вертикальный подъем линии на диаграмме означает начало стадии фонтанирования. Моменты фонтанирования четко отражены на диаграммах всех гейзеров, поэтому продолжительность цикла наиболее точно определяется по расстоянию между пиками фонтанирования.На Камчатке впервые гейзеры русские первопроходцы обнаружили, вероятнее всего, в ноябре -- декабре 1703 г. Это были казаки Р. Преснецов, И. Могилев и Т. Смердов, посетившие термы на речках Паужетке и Банной (3, стр. 70-72).Первооткрыватель Татьяна Ивановна Устинова, геолог заповедника, вместе с проводником Крупениным, пытаясь найти ответ на вопрос, почему вода в одной из рек теплее, чем в других, угодила под струю гейзера. Этот гейзер впоследствии был назван «Первенцем». Так было сделано одно из крупнейших географических открытий двадцатого века.Летом того же года заповедник организовал специальный выезд для обследования этой теплой речки. Достичь ее удалось со стороны верховий. В результате осмотра в долине было обнаружено несколько крупных гейзеров и множество активно пульсирующих горячих источников разной величины, в том числе весьма мощных.То, что эти гейзеры не были известны до 1941 г., объясняется расположением их в удаленной от населенных пунктов и весьма труднодоступной местности на территории Кроноцкого заповедника. Охотники не посещали этих районов, экспедиции обычно не попадали туда, а немногие, бывавшие поблизости, не спускались в крутостенную труднодоступную долину реки Гейзерной.Крупные гейзеры на Камчатке были обнаружены в 1942 году в долине реки Гейзерной (Долина Гейзеров), вблизи вулкана Кихпиныч. Всего на Камчатке до схода селевого потока 3 июня 2007 года было около 100 гейзеров, из них около 20 -- крупных, по величине и силе извержений не уступающих действующим гейзерам Исландии, Йеллоустонского национального парка США и Новой Зеландии. Самый большой гейзер Камчатки -- Великан, выбрасывающий струи воды высотой 40 метров и пара высотой несколько сот метров.Глубокое тектоническое ущелье, в теснине которого столь компактно “укрылись” многочисленные гейзеры (туристический термин “Долина Гейзеров” с позиций геоморфологии очень неудачен), надежно скрыт для обзора с побережья массивом вулкана Кихпиныч. Его постройки возвышаются и господствуют над окрестными территориями. Очень вероятно, что психологическое воздействие частой активной деятельности этого самого молодого из голоценовых вулканов Восточной Камчатки (7, стр. 75) было настолько весомо, что никогда и никто из аборигенов, расселявшихся вдоль побережья Кроноцкого залива, даже не приближался к Долине Гейзеров. Возраст людских поселений здесь датируется максимум 2500 годами (3, стр. 137 ). В указанный период вулкан многократно имел возможность продемонстрировать предкам ительменов их наихудшие опасения и активно участвовал в формировании их мифологии. Наиболее мощно свою активность Кихпиныч проявил около 600 лет назад, заключительные же извержения имели место всего несколько сот лет назад. По неподтвержденной версии Кихпиныч с ительменского переводится, как “Огненная река”. Во всяком случае, это была бы весьма адекватная, образная реакция, долгоживущее в памяти поколений, “запечатление” аборигенами движения мощных раскаленных лавовых потоков, память о которых, вероятнее всего, хранили потомки очевидцев этих событий и в зиму 1739 г.

Более поздние исследования, начались наиболее интенсивно с построением научного стационара в 1972 г. Знаменательным “аккордом“ в познании этого уникального объекта является открытие в 1975 г. В.Л. Леоновым и В.С. Каляевым “Долины Смерти“. Хотя мофеты и фумаролы в верховьях р. Гейзерной были обследованы еще в 1941 г., после обнаружения массовой гибели здесь животных, последующие анализы показали, что столь своеобразный газовый “коктейль” резко выделяет камчатскую “Долину Смерти” от аналогичных, достаточно простых по составу, преимущественно “углекислых” западин, понижений в вулканических районах. Феномен Долины Смерти лишний раз доказал, что многообразное проявление поствулканической деятельности в долине р. Гейзерной не уступает своеобразию аналогичных районов в Исландии, Йеллоустоне и Новой Зеландии.

Гейзеры Америки.

Территория Yellowstone National Park была открыта экспедицией М. Льюиса и В. Кларка в 1805 году.

Рис. 6. Йеллоустонский национальный парк, штат Вайоминг

Только в 1807 г. американский траппер Джон Колтер, отделившийся от экспедиции М. Льюиса и В. Кларка, первым “из бледнолицих” набрел на гейзеры и прочие, потрясшие его воображение, достопримечательности Йеллоустона ( см. рис.6) . Но еще несколько десятилетий спустя его рассказы об увиденном вызывали лишь дружный скепсис слушателей, как типичные байки охотника, одичавшего за полгода в окружении исключительно индейском. До первой профессиональной информации (сообщение Куна и Фальстона в Геологическом комитете США в 1869 г.) о наиболее грандиозном (как впоследствие оказалось) проявлении гейзеров на Земле, прошло немало времени. Незадолго до этого примечательного события в проповеди миссионера Р. Тейлора впервые (в 1850 г.) упоминается о гейзерах в другом полушарии света: в Новой Зеландии, в местечке Оракеикорако. Книга путешествий лорда Д. Маккензи на острове Исландия, изданная в 1811 г. наконец привлекла серьезных исследователей к этому явлению. Известный химик Р. Бунзен, затем другие исследователи исландских гейзеров заложили научные основы в этой области. Импульс к изучению мощных новозеландских гейзеров придала публикация в 1867 году Ф. фон Хольстеттера.Но лишь в 1869 году здесь появилась первая научная экспедиция, исследовавшая гейзеры и горячие источники. По результатам этой и нескольких последующих экспедиций, президент Улисс Грант подписал закон о создании первого в мире природного охраняемого государством парка.

Yellowstone National Park был основан в 1872 году и стал первым в мире Национальным парком. Парк знаменит многочисленными гейзерами и горячими источниками. Но не менее интересен он своим животным миром, водопадами, живописными ландшафтами. 80% территории покрыта лесом. В 1988 году в результате катастрофических пожаров выгорела треть, но теперь некогда голые склоны вновь покрыты молодой порослью. В северо-восточной части находится один из крупнейших в мире окаменелых лесов. Парк почти целиком расположен в штате Вайоминг на одноименном плато, на средней высоте примерно 2400 м над уровнем моря. Почти со всех сторон плато ограничено хребтами высотой от 2700 до 3400 метров над уровнем моря. Ученые считают, что в районе парка магма находится всего в 40 милях от поверхности земли, в то время как обычно эта глубина достигает 90 миль.

Гейзеры Новой Зеландии.

Мощный и самый красивый гейзер Новой Зеландии -- Тетарата, который располагался на террасированном холме из розового кремнистого туфа, исчез во время извержения вулкана Тараверы в 1886 году. Другой новозеландский гейзер -- Уаимангу -- самый большой и мощный на Земле -- действовал нерегулярно с периодом от 5 до 30 часов с 1899 года по 1904 год. Он выбрасывал при каждом извержении около 800 тонн воды, и захваченные струей камни поднимались до высоты 457 метров. Действие гейзера прекратилось вследствие понижения на 11 метров уровня воды в соседнем озере Таравера. Из современных новозеландских гейзеров выделяется Похуту, периодически фонтанирующий на высоту 20 метров.

В 1642, голландский исследователь Абель Тасман приблизился к западному побережью Новой Зеландии; но любые мысли о пребывании на острове исчезли после того, как нескольких членов его команды убили и съели аборигены. В 1769, капитан Джеймс Кук проплывал около двух главных островов на борту своего "Endeavour". Он и установил первый контакт с Маори (не обошлось без применения силы), сразу распознав все выгоды этого острова и раскрыв потенциал новооткрытой земли, а потом и захватил эту территорию для британской короны перед тем, как отплыть далее, в Австралию.

7. Влияние на окружающую среду и деятельность человека

В недрах нашей планеты заключена поразительная по своим масштабам сила, то и дело желающая вырваться наружу. Извержения вулканов, землетрясения, дрейф материков - все эти явления происходят из-за накопленной глубоко под землей теплоты, названной учеными геотермальной энергией. Она образуется во внутренней оболочке Земли - ядре, представляющем собой кипящий железоникелевый бульон и разогревающий окружающие горные породы до чрезвычайно высоких температур. Происхождение этого внутреннего тепла до конца не ясно. На данный момент считается, что повышение температуры происходит за счет выделения тепловой энергии при распаде входящих в состав ядра радиоактивных изотопов урана и тория. Но есть и альтернативные версии, связывающие это явление с действием магнитного поля Земли, гравитационными процессами и высоким давлением в центре планеты.

Если верить теоретическим расчетам, температура земного ядра достигает 5.000 °C. Этой огромной температуры достаточно, что бы «прогреть» всю планету до поверхности. Но так как структура земной коры неоднородна и различные породы по-разному поглощают тепло, существуют районы с более высокой и более низкой температурой. Эту особенность описывает специальный геологический термин - геотермическая ступень, обозначающая глубину, на которой температура горных пород повышается на один градус. Разброс этого показателя значительный - от 5 до 150-200 м, но в основном на планете он составляет 30-40 м.

Международное энергетическое агентство разделило ресурсы, в которых заключена геотермальная энергия, на пять видов. Это нагретые в подземных резервуарах сухой и влажный пар, горячая вода, раскаленные скальные породы и магма - субстанция, представляющая собой расплавленные до 1300 градусов «внутренности» Земли. Иногда, в сейсмически активных районах, эти аккумуляторы подземной теплоты по трещинам поднимаются на поверхность, и образуют горячие озера, гейзеры и вулканы. Такие места являются самыми выгодными для развития геотермальной энергетики - близко к поверхности находятся ресурсы, нагретые до экстремально высоких температур, а значит, несущие значительные запасы энергии.Исландия первой в мире - в сороковых годах прошлого века - стала развивать геотермальную энергетику: действительно, как не воспользоваться источниками, бьющими из-под земли? Природная горячая вода течет здесь из крана, ею обогревают помещения и дороги.

Источник геотермальной энергии - это внутренняя теплота нашей планеты. Там так горячо, что плавятся камни и вытекает жидкая магма. От высокой температуры нагреваются грунтовые воды. Они пробиваются к поверхности земли как тепловые источники и гейзеры. Выходящую горячую воду и пар можно использовать для выработки электроэнергии или использовать их по прямому назначению. Также имеет смысл закачивать холодную воду внутрь пород и получать нагретую для выработки электричества. Области, которые хорошо развили геотермические системы, расположены в геологически активных зонах. У них есть непрерывный, сконцентрированный тепловой поток, выходящий на поверхность. Например, в Исландии геотермическая энергия, вызванная постоянным движением геологических пластин вкупе с вулканической природой острова, используется, чтобы нагреть 95 % всех домов. Одна форма энергии, полученная от нетрадиционных источников, которую используют люди, является мощностью гейзера. Для этого типа мощности также важно быть расположенным около границы архитектурной пластины (9, стр. 126- 215).

8. Влияние человека и возможности управления

Геотермальные технологии делятся на глубинные, использующие энергию земли глубже 1000-1500 метров, и поверхностные - тепловые насосы, погруженные в землю не более чем на 100 метров.

Если температура источника относительно невысокая (до 60-100 С), его используют для отопления зданий или обеспечения жителей горячей водой. Но если температура значительная (более 150 С), из него намного выгоднее вырабатывать электричество, или построить когенеративную станцию, сочетающую как производство электричества, так и отопительные функции.

Тепловые насосы, как правило, используют в частном хозяйстве. С их помощью можно обеспечить отопление или охлаждение жилых домов, бассейнов, магазинов, отдельных муниципальных зданий.

Конструкции тепловых насосов бывают разные, например, с закрытым или открытым циклом. Но суть технологии всегда заключается во взаимодействии двух контуров - внутреннего, находящегося в помещении, которое нужно отопить, и внешнего, расположенного на улице, под землей или на дне водоема. За счет подземной (внешней) части, циркулирующий жидкий теплоноситель получает тепло, которое потом в специальном теплообменнике используется для поддержания необходимой температуры во внутреннем контуре.Температура, необходимая для работы насоса обычно составляет 5-15 оС. Надо заметить, что земное тепло, используемое в таких вот поверхностных системах, имеет не только геологическое происхождение, а, иногда даже в большей мере, зависит от нагревания поверхности земли солнцем.Что касается промышленного использования геотермальной энергии, ее рационально вырабатывать из ресурсов, нагретых до намного более высоких температур - на глубине 1 500 -6 000 метров.

Самой распространенной глубинной технологией на сегодняшний момент является фонтанная система. Она используется при разработке месторождений термальных вод или источников сухого и влажного пара, находящихся под высоким давлением. После бурения скважины в таком месте, теплоноситель сам поднимается на поверхность, где попадает в коллекторные установки, отдает тепло и по специальным системам возвращается обратно в землю.

Но как использовать другой геотермальный ресурс - нагретые сухие породы, в которых как раз заключены самые значительные запасы тепла? Для них была разработана технология «Hot-Dry-Rock». Ее суть заключается в создании искусственного «фонтана» - в пробуренную скважину, или существующую в земной коре трещину, заливается вода. Попадая в щели пород, она их расширяет и создает подземные водные или паровые резервуары, к которым в свою очередь пробуривается еще одна «выводящая» скважина. Прошедшая через теплообменники вода потом возвращается в водный резервуар через первую скважину. Но что бы такая технология себя экономически оправдала, температура породы должна быть не меньше 250 -300 градусов. В принципе, эту технологию можно использовать не только для получения тепла из подземных скалистых пород, но и в других случаях, например, когда давление в водном горячем резервуаре недостаточное для самостоятельного подъема жидкости на поверхность.Добыча геотермальной энергии развивается во многих уголках мира - более чем в 70 странах тепловые насосы обеспечивают тепло и уют в частных хозяйствах, около 25 стран используют электричество, выработанное на геотермальных электростанциях (геоТЕС). Список стран, в которых дома отапливаются с помощью тепловых насосов очень длинный. Лидерами в этой сфере являются США, Швеция, Норвегия, Финляндия, Япония, Германия, Франция, Швейцария, Исландия, Италия и Китай.

80% геотермальной энергии производят США, Филиппины, Мексика, Индонезия и Италия. Самая мощная геотермальная электростанция The Geysers построена в США, в Долине Больших Гейзеров. Ее мощность составляет 1500 МВт, что позволяет обеспечивать электричеством 60% северного побережья Калифорнии.

Примером абсолютного успеха применения энергии земного тепла является Исландия. Она занимает первое место по производству геотермальной энергии на душу населения - 90% домов в Исландии отапливается за счет геотермальных источников и почти 30% электроэнергии в стране производят геоТЕС.

Легенды.

Карловы Вары (чеш. Karlovy Vary) -- курортный город в Чешской республике, расположен на западе исторической области Богемия в месте слияния рек Огрже, Ролава и Тепла. Карловы Вары являются лечебным курортом, благодаря наличию здесь горячих источников минеральной воды, обладающих целебными свойствами. В настоящее время в Карловых Варах на поверхность выходят 12 целебных источников сходных по химическому составу, но имеющих разное содержание углекислого газа и температуру, от 40 до 72 градусов Цельсия.Доктор Фабиан Соммер, уроженец Карловых Вар, живший в эпоху Возрождения, был одним из первых, кто зарегистрировал старейшую карловарскую легенду об открытии Гейзера Карлом IV. В своей книге об использовании карловарских вод, изданной в 1571 году, он так пересказывает эту легенду:

"Рассказывают, что однажды Карл IV отправился на охоту в лесистые места с горами и долинами, в которых ныне бьют горячие источники. В местных лесах было изобилие дичи. Во время охоты одна из собак погналась за диким животным и попала в омут, из которого била сильная струя горячей воды. Пес завыл от боли. Охотники, услышавшие жалобное вытье, поспешили к нему на помощь, считая, что его ранил преследуемый зверь. Зрелище, представшее их глазам, было необыкновенно. Охотники подошли ближе, вытащили собаку из омута, а затем и сами попробовали горячую воду, так перепугавшую их верного друга. О происшествии известили императора Карла IV, который через некоторое время отправился с многочисленной дружиной к этому месту, чтобы лично подивиться необыкновенному явлению природы. В присутствии своих лекарей мудрый правитель заметил, что эта горячая вода может предотвратить многие тяжелые болезни, и «есть очень полезна и придающая силы». После этого он воспользовался водой, (говорят, что у него болела нога) и почувствовал облегчение и улучшение. Обрадовался этому правитель и тут же приказал, чтобы все место было заселено, а вокруг источника построены дома. Место, на котором император использовал воду, было по свидетельству там, где еще недавно стояли общественные курортные здания, а ныне там построена ратуша. Недалеко от нее выбивается источник, прохладная вода которого струится не слишком быстро. Говорят, что в давние времена там был вытесан из скалы трон, на котором сиживал правитель, и потому его называли троном императора Карла. Этот трон не сохранился, а на этом месте была построена ратуша. После того, как вода его излечила, император Карл приказал на этом месте построить новый город. Он хотел также укрепить городские стены, но планы его были нарушены другими важными событиями. О том, что все произошло именно так, свидетельствуют многочисленные остатки оборонительной стены, которые можно увидеть под Оленьим камнем. На Оленьем камне до сих пор можно найти провалившиеся подвальные своды. Старики рассказывают, что император Карл предполагал построить на этой горе крепость для защиты Карловых Вар. И название городка напоминает о своем открывателе - называется он курорт императора Карла, Карловы Вары."

Легенды Новой Зеландии.

Северо-восток Северного острова Новой Зеландии люди племени Арава называют Такива-Ваиарики, что означает «Страна горячей воды». Мелодичен и загадочен язык маори, сыновей великой полинезийской семьи народов, заселившей за тысячу лет до нашей эры бесчисленные острова в Тихом океане. Эти люди проникли на своих лодках до Гавайских островов на севере, до острова Пасхи на востоке, до Новой Зеландии на юге. Предания сохранили имена семи больших ладей, впервые бросивших якоря у побережья Северного Острова - Таинуи, Те Арава, Матаатуа, Курахаупо, Токомару, Такитуму, Аотеа - звучащие для нас теперь почти музыкой звездных сфер.Пришельцы прибыли на Северный остров Новой Зеландии в XIV веке и застали там племена так называемых «охотников на моа». Современые ученые называют их так, поскольку одним из самых достоверных сведений среди крайне скудной информации об их жизни является тот факт, что жили они преимущественно охотой на гигантского новозеландского страуса моа. Маори покорили этих людей, ассимилировали их и поделили между собой новые земли.Люди племени арева-кану поднялись на центральное нагорье - и им открылся мир, непохожий на их родные тропические острова. Изрыгающие дым и пламя высокие горы в снежных шапках, изобилующие рыбой озера, необыкновенные горячие реки, питаемые кипящими источниками… Может быть, этот край показался пришельцам обителью богов и демонов - а как еще они могли объяснить выбросы пара, бульканье горячих ключей, рев гейзеров, клокотание грязевых озер? Но страха в их сердцах не возникло - странности земли не помешали им строить хижины на теплой - подогреваемой снизу - почве, купаться в горячих источниках, готовить пищу, используя природный кипяток и пар. Должно быть, живущие здесь боги оказались добры к полинезийцам и принесли все эти блага им в подарок.

Четыреста лет маори совершенствовали свою культуру, но не жили мирно - племена часто враждовали между собой. Новый век принес на острова Новой Зеландии капитан Абель Тасман - впрочем, не высаживавшийся на них, а лишь нанесший новые земли на карту. Высадился впервые здесь в 1769 году капитан Кук, привезший из плавания на родину подробные описания быта и обычаев маори, укрепленных горных деревень, новозеландского животного и растительного мира. Через семьдесят лет Новая Зеландия стала британской колонией. Как водится, не обошлось без конфликтов, и вооруженное сопротивление маори новым пришельцам было окончательно подавлено только в конце XIX века. В конечном итоге маори все же отстояли свое право на равенство с белыми новозеландцами. В наши дни маори составляют около десяти процентов населения Новой Зеландии, причем соотношение медленно, но верно меняется в их пользу. Никоим образом не уступая белым ни в уме, ни в способностях к обучению, маори утверждают себя во всех отраслях деятельности. При этом они дорожат старинными обычаями и предпочитают нервозной городской жизни бесхитростный деревенский быт.

9. Прогнозирование

В странах на территории, которых располагаются гейзеры, в будущем могут стать более популярны среди туристов.

Вблизи гейзеров и горячих источников удобно располагать курорты и лечебные базы из-за полезной воды источников и ее целительной силы.

Геотермальная энергетика продолжает развиваться и наращивать мощности. По прогнозам Мировой энергетической комиссии, с помощью тепловых насосов в 2020 году будет отапливаться уже 75% населения развитых стран. Будут совершенствоваться существующие методы получения тепла, разрабатываться новые технологии для повышения безопасности и стабильности работы геоТЕС, развиваться стратегии исследования новых геотермальных месторождений.

Список литературы:

гейзер источник горячая вода

1.Аверьев В.В. Особенности динамики пароводяных скважин.-- Тр. Лаб. вулканол., I960 г.

2.Аверьев В.В. Гидрогеологическое опробование скважин,-- В кн.: Паужетские горячие воды на Камчатке. М.: Наука, 1965 г.

3.Виноградов В.Н. О режиме Камчатских гейзеров.-- Вопр. географии Камчатки, 1964 г.

4.Дрознин В.А. Физическая модель вулканического процесса. М.: Наука, 1980 г .

5.Детская энциклопедия Т.1. М.: Педагогика. 1971 г.

6.Кононов В.И. Влияние естественных и искусственных очагов тепла на формирование химического состава подземных вод. М.: Наука, 1965 г.

7.Набоко С.И. Гейзеры Камчатки -- Тр. Лабаратории вулканологии, 1954 г.

8.Нехорошев А. С., К вопросу о теории действия гейзеров, «Докл. АН СССР», 1959 г.

9.Сугробов В. М., Аверьев В. В., Обводненность пород Паужетского месторождения и условия циркуляции высокотермальных вод, в сборнике: Паужетские горячие воды на Камчатке, М., 1965;

10. http://ru.wikipedia.org

Размещено на Allbest.ru