Тепло земли
Обычно мы не задумываемся, что внизу, под нашими ногами, в глубинах планеты, вещество раскалено до огромных температур. Время от времени нам напоминают об этом вулканы и гейзеры.
Гейзеры — это природные фонтаны воды с паром. У каждого из них свои температура, мощность, высота и даже ритм выбрасываемых струй.
Настоящее чудо природы — Долина Гейзеров на Камчатке. Она входит в состав Кроноцкого заповедника. Крутые склоны сказочной красоты, покрытые уникальными разноцветными водорослями, ограждают долину от внешнего мира. От сотен горячих источников поднимаются вверх клубы пара. Ни днём ни ночью не смолкает в ней музыка гигантского волшебного оркестра — гейзеров. С шумом и свистом выбрасывают они кипящую воду. Барабанной дробью всплесков) рассыпается падающая вниз вода. Все воды сливаются воедино. Стекая из Долины в реку Гейзеров, они образуют три водопада высотой 40 м.
Извержение гейзера обычно непродолжительно. Слабый всплеск воды — и вот ввысь взметается огромный водяной столб. С оглушительным рёвом за водой следует пар. Потом пар и вода вырываются вместе из недр Земли. Заканчивается! извержение обычно паровыми выбросами. Но вот струи исчезли. Ещё немного бурлит вода, но успокаивается и она. Гейзер «отдыхает». Зачем же гейзерам нужен «отдых»? Из недр Земли поступает перегретая (т.е. с температурой выше 100° С) вода. Когда эта вода вскипает, выбрасывается фонтан воды и пара. После интенсивного парообразования вода несколько охлаждается и в извержении наступает перерыв.
Самый крупный гейзер не только в Долине! Гейзеров, но и на всей Камчатке — «Великан». Регулярно через каждые 2 ч 46 мин он выбрасывает сорокаметровые струи пара и воды. Столбы пара поднимаются до 300 м. Гейзер «Старый служака» в Йеллоустонском национальном парке (США) каждые 50—70 мин выбрасывает струю горячей воды на высоту 42 м. Много замечательных фонтанирующих источников в районе Больших Гейзеров в Калифорнии и в Долине Десяти Тысяч Дымов на Аляске.
Самый высокий столб воды и пара — 450 м — выбрасывал гейзер Ваймангу в Новой Зеландии. Высота столба Большого (другое название — Великий) Гейзера в Исландии достигала 70 м, извержение длилось около 20 мин. Об этих гейзерах, к сожалению, можно говорить лишь в прошедшем времени. В 1866 г. при извержении вулкана Таравера были уничтожены все гейзеры Новой Зеландии. В 1918 г. перестал действовать Большой Гейзер в Исландии.
Горячие воды называются термальными. Откуда же они берутся? С глубиной температура в недрах Земли растёт. В среднем при погружении на 33 м температура возрастает на 1° С. Но в каждом районе нагревание происходит по-разному. Это в первую очередь зависит от геологического строения. Вблизи действующих вулканов увеличение температуры на 1° С происходит через каждые 2—3 м. В некоторых районах Камчатки на глубине 400—600 м температура уже превышает 200° С. Например, в районах вечной мерзлоты на глубине 1 тыс. м температура может быть всего лишь 25—35° С, на глубине 2 тыс. м — 40—60° С, на глубине 4 тыс. м — около 100° С.
Интересное явление наблюдается в Западном Приуралье. На горе Янгантау с глубины 90 м выходят на поверхность газы и водяной пар, температура которых достигает 360° С. Вулканов там нет и не было. Высокая температура возникает при окислении органического вещества горных пород.
Использовать тепло подземных вод очень выгодно. Например, чтобы нагревать воду, которая крутит турбину генератора тепловой электростанции, надо сжигать огромное количество дорогого топлива. Велики затраты и на его добычу, и на доставку. К тому же большой вред окружающей среде наносит загрязнение от постоянно дымящих труб и гор ядовитой золы. А тут горячая вода и пар сами поднимаются наверх, и нет никаких отходов. Наоборот, потом эту воду можно использовать для отопления, полива.
Впервые тепло подземных вод для выработки электроэнергии стали использовать в Италии. Сейчас такие электростанции работают уже во многих странах. Они называются геотермальными. Первая такая электростанция в нашей стране — Паужетская — построена на Камчатке. Там же сейчас работает и ещё одна — Средне-Паратунская.
В последние годы разработаны новые способы использования тепла Земли для получения электроэнергии. Один из них — геотермальная электростанция с двойным циклом. Горячие подземные воды нагревают другую — так называемую «рабочую» — жидкость с более низкой температурой кипения, которая вращает турбину электрогенератора. Поэтому для выработки электроэнергии могут использоваться подземные воды с температурой уже гораздо ниже 100 °С.
Другой способ основан на использовании тепла горячих, но безводных горных пород. Бурят две скважины глубиной несколько километров — до горячих пород. Затем в одну из них мощными насосами под давлением в несколько сотен кг/см2 нагнетают воду. Это давление огромно (для сравнения: давление под центральной частью 33-этажного здания Московского Государственного университета на Воробьёвых горах в Москве — всего 5 кг/см
2). Вода разрывает горячие горные породы и образует в них полость — нагревательный «котёл». В этот котёл через одну из скважин закачивается холодная вода, а по другой выкачивается горячая, сразу превращающаяся в перегретый пар, который и подаётся на турбину. Такие «котлы» уже были опробованы в США (штат Нью-Мексико) на глубине 3600 м и в Японии — на глубине 1800 м.
Тепло подземных вод часто используют для отопления. Особенно большое значение это имеет для Исландии — островного государства, расположенного рядом с Северным полярным кругом. Там около 30 природных горячих источников и гейзеров, пробурено много скважин. Эти воды отапливают столицу страны Рейкьявик и многие другие города и посёлки, ими заполняют также многочисленные бассейны, используют в теплицах, где выращивают даже бананы. В Японии горячими подземными водами орошают рисовые поля, обогревают пруды, где разводят рыб и аллигаторов.
Постоянная ссылка на страницу: http://pochemy.net/?n=1193
Случайная статья
