Geizeriai yra objektai, verdantys skystu vandeniu ir garais jų virimo taške. Iš esmės tai, ką mes vadiname geizeriais, išsiveržia periodiškai (tai yra reguliariai) arba epizodiškai, tai reiškia, kad laiko intervalai tarp išsiveržimų ne visada yra vienodi. Yra daugybė kitų būdų, kaip klasifikuoti geizerius. Yra dideli ir maži geizeriai, yra ir šaltų geizerių, kurie skleidžia skysto vandens ir anglies dioksido mišinį. Apskritai, geizeriai nėra labai paplitę. Kadaise visame pasaulyje buvo apie tūkstantį, bet dabar yra apie penkis šimtus. Jie nyksta, nes zonos, kuriose yra geizeriai, turi geoterminius išteklius. Geoterminė energija vis dažniau naudojama dėl klimato pokyčių. Reikia tik pradėti išgauti skysčius geoterminei įrangai maitinti,kaip geizeriai pradeda prarasti energijos ir vandens šaltinį. Jei tęsite šį procesą pakankamai ilgai, visi geizeriai gali išnykti.
- „Salik.biz“
Geizerių studijų svarba
Yra trys priežastys, kodėl geizerių tyrimas yra svarbus. Pirma, geizeriai yra ugnikalnių išsiveržimų modeliai. Mums įdomu, kaip jie išsiveržia, kas išprovokuoja šį išsiveržimą, kaip skystis kyla į paviršių, kaip jis patenka į atmosferą. Vulkanai yra dideli ir pavojingi, tačiau jie neišdygsta labai dažnai. Geizeriai yra maži, mažiau pavojingi ir daug kartų prasiveržia. Vienas iš dalykų, kurį norime ištirti tirdami geizerius, yra tai, kaip suprasti ir imituoti išsiveržimo procesą. Taip pat galime išbandyti daugybę geofizinių instrumentų ant geizerių. Žemės judėjimui išmatuoti galime naudoti seismometrą, galime išmatuoti elektrinius ir magnetinius laukus, įrašyti vaizdo įrašus, taip pat galime bandyti derinti visus šiuos matavimų tipus, kad suprastumekas vyksta išsiveržimo metu. Ir tada mes galime pabandyti perkelti savo atradimus iš mažų geizerių į didelius ugnikalnius.
Antroji priežastis, kodėl mus domina geizeriai, yra ta, kad jie suteikia mums galimybę suprasti, kaip Žemė gabena vandenį. Yra dalykų, vadinamų geoterminėmis sistemomis, kurias naudojame geoterminei energijai. Geoterminės sistemos gamina tokias medžiagas kaip aukso telkiniai. Veždami skysčius, galime gabenti visus jame ištirpusius elementus. Geizerių tyrimas suteikia mums galimybę pamatyti, kaip žemė gabena garo ir vandens mišinį.
Ir trečioji priežastis yra ta, kad geizeriai yra įdomus ir žavus reiškinys. Jei suprantame, kaip Žemė transportuoja skysčius ir energiją, turime sugebėti paaiškinti, kaip veikia geizeriai. Ir tai, kiek mes to nepadarėme, dabar rodo mums, kad yra pagrindiniai žemės šilumos perdavimo dalykai, kurių mes vis dar nežinome.
Jeloustouno nacionalinis parkas / Nuotrauka: unsplash.com
Reklaminis vaizdo įrašas:
Prasideda geizerių tyrimai
Pirmuosius modernius mokslinius geizerių tyrimus atliko Robertas Bunsenas - jis geriausiai žinomas kaip Bunseno degiklio išradėjas. „Bunsen“degiklis yra mažas degiklis, kurį matote savo klasėje. Jo atradimas paskatino išrasti spektroskopiją. 1841 m. Jis paskelbė straipsnį apie Islandijos geizerio viduje atliktus matavimus. Šie matavimai vis dar aktualūs.
Vienas pagrindinių jo užduodamų klausimų buvo „Kodėl geizeris išsiveržė?“Galima įsivaizduoti kelis išsiveržimo būdus: jis gali prasidėti tiek geizerio viršuje, tiek jo pagrindu. Bunsenas, matydamas įvairius virimo taškus, nusileido vis žemiau ir žemiau į geizerį. 1841 m. Turėjo būti sunku. Nepaisant to, jis atliko šiuos matavimus „Geysir“geizeryje, iš kurio visi kiti geizeriai gavo savo vardą. Pasirodo, Islandijoje yra tikras objektas, pavadintas „Geysir“, o visi kiti geizeriai yra pavadinti jo vardu.
Bunsenas nustatė, kad kuo giliau einame, tuo aukštesnė vandens temperatūra. Tai taip pat svarbi verdančio vandens savybė: jei slėgis pakyla, virimo temperatūra nukrinta. Taigi, jei išgersite tam tikros temperatūros vandenį dideliame gylyje ir pakelsite jį aukščiau paviršiaus, slėgis sumažės. Kuo giliau einame, tuo didesnis slėgis. Taip pat bus ir atvirkščiai: jei pereisime iš gilesnio į seklesnį, tada virimo temperatūra sumažės.
Taigi mes pradedame nuo karšto vandens, perkeliame jį į žemo slėgio zoną, vanduo pradeda virti ir įvyksta išsiveržimas. Ir jei mes toliau siurbime vandenį iš geizerio, visas likęs vanduo patenka į žemo slėgio įtaką, o išsiveržimas tęsiasi. Tikėtina, kad tai tęsis tol, kol vanduo nubėgs. Tada mes vėl užpildome geizerį ir įkaitiname. Kitose mokslo srityse tai vadinama dekompresijos virimu. Apskritai tai yra pagrindinis būdas, kuriuo Žemė gamina vulkanines uolienas. Mes paimame uolą, perkeliame ją į žemo slėgio zoną - ji išsilydo. Galbūt geizeriai veikia taip pat. Bunsenas pasiūlė šią teoriją 1841 m.
Gimė nauji geizeriai
Iš esmės toje vietoje, kur jau yra daug geizerių, turėtų atsirasti naujų objektų. Be to, jie turi pasirodyti, nes kai kurie iš jų miršta. Tiesą sakant, mes nelabai suprantame, kas prisideda prie naujo geizerio atsiradimo. Yra pasiūlymų, kad jie atsirastų įvykus sprogimui. Jei po žeme kaupiasi garai ir vanduo, gali susidaryti sprogimas, vadinamas hidroterminiu sprogimu. Tai atsitinka tokiose vietose kaip Jeloustounas. Sprogimo svarba yra tai, kad jis sukuria skylę ar ertmę, reikalingą geizeriui kaupti vandenį ir garus.
Nepaisant to, mokslininkams pavyksta laboratorijose sukurti geizerius, nepadarius didelių depresijų. Maža to, mokslininkai jau daugiau kaip šimtą metų laboratorijose kuria geizerius. Metodas yra gana paprastas: viskas, ko tam reikia, yra šiluma ir vanduo. Mokslininkai paima indą vandens, šildo jį iš apačios - galų gale vanduo užverda. Verdantis vanduo juda per geizerį ir įvyksta išsiveržimas. Kai garai ar karštis baigiasi, išsiveržimas sustoja.
Geizerių tyrimo laboratorijoje pagrindas yra suprasti, kaip skirtingi kintamieji veikia išsiveržimą. Reikia atsižvelgti į daugybę kintamųjų: koks didelis yra šildymo diapazonas, kokia yra geometrija ir pan. Tai suteikia informacijos apie tai, kaip šiluma ir masė gabenami karštoje sistemoje. Taigi, siekiant geriau suprasti natūralius geizerius, gali būti naudojami laboratoriniai eksperimentai.
Visuotinio atšilimo pasekmės
Žemėje yra tik kelios vietos, kuriose galite rasti geizerių. Yra Jeloustouno nacionalinis parkas, kuriame yra maždaug pusė visų geizerių, geizerių slėnis Kamčiatkoje, geizerių slėnis El Tatio Čilėje, keli yra Naujojoje Zelandijoje, keli yra Afrikoje, dar keli yra Islandijoje. Jie visi turi tris savybes.
El Tatio geizerių slėnis / Foto: pixabay.com
Pirmasis - neseniai įvykęs vulkaninis aktyvumas. Tai svarbu, nes geizeriams reikia šilumos. Jei nėra šilumos, kurią teikia jauni ugnikalniai, geizeriams sunku pasirodyti. Antra, dauguma šių zonų neseniai buvo padengtos ledynais. Jie galėjo prisidėti prie tinkamų medžiagų, reikalingų geizeriams maitinti, sukūrimo. Taip pat reikalingas vanduo - tai trečioji savybė. Daugelis iš nurodytų vietų turi prieigą prie didelio tūrio vandens, išskyrus Čilę, kur getarai randami Atakamos dykumoje. Ten vanduo greičiausiai ateina iš gilaus požeminio vandeningo sluoksnio (vandeningo sluoksnio) ir sukuria geizerius.
Todėl mintis, kad visuotinis atšilimas gali paveikti geizerius, turi skambėti keistai. Bet taip nėra dėl dviejų priežasčių. Pirmasis nurodo tai, kad geizeriams reikia vandens, jo nebuvimas juos paveiks. Antra, faktas, kad geizerių yra tiek mažai, rodo, kad jie reaguoja į savo aplinką. Šaltesnėmis sąlygomis geizerį pašildyti reikia ilgiau. Dėl to šaltieji geizeriai tampa įdomiu tyrimo objektu.
Geizerių baseino paviršiuje paprastai yra vandens rezervuaras. Geizeriai išsiveržia per šį baseiną, kuris yra labai jautrus oro temperatūros pokyčiams. Jeloustouno parke yra Daisy geizeris, kuris žiemą išsiveržia rečiau nei vasarą. Jis taip pat yra jautrus vėjui: jei pučia stiprus vėjas, baseinas atvėsta ir ilgiau išsiveržti. Taigi galima manyti, kad kuo šiltesnė Žemė, tuo dažniau turėtų atsirasti išsiveržimai.
Tyrimai Čilėje
Geizerių tyrimai atliekami visame pasaulyje, tačiau norint atlikti rimtus klausimus, reikia atlikti matavimus geizerio viduje. JAV nacionaliniuose parkuose mokslininkams neleidžiama atlikti tyrimų geizerių viduje ar net šalia jų: visada yra galimybė sugadinti ar paveikti geizerius, o nacionalinių parkų tikslas yra saugoti ir tausoti aplinką, kad visi ja galėtų džiaugtis.
Beveik visi geizeriai yra nacionaliniai parkai, todėl mokslininkai sudarė susitarimą su vietinėmis bendruomenėmis dėl geizerių tyrimo Čilėje. Jiems buvo leista atlikti tam tikrus geizerius nesunaikinančius matavimus, jei jie nepakenkė geizeriams. Šis susitarimas leidžia tyrėjams išmatuoti temperatūrą ir slėgį geizerio viduje, taip pat imti ir stebėti skysčius išsamiau, nei tai būtų įmanoma kitur.
Čilė turi keletą geizerių, kurie yra ypač įdomūs. „El Jefe“geizeris, kuris ispaniškai vadinamas „Bosu“, yra labai gražus: jis yra labai mažo dydžio, o jo išsiveržimai siekia poros metrų aukštį, šiek tiek daugiau nei žmogaus ūgis. Dėl mažo dydžio ją lengva mokytis. Be to, tai yra vienas iš įprastų geizerių pasaulyje. Jis išsiveržia kas 140 sekundžių, plius arba minus 1 sekundė. Jam nesvarbu, kokia oro temperatūra yra +20 ar -10 ° C, nesvarbu, ar pučia vėjas. Dėl jo reguliarumo galime eksperimentuoti. Galime atlikti matavimus iš vidaus arba įpilti šalto vandens, kad ištirtume, kiek laiko jam prireiks pasveikti. Visa tai daro puikiu sistemos, kurią galime naudoti kaip pagrindinių procesų supratimo modelį, pavyzdžiu.
Naujausi atradimai
Yra keletas ypač ryškių atradimų. Vienas dalykas identifikuoja ir patvirtina, kad šalia geizerių yra dideli grioveliai, kartais vadinami „burbulų spąstais“, ir tai labai aiškiai parodo šis principas: galite pamatyti burbuliukus, kylančius verdančiame vandenyje, jie įstrigę šioje vietoje ir kaip tik poros jame tampa pakankamai, prasideda išsiveržimas. Šie spąstai paprastai atpažįstami pagal garsą, kurį skleidžia burbuliukai. Garsas sklinda per dirvą ir gali būti užfiksuotas seismometru. Be to, geizerių viduje buvo pastatytos vaizdo kameros, o vaizdo įraše užfiksuota burbuliukų išvaizda. Dabar kyla tik klausimas, ar toks elgesys būdingas visiems geizeriams, ar tik gerai ištirtiems.
Kitas pastebėjimas yra tas, kad dabar mes galime išmatuoti vandens judėjimo greitį geizerio viduje. Remdamiesi tuo galime pasakyti, kad greičiausiai jie išsiveržia garso greičiu. Ir mes iš tikrųjų galime išmatuoti ir patikrinti šią hipotezę. Dabar svarbu suprasti, ar šie atradimai yra universalūs, ar būdingi konkretiems tiriamiems geizeriams. Tai priveda prie daugybės atvirų klausimų, kurie vis dar neturi atsakymo.
Jeloustouno nacionalinis parkas / Nuotrauka: unsplash.com
Atviri klausimai
Yra keli pagrindiniai klausimai, į kuriuos dar reikia atsakyti. Kodėl egzistuoja geizeriai? Kodėl jie netampa tik karštais šaltiniais? Ar išsiveržimas prasideda geizerio viršuje, ar kažkas svarbaus vyksta dideliame gylyje? Ar po žemės paviršiumi yra kažkas ypatingo, dėl kurio formuojasi geizeriai? Maži išsiveržimai paprastai įvyksta prieš pagrindinį išsiveržimą. Norime suprasti, ar šie išsiveržimai yra pasirengimas pagrindiniams išsiveržimams, ar jie paprasčiausiai yra silpnesni. Mes taip pat norime žinoti, kiek masės ir energijos geizeriai pereina į paviršių, kaip ir kodėl jie sprogsta veikiami išorės įtakos.
Ką visa tai reiškia? Žemėje yra potvynių, jie deformuoja žemę, ir tai gali sukelti išsiveržimą. Gamtos pokyčiai gali turėti įtakos išsiveržimams, o tam įtakos gali turėti ir neseniai įvykę žemės drebėjimai. Todėl norime sužinoti, kaip visa tai veikia geizerius ir jų funkcionalumą. Mes taip pat norime žinoti, kaip greitai sprogsta medžiaga. Savo modeliuose, skirtuose tyrinėti ugnikalnius, darome prielaidą, kad tai vyksta garso greičiu, tačiau geizeriuose galime išbandyti šį modelį. Atsižvelgiant į tai, kiek informacijos buvo surinkta iš naujausių matavimų, yra didelė tikimybė, kad į daugelį šių klausimų bus atsakyta.
Michaelas Manga