Гейзеры являются одними из самых впечатляющих природных явлений Земли, сочетая вулканическое тепло, подземные воды и тонкие системы давления для создания извержений, которые могут стрелять водой на сотни футов в воздух. Они редки - только около 1000 активных гейзеров существуют во всем мире, и большинство из них сосредоточены в нескольких регионах. Йеллоустонский национальный парк в Вайоминге, США, содержит более половины из них, включая самый известный гейзер на планете: Старый Верный. Но замечательные гейзеры существуют за пределами Йеллоустоуна, от мощного Исландского Строккура до непредсказуемых извержений Эль-Татио в Чили. В этой статье исследуются самые известные гейзеры, как они работают, угрозы, с которыми они сталкиваются, и почему эти геотермальные чудеса пленяют посетителей и ученых.

Бассейны Гейзера Йеллоустоуна: сердце активности Гейзера

Йеллоустоун находится на вершине одной из крупнейших активных вулканических систем в мире - горячей точки, которая питает более 10 000 геотермальных особенностей парка, включая более 500 гейзеров. Гейзеры парка распределены между несколькими основными бассейнами: Верхний, Мидуэй, Нижний, Норрис и бассейны Западного большого пальца. В каждом бассейне находится уникальная коллекция гейзеров, горячих источников, грязевых горшков и фумаролов, создавая ландшафт, который не имеет равных нигде на Земле.

Старая вера: икона предсказуемости

Старый Верный — самый известный гейзер не потому, что он самый большой или самый мощный, а из-за его замечательной регулярности.С тех пор как в 1870-х годах начались систематические наблюдения, Старый Верный извергался каждые 44—125 минут, в среднем между извержениями около 74 минут. Каждое извержение длится от 1,5 до 5 минут, отправляя от 3700 до 8400 галлонов кипящей воды высотой до 185 футов. Консистенция является результатом его относительно простой подземной сантехники: широкого, прямого канала, который позволяет паровым пузырям быстро подниматься и вызывать извержение при предсказуемом пороге давления.

Слава Старого Фейтфулла была закреплена железнодорожными компаниями в конце 19-го века, которые продавали Йеллоустон как обязательное место для посещения. Сегодня более 4 миллионов посетителей в год собираются вокруг его конуса, наблюдая за интерпретирующими знаками и слушая объявления рейнджеров. Гейзер также является научной лабораторией: исследователи используют регистраторы температуры, счетчики наклона и сейсмографы для мониторинга тонких изменений в цикле извержения, которые могут отражать более глубокие гидротермальные процессы.

Другие крупные Йеллоустонские гейзеры

Йеллоустоун является домом для нескольких других гейзеров мирового класса, каждый из которых отличается своим поведением:

  • Стамбоат Гейзер в бассейне Норрис Гейзер является самым высоким активным гейзером в мире. Его крупные извержения могут превышать 300 футов, но они крайне непредсказуемы — интервалы варьируются от четырех дней до более 50 лет. После длительного периода покоя пароход вступил в высокоактивную фазу, начиная с 2018 года, с несколькими извержениями в год, что активно изучают ученые.
  • Гранд Гейзер в Верхнем бассейне — самый высокий предсказуемый гейзер в Йеллоустоуне, извергающийся примерно на 200 футов каждые 7—15 часов.Часто за ним следуют извержения его меньших соседей («счастливые мелкие» вентиляционные отверстия), Великое извержение — это зрелищное событие, которое может длиться более 10 минут.
  • Гигантский гейзер — ещё один массивный конусный гейзер, но его извержения редки и непродолжительны. Когда он извергается, он посылает столб воды высотой 250 футов примерно на час. Его вентиляционное отверстие является одним из крупнейших в парке.
  • Гейзер фонтанного типа в бассейне Нижнего Гейзера, извергается до 35 футов каждые несколько часов.В отличие от конусных гейзеров, фонтанные гейзеры извергаются из бассейна воды, создавая широкий, брызгающий дисплей.

Разнообразие гейзеров Йеллоустоуна проистекает из вариаций в химии воды, теплоснабжении и подземных трещинах. Ученые классифицируют их как конус или фонтан, основываясь на форме вентиляционного и извержения. Конусные гейзеры (как Old Faithful и Giant) стреляют в узкий столб воды, в то время как фонтанные гейзеры извергаются через бассейн, часто широкими всплесками.

Исландия: Земля огня, льда и гейзеров

Исландия находится на Среднеатлантическом хребте, где распространяются евразийские и североамериканские тектонические плиты. Эта вулканическая среда в сочетании с обильными ледниковыми талыми водами создает идеальные условия для гейзеров. Самой известной геотермальной областью страны является долина Хаукадалур, где оригинальный гейзер — Гейсир — дал свое название феномену во всем мире.

Гейсир: древний имённик

Буквально означающий «гушер» на исландском языке, Великий Гейсир (Stóri Geysir) был активен в течение по крайней мере 800 лет. В его расцвете в течение 19-го века он регулярно извергался на высотах 200 футов или более. Однако комбинация человеческого вмешательства, включая сброс мыла, чтобы вызвать извержения, и естественная уплотнение кремнезема, привела к снижению его активности. Сегодня Гейсир извергается всего несколько раз в год, часто вызванный землетрясениями. В июне 2000 года землетрясение магнитудой 6,5 повторно активировало его, производя 40-метровые (130-футовые) извержения в течение нескольких дней. Область теперь защищена, и посетителям не разрешается приближаться к вентиляционному отверстию.

Strokkur: Надежная электростанция

Всего в 50 метрах к югу от Гейсира, Строккур стал самым посещаемым гейзером Исландии из-за его надежных извержений. Каждые 5-10 минут он посылает сине-зеленый пузырь воды высотой до 30 метров (100 футов). Вода бьется наружу, и извержение заканчивается резким паровым всплеском. Как и Old Faithful, регулярность Строккура делает его любимым для фотографов и туристических групп. Вентиляция гейзера составляет около 20 метров глубиной, а его конус относительно небольшой, что позволяет быстро наращивать давление. Окружающая область имеет бурлящие грязевые горшки, дымящиеся фумаролы и красочные горячие источники, которые отслеживают тепловую зону Хаукадалура.

В геотермальной зоне Крафлы вы найдете несколько небольших, но активных гейзеров, в то время как сам регион Гейсир содержит более 30 других названных горячих источников и гейзеров. Поскольку геотермальные поля Исландии используются для отопления и электричества, власти тщательно контролируют эти функции, чтобы предотвратить повреждение от бурения или строительства.

Геотермальные страны чудес Новой Зеландии

Вулканическая зона Таупо в Новой Зеландии является одним из самых геотермально активных регионов в мире. На Северном острове находятся две основные гейзерные зоны: Роторуа и Таупо. Многие гейзеры здесь размещены в коммерческих термальных парках, что делает их легко доступными.

Леди Нокс Гейзер: спектакль, созданный человеком

Расположенный в Термальной стране чудес Вай-О-Тапу недалеко от Роторуа, Леди Нокс Гейзер уникален тем, что он срабатывает искусственно каждый день в 10:15 утра, добавляя небольшое количество биоразлагаемого мыла в воду. Мыло уменьшает поверхностное натяжение, позволяя пару быстро уходить и начинать извержение. Эта ежедневная рутина отправляет возвышающийся столб воды высотой до 20 метров (65 футов) в течение часа. Гейзер изначально был естественным источником, обнаруженным заключенными в начале 20-го века, и они вскоре узнали, что мыло может вызывать извержения. Сегодня смотрители парка объясняют науку, стоящую за явлением, в то время как посетители наблюдают за ним с обозначенных смотровых площадок. Леди Нокс не является естественным гейзером в строгом смысле, но он демонстрирует, насколько чувствительны эти системы к химическим помехам.

Pōhutu Geyser: самый большой в Южном полушарии

В термальной долине Вакареварева в Роторуа гейзер Похуту извергается много раз в день, достигая высоты 30 метров (100 футов). Это гейзер фонтанного типа, который может извергаться от 20 минут до более часа. Его название означает «большой всплеск» или «взрыв» в Маори. Гейзер является частью комплекса вентиляционных отверстий, включающих в себя меньший гейзер Принца Уэльского Перья Гейзера и непредсказуемый гейзер Кереру. Посетители могут увидеть гейзеры из соседней деревни Маори, которая использует геотермальное тепло для приготовления пищи и купания.

В Новой Зеландии также есть гейзеры Синтер-Формирования региона Таупо и вымершие гейзеры Оракея Корако, но многие из гейзеров Новой Зеландии были повреждены или разрушены извержением 1886 года на горе Таравера, а затем развитием геотермальной энергии.

Чилийское поле Эль Татио Гейзер: высотные сокровища

Эль-Татио (испанский язык для «печи») является третьим по величине гейзерным полем в мире и крупнейшим в Южном полушарии, расположенным на высоте 4320 метров (14 170 футов) в пустыне Атакама в Чили. В поле содержится около 80 активных гейзеров, а также многочисленные горячие источники и кипящие грязевые горшки. Из-за большой высоты и холодного воздуха пустыни паровые колонны исключительно драматичны, часто образуя плюмы, которые поднимаются более чем на 100 метров перед конденсированием.

Гейзеры Эль-Татио в основном фонтанного типа, извергаются из неглубоких бассейнов в кремнеземной коре. Они наиболее активны ранним утром, когда разница температур между кипящей водой и холодным воздухом наибольшая. Самый большой гейзер, Эль-Джефе (Босс), может стрелять в воду 10 метров в высоту, но нерегулярный. Посетители должны прибыть до восхода солнца, чтобы увидеть лучшие дисплеи, и им рекомендуется оставаться на назначенных дощатых дорожках, потому что земля может быть тонкой и ошпаривающей горячей. Геотермальное развитие было предложено около Эль-Татио, но местные сообщества и экологические группы сопротивлялись, ссылаясь на потенциальный ущерб этой хрупкой экосистеме.

Другие известные гейзеры по всему миру

В то время как Йеллоустоун, Исландия, Новая Зеландия и Чили являются самыми известными гейзерами, несколько других мест заслуживают упоминания:

  • Камчатская долина гейзеров (Россия): Этот объект Всемирного наследия ЮНЕСКО на Дальнем Востоке России содержит около 90 гейзеров, многие из которых являются впечатляющими. Самый большой, Velikan (Giant), может извергаться до 35 метров. Массивный оползень в 2007 году похоронил некоторые гейзеры, но многие с тех пор восстановились.
  • Беове Гейзер Филд (Невада, США): Хотя относительно неизвестно, Беове когда-то был домом для большой гейзерной системы. Геотермальные операции на электростанции подавили большинство извержений, но на месте все еще есть паровые вентиляционные отверстия и несколько спорадических гейзеров.
  • Andernach Geyser (Германия): Также известный как Namedy Cold-Water Geyser, это самый высокий в мире гейзер холодной воды. Он извергается из скважины, пробуренной в 1910 году, используя давление углекислого газа, а не вулканическое тепло.
  • Ранчо Гейзера (Невада, США): Этот искусственный гейзер сформировался, когда скважина была просверлена в геотермальный источник и позже осталась незаряженной. Теперь он непрерывно извергается примерно до 5 футов, создавая красочный травертиновый курган.

Как гейзеры извергаются: физика и механика

Понимание гейзеров требует базовых знаний термодинамики, гидродинамики и геологии. Необходимы четыре элемента: источник тепла, вода, подземный резервуар и суженный вентиляционный канал. Вот пошаговое объяснение цикла извержения:

  1. Водоподпитка:] Дождевая вода или снегопад просачивается глубоко в землю, достигая пористых слоев пород, нагретых магмой. В Йеллоустоуне тепло исходит из горячей точки примерно на 3-15 километров ниже поверхности. Вода не находится в прямом контакте с магмой, а нагревается конвекцией от окружающих горячих пород.
  2. Нагрев и повышение давления:] Поскольку вода нагревается до температуры значительно выше 100°C (212°F) под высоким давлением (из-за веса перегретой воды), она остается в жидкой форме. Эта перегретая вода менее плотная, чем более холодная вода, поэтому она поднимается через трещины и трещины.
  3. Формирование пузырьков и триггеринг: По мере приближения воды к поверхности давление уменьшается. Паровые пузырьки начинают формироваться. Пузыри быстро расширяются по мере их подъема, толкая воду впереди них и в конечном итоге вытесняя достаточное количество воды для снижения давления на дне. Это создает цепную реакцию — «паровой взрыв», который приводит к извержению гейзера.
  4. Извержение и дренаж: Фонтан воды и пара опорожняет подземную полость, снижая давление и останавливая кипение. Затем вентиляционное отверстие заполняется более прохладными грунтовыми водами, и цикл начинается снова.

Гизерная сантехника поставляется в двух основных типах: конусного типа с узкой трубкой, которая производит колоннообразную струю (например, Old Faithful) и фонтанного типа с широким бассейном, который извергается широкими всплесками (например, Grand Geyser).

Химический состав также имеет значение. Вода Гейзера богата растворенным кремнеземом (из вулканической породы). По мере охлаждения воды на поверхности кремнезем осаждается, образуя агломерацию, твердое, пористое месторождение, которое накапливает гейзерный конус на протяжении веков. Форма конуса может влиять на интервалы извержения и высоту.

Угрозы гейзерам: природные и антропогенные

Гейзеры чрезвычайно чувствительны к изменениям окружающей среды. Природные угрозы включают землетрясения, которые могут перенаправить подземную сантехнику, и извержения вулканов, которые изменяют источник тепла. Деятельность человека представляет еще больший риск:

  • Геотермальная энергетика:] Бурение для геотермальной энергии часто снижает уровень грунтовых вод или изменяет структуру давления под поверхностью, заставляя гейзеры замедляться или останавливаться. Это произошло со многими гейзерами в новозеландском поле Вайракей и в Беове в Неваде.
  • Вандализм: Бросание объектов в гейзерные вентиляционные отверстия может блокировать трубки, изменяя характер извержений. В последние десятилетия люди бросали мыло или другие химические вещества в гейзеры, чтобы заставить извержения — практика, которая повредила Гейсира и Леди Нокс (хотя Леди Нокс теперь использует контролируемые количества для демонстрации).
  • Изменение климата: Изменение структуры осадков может повлиять на скорость подпитки. Если засухи уменьшают подачу подземных вод, гейзеры могут извергаться реже или полностью прекращаться.
  • Инфраструктурное строительство: Дороги, здания и трубопроводы вблизи геотермальных районов могут нарушить подземный поток воды. Служба национальных парков Йеллоустоуна строго контролирует развитие, чтобы минимизировать воздействие.

Сохранение гейзеров требует тщательного управления. Ученые следят за температурой воды, химией и деформацией грунта, чтобы обнаружить изменения на ранней стадии. В охраняемых районах, таких как Йеллоустон, гейзерные бассейны закрыты для внедорожных путешествий, и посетители должны оставаться на набережных, чтобы защитить себя и хрупкие агломерационные образования.

Почему гейзеры важны: наука, туризм и культура

Гейзеры - это не только туристические достопримечательности - они являются окнами в недра Земли. Их химия воды дает подсказки о типах пород и температурах в милях под землей. Изучая циклы извержений, ученые получают представление о потоке жидкости в вулканических системах, что может помочь прогнозировать извержения вулканов. Гейзеры также содержат уникальную микробную жизнь, адаптированную к экстремальной жаре, которая имеет последствия для происхождения жизни на Земле и поиска жизни на других планетах, таких как Марс.

В культурном отношении гейзеры вдохновили рассказы коренных народов и современную этику сохранения. Маори Новой Зеландии рассматривают геотермальные особенности как таонга (сокровища), а многие геотермальные парки управляются в партнерстве с местными племенами. В Йеллоустоне гейзеры являются символом дикой природы и природного чуда, напоминая нам о силе внутренних сил планеты.

Для посетителей, видя извержение гейзера является унизительным опытом. Медленное строительство пара, рев воды и внезапное высвобождение тысячелетней геологической энергии оставляют неизгладимое впечатление. Независимо от того, смотрите ли вы часовой дисплей Old Faithful, синий воздушный шар Строккура или туман рассвета над Эль-Татио, гейзеры соединяют нас с динамичной Землей под нашими ногами.

Если вы планируете посетить гейзерное поле, всегда следуйте правилам парка: оставайтесь на отмеченных тропах, никогда не бросайте объекты в черты и уважайте барьеры безопасности. Гейзеры, которые вы видите сегодня, являются результатом тысяч лет медленного формирования, и они могут быть уничтожены в считанные секунды небрежными действиями. Ценяя их ответственно, мы гарантируем, что будущие поколения также смогут стать свидетелями этих редких и мощных дисплеев.

Для дальнейшего чтения, изучите страницу гейзера Национального парка Йеллоустоун , руководство по посещению Исландии в районе Гейсира и официальный сайт Whakarewarewa Thermal Valley для получения актуальной информации о посетителях и руководящих принципов безопасности.