Прогулка теоретика вокруг кипящей кастрюли
Маршрут поездки: Западный Йеллоустоун, перекрёсток Мэдисон, нижняя, средняя и верхняя долины гейзеров, гейзер «Старый служака», возвращение через северный вход.
Гейзер, горячий источник, грязевый котёл, фумарола
После перекрёстка Мэдисон, автомобиль повернул на юг, к долинам гейзеров.
Так создаётся грязевый котёл
В пути самое время было подумать о том, зрелище чего ожидает меня впереди. А ожидало меня четыре вида чудес, которые происходят, когда грунтовые воды подогреваются в горячих глубинах, а затем прорываются на поверхность. Высокая температура на глубине поддерживается нагревом магмы вулкана, залегающей близко к поверхности, но на поверхность не выходящей.
Гейзер - это канал в земле, через который периодически с высокой скоростью выбрасываются пар и горячая вода. Работу гейзера объяснил в 1846 году немецкий физик Роберт Бунзен, тот самый, который придумал газовую горелку с регулируемым размером и температурой пламени. Может кто-то ещё помнит лабораторные работы в школе по химии?
Фумарола
Гейзеры
Гейзеры
Гейзеры на горизонте
Модель извержения гейзера по Бунзену такова. В период покоя у дна канала гейзера, на глубине, находится перегретая вода. Её температура значительно превышает температуру кипения. Но кипения не происходит, вода не превращается в пар, поскольку находится под давлением водного столба высотой от сотен метров до нескольких километров. Будь канал гейзера широким, в нём развилась бы конвекция (перемешивание) и температура воды выравнялась бы по всей длине водяного столба. Но канал узкий и не идеально ровный. Поэтому перемешивание затруднено, внизу температура воды достигает 126 - 127°, а у самой поверхности - 75 - 80°. Вследствие давления водяного столба, перегретая вода нижних частей канала не превращается в пар.
Но приток тепла из глубины земли не ослабевает. Поэтому мало-помалу температура всей водяной колонны повышается. В результате где-то ближе к верхнему концу канала начинается парообразование. Пар собирается в отдельные пузыри и верхняя часть столба воды нагревается до точки кипения. После этого наступает критический момент. Верхняя часть канала гейзера становится похожей на кипящую кастрюлю. Часть воды испаряется, часть выплёскивается. В результате давление столба воды уменьшается. Что происходит при этом с перегретой водой у дна канала? Она мгновенно испаряется, образовавшийся пар стремится вверх, захватывая и горячую воду. Происходит извержение гейзера, после чего он снова приходит в состояние покоя. Частота извержения гейзера зависит от многих факторов, но определяющей является ширина канала.
Мертвые деревья в «носочках»
Зона вокруг гейзера опасна
можно провалиться и обвариться.
Наблюдения показали, что многие гейзеры, ранее действовавшие , потом прекратили извержения и превратились в горячие источники. Горячие источники похожи на гейзеры, но имеют более широкий канал, по которому горячая вода поступает из недр земли. Из-за того, что канал имеет больший размер, в нём происходит перемешивание, выравнивающее температуру воды по всей высоте канала. Извержения не происходит, но горячая вода истекает из канала более или менее спокойно. Как правило, вокруг горячих источников образуются разноцветные бассейны. Цвет этих бассейнов определяется взвешенными в воде минеральными частицами, поступающими наверх из глубины. Кроме того в бассейнах горячих источников поселяются теплолюбивые микроорганизмы, которые тоже раскрашивают воду в разные цвета.
Случается и другой вариант. В воде горячих источников растворён кремнезём, который, попадая наверх и охлаждаясь, осаждается внутри канала и снаружи его. Эти два процесса делают выходной канал более узким и более высоким. В результате циркуляция воды в канале затрудняется и начинает накапливаться разница температур между верхней и нижней частями канала. В какой-то момент в канале начинаются периодические извержения пара и горячей воды. Горячие источники превращаются в гейзеры.
Поэтому ходить следует только по специальным настилам
Ещё одно чудо Йеллоустоуна, возникающее там где на поверхность из глубины выходит сероводород - это грязевые котлы (mudpots). Грязевые котлы возникают в местах, где на поверхность по трещинам в земле выходит из глубин сероводород. Здесь собираются микроорганизмы, превращающие сероводород в серную кислоту. Это очень активное химическое вещество растворяет окружающую породу, превращая её в разноцветную глину. Грязевые котлы весьма красивы на вид, но пахнут, конечно, очень противно.
Bull shit! Не иначе, как стая бизонов пролетала! Какашки свежие, и никаких следов вокруг!
Ну, и наконец, фумаролы. Это трещины в земной коре. В глубине такой трещины небольшое количество грунтовых вод вступает в контакт с горячими камнями и превращается в пар. Этот пар устремляется вверх. При этом на выходе скорость пара может быть такой, что вырываясь из фумаролы, он создаёт громкое шипение или даже рев.
Очень часто сероводород и сернистые газы приносят из глубин серу, которая оседает на окрестных предметах, например, на деревянных обломках и пнях. Жёлтый налёт серы на предметах можно увидеть, прогуливаясь по деревянному настилу.
В почти кипящей воде гейзеров жизнь показывает свою удивительную цепкость, приспособляемость и устойчивасть. Здесь, проявляя чудеса выживаемости, живут колонии геотермальных микробов и бактерий. Не удивительно, что именно ученые-гидрологи, изучающие гейзеры - большие оптимисты в ответе на вопрос: есть ли жизнь на других планетах или даже в открытом космосе.
Все четыре перечисленных вида геотермальной активности можно легко разделить на две группы. Гейзеры и горячие источники выдают из глубины на поверхность большие количества воды, в то время, как грязевые котлы и фумаролы возникают там где такие потоки невелики.
Если посмотреть на карту, видно что здесь, на протяжении 26 километров от перекрёстка Мэдисон до гейзера «Старый служака» расположены три крупных гейзерных бассейна: нижний, средний и верхний. Вскоре стали видны и сами гейзерные бассейны. Их было трудно не заметить: над ними курился белый пар.
Здесь же можно увидеть мёртвые сосны, которые располагаются возле гидротермальных источников. Сами деревья уже погибли от горячей воды, растекающейся по поверхности. Деревья мертвы, но они впитывают воду, богатую минералами, в частности кремнезёмом. Когда вода испаряется, внизу ствола появляются беловатые следы минералов. Будто бы деревья одели белые носочки.
Ходить возле гейзеров опасно. Почва здесь - опора неверная. Легко провалиться, и что хуже всего, провалиться в канал, по которому идёт горячая вода. Обваришься, а не повезёт - сваришься совсем. В Интернете, посвящённом Йеллоустоунскому парку, то и дело встречаются такие рассказы-страшилки, когда находят непонятно чью ногу или руку. Где само тело? Сварилось. Бог с ними, со страшилками, конечно, но ходить здесь следует только по специальным тропам-настилам.
Помните рассказ Рэя Брэдбери «И грянул гром»? Там для охотников, желающих поохотиться в далёком прошлом, была проложена особенная тропа из антигравитационного металла, чтобы они ни в коем случае не ступали на землю. С этой тропы нельзя было сходить ни при каких обстоятельствах. Рассказ написан в 1952 году. Думается, что к тому времени Рэй Брэдбери уже побывал в Йеллоустоуне, и, описывая антигравитационную тропу, он держал в памяти тропы для посетителей, проложенные вокруг района гейзеров.
Впрочем, мой зоркий глаз углядел, а зоркий объектив запечатлил странное явление. Вдоль тропы лежали свежие экскременты бизонов. Вряд ли бизоны пришли сюда, чтобы испражниться, не оставив при этом никаких следов на земле. Скорее всего, работники парка таким образом украшают дорогу среди гейзеров, делают её более реальной, что ли.
За морем житьё не худо (Отчёт о поездке в США)