Гаряче дихання Землі
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
Паужетка. Так зветься річка на далекій Камчатці. Бурхлива і стрімка, вона мчить крізь порослі чагарником гірські тераси, наповнюючи своїм шумом полонину. Снігові кряжі вулканів здіймаються над зеленню перших уступів, а там далі, у лінії горизонту, ледь помітно клубочаться на схилах то рожеві, то сірі дими. Це фумароли – гарячі газовиверження.
Тут, у самому центрі гарячого дихання Землі, була побудована геотермічна електростанція, яка використовує природну енергію для своєї промислової діяльності. Надра нашої планети таять в собі колосальні запаси високотемпературних вод і пари. За запасами своєї енергії ці джерела тепла сумірні лише з усіма світовими ресурсами вугілля, нафти, газу і торфу, разом узятими.
В даний час існують дві гіпотези про походження тепла нашої планети. Згідно з припущенням Канта і Лапласа, в далекому минулому Земля являла собою розпечену газоподібну хмару і з плином часу поступово остигала. Академік О. Ю. Шмідт висунув іншу теорію. Він вважав, що з моменту утворення Земля, навпаки, володіла малим ступенем нагрітості і поступово внаслідок об’єднання холодних частинок газопилової хмари і ущільнення їх вона все більш нагрівалася. І та і інша гіпотеза підтверджують утворення тепла в земних надрах.
Далеко не у всіх районах земної кори спостерігаються ці цікаві явища. Вони виявляються переважно в рухливих областях земної кори і особливо в областях, схильних до сейсмічної та вулканічної діяльності. Відомо, що Земля безперервно віддає масу тепла в світовий простір. Але ця віддача одночасно і заповнюється за рахунок розпаду радіоактивних елементів, нерівномірно розподілених у товщі Землі. Таким чином, тепловий стан Землі є результат безперервно діючих процесів – накопичення, втрати і нового поповнення теплової енергії земної кори.
Здавалося б, що в міру збільшення глибини температура земної кори повинна весь час збільшуватися. Однак це не так. Зростання тепла характерно лише для відносно невеликих глибин. Пояснимо це на прикладі. Якщо вважати, що на кожні 33 метра температура збільшується на один градус за Цельсієм, то зростання температури до центру Землі виразилося б колосальними цифрами. Але це не відповідає дійсності. Максимальна температура ядра Землі вважається рівною 3-5 тисячам градусів за Цельсієм. Очевидно, що з глибиною зростання температура зменшується. Припускають, що це залежить від зменшення кількості радіоактивних речовин і збільшення теплопровідності гірських порід.
Отже, в надрах Землі є дешеве джерело тепла. Багатства її невичерпні. Однак величезна комора, по суті, ще мало використана людиною. А тим часом навіть ті деякі приклади, про які ми в даний час знаємо, говорять про те, що можливості використання підземного тепла надзвичайно великі.
На півночі, в Атлантичному океані, недалеко від Полярного кола, лежить невелика країна Ісландія. Суровий її клімат. Тут мало сонця, часті дощі, тумани і знову дощі. І зовсім небагато енергетичних ресурсів. Але люди пристосувалися. Вони знайшли джерело тепла, підпорядкувавши собі енергію Землі і навчившись використовувати її у своїх цілях.
Недолік сонячного тепла жителі Ірландії компенсують гарячими водами. У країні відомо більше 200 груп джерел гарячої води з температурою до 100 градусів при виході на поверхню.
Енергія Землі широко використовується тут для потреб теплофікації населених пунктів. Вона дає можливість місту щорічно економити понад 50 тисяч тонн кам’яного вугілля. Столиця Ісландії Рейк’явік, що в буквальному перекладі означає «бухта пари», кілька десятків років опалюється природною гарячою водою. Це найчистіше місто світу, без вугілля і диму. Підземним теплом опалюються також теплиці, де жителі круглий рік вирощують овочі, банани і виноград. Урожайність досить висока: кущ помідора дає, наприклад, урожай до 8 кілограмів.
А ось інший приклад. В Італії окремі парогідротермальні родовища дають температуру до 240-275 градусів за Цельсієм. Гарячі води і пари як палива стали застосовувати і в інших країнах: Угорщині, Новій Зеландії, Гренландії, Японії, Канаді і т. д. Але не тільки для енергетичних цілей використовується тепло Землі. Підземні гарячі води і пари, що виходять на поверхню, містять в собі великий відсоток різних мінеральних речовин: йоду і бору, брому і сірки, літію і вуглекислоти і ряду інших елементів.
Автор: І. І. Дворів.