Непознанное

«Лед тает при 0°, вода кипит при 100 °C» — это утверждение столь же простое, сколь и ложное, столь же многозначительное, сколь и ошибочное. Прежде всего оно касается лишь «нормальных условий», что само по себе смехотворно, но даже и при этом школьная мудрость не выдерживает серьезной критики, недаром ученики нередко делают ошибку, излагая «великую истину», и говорят: как только лед увидит, что дошел до нуля, так начинает таять, а вода — кипеть, как доберется до ста градусов.

Цифры 0 и 100 завораживают своей определенностью, и мы забываем, что сто градусов, лежащих между ними, всего-навсего маленькое поле из десяти, взятых десять раз.

С не меньшим успехом можно было установить температурную шкалу, взяв дюжину двенадцать раз. Таким образом, единица, обозначенная одним градусом, совершенно произвольная, и миллионы тщательно замеренных температур плавления и кипения, приведенные в научных трудах, только относительные величины.

Если бы в мире нашла наибольшее распространение не температурная шкала шведского астронома Андерса Цельсиуса (1701–1744), а стеклодува Габриэля Даниеля Фаренгейта из Данцига (1686–1736), которая до сих пор широко используется в Англии и США, или если бы мы приняли деление на градусы, предложенное французским дворянином Рене-Антуаном Фершо де Реомюром (1686–1757), знакомое еще нашим дедушкам, то для точек плавления и кипения мы нашли бы совсем другие цифры. Кстати сказать, через несколько лет все показатели температур будут обозначаться иначе, потому что физики решили для разнообразия в будущем использовать шкалу Кельвина. Зачем? Разве лишь для того, чтобы отдать должное на этот раз уже англичанину, точнее шотландцу.

Лорд Кельвин из Ларга (1824–1907) был физиком и еще больше инженером. Его шкала начинается с «абсолютного нуля», в градусах Цельсия это 273,2° ниже нуля. В соответствии с законами физики более низких температур не бывает, так что логично принять 0 градусов Кельвина за начало температурной шкалы, но дальнейшее приращение в градусах осуществляется не по Кельвину, а по старому знакомцу Цельсию. Теперь ученики будут учить: лед тает при температуре +273,2° К, а вода кипит при +373,2° К (физики решили писать не 0 _К– градус Кельвина, а просто К — по Кельвину). На нашем комнатном термометре будет стоять теперь не 20 °C, а 293° К, при температуре 300° К нам не угрожает изжариться, это всего лишь теплый летний день, что же касается минусовых температур, градусов мороза, то они вовсе отменяются, и это большое утешение на случай холодной зимы.

Больше не будем распространяться на эту тему, а зададим простой вопрос: что же такое кипящие источники — гейзеры?

В 1847 году один охотник обнаружил в Северной Америке местность, которая показалась ему воротами в ад, так гласит предание. То, что испугало этого бравого человека, в настоящее время считается одним из самых больших чудес природы: гейзеры Иеллоустонского парка в США. Здесь из трещин в почве с шипением и свистом вырывается горячий с резким запахом пар, вздымаются вверх водные струи, на высоту до 60 метров извергаются прозрачные трубы кипящей воды, на земле чмокают пузырями грязевые скважины.

В наши дни область гейзеров — излюбленный туристский маршрут. Вот, например, «Старый верный гейзер»: с точностью часов он каждые 50 минут подбрасывает вверх кипящий водяной столб высотой 30–60 метров. Почему, какой механизм скрыт за этим? Вот уже более ста лет, с 1870 года, пытаются ответить на этот вопрос.

В 1935 году удалось опустить в кипящую трубу гейзера на глубину 40 метров термометр, но он ничего интересного не обнаружил, больший успех принесли современные приборы, установленные в 1968 году. На глубине 30 метров температура обнаружила любопытные колебания. При первом извержении температура воды составляет 110°, а через три минуты 93°. Затем температура колеблется между 93 и 105 °C до нового скачка, а именно 112° при следующем извержении. На больших глубинах, а гейзерная трубка, по-видимому, длиной более 175 метров, температуры были более равномерными, хотя и здесь не обошлось без скачков.

Область, где находится «Старый верный гейзер», лежит на высоте 2204 метра над уровнем моря. Вода на такой высоте кипит обычно, в связи с уменьшением давления, уже при 93°. Поскольку в гейзерной трубке ее температура значительно выше 100°, то, значит, в ней большое давление водяного столба. Но само по себе оно не может служить поводом для странного колебания температур. Если исходить из того, что вода в глубине трубки постоянно подогревается вулканическим теплом, то что же это за таинственный механизм, который включается в пульсирующем режиме, как запрограммированной автомат для стирки белья? Право же, здесь не обошлось без электронного реле времени!

Некоторые ученые полагают, что под землей есть система трубок, трещин и расщелин. Холодная вода с поверхности земли проникает в пещеру. Достигнув определенного уровня, она через систему сифонных трубок попадает в гейзерную трубку, где внизу уже стоит горячая вода. Холодная вода заливает горячую и смешивается с ней до тех пор, пока давление водяного пара внизу в гейзерной трубке не увеличивается настолько, чтобы поднять все водное содержимое и выбросить из жерла.

Вся эта система слишком обременена всякими «если», «но», и ее истинность весьма сомнительна. Однако ученые считают этот хитроумный механизм возможным — за неимением, видимо, другого объяснения.

Если природе удалось создать сотни и тысячи гейзеров, неужели нельзя изготовить нечто подобное искусственным путем? Несколько лет назад случайно — не преднамеренно! — такой эксперимент удался. В американском штате Орегон пробурили скважину через водопроницаемый слой и вставили трубу толщиной 15 сантиметров на 35 метров в глубь твердой лавовой породы. Это было сделано для того, чтобы экономично использовать геотермальные силы. А в результате получили гейзер, который через каждые 8–10 часов выбрасывал водяной столб высотой 20–40 метров!

Через несколько минут после каждого большого выброса следует меньший второй, а то и третий столб. В этом случае было заранее точно известно, что мы имеем дело с элементарным гейзером, и все же, когда начали измерять температуру внутри трубки и регистрировать ее, появились непредвиденные затруднения. И гейзер, который назвали «крамп велл», — «фугас», никак не хочет выдать свою тайну.

Наука мало что может сообщить о гейзерах. В очень большом словаре по геофизике (1971 год) вообще нет упоминания об этом феномене природы. О вещах, которые не укладываются в схемы, проще «забыть». Тоже самое было некогда с метеоритами. Еще в 1803 году солидная Французская академия наук отрицала их существование, и это в то время, как метеоритное железо уже столетиями использовалось для изготовления разных поделок и некоторые частные коллекционеры собрали целые музеи метеоритов. Почему? Да только потому, что падение железных и каменных обломков с неба не поддавалось объяснениям, не укладывалось в систему известных законов природы.

И та же история с гейзерами. Пусть ученые не знают, как объяснить этот феномен, практики, инженеры, давно уже используют энергию тепла горячих источников. В Исландии, Италии, Новой Зеландии, Японии, Советском Союзе, в Мексике, а также в США давно уже топят вулканической «геотермальной» энергией.

Конечно, когда в 1904 году итальянские инженеры отважились на первое бурение на поле с парящими фумаролами (фумаролы — это места, где выходит свистящий перегретый пар) близ Лардерелло к юго-западу от Флоренции, это была рискованная затея. Насколько велик был риск, показали позднейшие бурения в США, где внезапно из скважины с ревом вырвалось около трех тысяч тонн камней, перемешанных с горячим паром и кипящей водой; все попытки закрыть отверстие оказались безуспешными. В Лардерелло на кипящей, окутанной резкими испарениями почве инженерам повезло, они смогли даже поставить небольшую паровую турбину, а затем мощность геотермальной электростанции была увеличена до 135 тысяч киловатт, этой энергии достаточно, например, чтобы питать три таких атомных судна, как «Отто Ган». В войну электростанция была разбомблена, а построенная вновь давала уже более 300 тысяч киловатт.

Положительный опыт в этом отношении имеется и у исландцев. Столица Рейкьявик обогревается вулканическими горячими источниками (что очень хорошо и с экологической точки зрения), в других местах этим теплом поддерживают нужную температуру в оранжереях. Само собой разумеется, горячие источники используются и в банях, в таком качестве они известны со времен Римской империи, и как целебные ванны.

В пятидесятых годах новозеландцы увидели в гейзерах неисчерпаемый источник энергии для себя и начали осваивать область гейзеров Вайракей, которая вскоре давала уже 200 тысяч киловатт.