Школа юного гения

Из районов, наиболее богатых вулканическим теплом, надо отметить прежде всего Камчатку.
Как показали исследования экспедиции Академии наук, проведенные в 1955 году, на Камчатке могут быть построены электростанции, работающие на глубинном паре. На снимке вверху вы видите участников экспедиции у небольшой кучки камней: здесь будет пробурена скважина, которая даст выход пару, заключенному пока в гранитной толще. Теперь вопрос о строительстве Камчатской электростанции уже стоит в повестке дня местных партийных и советских организаций.

Не так далеко то время, когда на Камчатке будут выращивать в теплицах свои собственные камчатские ананасы, виноград и апельсины. Энергия, полученная в мощных турбинах, питаемых паром вулканического котла, превратится в электрический ток. А электричество — это новые заводы и фабрики, это новый расцвет сурового, но богатого края.

Глубинное тепло — энергия атомных превращений в толще Земли. Ему принадлежит большое будущее, — ведь все зависит от того, на "какую глубину сможет проникнуть человек. Может быть, и под Москвой будет построена электростанция, использующая тепло земных недр.

Однако они в вулканических районах практически неисчерпаемы, так как они связаны с магмой, находящейся в огненно-жидком состоянии или в стадии кристаллизации, то есть в стадии перехода из жидкого состояния в твердое.

Процесс кристаллизации связан с медленным остыванием, которое продолжается тысячелетия, и, следовательно, в течение тысячелетий могут выделяться горячие пары и газы. В Италии проводились специальные наблюдения, в результате которых было выяснено, что за 50 лет эксплуатации природного пара совершенно не изменились ни температура его, ни давление, ни его состав. Практически вечный котел работает в недрах Земли. Пар, полученный в этом котле, очень дешев и выгоден для использования.

В Советском Союзе во многих местах тоже имеются выходы горячих вод и пара. На Камчатке и на Чукотском полуострове есть удивительные места, где не бывает зимы: круглый год здесь зеленеет трава, наперекор вьюгам и метелям зелеными листьями покрыт кустарник и цветут цветы. Мощный поток тепла, идущий из глубин Земли, вступает в единоборство с суровым климатом и побеждает. Участки прогретой почвы, правда, невелики — всего по нескольку сот квадратных метров, но они заставляют ученых задуматься над практическим использованием глубинного тепла и у нас.

Самое простое пускать пар прямо в турбину. Но это Не всегда возможно. В парах как тосканского, так и других месторождений есть примеси агрессивных газов, то есть таких газов которые разъедают, разрушают металлы и их сплавы. Такой газ-разрушитель нельзя пускать в турбины: они быстро выйдут из строя.

Поэтому чаще всего пары сначала очищают от агрессивных газов, затем очищенный пар, который успевает охладиться, вновь нагревают первичными, неочищенными газами и парами. Получается вторичный пар, но уже чистый, без примеси вредных газов. Его-то и пускают теперь в турбину. Понятно, что трубы и устройства, по которым протекают первичные газы и пары, приходится делать из специальных металлов, на которые действие химически активных газов не так сильно сказывается. И потом гораздо дешевле сменить трубы, чем выбрасывать проржавевшую турбину и заменять ее новой. Вот почему второй способ применяется чаще, хотя пара здесь для получения 1 квт-ч энергии расходуется в 1,5—2 раза больше, чем при первом способе.

Тепло, заключенное и образующееся в Земле, постепенно и непрерывно теряется, в больших количествах уходя в мировое пространство. За 100 лет теряется столько тепла, сколько могут дать его все известные на Земле запасы угля, нефти, леса и другие виды топлива, если их сжечь.

В областях расположения действующих или недавно потухших вулканов тепло недр Земли проявляет себя наиболее интенсивно.

Но вулканическая энергия — это не только извержения вулканов.

Бьющие из-под Земли горячие пары и газы с температурой от 100 до вОО3—та же вулканическая энергия. Перегретая вода, со взрывом переходящая в пар при выходе из скважины, и даже чуть теплая вода с температурой 30—40°, спокойно вытекающая на поверхность у подножья вулкана, — это тоже проявление вулканической энергии.

Посмотрите как образуются фонтаны горячей воды и пара.

Глубоко под вулканами, на глубине от нескольких километров до нескольких десятков километров, залегает огненно-жидкая или отвердевающая магма — очаг тепла с температурой 1400—1500°.

Тепло очага нагревает расположенный над ним водоносный слой, получается своего рода подземный паровой котел. Пар и газы, поднимаясь по трещинам в земной коре, достигают поверхности.

Если пар охладится при своем путешествии из недр Земли до температуры ниже 374°, то есть ниже так называемой критической температуры, он может превратиться — конечно, при соответствующем давлении — в перегретую жидкую воду с температуру выше 100° С.

На другой схеме показано, как обыкновенный дождь, обычная атмосферная вода, попадая в зону пород, нагретых вулканическим очагом, превращается в кипяток гейзера.

Возможен и третий случай, при котором в образовании фонтанов воды и пара принимают участие и атмосферная вода, и глубинные пары, газы.

...Сурова природе Исландии. Холодные волны Северного Ледовитого океана плещутся у берегов острова. Однако там вызревают ананасы и виноград. Правда, не на открытом воздухе, а в теплицах, построенных вблизи горячих источников. К каждому дому столицы Исландии Рейкьявика с населением в 57,7 тыс чел. подходят трубы центрального водяного отопления.

Котельная города скрыта глубоко в земле. Трубы да радиаторы — вот и все оборудование, какое требуется для устройства отопления на подземном тепле. Удобно и дешево. Не надо ни угля, ни газа, ни торфа. Но не только для отопления могут служить подземные пар и вода.

Горячая вода и пар некоторых источников богаты примесями различных химических веществ. В Италии, в Тосканской области, с давних пор, например, ведется добыча борной кислоты. Уже в начале XIX века там выпаривали до 80 тыс. т воды в год и получили лри этом около 1 600 т борной кислоты.

Для выпаривания использовали опять-таки тепло Земли.

В той же Тоскане, неподалеку от Флоренции, в небольшом селении Лардерелло, в 1904 году глубинный пар был впервые направлен в цилиндры паровой машины, связанной с генератором электрического тока. Невелика была ее мощность: всего 40 л. с, но это было только начало. С течением времени увеличивалось количество скважин и мощность электростанций. В настоящее время из 153 скважин выделяется 3 тыс. т пара в час с температурой до 240 и с давлением до 6 атм.

Этот пар идет по трубопроводам в турбины 7 электростанций, общая мощность которых в 1954 году составила 262 тыс. квт.

Поверхность Земли бывает то теплой, то холодной, в зависимости от времени года.

Но какая Земля в глубине — холодная, теплая или горячая? Излияния огненных потоков лавы, раскаленные глыбы, взлетающие на огромную высоту во время извержений вулканов, а также выходы на поверхность Земли горячих газов, струй пара и воды впервые привели людей к мысли, что Земля в глубине должна быть горячей.

С увеличением потребности в рудах и других полезных ископаемых стало необходимым для их добычи углубляться в недра Земли, и с течением времени все дальше и дальше.

В настоящее время глубина шахт превысила 3 км, а глубина скважин достигает 6 км.
Правда, забраться в землю на такую глубину — это меньше, чем слегка оцарапать ногтем корку арбуза. 6 км составляют всего около 0,001 радиуса Земли. Но и этого оказалось достаточно, чтобы определить, что температура Земли не остается постоянной. Наблюдения показали, что она постепенно увеличивается по мере увеличения глубины погружения; причем повышение происходит не везде одинаково.

В большинстве областей оно равно 1° на каждые 30—40 м, но существуют районы, в которых при углублении на каждые 100 м температура увеличивается на 12—25°. Это подтверждает предположение, что Земля в глубине теплая и даже горячая.

В настоящее время главным источником подземного тепла считают распад радиоактивных элементов. При распаде их выделяется тепло, которое и нагревает горные породы Земли.