Cím: A gejzír
Szerző(k):  Tichy Géza 
Füzet: 1991/március, 129 - 130. oldal  PDF  |  MathML 
Témakör(ök): Szakmai cikkek

A szöveg csak Firefox böngészőben jelenik meg helyesen. Használja a fenti PDF file-ra mutató link-et a letöltésre.

Földrajzórán hallottunk gejzírekről, olyan forróvizű forrásokról, amelyek vizüket szökőkútként a magasba lövellik. Egyes esetekben 1-2 óra, de lehet, hogy csupán több nap elteltével ismétlik meg lélegzetelállító ,,mutatványukat''. A kitöréseik periodikusak.
A gejzírek vulkanikus működések, tűzhányók közelében ontják ki meleg vizüket. Nagyon híres az Egyesült Államok Yellowstone parkjában lévő több száz gejzír, továbbá New Zealand gejzírjei. A gejzír szó az izlandi nyelvből származik, ,,nagyapó''-t jelent; az Izland szigetén található gejzírek közül a legnagyobbnak ez a neve.
Hazánkban nem találhatók működő gejzírek. Valamikor régen azonban a vulkáni tevékenység itt is aktív volt, akkor itt is előfordultak. Tihany félszigetén több mint száz gejzír hagyta ott a nyomát törmelékkúpok és kráterek formájában.
A gejzír keletkezéséhez az kell, hogy nem is nagyon mélyen, körülbelül 300 méterre több száz fokos legyen a talaj. Azért szükséges a vulkánikus terület, mivel normális körülmények között 30 méterenként emelkedik a hőmérséklet 1C-ot (a geotermikus gradiens 1C /30 m), így ott lent csupán 10C-kal lenne melegebb, mint a Föld felszínén.
Ha a talajban egy mély repedés vagy egy csőszerű üreg van, akkor a talajvíz elég gyorsan megtölti azt. Ezt a vizet melegíti alulról a forró talaj, és amikor eléri a forráspontot, elkezd forrni.
A vízről tudjuk, hogy légköri nyomáson (1 atm=105 Pa) 100C-on forr. Ott lenn a mélyben nagyobb a nyomás, ezért magasabb hőmérsékleten forr a víz, ugyanúgy, mint a kuktafazékban. Ha a nyomás kicsit megnő, a forrási hőmérséklet is nő. Egytized atmoszféra nyomásnövekedés a forráspont 2,7C-os növekedését eredményezi, és természetesen a nyomás csökkenése a forráspontot is csökkenti. Magas hegyen kisebb a nyomás, így ott a víz is alacsonyabb hőmérsékleten forr. A Kékesen, amely 1000 m magas, a nyomás egytized atmoszférával kisebb, tehát a forráspont körülbelül 97C.
A kuktafazék tetején lévő súly tömegét 40 grammnak mértem, tehát súlya G=0,4 N. Ez egy d=4 mm átmérőjű lyukat zár le, így a nyomás, amire a nyílás kinyílik: p=G/(d2π/4)=32000Pa=0,32 atm. Tehát a víz forráspontja a kuktában 109C körül van, majdnem 10 fokkal melegebb értéknél, mint normál nyomáson; emiatt fő meg az étel hamarabb.
Térjünk vissza a gejzírhez! A víz a felszínen 100C-on forr, 10 méter mélyen a nyomás már két atmoszféra, ott már 127C a forráspont. Lefelé haladva növekszik a forráspont, ha nem is olyan gyorsan, mint kezdetben, mivel a nyomás és a forráspont közötti összefüggés nem lineáris. 300 m mélyen a forráspont csupán 236C, ami azért elég magas.

 

 
 

A gejzír vázlatos működése Cholnoky Jenő rajza alapján
 

(Cholnoky Jenő (1870-1950) neves földrajztudós volt. Műveit a Kömal olvasóinak figyelmébe ajánlom.)
Lent a talaj elég meleg, ez melegíti a vizet az ottani forráspontig. A további melegítés egy kis forrást okoz, egy buborék keletkezik, ami felszáll. A felsőbb részben a hideg víz elnyeli a gőzbuborékot; az leadja hőjét, s így melegíti a felsőbb vízréteget. Nemsokára ennek hőmérséklete is eléri a forráspontot, és ez így megy tovább, míg a legfelső vízréteg hőmérséklete is eléri a forráspontot.
Most a következő kis hő felforral egy kis vizet a cső aljában. Ez megemeli az egész vízoszlopot. Egyszer csak kicsurran a tetején egy kis víz. Ekkor az egész csőben csökken a víz nyomása, a forráspont mindenütt alacsonyabb lesz, mint a víz hőmérséklet, az egész oszlopban forrni kezd a víz. Ezzel még több víz folyik ki, a nyomás tovább csökken, a forrás folyamata egyre gyorsabb lesz, megtörténik a kitörés.
A kitörés, idegen szóval erupció után a cső üres lesz, a folyamat kezdődhet előlről.
A gejzír jelenség jó példa az önszerveződő folyamatra. A cső fűtése mindvégig egyenletes, az összes többi feltétel is az, ennek ellenére egy periodikus jelenség jön létre.
Nem is olyan messze tőlünk van két működő gejzír. A Kassa melletti Ránk-Herlány fürdőhelyen és a Temesvár melletti Buziásfürdőn széndioxid-gejzír működik. Itt nem a meleg forralja a vizet, hanem az alulról feltörő széndioxid telíti. Nagy nyomáson a víz több széndioxidot tud elnyelni, mint alacsony nyomáson, ezért a kritikus esetben végig telített lesz a víz széndioxiddal. Ezután már nem tud többet oldani, szintje megemelkedik, és hasonló láncreakció zajlik le, mint a rendes gejzírben, csupán most hideg vizet lövell ki.