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也谈间歇泉的地质构造?——与梁光河先生商榷

投稿时间:2019-01-01 12:11 投稿人:霁雪 【字号: 访问量:

也谈间歇泉的地质构造-——与梁光河先生商榷

世界上有很多的温泉,但是在新西兰,冰岛等地方还有一些罕见的间歇泉,所谓间歇泉就是这些温泉,他们不是像通常的温泉那样平稳的流出,而是间断地从地面喷出。而且往往每两次的喷发间隔时间十分接近,不管是十分钟喷一次的还是几小时喷一次的。

间歇泉在喷发时,温泉水随着蒸汽冲向高空,十几米甚至几十米,现场十分壮观。由此成为旅游的一个热门景点,成为一处众人向往的奇观。

间歇泉是怎样形成的?在百度的百科知识相关条目中说道:“科学家虽已揭开了间歇泉的神秘面纱,……”

仔细的查了一下,目前世界上比较公认的解释是类似于那种老式咖啡壶的原理。在网上一个国家开放大学的网页里,有关于“间歇泉产生的原理是什么-五分钟课程网”视频。里面有一段实验,……拿一个漏斗……。但是仔细的推敲一下这种解释实在不好接受,难以相信。

梁光河老师,中科院有名的地质学者显然也反对这样的解释,而认为间歇泉的发生是和大陆的版块移动有联系。 

本人专门研究水蒸气,专门研究水蒸气的噪声,专门研究地球上海洋中天然的淡水涌泉以及专门研究建造不需要能耗的海水淡化设施的工艺技术。

因而觉得间歇泉的成因,几百年不能破解。实际上和人们对水蒸气的认识有太多的误区所致。

间歇泉发生的地质构造,其实十分十分的简单,根本不需要和大陆漂移这样远天八只脚的宏观地质过程联系到一起。而只要在温泉地区不必很深的地下,泉水流过的途中有一个弯曲的地下结构就可以了。

至于梁老师论文我赞成他对主流的解释的质疑。但是可惜梁老师与其说是讨论间歇泉的成因不如说是在讨论温泉在全世界分布的规律,跑题跑得太远了。 

要破解间歇泉的成因,首先要对水蒸气有充分的了解。

我们需要详细的认识,十分的重视,水蒸气溶解(或凝结)为水的宏观过程。

当我们把水烧到沸腾的时候水蒸气从水中翻滚而出,似乎我们都以为水蒸气应该不怎么溶解于或凝结到水中的。至少那个开放大学的教材中是用这样的认识来解释了。

平时我们晒衣服,看到衣服干了。我们就发现水会蒸发,但是很少意识到空气中的水蒸气在衣服晾干的时候,同时也不断的有大量的水蒸气分子,从空气中向湿的衣服上凝结。衣服的最后被晾干,其实只是水蒸气挥发和凝结动态平衡过程有一个小小偏向。一个挥发速率略大于凝结速率的微小偏向所致。如果不是这个偏向,而只有直接的挥发过程,那么一件湿的衣服从凉出来到干,可能只需要几秒钟的时间。

这个平衡的结果虽说好多人都会同意,但是要提高到一种绝对化的、根本性的意识概念,恐怕很少有人能做到。很多科学家只要不是专门从事水蒸气研究的,都会有意无意地犯这样的错误。 

传说中,阿基米德曾经用水蒸气发射炮弹,但是美国的一个科学实验电视节目,却否定这个传说的真实性,还演示了实验。当然关于阿基米德的这个传说应该是肯定的,是真的。但是这个节目的实验为什么不成功呢?其实就是这档节目的科普科学家不懂水蒸气。

无独有偶,在航母上飞机起飞的弹射架也是用蒸汽作动力的,但是就是不够力。于是在新的航母上用上了新的先进的电力弹射设备。我有幸在网上搜索到了美国航母,在新加坡检修时的弹射架部分的检修过程和弹射管的结构设计图样。让我哑口无言的是,原来美国航母弹射器的设计师,他们也不懂水蒸气。

再例如,气象学应该是和水蒸气的研究最有接触的学科了,但是,你们有在气象学的各种研究和报道中听到或看到过,他们有考虑水的挥发和凝结这一动态平衡过程中微小的平衡偏移吗?宏观的地球气象研究,居然只考虑海洋的蒸发、地面的蒸发、植被的蒸腾、江河的蒸发。有看到过他们提到水蒸气如何溶入大海、如何溶入江河、如何渗入到地面以下、如何被植物从空气中吸取的吗。不可思议。天有不测风云,气象学忽悠老百姓也就算了,居然自欺欺人,几百年来一直忽悠着自己。 

研究间歇泉的成因,我们不妨从蒸汽在通入水中时发出的噪声入手。这个噪声是怎样产生的?

这种噪声太普遍了。如今的咖啡机,就都有一根蒸汽管,加热牛奶时只要一插入牛奶中,就会发出刺耳的尖叫声。

尖叫就是一种高频的震荡,如果我们可以把时间轴放大,把这个震荡放大到几分钟一个周期,或者用一根针管那样的东西,替代那小小的喷嘴做一个实验。

具体的针管的形状,可以像一个“凸”字在顶上加一个短竖,然后我们把下面的凸出部分分别打两个洞。然后把针管斜向浸没到茶杯或水的液面以下,让一个孔偏向上方,另一个在下面。最上面的短竖管和蒸汽的喷口连接,保持密封不让走气。

当打开蒸汽的阀门时,有趣的现象发生了。

一开始我们就会看到牛奶开始向喷管中吸入,但是牛奶刚吸到针管的一半,牛奶就反向的从针管中排出来了,在向上的那个口上,我们就会看到有牛奶喷出液面,同时还冒出好多的热气。然后刚等到牛奶排完,又有牛奶从针管的口中被吸入,于是再喷出,再吸入,再喷出。……。

这毅然就是一个间歇温泉的逼真模型。 

之前我已经提到了,人们缺乏对水蒸气溶入水中的速度的认识,所以现在我们可以认真的领略一下,这水蒸气溶入水中的速度到底有多快。同时也真正的懂得到底间歇泉是怎样形成的。

现象解释:

1. 一开始,从蒸汽喷管喷出的蒸汽,立刻充满了针管的内部,并且寻找新的出口,于是在针管的底部企图向外排出。

2.但是当蒸汽在针管底部刚刚接触到外面冷牛奶(水)的时候,水蒸气溶入冷牛奶(水)的过程就发生了。

3.水蒸气溶入冷水的速度实在太快,快到比锅里沸腾的水产生蒸汽的速度还要快,于是本来充满针管内部的水蒸气就会减压。

4.继续的减压就会使针管的内部变成负压,于是冷牛奶(水)就被吸到了针管的内部。

5.随着水蒸气不断地溶入冷牛奶(水),牛奶(水)的温度越来越高。然而热牛奶(热水)对水蒸气的吸收性能却大不如冷牛奶(水)。于是针管内的水蒸气压力立刻开始升高。

6.当针管内的压力升高并超过了大气压力,就会把针管内的牛奶(水)向外挤出。

7.于是在向上的那个洞口,牛奶(水)就会喷出液面。

8.当针管内部的牛奶(水)刚喷完。针管内的蒸汽就又回到了上面的第2步,于是喷发就一再重复下去。

这就是我分析、认识的间歇温泉喷发奥秘。这里我是用针管把时间轴放大了,要是不放大,那么在喷口几微米的深度,这个吸入和排出的过程就已经发生,于是就是一个高频的震荡了。 

要检验我的解释的真实性,大家可能注意到了,在我的解释中牛奶有有一个被针管吸入的过程。这显然是“水蒸气溶入理论”解释所独有的过程,所以只要去观察一下那些间歇泉是不是在喷发前有被大幅吸入(水位快速下降)的现象。

如果真有温泉水快速下降的过程,然后再喷发。那么我就不谦虚了。

以下有几张照片是我在2017年到冰岛的GEYSIR间歇泉,拍到的喷发前后水位大幅度下降的照片。 

最后提一下航母的弹射器。不可想象,在我看到的图纸上,弹射器的内部竟然是没有加热器的!那就是说,将弹射器架推动的蒸汽喷出蒸汽管道之后,居然是处在一个四周均是冷的厚铁管内。显然,美国的弹射器的设计师们不了解水蒸气在遇到冷铁管的时候,凝结的速度有多少快!水蒸气一旦发生凝结,水蒸气的压力就会丧失殆尽。弹射器自然是给不出力了。

如果在弹射管里装上密密的加热板,把管道内壁的温度统统提高到600度(蒸汽的温度之上)那么,一旦蒸汽通入发射管,压力只会剧增。我断言一定会比新型的电力弹射器更加有劲。