Dotazy a odpovědi

0858 Proč jsou prameny vody chladné?

Dotaz:

Dobrý den, jak je možné, že jsou téměř všechny prameny tak chladné? Na povrchu je teplo, pár desítek metrů pod povrchem také, tak kde se bere ten chlad? Díky a držím palce!
čistý horský potok tekoucí přes kameny
Zdroj obrázku: Wikimedia Commons

Minutová odpověď:

1)

Teplota pramenů závisí na teplotě horninového prostředí, kterým voda v hloubce proniká.

2)

Prameny s velmi mělkým oběhem vody jsou ovlivněné teplotou na povrchu.

3)

Teplota pramenů vytékajících z desítek metrů hloubky pod povrchem odpovídá průměrné roční teplotě daného území.

4)

Teplé (termální) prameny se na povrch dostávají z hloubek v řádu stovek až tisíců metrů.
čistý horský potok tekoucí přes kameny
Zdroj obrázku: Wikimedia Commons

Celá odpověď:

Začnu trochu oklikou. S narůstající hloubkou pod povrch Země teplota roste. Jak moc, to udává tzv. geotermický stupeň. Jedná se o hloubku v metrech, při které se teplota hornin zvýší o 1 °C. Průměrná hodnota geotermického stupně činí zhruba 30 m, tedy každých 30 m do hloubky vzroste teplota hornin o 1 °C. V hloubkách okolo 1000 m mají horniny přes 40 °C [1]. Avšak při povrchu je to s teplotou půdy a horninového podloží komplikovanější. Teplota půdy a podloží je zde ovlivněna počasím a z dlouhodobého hlediska i podnebím. Přesněji tím, kolik energie povrch v rámci dne a roku pohltí a naopak vyzáří. Největší rozpětí (amplituda) teplot je na povrchu a spolu s hloubkou klesá. Zhruba v 1,5 m je změna teploty v průběhu dne neznatelná [2]. V hloubkách 10–30 m je roční amplituda nulová, tedy teplota je během roku stálá a odpovídá průměrné roční teplotě vzduchu [2]. V těchto hloubkách už není patrný vliv sezóny a teplota je dána dlouhodobým stavem podnebí. 

Jak to souvisí s teplotou pramenů? Voda je samozřejmě ovlivněna podložím, kterým proniká. U velice mělkých pramenů, kdy voda protéká například jen sutí v hloubce několika metrů, je teplota během roku značně rozkolísaná. Důvodem pro to je rozkolísanost teploty podloží, kterým tyto prameny protékají. Prameny s o něco hlubším oběhem, kdy voda proniká na povrch z hloubek v řádu prvních desítek metrů, mají teplotu v průběhu roku ustálenou. Ta odpovídá zhruba průměrné roční teplotě v daném území [3]. To je příklad pramenů, které vyhledáváme na horách pro osvěžení. Z hlediska klasifikace pramenů podle teploty je označujeme jako prameny studené [3]. V horských oblastech se jejich teplota může v našich podmínkách pohybovat okolo 5–6 °C, v nížinách i přes 12 °C. 

Teplé prameny by měly mít teplotu nad 20 °C; ty pak můžeme dále rozdělit na prameny vlažné (hypotermální, do 37 °C), teplé či teplice (termální, do 50 °C) a vřídla (termy, přes 50 °C) [3]. Voda teplých pramenů se dostává na povrch z mnohem větších hloubek (řádově stovky až tisíce metrů), mají tzv. hluboký oběh. Pokud známe průměrný geotermický gradient, tak můžeme odhadnout orientačně hloubku zdroje pramene. Např. proslulé karlovarské Vřídlo o teplotě zhruba 72 °C vyvěrá z hloubky minimálně 2000 m [4].

Většina pramenů, které v ČR nalezneme, má svůj zdroj vody nejspíše v mělkých zvodních (souvislých tělesech podzemní vody). Mělké zvodně jsou vázané na sedimentární či zvětralinové pokryvy a nejrozpukanější části skalního podloží [5]. Z hlediska typologie pramenů se bude jednat pravděpodobně o sestupné prameny – hladina podzemní vody v místě pramene protíná zemský povrch a voda volně vytéká na povrch. Dalším typem jsou výstupné prameny – voda se pod tlakem dostává z větších hloubek, typicky podél geologických zlomů. Výstup vod může být poháněn i plyny. Specifickým druhem výstupných pramenů jsou tzv. artéské prameny [3]. Jedná se o podzemní vody, které jsou mezi dvěma nepropustnými vrstvami a jejichž výtlačná výška je nad úrovní povrchu [6]. Artéská voda se nachází i v ČR, jímáme ji pomocí vrtů. Např. v obci Káraný se nachází jeden ze zdrojů pitné vody pro Prahu, který kromě mělčích studní využívá i artéskou vodu [7]. Největší zásoby artéské vody se nacházejí ve Velké artéské pánvi v Austrálii, kde je i velké množství přirozených vývěrů. Artéské vody jsou významným zdrojem vody v suchých oblastech, kde kolem pramenů vznikají oázy [8].

Zdroje:

[1] http://www.geology.cz/aplikace/encyklopedie/term.pl?geotermika

[2] https://pubs.er.usgs.gov/publication/b1172

[3] NETOPIL, Rostislav, Rudolf BRÁZDIL, Jaromír DEMEK a Pavel PROŠEK. Fyzická geografie. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství, 1984. 272 s.

[4] https://doi.org/10.1016/0375-6505(70)90415-3 

[5] KRÁSNÝ, Jiří. Podzemní vody České republiky: regionální hydrogeologie prostých a minerálních vod. Praha: Česká geologická služba, 2012. ISBN 978-80-7075-797-0.

[6] http://www.geology.cz/aplikace/encyklopedie/term.pl?artesky_vrt

[7] https://www.pvk.cz/vse-o-vode/pitna-voda/

[8] https://doi.org/10.1007/978-94-009-4820-4_25

Odpovídal

(Katedra fyzické geografie a geoekologie, Přírodovědecká fakulta, Ostravská univerzita)

Odborná recenze:

(Ústav fyzikální chemie J. Heyrovského AV ČR)

Editace textu:

(Ústav analytické chemie, VŠCHT Praha)
Štítky: studny, voda, Země