Hidrológiai Közlöny 1956 (36. évfolyam)

4. szám - Markó László–Jakucs László: A barlangi légáramlás keletkezése

Marko L.—Jakucs L.: A barlangi légáramlás keletkezése Hidrológiai Közlöny 36. évf. 1956. 4. sz. 315 honnan ered, illetőleg a beáramló levegő hova tűnik el, meg kell változtatnunk a barlangot fedő kőzetrétegek áthatolhatatlanságáról alkotott elképzelésünket. Valóban ennek a kőzetrétegnek, bármilyen vastag is, át kell engednie a levegőt, mert a vizet is átengedi, ha csak cseppenként is. Erre közismert bizonyíték a cseppkövek keletkezése. Habár átlagosan 1—1 m

2 felületen csak kevés levegő tud átszivárogni, a barlang felülete olyan nagy, hogy ezek a kis mennyiségek összegeződve a kijáratnál már többszázezer köbméteres áramlást is okozhatnak. Feltehető továbbá az, hogy a levegő nem a legkisebb hajszálrepedéseken át áramlik keresztül a fedőkőzeten, hiszen ezeket az állandóan lefelé szivárgó víz eltömi, hanem inkább a valamivel szélesebb réseket keresi ki. Ez a kérdés azonban természetesen csak gyakorlati megfigyelésekkel dönthető el. A kérdés most már az, hogy mi mozgatja a levegőt , hogyan keletkezik az a nyomáskülönbség, amely létrehozza a légáramlást a kőzet repedésein keresztül? A Békebarlang, a Baradla és általában minden nagyobb barlang elsősorban a környék magasabb pontjai : hegyek, hegygerincek alatt húzódik, míg bejárataik völgyek oldalában, víznyelők, töbrök legmélyebb pontjain vannak. Tudjuk, ezenkívül azt, hogy a föld felszíne alatt néhány méterrel a hőmérséklet már eléri az évi középhőmérséklet értékét, nálunk a 9—11 C°-ot. Természetesen ugyanez a hőmérséklet uralkodik a barlangokban is. A további megfontolások során alkalmazott jelölések értelmezését az 1. ábraként közölt vázlaton mutatjuk be. Abban az esetben, ha a külső hőmérséklet 20 C°, akkor P

l — P x méter 20 C°-os levegő súlya és P

2 = P + x méter 10 C°-o^ levegő súlya A 10 C°-os levegő természetesen nehezebb mint a 20 C°-os, ezért ebben az esetben Pi>Pi Ennek a nyomáskülönbségnek hatására légáramlás indul meg a hegy belsejéből kifelé. A levegő a legkisebb ellenállást jelentő utat választja és ezért a barlang bejáratán át erős légáramlást fogunk észlelni. Télen, amikor a külső hőmérséklet lesz a kisebb, az áramlás iránya a fenti megfontolás alapján nyilvánvalóan fordított lesz. Nem minden barlang olyan fekvésű, mint a vázlaton feltüntetett. Ismerünk olyanokat is, amelyek bejárata a vidék magas pontjainak közelében fekszik (zsombolyok, kürtők). Ezeknél az áramlás nyáron befelé, télen pedig kifelé irányul, ami következik abból, hogy ebben az esetben a barlang maga veszi át a vázlaton feltüntetett hegy kőzetében található repedések szerepét. A zsomboly, kürtő ilyenkor télen mint kémény szívja fel a 9—11 C°-os levegőt, amely vízgőzzel telített és így mikor a szabadba jut, azt a látszatot kelti, mintha gőz áramlana ki a föld belsejéből. Aggtelek környékén is ismerünk, többek között pl. a Baradla tetőn, az aggteleki barlang felett ilyen gőzölgő nyílást. Ez a jelenség tehát szintén megerősíti a légáramlás keletkezésének az előbbiekben ismertetett magyarázatát. Feltehető az is, hogy az ilyen „gőzölgő" nyílások nagymértékben hozzájárulnak az alattuk húzódó barlangrendszerekben észlelhető légáramlás kialakulásához. Az elmondottakból következik, hogy a légáramlás annál erősebb, minél jobban eltér a felszíni hőmérséklet az évi középértéktől, mert annál nagyobb a nyomáskülönbség, amely a levegőt mozgatja. Ugyancsak függ az áramlás erősségé az üregrendszer, barlang nagyságától is, jó közelítéssel felületével egyenesen arányosnak vehető. Független azonban a barlang felett elhelyezkedő fedőkőzet vastagságától, mert a mozgató nyomáskülönbség és az áramlást akadályozó súrlódás azonosan változik : ha vastagabb a kőzetréteg, nagyobb lesz a fellépő nyomáskülönbség, de ugyanakkor a levegő áramlását fékező súrlódás is, mert megnő a levegő által megtenni kényszerült út hossza is. Ez azonban csak elég vastag fedőrétegek esetén érvényes, mert nagyon vékony rétegek átveszik, legalább is részben, a külső hőmérsékletet és ezzel csökken vagy megszűnik az áramlást előidéző nyomáskülönbség. A viszonyok természetesen csak szélcsend esetén ilyen egyszerűek, mert ha a külszíni levegő is mozgásban van, a terep egyenetlenségei változó helyi nyomáskülönbségeket idéznek elő. Ajánlatos tehát a barlangi légáramlás megfigyelését szélcsendben és minél hidegebb vagy melegebb időben végezni, mert ebben az esetben kapjuk a legmegbízhatóbb adatokat. A légáramlás irányából az üregrendszer elhelyezkedésére, erősségéből pedig nagyságára tudunk —- természetesen csak becslésszerűen — következtetni. Összefoglalás Az aggteleki Békebarlang bejáratánál fellépő légáramlás tanulmányozása során arra a következtetésre jutottunk, hogy a barlangot fedő kőzetréteg a levegő számára átjárható. Mivel a kőzet belsejében, valamint a felszínen általában másmás hőmérséklet uralkodik, a repedésekben, valamint a barlang bejárata felett elhelyezkedő levegő között fellépő sűrűségkülönbség légnyomáskülönbségeket hoz létre (kéményhatás). Ez a nyomáskülönbség mozgatja a levegőt úgy, hogy a barlangok többségénél az áramlás a bejáratnál — ha a külső hőmérséklet magasabb az évi középértéknél — kifelé, ha viszont alacsonyabb annál, befelé irányul. B03HMKH0BEHME B03^yillH0r0 nOTOKA B ÜElilEPAX /I. Mapno, 77. flayi B xoAe ii3yHeHiiH B03AyuiH0r0 noTona, B03HiiKaK>mero y Bxoaa arnrejieKCKoií iieiuepu, Mbi npnuum K BbiBOfly, MTO noKpuBaiomiie nemepy njiacTbi ropnwx nopoA npoxomiMbi AJISI B03flyxa. Pa3JiiiiHaH IIJIOTHIJCTE» B03Ayxa, 3anojiHfliomero TpemiiHbi, TaioKe n np'ocTpaHCTBO H3A nemepofí, Bbi3bmaeT pa3Hbie no Bemmime aTMocij)epHbie AaBJieniiH, Tan KaK reMnepaTypa BHyTpu ropHbix riopofl ii Ha noBepxHOCTii pa3JiimHaH. BcJieACTBiie pasHOCTii B aTMOc(F>epHbix AaBJieHiiHx B03HiiKaer BÖ3-