Дополнительный материал по теме "Гидросфера"

Распространение воды на Земле

Большую часть нашей планеты - 79 % - занимает вода, и даже если углубиться в толщу земной коры, то в трещинах и порах можно обнаружить воду. Кроме того, все известные на Земле минералы и живые организмы имеют в своем составе воду.

Велико значение воды в природе. Современные научные исследования воды дают возможность рассматривать се как уникальное вещество. Она участвует во всех физико-географических, биологических, геохимических и геофизических процессах, происходящих на Земле, является движущей силой многих глобальных процессов на планете.

Вода вызвала на Земле такое явление, как круговорот воды - замкнутый, непрерывный процесс перемещения воды, охватывающий все важнейшие оболочки Земли. Движущей силой круговорота воды служит солнечная энергия, вызывающая испарение воды (с океанов в 6,6 раза больше, чем с суши). Поступившая в атмосферу вода переносится воздушными течениями в горизонтальном направлении, конденсируется и под действием силы тяжести падает на Землю в форме осадков. Одна часть их через реки поступает в озера и океан, а другая - идет на увлажнение почвы и пополнение подземных вод, которые принимают участие в питании рек, озер и морей.

В годовой круговорот вовлечено 525,1 тыс. км³ воды. В среднем за год на нашей планете выпадает 1030 мм осадков и примерно столько же испаряется (в объемных единицах 525 000 км³).

Равенство между количеством воды, поступающим на поверхность Земли с осадками, и количеством воды, испаряющей с поверхности Мирового океана и суши, за одинаковый период времени называется водным балансом нашей планеты.

Для испарения воды требуется определенное количество тепла, которое освобождается при конденсации водяного пара. Следовательно, водный баланс тесно связан с тепловым балансом, при этом влагооборот равномерно распределяет тепло между его сферами, а также регионами Земли, что имеет большое значение для всей географической оболочки.

Огромно значение воды и в хозяйственной деятельности. Невозможно перечислить все сферы деятельности человека, в которых используется вода: бытовое и промышленное водоснабжение, орошение, получение электроэнергии и многие другие.

Крупнейший биохимик и минералог академик В. И. Вернадский отмечал, что вода стоит особняком в истории нашей планеты. Только она может пребывать на Земле в трех агрегатных состояниях и переходить из одного в другое. Вода, находящаяся во всех агрегатных состояниях, образует водную оболочку нашей планеты - гидросферу.

Так как вода содержится в литосфере, атмосфере и в разных живых организмах, определить границы водной оболочки очень сложно. Кроме того, существуют два толкования понятия «гидросфера». В узком смысле гидросфера - это прерывистая водная оболочка Земли, состоящая из Мирового океана и внутри- материковых водоемов. Второе толкование - широкое - определяет ее как непрерывную оболочку Земли, состоящую из открытых водоемов, паров воды в атмосфере и подземных вод.

Рис. 1. Агрегатные состояния воды

Пары воды в атмосфере называются рассеянной гидросферой, а подземные воды - погребенной гидросферой.

Что касается гидросферы в узком смысле, то чаще всего за ее верхнюю границу принимают поверхность земного шара, а нижнюю границу проводят по уровню подземных вод, который находится в осадочной рыхлой толще земной коры.

При рассмотрении гидросферы в широком смысле ее верхняя граница располагается в стратосфере и весьма неопределенна, т. е. лежит выше географической оболочки, не выходящей за пределы тропосферы.

Ученые утверждают, что объем гидросферы составляет примерно 1,5 млрд.км³воды. Подавляющая часть площади и объема воды приходится на Мировой океан. В нем заключено 94% (по другим данным 96 %) объема всей воды, содержащейся в гидросфере. Около 4 % составляет погребенная гидросфера.

Анализируя объемный состав гидросферы, нельзя ограничиваться одной количественной стороной. При оценке компонентных частей гидросферы следует учитывать ее активность в круговороте воды. С этой целью известный советский гидролог, доктор географических наук М. И. Львович ввел понятие активности водообмена, которое выражается числом лет, необходимых для полного возобновления объема.

Известно, что во всех реках на нашей планете одновременный объем воды невелик и составляет 1,2 тыс. км³. При этом русловые воды полностью обновляются в среднем каждые 11 дней. Почти такая же активность водообмена свойственна рассеянной гидросфере. А вот подземным водам, водам полярных ледников иокеана для полного обновления требуются тысячелетия. Активность водообмена всей гидросферы составляет 2800 лет. Самая низкая активность водообмена у полярных ледников - 8000 лет. Поскольку в данном случае замедленный водообмен сопровождается переходом воды в твердое состояние, массы полярных льдов составляют законсервированную гидросферу.

Таблица 1. Распределение водных масс в гидросфере

Таблица 2. Активность водообмена гидросферы (но М. И. Львовичу, 1986)

* С учетом подземного стока в океан, минуя реки: 4200 лег.

Гидросфера прошла длинный путь эволюции, неоднократно меняясь по массе, соотношению отдельных частей, движению волы, соотношению растворенных газов, взвесей и других компонентов, изменения которых записаны в геологической летописи, далеко не полностью расшифрованной.

Когда же на нашей планете появилась гидросфера? Оказывается, она существовала уже в самом начале геологической истории Земли. Как мы уже знаем, приблизительно 4,65 млрд.лет назад возникла Земля. Древнейшие найденные горные породы достигают возраста 3,8 млрд.лет. Они сохранили на себе отпечатки одноклеточных организмов, которые проживали в водоемах. Это позволяет судить о том, что первичная гидросфера появилась не позднее 4 млрд лет назад, однако она составляла только 5-10 % современного ее объема. Согласно одной из самых распространенных на сегодняшний день гипотез, вода при образовании Земли появилась путем выплавления и дегазации вещества мантии (от лат. отрицат. частицы de и франц. gaz - газ) - удаление растворенных газов из мантии. Скорее всего, первоначально большую роль сыграла ударная (катастрофическая) дегазация вещества мантии, вызванная падением на Землю крупных метеоритных тел.

Первоначально возрастание объема поверхностной гидросферы протекало очень медленно, так как значительная часть воды расходовалась на другие процессы, в том числе на присоединение воды к минеральным веществам (гидратацию, от греч. hydro - вода). Объем гидросферы стал интенсивно расти после того, как темпы выделения связанных в горных породах вод превысили темпы их аккумуляции. Одновременно с этим шло поступление в гидросферу ювенильных вод (от лат. juvenilis - юный) - goдзcмныx вод, образовавшихся из кислорода и водорода, выделяющихся из магмы.

Вода и сейчас выделяется из магмы, попадая на поверхность нашей планеты при извержении вулканов, при образовании земной коры океанического типа в зонах растяжения литосфсрных плит, и так будет происходить еще многие миллионы лет. Объем гидросферы сейчас продолжает нарастать со скоростью около 1 км³ воды в год. В связи с этим предполагают увеличение объема водной массы Мирового океана в течение ближайшего миллиарда лет на 6-7 %.

Исходя из этого еще совсем недавно люди были уверены, что запасов воды хватит навсегда. Но на самом деле в связи со стремительными темпами потребления количество воды резко сокращается, и ее качество также резко уменьшилось. Поэтому одной из важнейших проблем на сегодняшний день является организация рационального использования вод и их охрана.

Состав гидросферы

Вода на нашей планете находится в трёх состояниях - жидком, твёрдом (лёд, снег) и газообразном (пар). В настоящее время вода занимает 3/4 поверхности Земли. Вода образует водную оболочку нашей планеты - гидросферу. Гидросфера (от греческих слов «гидро» - вода, «сфера» - шар) включает три главные составные части: Мировой океан, воды суши и воду в атмосфере. Все части гидросферы связаны между собой уже известным вам процессом круговорота воды в природе. Объясните, как вода с материков попадает в Мировой океан. Как вода попадает в атмосферу? Каким образом вода снова попадает на сушу?

Мировой океан

На Мировой океан приходится свыше 96% всей воды нашей планеты. Материки и острова делят Мировой океан на отдельные океаны: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый. В последние годы на картах выделяют Южный океан - водное пространство, окружающее Антарктиду. Самый большой по площади - Тихий океан, самый маленький - Северный Ледовитый. Части океанов, которые вдаются в сушу и отличаются свойствами своих вод, называют морями. Их очень много. Крупнейшие моря планеты - Филиппинское, Аравийское, Коралловое. Вода в природных условиях содержит различные растворённые в ней вещества. В 1 л океанской воды в среднем содержится 35 г соли (больше всего поваренной), которая придаёт ей солёный вкус, делает непригодной для питья и использования в промышленности и сельском хозяйстве.

Воды суши

Реки, озёра, болота, ледники и подземные воды - это воды суши. Большая часть вод суши - пресные, но среди озёр и подземных вод встречаются и солёные. Вы знаете, какую огромную роль в природе и жизни людей играют реки, озёра, болота. Но вот что удивительно: в общем количестве воды на Земле их доля очень мала - всего-то 0,02%. Гораздо больше воды заключено в ледниках - около 2%. Не надо путать их с тем льдом, который образуется при замерзании воды. Ледники возникают там, где снега выпадает больше, чем успевает растаять. Постепенно снег накапливается, уплотняется и превращается в лёд. Ледниками покрыта примерно 1/10 часть суши. Они располагаются, прежде всего, на материке Антарктида и острове Гренландия, которые покрыты огромными ледяными панцирями. Отколовшиеся по их берегам глыбы льда образуют плавающие горы - айсберги. Некоторые из них достигают громадных размеров. Немалые площади занимают ледники в горах, особенно в таких высоких, как Гималаи, Памир, Тянь-Шань.

Ледники можно назвать кладовыми пресной воды. Пока она почти не используется, но учёные давно разрабатывают проекты транспортировки айсбергов в засушливые районы, чтобы обеспечить питьевой водой местных жителей.

Подземные воды тоже составляют около 2% всей воды Земли. Они располагаются в верхней части земной коры. Эти воды могут быть солёными и пресными, холодными, тёплыми и горячими. Нередко они насыщены полезными для здоровья человека веществами и являются лечебными (минеральные воды). Во многих местах, например по берегам рек, в оврагах, подземные воды выходят на поверхность, образуя источники (их ещё называют родниками и ключами). Запасы подземных вод пополняются за счёт атмосферных осадков, которые просачиваются сквозь некоторые породы, слагающие земную поверхность. Таким образом, подземные воды участвуют в круговороте воды в природе.

Вода в атмосфере

Атмосфера содержит водяной пар, капельки воды и кристаллики льда. Все вместе они составляют доли процента от общего количества воды на Земле. Но без них невозможен был бы круговорот воды на нашей планете. Что такое гидросфера? Перечислите её составные части. Какие океаны образуют Мировой океан нашей планеты? Что составляет воды суши? Как образуются и где располагаются ледники? Какова роль подземных вод? Чем представлена вода в атмосфере? В чём различие между рекой, озером и болотом? Какую опасность представляет айсберг? Существуют ли на нашей планете солёные водоёмы кроме морей и океанов?

Водную оболочку Земли называют гидросферой. Её составляют Мировой океан, воды суши и вода в атмосфере. Все части гидросферы связаны между собой процессом круговорота воды в природе. На Мировой океан приходится более 96% всей воды планеты. Его делят на отдельные океаны. Части океанов, которые вдаются в сушу, называют морями. Воды суши включают реки, озёра, болота, ледники, подземные воды. В атмосфере содержатся водяной пар, капельки воды и кристаллики льда.