Если отвечать на вопрос, что такое гидросфера достаточно поверхностно, то можно сказать – это водная оболочка нашей планеты. Она имеет свою сложную структуру, состав, отличается многими особенностями и характеристиками.
Также нельзя отрицать ее критически важное значение для всего живого, начиная от микроорганизмов и заканчивая человеком. Ведь недаром считается, что сама жизнь возможна только там, где есть вода.
В широком смысле под гидросферой Земли понимается весь запас воды на планете в любой ее форме и агрегатном состоянии, как находящейся на поверхности, так и под грунтом. Сюда входит пресная, соленая вода и даже та жидкость, которая содержится в живых организмах.
Так как около 70% поверхности планеты, то есть ее большую часть, занимает именно гидросфера, то неудивительно, что для простоты ее изучения она поделена на многие группы и подгруппы. К примеру, существует такие группы, как Мировой океан, континентальные воды, подземные воды, которые делятся на более мелкие составляющие.
Границы всех этих зон достаточно условны, но необходимы для большей простоты и систематизации изучения этой важнейшей компоненты природы.
Что такое гидросфера
Как уже упоминалось выше, под понятием гидросферы подразумевается вся совокупность жидкости на Земле во всех ее агрегатных состояниях, на поверхности и под землей, а также внутри всех живых организмов.
Сюда включается также и атмосферная влага, которая формирует облака, участвует в массе важнейших процессов. Поэтому нельзя путать это обширное понятие с просто водой, находящейся в Мировом океане или континентальных реках и озерах.
Такое название этой части геосферы ей дали еще в старые времена – с греческого «гидро» значит вода. Каждый грамотный человек должен знать основные ее части, понимать важность этого образования не только для живой, но и для неживой природы.
Особенности состава гидросферы изучаются еще в школе, но многие к началу взрослой жизни успевают все это успешно забыть, поэтому будет полезно обновить знания по данному вопросу в своей голове.
Если говорить в цифрах, то масса всей жидкости на планете во всех ее формах равняется 1,46*10 21 килограммам. При этом объем составляет 1,4 миллиардов кубических сантиметров. Наибольший процент от всего объема гидросферы приходится на океаны – около 95%.
Состав гидросферы
Он включает в себя следующее:
- Мировой океан, на который приходится примерно 95% всего объема.
- Находящиеся под поверхностью земли подземные воды, на которые выпадает 4,5% общего объема.
- Следующие по размеру – ледники, которые в последние годы тают все с большей скоростью. Их вклад в общий запас жидкости на планете — 1,65%.
- Остальные части состава это почвы, реки, а также атмосферный пар, который сосредоточен в нижних ее слоях.
Указанные группы делятся на более мелкие подгруппы, но они составляют интерес для исследователей и ученых, а не простых любознательных граждан.
Происхождение гидросферы
Происхождение Мирового океана, как и других частей гидросферы, до сих пор является загадкой, над которой бьются специалисты и исследователи.
На данный момент существует две таких основных гипотезы ее возникновения:
- Гипотеза «холодного» начала, которая говорит о том, что в начале времен существовало некоторое первичное холодное пылевое облако, которое постоянно нагревалось и меняло свое агрегатное состояние. В итоге превратилось в известную сегодня всем жидкость.
- Гипотеза «горячего» начала выдвигает другую теорию. Эта схема говорит, что изначально Земля представляла собой нагретую до огромных температур смесь химических элементов. Постепенно охлаждаясь, она разделилась на газ, жидкость, которые в итоге и стали прообразами атмосферы и гидросферы.
Сказать однозначно, какая теория верна, сложно. Ученые прилагают усилия для того, чтобы дать окончательный ответ, но пока что истина все также далека.
Стоит отметить: последние геохимические исследования указывают на то, что образование воды и гидросферы является результатом процесса так называемой дегазации оболочки планеты.
Значение гидросферы для человека и ее роль в жизни Земли
Строение и изучение водной оболочки достаточно многогранное, не лишенное проблемы и противоречий, но, невзирая на это, нельзя не признать важности гидросферы для всего живого на Земле.
Без жидкости невозможно представить себе существование не только человека или животных, а вообще любых форм жизни, включая даже самые мелкие бактерии и микроорганизмы.
Именно поэтому поиск жизни на других планетах сейчас сводится к поиску там воды в какой-либо форме. Это событие – первая предпосылка к тому, чтобы продолжать поиски.
Наша жизнь состоит из многих нюансов, но вода играет в ней ключевое значение. Биологи заявляют, что примерно на 70% тело человека состоит из воды и различных растворов на ее основе.
Именно такая форма существования позволяет реализовывать необходимые функции обмена веществ, проводить требуемые живому организму процессы.
Вода выполняет транспортную функцию и доставляет всем органам нашего тела кислород, питательные микроэлементы, поэтому ее роль в жизнедеятельности всего живого нельзя преувеличить.
Что касается всей Земли в общем, то и здесь вода выступает важнейшим фактором для всего живого. Именно она составляет большую часть атмосферы, участвует в формировании климата, дает осадки, влияет на урожайность и многие другие вопросы.
Достаточно хоть в каком-то одном конце света нарушиться водному балансу, как это чувствуют все: люди, звери, животные, почва, грунтовые воды и т. д.
Гидросфера полна удивительных фактов, перечислить все из них просто невозможно. Это касается и информации об океанах, морях и реках, и об озерах, действующих в океане течениях, имеющихся ледниках и многом другом. Еще школьная география начинает знакомить нас с такими данными, но они оказываются очень неполными.
Озеро Байкал
Обратим внимание на такие интересные факты:
- Самая большая и полноводная река на планете – Амазонка , которая находится в Южной Америке. На нее приходится около 15% всей речной воды на Земле.
- Наибольшее количество озер имеется на территории Швеции.
- Если вода будет слишком соленой, то жизнь в ней не сможет существовать. Яркий пример – Мертвое море в Израиле.
- 20% запасов всей пресной воды на планете хранит в себе глубочайшее озеро Байкал в России.
- Экологические памятники из области гидросферы дополняет озеро Синевир, в котором даже на глубине 20 и больше метров видно дно и маленькие камушки на нем.
Опасные явления в гидросфере
Хоть гидросфера и составляет основную часть всего живого на планете, но люди еще не способны выработать к воде бережное отношение. Многие факторы приводят к тому, что структура постепенно меняется, становится менее приемлемой для нормальной жизнедеятельности.
Вот основные проблемы, которые сегодня наблюдаются:
- Водные ресурсы постоянно загрязняются. Этому способствует химическая промышленность, накопление мусора и отходов, радиоактивное, тепловое и органическое загрязнение.
- Всего 2% от мирового запаса – питьевая вода. Уже сейчас в Израиле и других странах люди столкнулись с ее дефицитом и необходимостью экономии. Если же использовать очищенную воду или переработанную, то есть риск серьезных инфекций, заболеваний и даже смерти.
- В океане наблюдаются многокилометровые полосы из дрейфующего мусора. Его там так много, что с 2018 года правительства многих стран все-таки решили взяться за вылов и переработку отходов. Объекты для переработки мусора еще не слишком распространены, поэтому с данным вопросом есть трудности.
Свойства воды в разных ее состояниях до сих пор не изучены полностью. Это уникальное вещество, которое служит основной жизни и дает нам возможность существовать. Необходимо относиться к гидросфере очень внимательно и аккуратно, делать все возможное, чтобы вода вокруг нас сохранялась чистой.
Чтобы лучше разобраться, что такое атмосфера, гидросфера, литосфера, необходимо рассмотреть такой термин, как «географическая оболочка».
Географическая оболочка - это совокупность геосфер Земли: земной коры, гидросферы и атмосферы. Они составляют собой единое целое и существуют взаимосвязано. Так, солнечная энергия трансформируется в тепловую, кинетическую, электрическую, химическую и др. в пределах литосферы. Там же она накапливается, передается другим сферам - воздушной и водной.
Что такое гидросфера
Под термином «гидросфера» понимают водную оболочку Земли. Сюда входят воды как наземные (реки, озера, моря, океаны), так и подземные (грунтовые), а также снеговой покров, ледники, пар в атмосфере.
Что такое гидросфера? Определение понятия таково: это совокупность всех вод нашей планеты. Наиболее важные элементы, входящие в состав гидросферы: реки, болота, озера, ледники и грунтовые воды.
Реки имеют огромное значение, они переносят массы воды на большие расстояния. Болота, как и горные ледники, являются источником питания для рек. Ледники являются хранилищем пресной воды.
Водохранилища - это искусственные водоемы, созданные человеком для хозяйственной деятельности.
Состав гидросферы:
Как видно из этих данных, наибольшая доля вод приходится на Мировой океан, а на реки Земли - всего лишь 0,0001%. Все эти части гидросферы взаимосвязаны между собой, и вода может переходить из одной классификации в другую.
Вода и ее особенности
Вода - это уникальный химический элемент, который присутствует на нашей планете в трех агрегатных состояниях. Но наиболее полезное - жидкое, именно в таком виде вода является необходимым источником для существования всего живого. Для многих организмов это не просто источник питания, а среда обитания. Доказано, что первые организмы обитали в воде, а уже потом, в процессе эволюции, вышли на сушу. Таким образом, главной характеристикой гидросферы является наличие огромного количества живых организмов.
Что такое гидросфера? Можно сказать, что это совокупность воды нашей планеты.
Функции водной оболочки
Выделим несколько наиболее важных функций гидросферы:
- Аккумулирующая. Вода накапливает огромное количество тепла и обеспечивает постоянную среднюю температуру планеты.
- Производство кислорода. Как говорилось выше, в водной оболочке Земли проживает большое количество живых организмов, среди которых присутствует фитопланктон. Именно он продуцирует большую часть кислорода атмосферы. А кислород, в свою очередь, необходим для нормальной жизнедеятельности большинства организмов.
- Гидросфера, в частности, Мировой океан, является огромной ресурсной базой. Здесь ведется вылов различных видов рыб, добываются минеральные ресурсы. Человечество также использует сами воды для различных целей: для очистки, извлечения энергии, охлаждения и др.
- Водная оболочка является отличной питательной средой для разных вредных микроорганизмов. Через нее могут передаваться определенные заболевания.
Использование водных ресурсов
- Водопотребители . Это отрасли, использующие воду для определенных целей, но не возвращающие ее. Среди них теплоэнергетика, сельское хозяйство, черная и цветная металлургия, целлюлозно-бумажная и химическая промышленность.
- Водопользователи . Это отрасли, которые используют воду для своих нужд, но потом всегда ее возвращают. Например, службы хозяйственно-питьевого потребления, морской и речной транспорт, судоходство, рыбное хозяйство.
Стоит отметить, что для жизнеобеспечения города с населением 1 млн человек необходимо более 300 тысяч м³ чистой воды в сутки, причем более 75% вод возвращаются непригодными для живых организмов, т.е. загрязненными.
Классификация вод по целевому назначению
- Питьевая вода - используется человеком для утоления жажды. В ней должно быть минимальное количество токсических и химических веществ.
- Минеральная вода - добывается из подземных источников путем бурения. Используется человеком в лечебных целях.
- Промышленная вода - это необязательно тщательно очищенная от примесей вода, т.к. она используется в промышленности.
- Теплоэнергетическая вода - термальная. Может использоваться в любых отраслях народного хозяйства.
Техническая вода
Подразделяется на несколько видов:
- Вода для полива. Используется в сельском хозяйстве, не требует сложной очистки от примесей.
- Энергетическая вода. Применяется для отопления помещений. Воду нагревают до газообразного состояния.
- Хозяйственно-бытовая вода. Используется для разных нужд в больницах, столовых, прачечных и банях.
В промышленности почти половина воды используется для охлаждения оборудования. В таком случае она не загрязняется.
У технологической воды тоже есть несколько классификаций. Выделяют:
- Промывочную - используют для промыва различных материалов (твердых, газообразных и жидких).
- Средообразующую - применяют для обогащения руд, растворения пород во время добычи полезных ископаемых.
- Реакционную - используют для ускорения или замедления различных реакций.
Нерациональное использование вод и пути решения проблем
Самая большая проблема - это перерасход поверхностных вод. В результате возникают такие региональные катаклизмы, как гибель животных и растений, осушение болот, падение уровня воды в реках.
Чтобы не было перерасхода ценного ресурса, необходимо рационально его использовать, создавать замкнутые циклы использования воды в промышленности, экономить на бытовом уровне.
Перерасход грунтовых вод происходит из-за повышенного забора и пониженного количества осадков, когда подземные хранилища не успевают пополнить истраченные запасы. Чтобы решить эту проблему, необходимо учитывать особенности территории, с которой происходит забор воды.
Если вовремя не реагировать на вышеописанную проблему, может возникнуть следующая - просадка грунта. Когда подземные источники истощены, в недрах земли возникают полости, почва уже ничем не поддерживается и оседает. Это опасно тем, что просадка может быть неожиданной в местах, где находятся люди.
Чтобы эта проблема не застала врасплох, необходимо уменьшать потребление грунтовых вод, ставить высококачественные фильтры для повторного использования отработанной жидкости.
Еще одна проблема, возникающая из-за чрезмерного употребления подземных вод, - подток соленой воды. Это происходит из-за понижения давления внутри полостей в результате уменьшения уровня грунтовой воды.
Загрязнение вод
Что такое загрязнение гидросферы? Это загрязнение вод - одна из глобальных проблем человечества. Происходит перенасыщение нефтепродуктами. Для очищения необходимо вылавливать не только плавающие на поверхности масла, но и осадок, опускающийся на дно. Химическая промышленность является одним из главных источников загрязнения не только гидросферы, но и атмосферы.
Целлюлозно-бумажная промышленность засоряет близлежащие территории нерастворимыми волокнами и другими веществами. Из-за этого у воды появляется неприятный запах и вкус, меняется цвет, усиливается рост бактерий и грибов.
ТЭЦ сбрасывают отработанную воду обратно в водоемы. Если учитывать, что она обычно намного теплее, можно понять: происходит нагревание всего водохранилища. Это неблагоприятно сказывается на местных флоре и фауне. Воды начинают цвести, т.к. усиливается рост цианобактерий, водорослей и другой растительности. Жидкость приобретает неприятный запах и вкус.
Сплав леса также неблагоприятно сказывается на состоянии воды. Реки засоряются, загрязняются. К тому же данная хозяйственная деятельность наносит вред рыбе и животным, обитающим в реке, по которой происходит сплав. От недостатка кислорода гибнет молодняк рыбы, икра. Видовой состав уменьшается.
Человеческая жизнедеятельность наносит вред окружающей среде, особенно гидросфере и биосфере. Сточные воды из канализаций оказываются в грунте, вредные вещества попадают не только в почву, но и в подземные воды, реки и озера. Кроме вредных органических веществ в сточных водах находятся различные примеси: радиоактивные элементы, тяжелые металлы, продукты органического синтеза.
Вода имеет уникальное свойство - она может самовозобновляться и самоочищаться благодаря солнечной энергии.
Гидросфера земли - хрупкая структура. Чтобы решить проблему ее загрязнения, необходимо принять ряд мер:
- обеспечение каждого предприятия современной водоочистительной установкой;
- установка качественных фильтров для бытовой воды;
- совершенствование замкнутых циклов потребления воды.
Что такое гидросфера и как она важна, знает, пожалуй, каждый человек, но не многие задумываются о том, с какой катастрофической скоростью происходит загрязнение вод. Если бы каждый приложил усилия для сохранения чистой воды, катастрофа бы не была такой масштабной. Гидросфера земли уже никогда не восстановится полностью, но человечеству под силу сделать так, чтобы нынешние запасы не оказались загрязненными.
ГИДРОСФЕРА
- прерывистая водная оболочка Земли, одна из геосфер,
располагающаяся между атмосферой
и литосферой;
совокупность океанов, морей, континентальных водоемов и ледяных покровов. Г. покрывает около 70,8% земной поверхности. Объем Г. - 1370,3 млн. км 3 , что составляет примерно 1/800 объема планеты. 98,3% массы Г. сосредоточено в Мировом океане, 1,6% - в материковых льдах. Г. сложно взаимодействует с атмосферой и литосферой. На границе Г. и литосферы образуется большинство осад. г. п. (см. Осадкообразование современное
).
Г.
является частью биосферы и целиком населена живыми организмами, которые оказывают воздействие на ее состав. Происхождение Г. связывают с длительной эволюцией планеты и дифференциацией ее вещества.
Геологический словарь: в 2-х томах. - М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .
Гидросфера
(от греч. hydor - и sphaira - шар * a. hydrosphere; н. Hydrosphare, Wasserhulle; ф. hydrosphere; и. hidrosfera ) - прерывистая водная оболочка Земли, представляющая собой совокупность всех видов природных вод (океанов, морей, поверхностных вод суши, подземных вод и ледяных покровов). В более широком смысле в состав Г. включают также атм. воду и воду живых организмов. Каждая из групп вод делится на подгруппы более низких рангов. Напр., в атмосфере можно выделить воды в тропосфере и стратосфере, на поверхности Земли - воды океанов и морей, а также рек, озёр и ледников; в литосфере - воды фундамента и осадочного чехла (в т.ч. воды артезианских бассейнов и гидрогеол. массивов). Осн. масса воды Г. сосредоточена в Мировом океане, 2-е место по объёму водных масс занимают (воды литосферы), 3-е - и снег арктич. и антарктич. областей (поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды Г.; см. табл.).
Поверхностные воды суши, занимая сравнительно малую долю в общей массе Г., играют важнейшую роль, как осн. водоснабжения, орошения и обводнения. Кол-во пресных вод в Г., доступных для использования, ок. 0,3% (см. Водные ресурсы), однако речные и пресные подземные воды зоны водообмена интенсивно возобновляются в процессе общего круговорота воды, что позволяет при рациональной эксплуатации использовать их неограниченно долгое . Совр. Г. - результат длит. эволюции Земли и дифференциации её вещества. Г. - незамкнутая , между водами к-рой существует тесная взаимосвязь, обусловливающая единство Г. как природной системы и взаимодействие Г. с др. геосферами. Поступление воды в Г. при вулканизме, из атмосферы, литосферы (отжатие вод при литификации илов и др.) происходит непрерывно, также как и удаление воды из Г. Захоронение вод в литосфере распространяется на целые геол. периоды (десятки млн. лет). В Г. происходят также разложение и синтез воды. Отд. звенья Г. отличаются как по свойствам среды, содержащей воду, так и по свойствам и составу самой воды. Однако благодаря круговороту воды разл. масштабов и продолжительности ( -: , внутриматериковый круговорот, круговороты в пределах отд. бассейнов рек, озёр, ландшафтов и т.д.) она представляет собой единое целое. Все формы круговорота воды составляют единый гидрологич. цикл, в процессе к-рого происходит возобновление всех видов вод. Наиболее быстро обновляются биол. воды, входящие в состав растений и живых организмов и атм. воды. Наиболее продолжит. период (тысячи, десятки и сотни тысяч лет) приходится на возобновление ледников, глубоко залегающих подземных вод, вод Мирового ок. Управление круговоротом воды, его использование для нужд нар. х-ва - важная науч. проблема, имеющая большое экономич. значение. Литература : Гавриленко Е. С., Дерпгольц В. Ф., Глубинная гидросфера Земли, К., 1971; Мировой и водные ресурсы Земли, Л., 1974; Павлов А. Н., Геологический круговорот воды на Земле, Л., 1977; Основы гидрогеологии. Общая , Новосиб., 1980; Атлас океанов. Термины. Понятия. Справочные таблицы, М., 1980; Основы гидрогеологии. Геологическая деятельность и история воды в земных недрах, Новосиб., 1982.
Горная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . Под редакцией Е. А. Козловского . 1984-1991 .
Синонимы :Смотреть что такое "Гидросфера" в других словарях:
Гидросфера … Орфографический словарь-справочник
- (от гидро... и греч. sphaira шар), прерывистая водная оболочка Земли. Тесно взаимодействует с живой оболочкой Земли. Гидросфера является средой обитания гидробионтов, встречающихся во всей толще воды от пленки поверхностного натяжения воды… … Экологический словарь
Водная оболочка Земли, включающая все воды, находящиеся в жидком, твердом и газообразном состояниях. Гидросфера включает воды океанов, морей, подземные воды и поверхностные воды суши. Некоторое количество воды содержится в атмосфере и в живых… … Финансовый словарь
Водная оболочка земного шара. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. гидросфера (см. гидро... + сфера) прерывистая водная оболочка земли, расположенная между атмосферой и земной корой (литосферой),… … Словарь иностранных слов русского языка
Водная оболочка земного шара. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 Гидросфера совокупность океанов, морей и вод суши, а также подземных вод, ледников и снежного покрова. Часто п … Морской словарь
- (от гидро... и сфера), совокупность всех водных объектов земного шара (океаны, моря, реки, озера, болота, подземные воды, ледники и т.п.). Часто под гидросферой подразумевают только океаны и моря … Современная энциклопедия
- (от гидро... и сфера) совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежного покрова. Часто под гидросферой подразумевают только океаны и моря … Большой Энциклопедический словарь
Прерывистая водная оболочка земного шара, расположенная на поверхности и в толще земной коры и представляющая совокупность океанов, морей и водных объектов суши … Геологические термины
ГИДРОСФЕРА, водная оболочка Земли, включающая океаны, озера, реки и подземные воды … Научно-технический энциклопедический словарь
ГИДРОСФЕРА, ы, жен. (спец.). Совокупность всех вод земного шара: океанов, морей, рек, озёр, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежного покрова. | прил. гидросферный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949… … Толковый словарь Ожегова
Книги
- Земля - беспокойная планета. Атмосфера, гидросфера, литосфера. Книга для школьников... и не только , Тарасов Л.В.. Настоящая учебно-популярная книга открывает любознательному читателю мир природных сфер Земли - атмосферы, гидросферы, литосферы. В книге в интересной и доходчивой форме описывается…
Понятие о гидросфере и происхождении воды.
Свойства воды
Круговорот воды на планете
Мировой океан.
Свойства океанической воды
Движение вод океана
Жизнь в океане
Воды суши. Поверхностные воды.
Подземные воды. Мерзлота.
Гидросфера – это водная оболочка Земли, включающая в себя воды Мирового океана, воды суши – подземные и поверхностные (реки, озера, болота, ледники), водяной пар в атмосфере и химически связанную воду (это вода, содержащаяся в горных породах и живых организмах). Вода – самое распространенное вещество на планете, она занимает 71% поверхности Земли. Вода находится повсюду и проникает во все оболочки Земли, поэтому гидросферу на планете можно считать непрерывной.
Мощность (толщина) гидросферы около 70-80 км, т.е. верхняя ее граница проходит в мезосфере (там, где есть серебристые облака), а нижняя соответствует уровню залегания осадочных пород.
Гидросферу изучают многие науки: океанология (наука о Мировом океане), гидрография (изучает воды суши), гидрология (наука о реках), лимнология (изучает озера), гляциология (наука о ледниках), геокриология (наука о мерзлоте), болотоведение и другие.
Происхождение воды
1. Ювинильное (юное) происхождение: вода возникла с образованием планеты, ибо входила в исходное протопланетное вещество. При разогреве недр и диффузии вещества внутри Земли водяной пар выделялся наружу и, охлаждаясь, конденсировался. И сейчас при извержении вулканов каждый год выделяется около 1,3 . 10 8 тонн воды.
2. Космическое происхождение: с ядрами комет и метеорным веществом вода может приноситься на Землю.
3. Атмосферное происхождение («солнечный дождь»): атомы водорода, приносимые солнечным ветром, вступают в реакцию с атомами кислорода в верхних слоях атмосферы, в результате чего образуется вода.
4. При разложении органического вещества может выделяться вода.
5. Антропогенное происхождение: вода может образовываться при горении, окислении и т.п.
Свойства воды
Впервые воду описал в IV в. до н.э. древнегреческий ученый Аристотель. До XVIII в. существовало представление о воде как об индивидуальном химическом элементе. В 1781 г. английский химик Г.Кавендиш синтезировал воду путем соединения водорода с кислородом (пропускал электрический разряд через смесь водорода и кислорода). В 1783 г. французский химик А.Лавуазье повторил опыт Кавендиша и сделал вывод о том, что вода – это сложное соединение, состоящее из кислорода и водорода.
Формула химически чистой воды: Н 2 О (окись водорода). Молекула воды представляет собой равнобедренный треугольник с отрицательно заряженным атомом «О» в вершине и двумя положительно заряженными атомами «Н» в основании.
Кроме обычной воды (Н 2 О), встречается в очень малых количествах тяжелая (Д 2 О) и сверхтяжелая (Т 2 О) вода. (Д – дейтерий, Т – тритий).
Обычная вода в условиях нормального атмосферного давления кипит при температуре +100 о С, замерзает при температуре 0 о С и имеет максимальную плотность при температуре +4 о С. При охлаждении воды ниже +4 о С плотность ее уменьшается, а объем увеличивается, и при замерзании происходит резкое увеличение объема. В отличие от всех веществ в природе вода при переходе из жидкого состояния в твердое приобретает меньшую плотность, поэтому лед легче воды. Эта аномалия воды играет важную роль в природе. Лед держится на поверхности водоемов. Будь лед тяжелее воды, образование его начиналось бы со дна, и водоемы были бы многолетнемерзлыми (за лето не все успевали бы оттаять), а жизнь могла бы погибнуть.
Вода – сильнейший растворитель в природе. Химически чистой воды в природе нет. Даже в самой чистой воде – дождевой – содержатся соли. Различают воду пресную (до 1 о / оо солей), солоноватую (до 25 о / оо) и соленую (больше 25 о / оо). От солености воды зависит температура ее замерзания, поэтому океаническая вода замерзает при температуре ниже 0 о С. Минерализация воды до некоторого предела является благоприятным условием существования жизни. Чистая вода в силу своей огромной растворяющей способности была вредной для живых тканей.
Вода обладает аномально высокой теплоемкостью. Ее теплоемкость в 2 раза больше, чем теплоемкость дерева, в 5 раз – песка и в 3000 раз – воздуха, следовательно, можно сказать, что океан – это аккумулятор тепла. Таким образом, водоемы смягчают климат.
Вода имеет небольшую теплопроводность, из чего следует, что лед предохраняет воду от охлаждения.
Из всех жидкостей (кроме ртути) вода имеет самое большое поверхностное натяжение. Отсюда способность воды подниматься по капиллярам почвы и в растениях.
Вода пребывает одновременно в газообразном, жидком и твердом состоянии на планете. На Земле нет места, где бы не было воды в той или иной форме. Температура, при которой жидкая вода, пар и лед находятся в равновесии, равна +0,01 о С. При переходе воды из одного состояния в другое происходит либо выделение тепла (при конденсации, замерзании), либо поглощение его (при испарении, таянии).
Вода способна к самоочищению, но до известного предела. Испаряется только чистая вода, все примеси остаются на месте. Загрязнение воды промышленными отходами нередко переходит предел самоочищения.
Свойства воды сильно изменяются под влиянием давления и температуры. При давлении в 1 атм. (760 мм) вода замерзает при температуре 0 о С, а в 600 атм. – при температуре –5 о С. При сверхвысоком давлении (больше 20000 атм.) вода переходит в твердое состояние при температуре +76 о С (горячий лед). Такой лед может быть в недрах Земли. При очень низких температурах (меньше –170 о С) и небольшом давлении образуется сверхплотный лед (как твердый камень), такой лед может быть в ядрах комет.
Под действием ультрафиолетовых лучей вода распадается на водород и кислород.
Объем воды на Земле
Мировой океан 95%
Подземные воды 3%
Ледники 1,6%
Озера 0,15%
Реки 0,0001%
Почвенная влага 0,005%
Атмосферная влага 0,001%
На долю пресной воды приходится только около 2,5%, из которых большая часть – это вода в ледниках и глубинных слоях земной коры.
Гидросфера – с латинского – водная оболочка. Впервые понятие гидросферы было введено в научную литературу Э. Зюссом в 1875 году, который понимал под ней единую водную оболочку планеты, в основном состоящую из вод Мирового океана. В 1910 г более широкая трактовка представлена Дж. Мерреем, он включил в гидросферу воды рек и озер, атмосферы, криосферы и биосферы. Столь широкое толкование гидросферы не было безусловно принято исследователями. Различия между последующими определениями гидросферы касались, в основном, ее непрерывности, нижней и верхней границ ее распространения, возможности отнесения к ней химически и биологически связанных вод.
Наиболее физически обоснованным является определение И.А. Федосеева: в широком смысле гидросфера – сплошная оболочка земного шара, простирающаяся вниз до верхней мантии, где в условиях высоких температур и давления наряду с разложением молекул воды непрерывно проходит их синтез, а вверх – примерно до высоты тропопаузы, выше которой молекулы воды подвергаются фотодиссипации (разложению). Можно привести более узкое определение: гидросфера – сплошная оболочка Земли, содержащая воду во всех трех агрегатных состояниях в пределах Мирового океана, криосферы, литосферы и атмосферы, принимающую непосредственное участие в планетарном круговороте влаги (гидрологическом цикле (ГЦ)).
В общем смысле ГЦ представляет собой непрерывный процесс циркуляции и перераспределения всех видов природных вод между отдельными частями гидросферы, устанавливающий определенные соотношения между ними при различных масштабах осреднения. ГЦ обеспечивает взаимосвязь и единство гидросферы.
Гидросфера и ГЦ – единая саморегулирующаяся система, состоящая из четырех резервуаров: океан, криосфера (оболочка Земли, содержащая воду в твердой фазе), литосфера (поверхностные и подземные воды суши) и атмосфера.
Свыше 96% гидросферы составляют моря и океаны; около 2% - подземные воды, около 2% - ледники, 0,02% - воды суши (реки, озера, болота). Общий объем гидросферы Земли - свыше 1 миллиарда 500 миллионов км 3 . Из них в океанах и морях - 1370 миллионов км 3 , в подземных водах - около 60 миллионов км 3 в виде льда и снега - около 30 миллионов км 3 , во внутренних водах - 0,75 миллиона км 3 , а в атмосфере - 0,015 миллиона км 3 .
Объем гидросферы постоянно меняется. По расчетам ученых, 4 миллиарда лет назад ее объем составлял всего 20 миллионов км 3 , то есть был почти в 7 тысяч раз меньше современного. В будущем количество воды на Земле, по-видимому, также будет возрастать, если учесть, что объем воды в мантии Земли оценивается в 20 миллиардов км 3 - это в 15 раз больше современного объема гидросферы. Полагают, что поступление воды в гидросферу будет осуществляться из глубинных слоев Земли и при вулканических извержениях.
По данным, учитывающим только разведанные запасы подземной воды, на пресную воду на всей планете приходится только 2,8%; из них 2,15% находится в ледниках и только 0,65% в реках, озерах, подземных водах. Главная масса воды (97,2%) - соленая. Гидросфера - единая оболочка, так как все воды взаимосвязаны и находятся в постоянных больших или малых круговоротах. Полное обновление вод происходит по-разному. Воды в полярных ледниках возобновляются за 8 тысяч лет, подземные воды - за 5 тысяч лет, озера - за 300 дней, реки - за 12 дней, водяной пар в атмосфере - за 9 дней, а воды Мирового океана - за 3 тысячи лет.
Гидросфера играет очень большую роль в жизни планеты: она накапливает солнечное тепло и перераспределяет его на Земле; с Мирового океана на сушу поступают атмосферные осадки.
За геологическую историю в гидросфере происходили значительные изменения, однако известно о них мало. Подсчитано, что в ледниковые периоды резко возрастало количество льда, и за счет этого происходило уменьшение объема и понижение уровня Мирового океана на десятки метров. В настоящее время гидросфера охвачена невиданными по скорости и размерам преобразованиями, связанными с технической деятельностью человека. Ежегодно используется около 5 тысяч км 3 воды, а загрязняется в 10 раз больше. Некоторые страны начали испытывать нехватку пресной воды. Это не означает, что ее на Земле мало: просто человек еще не научился ее рационально использовать.
Гидросфера взаимодействует с литосферой. Об этом свидетельствуют эрозионные и аккумулятивные процессы, связанные с работой воды. Взаимодействует гидросфера и с атмосферой: облака состоят из паров воды, испарившихся с поверхности морей и океанов. Гидросфера также взаимодействует и с биосферой, так как живые существа, населяющие биосферу, не могут жить без воды. Взаимодействуя с различными оболочками планеты, гидросфера выступает, в свою очередь, как часть целостной природы земной поверхности.
Общие запасы воды на Земле в течение периода времени, измеряемого геологическими эпохами, практически не изменяются, так как поступление воды из земных недр и космического пространства на поверхность Земли очень мало и практически компенсируется безвозвратной потерей воды вследствие фотодиссипации водяного пара в верхних слоях атмосферы. Следовательно, гидросфера – квазизамкнутая система.
Еще в 1914 г. Дж. Грегори в своей работе «Образование Земли» писал, что фундаментальная разница между Северным и Южным полушариями есть наиболее бросающаяся в глаза «черта в плане Земли». И действительно, прежде всего сама фигура Земли асимметрична, причем северная полуось на 70-100 м длиннее южной, поэтому полярное сжатие Северного полушария меньше, чем Южного. Асимметричность Северного и Южного полушарий заключается в том, что суша в Северном полушарии составляет 39 % , а в Южном - 19 %. Неравномерность распределения воды и суши влияет на многие планетарные процессы, влечет за собой асимметричность в распределении компонентов географической оболочки и, следовательно, и биосферы.
Дж. Грегори заметил, что в 19 из 20 случаев напротив суши на противоположной стороне Земли – вода. Воды много! Наша планета, голубая из космоса (из-за воды), должна было бы быть названа планета Вода. Однако, при средней глубине МО 3704 м и диаметре Земли 12 756 км ее слой составляет всего 0,03 % от диаметра Земли.