Гидросфера – водная оболочка Земли включает в себя всю воду планеты, находящуюся в жидком, твёрдом (лёд) и газообразном (водяной пар) состоянии. В состав гидросферы входят Мировой океан, воды суши, водяной пар атмосферы.

Предполагают, что гидросфера возникла в результате выделения из мантии Земли жидких неподвижных растворов и газов. Общий объём воды на планете остаётся неизменным и составляет около 1,5 млрд км³.

Главной составной частью гидросферы является Мировой океан, на его долю приходится более 96% объёма вод. Ледники составляют 1,8%, подземные воды – 1,7%, реки, озёра, болота всего лишь 0,01%. Поверхность Мирового океана занимает около 71% земной поверхности и располагается между атмосферой и литосферой.

Все воды Земли взаимосвязаны и  находятся в постоянном движении: в круговоротах. Круговорот воды – это процесс непрерывного перемещения воды под воздействием солнечной энергии и силы тяжести, охватывает гидросферу, атмосферу, литосферу и живые организмы. Вода испаряется с поверхности суши под действием солнечного тепла, воздушными течениями переносится в разных направлениях и, и под действием силы тяжести выпадает на землю снова в виде атмосферных осадков. Причём большая часть осадков выпадает снова в океан.

Различают малый и большой круговорот воды. В малом круговороте участвуют только океан и атмосфера (океан – атмосфера – океан); а в большом круговороте вода «путешествует» так: океан – атмосфера – суша – океан. Этот круговорот воды, в котором кроме атмосферы и океана принимает участие суша, называется большим или мировым круговоротом воды.

Гидросфера едина: об этом свидетельствуют система Мирового круговорота воды, пространственная непрерывность Мирового океана, общность происхождения вод.

Гидросфера имеет огромное значение для существования жизни на Земле. Без воды не могло бы быть человека, растений и животных. Для жизни необходимо  подержание температуры на определённом уровне (от 0 до 100˚). Гидросфера играет большую роль в поддержании относительно неизменного климата на планете: она является аккумулятором тепла, что обеспечивает постоянство средней температуры на Земле; гидросфера за счёт фитопланктона является основным источником кислорода атмосферы.

Гидросфера имеет огромное значение в хозяйственной деятельности человека. Океан является источником природных биологических ресурсов: рыба, морепродукты, жемчуг и др. Сейчас широко используют и минеральные ресурсы: нефть, газ, руда. Огромны потенциальные энергетические ресурсы. Кроме того, по океану проходят важнейшие транспортные магистрали, обслуживающие мировую торговлю.

В настоящее время остро встаёт проблема загрязнения гидросферы. Человечество активно использует водную среду для сброса отходов производства и потребления. Интенсивное антропогенное загрязнение гидросферы ведет к серьезным изменениям ее геофизических параметров, губит водные экосистемы и потенциально опасно для человека. Международное сообщество принимает срочные меры по спасению среды обитания человечества. Экологическая угроза гидросфере требует международного сотрудничества всех стран и принятия единых стратегии и программы совместных действий.

Остались вопросы? Хотите знать больше о водной оболочке Земли?
Чтобы получить помощь репетитора – зарегистрируйтесь.

© blog.tutoronline.ru, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Источник: blog.tutoronline.ru

ГИДРОСФЕ́РА (от гид­ро… и сфе­ра), не­пре­рыв­ная вод­ная обо­лоч­ка Зем­ли, со­дер­жа­щая во­ду во всех её аг­ре­гат­ных со­стоя­ни­ях (жид­ком, твёр­дом и га­зо­об­раз­ном), с по­сто­ян­ным во­до­об­ме­ном ме­ж­ду все­ми гео­сфе­ра­ми и кос­мич. про­стран­ст­вом и с пре­вра­ще­ни­ем её из од­но­го состоя­ния в дру­гое в хо­де кру­го­во­ро­та во­ды в при­ро­де.

Г. – од­на из древ­ней­ших обо­ло­чек Зем­ли, су­ще­ст­во­вав­шая прак­ти­че­ски во все гео­ло­гич. эпо­хи (опи­са­ны гор­ные по­ро­ды с воз­рас­том ок. 4 млрд. лет, об­ра­зо­вав­шие­ся в вод­ной сре­де). Осн. мас­са Г. сфор­ми­ро­ва­лась в ре­зуль­та­те вы­плав­ле­ния и де­га­за­ции ве­ще­ст­ва ман­тии Зем­ли, по-ви­ди­мо­му, в те­че­ние пер­вых со­тен – ты­сяч млн.
т ис­то­рии Зем­ли, ко­гда де­га­за­ция мог­ла про­ис­хо­дить бо­лее ин­тен­сив­но. Воз­ник­но­ве­ние Г. оп­ре­де­ля­лось глу­бин­ны­ми гео­фи­зич. про­цес­са­ми, ре­зуль­та­том ко­то­рых яви­лось так­же об­ра­зо­ва­ние со­пря­жён­ных с ней обо­ло­чек – ли­то­сфе­ры и ат­мо­сфе­ры. Про­цесс об­ра­зо­ва­ния зем­ной ко­ры при­во­дил к свя­зы­ва­нию зна­чит. масс во­ды в гор­ных по­ро­дах (св. 20%). На­ря­ду с по­сту­п­ле­ни­ем юве­ниль­ных вод на зем­ную по­верх­ность часть во­ды в про­цес­се дис­си­па­ции во­до­ро­да в верх­них сло­ях ат­мо­сфе­ры ухо­ди­ла в кос­мич. про­стран­ст­во. Воз­ник­но­ве­ние био­сфе­ры при­ве­ло к транс­фор­ма­ции га­зо­во­го со­ста­ва ат­мо­сфе­ры, об­ра­зо­ва­нию эк­ра­на из ион­но­го слоя, пре­пят­ст­вую­ще­го диф­фу­зии вла­ги и за­мед­ляю­ще­го её вы­нос в кос­мос с од­но­вре­мен­ным уси­ле­ни­ем на­ко­п­ле­ния вод на по­верх­но­сти Зем­ли.

Г. Зем­ли прак­ти­че­ски про­ни­зы­ва­ет все гео­сфе­ры пла­не­ты. Зем­ная ко­ра до её ниж­ней гра­ни­цы со­дер­жит под­зем­ные во­ды. Верх­няя гра­ни­ца Г. прак­ти­че­ски сов­па­да­ет с верх­ней гра­ни­цей ат­мо­сфе­ры. Осн. мас­са во­дя­но­го па­ра со­сре­до­то­че­на в тро­по­сфе­ре, но че­рез тро­по­пау­зу про­ис­хо­дит по­сто­ян­ный об­мен вла­ги со стра­то­сфе­рой, где, не­смот­ря на не­зна­чи­тель­ное ко­ли­че­ст­во во­дя­ных па­ров, воз­мож­на их кон­ден­са­ция, в ре­зуль­та­те ко­то­рой фор­ми­ру­ют­ся пер­ла­мут­ро­вые об­ла­ка.

Г. Зем­ли под­раз­де­ля­ет­ся на три осн. час­ти (табл. 1). Ат­мо­сфер­ная вла­га име­ет наи­мень­ший объ­ём и про­сти­ра­ет­ся от по­верх­но­сти Зем­ли до выс. 300 км (пре­им. в ви­де па­ра, ка­пель жид­кой вла­ги и кри­стал­лов льда). Во­ды Ми­ро­во­го ок. и по­верх­но­ст­ные во­ды су­ши за­нима­ют про­стран­ст­во от Ма­ри­ан­ско­го жёло­ба (глу­би­на 11022 м) до вы­со­ко­гор­ных сне­гов Джо­мо­лун­гмы (выс. 8848 м). Во­да здесь на­хо­дит­ся гл. обр. в жид­ком (океа­ны, мо­ря, ре­ки, озё­ра, во­до­хра­ни­ли­ща и др.), а так­же в твёр­дом (лед­ни­ки, ле­до­вый и снеж­ный по­кро­вы и др.) и био­ло­гич. (рас­ти­тель­ный и жи­вот­ный мир) со­стоя­ни­ях. Под­зем­ные во­ды мо­гут на­хо­дить­ся в па­ро­об­раз­ном, жид­ком, твёр­дом и хи­ми­че­ски свя­зан­ном со­стоя­ни­ях. Это поч­вен­ная вла­га, гра­ви­та­ци­он­ные во­ды верх­них сло­ёв зем­ной ко­ры, глу­бин­ные на­пор­ные во­ды, во­ды в свя­зан­ном со­стоя­нии в разл. гор­ных по­ро­дах и от­ло­же­ни­ях, а так­же во­ды, вхо­дя­щие в со­став ми­не­ра­лов, юве­ниль­ные во­ды (табл. 2). В зем­ной ко­ре мощ­но­стью 20–25 км объ­ём вод мо­жет дос­ти­гать 1,3·10⁹ км³, до глу­би­ны 5 км – 60·10⁶ км³, до 200 м – 23,4·10⁶ км³, в поч­вен­ном го­ри­зон­те до 2 м – ок.
,5·10⁶ км³ вод. Часть под­зем­ных вод (200–500·10³ км³) со­дер­жит­ся в под­земных льдах зо­ны мно­го­лет­не­мёрз­лых по­род. Под­зем­ные во­ды, наи­бо­лее ак­тив­но уча­ст­вую­щие в совр. гло­баль­ном во­до­об­ме­не, со­став­ля­ют все­го ок. 0,7% об­щих за­па­сов во­ды на Зем­ле.

По хи­мич. со­ста­ву во­ды Г. пред­став­ля­ют со­бой слож­ный рас­твор разл. ве­ществ, от­ли­ча­ют­ся по хи­мич. эле­мен­там, кон­цен­тра­ции рас­тво­рён­ных ве­ществ, по ко­ли­че­ст­вен­но­му со­от­но­ше­нию ме­ж­ду ком­по­нен­та­ми со­ста­ва, фор­ме их со­еди­не­ний. В со­став во­ды вхо­дят га­зы, со­ли, ор­га­нич. ве­ще­ст­ва. Хи­мич. со­ста­вом Г. оп­ре­де­ля­ют­ся разл. про­цес­сы, про­те­каю­щие в вод­ной сре­де (табл. 3).

 

Г. иг­ра­ла и иг­ра­ет ос­но­во­по­ла­гаю­щую роль в гео­ло­гич. ис­то­рии Зем­ли, в ней за­ро­ди­лась жизнь на пла­не­те, эво­лю­ция ор­га­низ­мов про­дол­жа­лась в мор.
е­де в те­че­ние все­го до­кем­брия, и лишь в на­ча­ле па­лео­зоя на­ча­лось за­се­ле­ние су­ши разл. ор­га­низ­ма­ми. По­верх­но­ст­ные во­ды су­ши, за­ни­мая срав­ни­тель­но ма­лую до­лю в об­щей мас­се Г., иг­ра­ют важ­ней­шую роль в жиз­ни на­шей пла­не­ты, яв­ля­ясь ос­нов­ным ис­точ­ни­ком во­до­снаб­же­ния, оро­ше­ния и об­вод­не­ния. Взаи­мо­дей­ст­вие разл. ви­дов вод и вза­им­ные пе­рехо­ды из од­них в дру­гие со­став­ля­ют слож­ный кру­го­во­рот во­ды на зем­ном ша­ре. Во­ды Г. ока­зы­ва­ют ме­ха­нич. и хи­мич. воз­дей­ст­вие на гор­ные по­ро­ды – за­мер­зая и рас­ши­ря­ясь в тре­щи­нах гор­ных по­род или рас­тво­ряя их, во­да про­из­во­дит раз­ру­ши­тель­ную ра­бо­ту. Во­ды рек раз­ра­ба­ты­ва­ют ши­ро­кие до­ли­ны, пе­ре­но­ся об­ло­моч­ный ма­те­ри­ал в бо­лее низ­кие рай­оны, а в ко­неч­ном ито­ге в Ми­ро­вой ок. Оса­ж­да­ясь на дно озёр, мо­рей, океа­нов, твёр­дый ма­те­ри­ал об­ра­зу­ет оса­доч­ные по­роды. Ог­ром­ное ко­ли­че­ст­во при­род­но­го ма­те­риа­ла пе­ре­но­сит­ся ре­ка­ми в рас­тво­рён­ном со­стоя­нии. В ре­зуль­та­те вы­па­де­ния из вод гид­росфе­ры разл. со­лей об­ра­зу­ют­ся по­ро­ды и ми­не­ра­лы хи­мич. про­ис­хо­ж­де­ния (гипс, до­ло­ми­ты и т. д.). Жи­ву­щие в во­де ор­га­низ­мы об­ла­да­ют спо­соб­но­стью по­гло­щать из неё разл. со­еди­не­ния (кар­бо­нат каль­ция, крем­не­зём и т. д.); ска­п­ли­ва­ясь на дне во­до­ёмов, их ске­ле­ты об­ра­зу­ют мощ­ные слои из­вест­ня­ков и разл. крем­ни­стых оса­доч­ных по­род. Т. о., по­дав­ляю­щая часть оса­доч­ных гор­ных по­род и та­кие по­лез­ные ис­ко­пае­мые, как нефть, уголь, бок­си­ты, мар­ган­це­вые и же­лез­ные оса­доч­ные ру­ды, об­ра­зо­ва­лись в про­шлые гео­ло­гич. эпо­хи под воз­дей­ст­ви­ем Г. и про­ис­хо­дя­щих в ней про­цес­сов.

Со­вре­мен­ный вод­ный ба­ланс на Зем­ле оп­ре­де­ля­ет­ся сло­жив­ши­ми­ся кли­ма­тич. ус­ло­вия­ми и под­дер­жи­ва­ет­ся гло­баль­ным во­до­об­ме­ном, в ко­то­ром уча­ст­ву­ет св. 1 млн. км³ во­ды.

В ис­то­рии Зем­ли не­од­но­крат­но про­ис­хо­ди­ли ги­гант­ские из­ме­не­ния гло­баль­но­го вод­но­го ба­лан­са, свя­зан­ные с из­ме­не­ния­ми ра­ди­ац. ба­лан­са на по­верх­но­сти пла­не­ты. При по­хо­ло­да­нии и рос­те лед­ни­ков во­да на­ка­п­ли­ва­ет­ся на су­ше, со­кра­ща­ет­ся объ­ём Ми­ро­во­го ок., а при по­те­п­ле­нии про­ис­хо­дит об­рат­ный про­цесс. В пе­рио­ды раз­ви­тия мощ­ных по­хо­ло­да­ний уро­вень Ми­ро­во­го ок. мог по­ни­жать­ся на 110–130 м, про­ис­хо­ди­ла кон­сер­ва­ция зна­чит. мас­сы во­ды в лед­ни­ках, 40–50 млн. км³ во­ды пе­ре­ме­ща­лось из океа­на на тер­ри­то­рию су­ши. Из­ме­не­ния в вод­ном ба­лан­се при­во­ди­ли к зна­чит. гео­фи­зич. по­след­ст­ви­ям, та­ким как из­ме­не­ние ско­ро­сти вра­ще­ния Зем­ли, сме­ще­ние по­лю­сов и др. Совр. кли­ма­тич. ус­ло­вия, ус­та­но­вив­шие­ся при­бли­зи­тель­но 10 тыс. лет на­зад, яв­ля­ют­ся дос­та­точ­но ус­той­чи­вы­ми, ко­ле­ба­ния гло­баль­ной темп-ры про­ис­хо­дят в пре­де­лах 1–2 °C, обес­пе­чи­вая ста­би­ли­за­цию вод­но­го ба­лан­са Зем­ли. Об этом сви­де­тель­ст­ву­ет ход уров­ня Ми­ро­во­го ок. в го­ло­це­не и в ис­то­рич. вре­мя.

Во­ды Г. иг­ра­ют важ­ней­шую роль в жиз­ни че­ло­ве­ка. Они ис­поль­зу­ют­ся в це­лях гид­ро­энер­ге­ти­ки, для во­до­снаб­же­ния, су­до­ход­ст­ва, ры­бо­лов­ст­ва, рек­реа­ции, до­бы­чи цен­но­го хи­мич. сы­рья (рас­со­лы) и т. д. Ми­не­раль­ные во­ды об­ла­да­ют це­леб­ны­ми свой­ст­ва­ми.

Источник: bigenc.ru

Свойства воды

Вода на Земле находится в трех состояниях:

1. Жидкое — сама вода.
2. Твердое — лед, снег. Достигается при температуре от -0 градусов по Цельсию.
3. Газообразное — пар. Достигается при температуре воды +100 градусов по Цельсию.

Все три состояния очень тесно связаны друг с другом и благодаря Солнцу и силе тяжести образуют круговорот воды в природе.

Вод обладает уникальными свойствами в плане теплообмена. Она нагревается медленнее чем суша, но удерживает тепло гораздо дольше чем суша. Именно поэтому говорят, что в вблизи морей идеальный климат — летом вода приносит прохладу, а зимой тепло. Кроме того можно выделить еще 2 очень важных свойства воды:

• Она создает и изменяет рельеф планеты. Делается это благодаря течениям.
• Все организмы состоят из воды: животные до 75%, растения от 80% до 99%. Достаточно сказать, что если человек теряет 11% влаги — сердце останавливается.

Важнейшие свойства воды: она медленно нагревается и остывает, при замерзании увеличивается в объемы, растворяет большинство веществ.

Ученые доказали, что жизнь зародилась в воде, поэтому ее значимость очень сложно переоценить.

Таблица: свойства вод в различных частях Мирового океана

Океан,часть океана	Глубина, в метрах	Температура поверхности воды	Соленость в ‰	Прочие особенности
Марианский желоб (Тихий океан)	11022	>+30	34-35	Самая глубокая точка Земли
Красное море (Индийский океан)	до 2400	>+30	более 37	Самое соленое море в мире
Атлантический океан (пересечение южного тропика и атлантического хребта)	до 2200	+20 +25	более 36	—
Шпицберген (Северный Ледовитый океан)	до 400	0 +5	33-34	Возможны айсберги
Антарктида (Южный океан)	до 4000	ниже 0	менее 32	Плавучие льдины круглый год
Охотское море (Тихий океан)	до 400	+10 +15	до 33	Высота приливов 13 метров
Антарктида (Южный океан)	до 400	ниже 0	менее 32	зимой сплошной лед

Сплошная и непрерывная оболочка

Доказать, что гидросфера сплошная и непрерывная оболочка Земли довольно просто. Ее состав, прежде всего количественный, практически не меняется со временем. Благодаря круговороту воды происходит переход воды из одного состояния в другое, из одной формы в другую. Но в целом ее количественное значение не меняется. Например, капля воды из мирового океана испаряется, переносится ветром, собирается в тучи и выпадает на землю в виде осадков. После этого вода попадает в подземные почвы, а дальше через реки и моря вновь попадает в океан. В результате происходит постоянный процесс, который и обеспечивает непрерывность оболочки.

Роль воды на Земле

Что такое гидросфера в плане ее значимости для нашей планеты и для человека? На этот вопрос ответить очень легко. Человек на ¾ состоит из воды и из всего пространства Земли ¾ занимает вода. Поэтому роль воды на нашей планете крайне высока. Ученые проводили исследования, которые показали, что:

• если человек потеряет 6-8% влаги от своего тела — у него обморок.
• если человек теряет 10-12% влаги от своего веса — у него останавливается сердце.

Без воды невозможна жизнь человека (мы постоянно пьем), работа промышленности (вода используется практически во всех процессах производства), реки и озера используются для судоходства, вода снабжает человека пищей (рыба и морепродукты). Уже больше полувека силу движения воды используют для строительства гидроэлектростанций, которые добывают энергию.

Часто морскую воду называют жидкой рудой. Это связано с тем, что из нее можно добывать очень многое. Всем известно, что морская вода поставляет людям соль, но она также может поставлять и многие другие минеральные вещества. Из 106 химических элементов, которые сегодня известны науке, 70 находятся в морской воде!

Похожие статьи

Источник: geografiyazemli.ru

Общий объем вод гидросферы

Земля имеет площадь около 510 066 000 км²; почти 71 % поверхности планеты покрыто соленой водой с объемом около 1,4 млрд. км³ и средней температурой около 4° C, не намного выше точки замерзания воды. В Мировом океане содержится почти 94% объема всей воды Земли. Остальная часть встречается в виде пресной воды, три четверти из которой, заперты в виде льда в полярных регионах. Большая часть оставшейся пресной воды — это грунтовые воды, содержащиеся в почвах и горных породах; и менее 1% водных ресурсов находится в озерах и реках мира. В процентах атмосферный водяной пар является незначительным, но перенос воды, испарившейся из океанов на поверхность суши, является неотъемлемой частью гидрологического цикла, который обновляет и поддерживает жизнь на планете.

Объекты гидросферы

Объектами гидросферы выступают все жидкие и замерзшие поверхностные воды, грунтовые воды в почве и горных породах, а также атмосферный водяной пар. Всю гидросферу Земли, как показано на схеме выше можно разделить на следующие крупные объекты или части:

• Мировой океан: содержит 1,37 млрд. км³ или 93,96% от объема всей гидросферы;
• Подземные воды: содержат 64 млн. км³ или 4,38% от объема всей гидросферы;
• Ледники: содержат 24 млн. км³ или 1,65% от объема всей гидросферы;
• Озера и водохранилища: содержат 280 тыс. км³ или 0,02% от объема всей гидросферы;
• Почвы: содержат 85 тыс. км³ или 0,01% от объема всей гидросферы;
• Атмосферный пар: содержит 14 тыс. км³ или 0,001% объема всей гидросферы;
• Реки: содержат немного больше 1 тыс. км³ или 0,0001% от объема всей гидросферы;
• СУММАРНЫЙ ОБЪЕМ ГИДРОСФЕРЫ ЗЕМЛИ: около 1,458 млрд. км³.

Круговорот воды в природе

Гидрологический цикл включает в себя перемещение воды из океанов через атмосферу на континенты, а затем обратно в океаны над, по и под поверхностью суши. Цикл включает такие процессы, как осаждение, испарение, транспирацию, инфильтрацию, перколяцию и сток. Эти процессы действуют во всей гидросфере, которая простирается примерно на 15 км в атмосферу и примерно до 5 км вглубь земной коры.

Около трети солнечной энергии, которая достигает поверхности Земли, расходуется на испарение океанической воды. Полученная атмосферная влажность конденсируются в облаках, дожде, снегу и росе. Влажность является решающим фактором в определении погоды. Это движущая сила штормов и она отвечает за разделение электрического заряда, что является причиной молнии и, следовательно, естественных лесных пожаров, которые отрицательно воздействуют на некоторые экосистемы. Осадки увлажняют почву, пополняют подземные водоносные горизонты, разрушают ландшафт, питают живые организмы и наполняет реки, которые переносят растворенные химические вещества, и отложения обратно в океаны.

Значение гидросферы

Вода играет важную роль в круговороте углерода. Под действием воды и растворенного углекислого газа кальций выветривается из континентальных пород и переносится в океаны, где образуется карбонат кальция (включая раковины морских организмов). В конечном итоге карбонаты осаждаются на морском дне и литифицируются образуя известняки. Некоторые из этих карбонатных пород позже погружаются в недра Земли благодаря глобальному процессу тектоники плит и расплавляются, что приводит к выделению двуокиси углерода (например, из вулканов) в атмосферу. Гидрологический цикл, круговорот углерода и кислорода через геологические и биологические системы Земли являются основой для поддержания жизни планеты, формирования эрозии и выветривания континентов, и они резко контрастируют с отсутствием таких процессов, к примеру, на Венере.

Проблемы гидросферы

Существует множество проблем, которые непосредственно связаны с гидросферой, однако наиболее глобальными являются следующие:

Повышение уровня моря

Повышение уровня моря является новой проблемой, которая может затронуть многих людей и экосистемы во всем мире. Измерения уровня прилива показывают всемирное увеличение уровня моря на 15-20 см, и МГЭИК (Межправительственная группа экспертов по изменению климата) предположила, что рост обусловлен расширением океанической воды из-за повышения температуры окружающей среды, таяния горных ледников, и ледяных шапок. Большинство ледников Земли тают из-за глобального изменения климата, и многие научные исследования показали, что скорость этого процесса увеличивается, а также оказывает значительное влияние на глобальный уровень моря.

Уменьшение арктического морского льда

За последние несколько десятилетий арктический морской лед значительно уменьшился в размерах. Недавние исследования NASA показывают, что он сокращается со скоростью 9,6 % за десятилетие. Такое истончение и отвод льда оказывает влияние на соленость океана, баланс тепла и места обитания животных. Например, популяции белых медведей снижаются из-за разрыва льда, который отделяет их от суши и многие особи в попытках переплыть, тонут. Эта потеря морского льда также влияет на альбедо или отражательную способность поверхности Земли, в следствии чего, темные океаны поглощают больше тепла.

Изменение количества осадков

Увеличение количества осадков может привести к наводнениям и оползням, а снижение — к засухам и пожарам. События Эль-Ниньо, муссоны и ураганы также влияют на краткосрочное глобальное изменение климата. Например, изменение океанических течений у берегов Перу, связанное с событием Эль-Ниньо, может привести к изменениям погодных условиях на всей территории Северной Америки. Изменения характера муссонов из-за повышения температуры способны вызвать засухи в районах по всему миру, которые зависят от сезонных ветров. Ураганы, усиливающиеся с повышением температуры морской поверхности, в будущем станут более губительными для людей.

Таяние вечной мерзлоты

При повышении глобальной температуры вечная мерзлота тундры тает. Это больше всего влияет на людей живущих в этой природной зоне, поскольку почва на которой расположены дома становится нестабильной. Мало того, что есть немедленный эффект, ученые опасаются, что таяние вечной мерзлоты высвободит огромное количество двуокиси углерода (CO2) и метана (CH4) в атмосферу, что в значительной степени повлияет на окружающую среду в долгосрочной перспективе. Высвобожденные парниковые газы будут способствовать дальнейшему глобальному потеплению за счет выделения тепла в атмосферу.

Антропогенное влияние человека на гидросферу

Люди оказали значительное влияние на гидросферу нашей планеты, и это будет продолжаться поскольку население Земли и потребности человечества увеличиваются. Глобальное изменение климата, загрязнение водных ресурсов, затопление рек, дренаж водно-болотных угодий, сокращение потока и орошение оказали давление на существующие пресноводные системы гидросферы. Устойчивое состояние нарушается выбросом токсичных химических веществ, радиоактивных веществ и других промышленных отходов, а также утечкой минеральных удобрений, гербицидов и пестицидов в водные источники Земли.

Кислотный дождь, вызванный выбросом диоксида серы и оксидов азота от сжигания ископаемого топлива, стал всемирной проблемой. Считается, что подкисление пресноводных озер и повышенная концентрация алюминия в их водах, ответственны за значительные изменения в экосистемах озер. В частности, во многих озерах сегодня нет значительных популяций рыб.

Эвтрофикация, вызванная вмешательством человека, становится проблемой для пресноводных экосистем. По мере того, как избыточные питательные и органические вещества из сточных вод от сельского хозяйства и промышленности выпускаются в водные системы, они становятся искусственно обогащенными. Это влияет на прибрежные морские экосистемы, а также на введение органического вещества в океаны, что в разы больше, чем в дочеловеческие времена. Это вызвало биотические изменения в некоторых областях, таких как Северное море, где лучше развиваются цианобактерии и хуже — диатомовые водоросли.

При увеличении численности населения потребность в питьевой воде также возрастет, и во многих районах мира из-за изменения температуры, пресная вода чрезвычайно труднодоступна. Поскольку люди безответственно изменяют направление рек и исчерпывают естественные запасы воды, это создает еще больше проблем.

Люди оказали большое влияние на гидросферу и будут продолжать это делать в дальнейшем. Важно понимать воздействие, которое мы оказываем на окружающую среду, и работать над тем, чтобы уменьшить негативные последствия.

Источник: NatWorld.info

Части гидросферы

В научную литературу термин «гидросфера» был введён в 1875 г австрийским геологом Э. Зюссом. Под гидросферой он понимал единую водную оболочку только в составе Мирового океана. До середины XX века учёные спорили, включать ли в это понятие подземные и другие воды литосферы, атмосферы, биосферы и ледники. Не вызывало сомнений только то, что в неё должны точно входить вода океана и озёр с реками.

Сегодня физически более обоснованным считается определение, данное российским физико-географом И.А. Федосеевым (1909—1998):

гидросфера в широком смысле – это 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 фотодиссоциации (разложению).

Из этого определения следует, что в гидросферу входят воды:

• Мирового океана;
• криосферы;
• литосферы;
• атмосферы.

Не входят в неё только воды биосферы, так как при её учёте водная оболочка перестаёт быть непрерывной. Кроме того содержание воды в живых организмах настолько мало (1120 км³) даже по сравнению с атмосферной, что им можно принебречь.

Есть и более «узкое» определение.

Гидросфера – это сплошная оболочка Земли, содержащая воду во всех агрегатных состояниях в пределах Мирового океана, криосферы, литосферы и атмосферы, принимающую непосредственное участие в планомерном влагообороте (гидрологическом цикле).

Согласно этому определению в состав гидросферы включается и связанная вода литосферы. Заметьте, что оба определения говорят о том, что гидросфера – сплошная оболочка и это по современным научным представлениям верно.

Хотя гидросфера существует уже более 4 млрд. лет, она продолжает изменяться в размерах. В настоящее время объём гидросферы составляет 1,4 млрд. км³, воды которой распределяется следующим образом:

• 96,4% – в Мировом океане;
• 1,86% – в ледниках;
• 1,71% – под землёй, внутри горных пород и почвы (включая гравитационные и капиллярные воды);
• 0,02% – в озёрах, реках и болотах;
• 0,01% – в атмосфере.

Подавляющая часть гидроксида водорода содержится в виде воды (в жидком виде) – 98%. Снег и лёд составляет 2% гидросферы, водяной пар – доли процентов. Пресная вода содержится на планете в небольшом количестве, лишь 2,5%. 68,9% этой пресной воды находится в виде льда и постоянного снежного покрова в арктических, антарктических и горных ледниках.

Это интересно!

Площадь поверхности Земли составляет 510 млн. км², в том числе 361 млн. км² Мирового океана, т. е. величины площадей водной поверхности и суши соотносятся примерно как 2,5:1. Явное и значительное преобладание водной поверхности не должно, однако, заслонять тот факт, что по сравнению с размером Земли моря и океаны представляют собой ничтожную плёнку, толщина которой (при средней глубине Мирового океана 3 794 м) составляет всего 1/1 600 среднего земного радиуса. На гидросферу приходится лишь 1/4 120 часть массы планеты и 1/800 часть её объёма.

Почему гидросфера непрерывна? Влагооборот (гидрологический цикл)

Мы привыкли к выражению «круговорот воды», но правильнее его называть влагооборотом, так как процесс этот незамкнут. Он связывает между собой воды всех частей гидросферы в единую сплошную оболочку. Сплошной гидросфера является и благодаря тому, что воздух всегда содержит водяной пар, даже над самыми сухими пустынями. Гидрологический цикл создаёт условия для переноса энергии и веществ на Земле, участвует в формировании рельефа, обеспечивает поддержание жизни.

Гидрологический цикл состоит из таких процессов как:

• испарение;
• транспирация;
• конденсация;
• инфильтрация;
• перколяция;
• сток.

Во влагообороте проявляется единство природных вод Земли и их связь с атмосферой, литосферой и биосферой. Физической причиной гидрологического цикла на земном шаре служат солнечная энергия и гравитация.

Под воздействием энергии Солнца происходит нагревание и последующее испарение воды. Водяной пар переносится воздушными течениями, при снижении температуры воздуха он конденсируется или десублимируется.

Сила тяжести (гравитация) вынуждает атмосферную влагу выпадать в виде осадков. На суше пресная вода под действием тех же сил тяжести стекает по склонам, образуя ручьи, реки, озёра, просачивается в грунт, формируя подземные воды. В конечном итоге большая часть выпавших осадков в виде речного и подземного стоков возвращается в океан.

Гидросферу нельзя рассматривать как закрытую систему, так как часть её разрушается на уровне тропопаузы, а другая часть схожая по объёму поступает из мантии.

Влагооборот бывает глобальным и местным.

В глобальном круговороте воды выделяют два взаимосвязанных звена, с многократно повторяющимися циклами:

• океаническое звено: испарение с поверхности океана – перенос водяного пара над океаном – осадки на поверхность океана – океанические течения – испарение и т. д.;
• материковое звено: испарение с поверхности суши – перенос водяного пара потоками воздуха – осадки на поверхность суши – поверхностный и подземный сток – испарение и т. д.

Оба звена связаны между собой переносом водяного пара с океана на сушу и, наоборот, поверхностным и подземным стоком с суши в океан. С океана ежегодно испаряется в среднем 505 тыс. км³ воды, возвращается в виде атмосферных осадков – 458 тыс. км³. Испаряется с океана, таким образом, больше, чем возвращается с осадками. Разность в 47 тыс. км³ составляют воды, которые переносятся с океана на сушу в виде водяного пара.

На поверхность суши ежегодно выпадает в среднем 119 тыс. км³ атмосферных осадков. Они слагаются из воды, испарившейся с поверхности суши (72 тыс. км³), и влаги, принесенной с океана (47 тыс. км³). Таким образом, в материковом звене круговорота воды принимает участие 72 тыс. км³. Важно отметить, что из 72 тыс. км³ испаряющейся ежегодно с поверхности суши воды 30 тыс. км³ (42 %) приходится на транспирацию растительным покровом.

Местный влагооборот – это испарение и образование осадков над определённой территорией и выпадение их тут же. Например, на экваторе, в Амазонии, в континентальном умеренном климате летом.

Это интересно!

В природе существует шесть изотопов кислорода. Три из них стабильны: О¹⁶ , О¹⁷ и О¹⁸ . У водорода есть три изотопа: Н – протий, D – дейтерий, Т – тритий. Комбинируя различные сочетания изотопов кислорода и водорода, можно получить 36 разновидностей воды. В природе наиболее распространена вода (её называют «обычной» водой), состоящая из изотопов Н и О¹⁶ , – на её долю приходится 99,73 %.

Далее по распространённости в порядке убывания идут молекулы следующего состава: D₂ О, Н₂ О¹⁸ и Н₂ О¹⁷ . При испарении в водяной пар в основном – как более лёгкая – переходит вода состава Н₂ О¹⁶, неиспарившаяся же вода обогащается тяжёлыми изотопами водорода и кислорода. Поэтому в тропических морях и озёрах такой обогащённой тяжёлыми изотопами воды больше, чем в водоёмах полярных широт, а тем более в реках. Вода с изотопом кислорода О¹⁸, по крайней мере, водными животными усваивается лучше, чем обычная (в раковинах таких животных тяжёлые изотопы кислорода встречаются чаще, чем в воде), а вот тяжёлая вода D₂О живыми организмами не усваивается.

Гидросфера: свойства природной воды

В 1780 г Кавендиш и Лавуазье установили, что вещество, называемое водой, есть простейшее и устойчивое в обычных условиях химическое соединение водорода с кислородом. Важные свойства воды:

• медленно нагревается и медленно остывает;
• при замерзании расширяется;
• переходит из одного состояния в другое, в результате чего и наблюдается влагооборот в природе;
• вода обладает самым высоким после ртути поверхностным натяжением, а также смачиванием. С этим свойством связаны особенности циркуляции воды в почвах и горных породах, движение соков в растениях, кровообращения у животных;
• растворяет многие вещества.

Обычная вода в условиях нормального атмосферного давления кипит при температуре +100° С, замерзает при температуре 0°С и имеет максимальную плотность при температуре +4°С. При охлаждении воды ниже +4°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 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.

Свойства воды сильно изменяются под влиянием давления и температуры. При давлении в 1 атм. (760 мм рт. ст.) вода замерзает при температуре 0°С, а в 600 атм. – при температуре –5°С. При сверхвысоком давлении (больше 20000 атм.) вода переходит в твердое состояние при температуре +76°С (горячий лед). Такой лед может быть в недрах Земли. При очень низких температурах (меньше –170°С) и небольшом давлении образуется сверхплотный лед (как твердый камень), такой лед может быть в ядрах комет.

В чистом виде вода – бесцветная жидкость, не имеющая ни вкуса, ни запаха. В природе «чистая» вода практически не встречается, так как благодаря особенностям молекулярного строения она способна хорошо растворять различные химические соединения и газы. Поэтому природная вода всегда представляет собой слабый раствор.

Гидросфера: кислотность и основность воды

Величина рН характеризует кислотную и щёлочную реакцию воды. В пробе чистой воды концентрации Н + и ОН – равны между собой, и эти величины при температуре 25° С составляют 10 -7 моль/л. Растворы с одинаковыми концентрациями ионов водорода и гидроксид-ионов называются нейтральными: [Н + ] = [ОН — ] = 10 -7 моль/л.

По водородному показателю все природные воды делятся на группы:

• нейтральные (6,5 < рН ≤ 7,5);
• слабощёлочные (7,5 < рН ≤ 8,5);
• щёлочные (8,5 < рН ≤ 9,5);
• сильнощёлочные (рН > 9,5);
• слабокислые (5,5 < рН ≤ 6,5);
• кислые (4,5 < рН ≤ 5,5);
• очень кислые (рН ≤ 4,5).

Питьевая вода имеет нейтральную или слабощёлочную реакцию.

Солёность вод

Полярность молекул воды обусловливает её свойство растворять вещества лучше, чем другие жидкости. Растворение кристаллов неорганических веществ осуществляется благодаря гидратации входящих в их состав ионов. Хорошо растворяются в воде органические вещества с карбоксильными, гидроксильными, карбонильными и другими группами, с которыми вода образует водородные связи. Суммарное содержание в воде растворённых неорганических веществ (концентрация солей) выражают либо в виде минерализации M (мг/л, г/л), либо солености S (г/кг, ‰).

Промиилле (лат. per mille, pro mille — на тысячу) — одна тысячная доля, 1⁄10 процента, обозначается (‰), используется для обозначения количества тысячных долей чего-либо в целом. Знак промилле образован от знака процента (%) добавлением ещё одного «нуля».

По содержанию солей природные воды подразделяют на четыре группы:

• пресные – S 1 ‰,
• солоноватые – 1 < S 25 ‰,
• солѐные – 25 < S 50 ‰,
• высокосолѐные (рассолы) – свыше 50 ‰.

Границы между группами выделены по следующим соображениям: 1 ‰ – это верхний предел солёности питьевой воды; 25 ‰ (точнее, 24,7 ‰) – солёность, при которой температура наибольшей плотности и температура замерзания воды совпадают. В морях солёность воды выше 50 ‰, как правило, не наблюдается, средняя солёность морской воды составляет 30‰.

Минерализация воды

Минерализация природных вод разного типа может изменяться в широких пределах: от 0,01 г/л (в атмосферных осадках) до 600 г/л (в рассолах). К числу главных ионов солей, находящихся в природных водах, относятся анионы: НСО₃— – гидрокарбонат, Н₂ SO₄— – сульфат, Cl- – хлорид и катионы: Ca2+, Mg2+, Na + и К +.

Все природные воды по преобладающему аниону делятся на три класса:

• гидрокарбонатные;
• сульфатные;
• хлоридные.

По преобладающему катиону – на три группы:

• кальциевые,
• магниевые;
• натриевые.

Природные воды различного происхождения обычно имеют и различный солевой состав и относятся соответственно к разным классам и группам. Так, речные воды, как правило, относятся к гидрокарбонатному классу и кальциевой группе. Подземные воды нередко относятся к сульфатному классу и магниевой группе. Воды океанов и морей принадлежат к хлоридному классу и натриевой группе.

Жёсткость воды

Сумма концентрации наиболее распространенных двухвалентных катионов кальция и магния, выраженная в миллиграмм-эквивалентах на литр (мг-экв/л), называется общей жёсткостью воды. Кальций и магний присутствуют в воде в виде растворимых углекислых, двууглекислых, хлоридных и сернокислых солей.

По общей жёсткости природная вода делится на:

• мягкую ( 3,5 мг-экв/л);
• средне жесткую (3,5 – 7 мг-экв/л);
• жёсткую (7 – 14 мг-экв/л);
• очень жёсткую ( 14 мг-экв/л).

Растворение газов в воде

Газы хорошо растворяются в воде если способны вступать с ней в химические связи (аммиак, сероводород, сернистый газ, углекислый газ и др.), прочие газы мало растворимы в воде. При понижении давления, повышении температуры и увеличении солёности растворимость газов в воде уменьшается.

Наиболее распространённые газы, растворённые в природных водах, – это кислород, азот, углекислый газ. Содержание в воде других газов ничтожно мало, однако в некоторых случаях, а именно: при наличии замкнутых глубоководных впадин (Чёрное море, впадины в норвежских фьёрдах и некоторые части Каспия) и отсутствии глубокой вентиляции воды, приносящей кислород, который превращал бы сероводород в кислотные соединения серы, – в воде может накапливаться в очень большом количестве сероводород. Например, в Чёрном море вблизи дна содержание сероводорода сравнимо с содержанием кислорода в поверхностных слоях этого же моря.

Некоторые особенности природных вод обязаны хорошей растворимости в ней углекислого газа. При растворении последнего в воде образуются угольная кислота и её формы.

Углекислый газ, угольная кислота и её ионы находятся в воде в состоянии так называемого карбонатного равновесия. Карбонатное равновесие обеспечивает некоторую буферную способность природных вод, т. е. способность поддерживать постоянную величину рН вблизи нейтральной точки благодаря гидрокарбонат-иону, который может нейтрализовать и кислоты, и основания.

Гидросфера загрязняется биогенными и другими веществами

Природные воды содержат биогенные вещества, к числу которых относятся соединения азота, фосфора, кремния. Эти вещества поступают в воду из атмосферы, грунтов, а также при разложении сложных органических соединений. Их источником служат также различные стоки.

Содержатся в воде и различные растворённые органические вещества: углеводы, белки, продукты их разложения и т. п. Природные воды содержат микроэлементы (микроэлементами называют вещества, содержание которых в воде не превышает 1 мг/л). К числу наиболее распространѐнных микроэлементов относятся бром, йод, фтор, литий, барий, железо, никель, цинк и др.

В число микроэлементов природных вод входят нестабильные элементы и изотопы. Особую категорию содержащихся в воде веществ составляют так называемые загрязнители (загрязнители – вещества, оказывающие вредное воздействие на живую природу). Это нефтепродукты, ядохимикаты, удобрения, моющие средства, некоторые микроэлементы и т. п. Большинство загрязнителей имеют антропогенное происхождение.

Источник: tvoiklas.ru