Водяная оболочка земли. Гидросфера — водная оболочка Земли

Тема 2. Основные законы и принципы экологии.
Тема 3. Экосистемы и их особенности.
Тема 4. Круговороты веществ.
Тема 5. Воздействия на окружающую среду.
Заключение.
Список использованной литературы.

Водная оболочка Земли.

Гидросфера – водная оболочка Земли, которая включает Мировой океан, воды суши: реки, озера, болота, ледники и подземные воды. Площадь гидросферы составляет 70,8% площади поверхности земного шара. Основная масса воды сосредоточена в морях и океанах – почти 94%, а остальные 6% приходятся на другие части гидросферы. Кроме воды собственно в гидросфере, водяных паров в атмосфере, подземных вод в почвах и земной коре имеется биологическая вода в живых организмах. В естественных условиях вода встречается в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. С химической точки зрения, воду рассматривают как оксид водорода (Н2О) или гидрид кислорода. Из химических свойств воды одним из важнейших является способность ее молекул к диссоциации, т.е. способности распадаться на ионы, а также колоссальная способность к растворению веществ различной химической природы.
Водная оболочка Земли представлена Мировым океаном, водоемами на суше и ледниками в Антарктиде, Гренландии, полярными архипелагами и горными вершинами (рис. 3). Мировой океан делят на четыре основные части – Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый океаны. Воды Мирового океана и его составных частей имеют некоторые общие признаки:

все они сообщаются друг с другом;
уровень водной поверхности в них практически одинаков;
соленость в среднем составляет 35%, имеют горько-соленый вкус за счет растворенного в них большого количества минеральных солей.

Рис. 3. Сравнительные объемы атмосферы и океана, приходящиеся на 1 м3 суши.

Вода – наиболее распространенный в природе растворитель. От количества растворенных в воде питательных веществ зависят рост и развитие организмов. Содержание воды в разных экосистемах, начиная от пустынных и кончая озерными и океаническими, варьирует в самых широких пределах. Практически все живые существа на Земле нуждаются в воде, поэтому именно от ее количества и качества зависит, какой тип сообщества сформируется в данной экосистеме. Количество доступной влаги в наземных местообитаниях в свою очередь зависит от количества осадков, влажности воздуха и скорости испарения. В водной среде фактор доступности влаги также может оказывать определенное влияние на характер распространенных здесь сообществ. Однако в этих случаях, в отличие от наземных экосистем, доступность воды связана с изменением уровня воды, например во время приливов и отливов. Доступность воды может также зависеть от изменения концентрации солей в ней, а концентрация солей в свою очередь влияет на скорость поступления воды в организм и ее выделения из него.
Для изменения температуры воды или для перевода ее из твердой фазы (лед) в жидкую или газообразную (пар) требуется относительно большое количество тепла. По этой причине температура воды изменяется гораздо медленнее, чем температура воздуха. Это свойство воды имеет чрезвычайно важное значение для жизнедеятельности водных организмов, которые благодаря именно этому свойству располагают большим временем для адаптации к смене температур.
Плотность воды достигает максимума при температуре 3,94оС. Это значит, что при данной температуре определенный объем воды (например, 1 см3) имеет максимальное из всех возможных значение. С понижением температуры ниже 3,94оС плотность воды уменьшается. Температура образования льда – 00С. Становится ясно, что данный объем льда при 0оС легче того же объема воды, взвешенной при температуре 3,94оС. Вот почему лед в холодной воде плавает. Это свойство воды имеет большое значение, так как благодаря ему предотвращается промерзание до дна озерных экосистем. Поверхностный слой льда как бы создает теплоизоляцию для нижележащих слоев воды, и, таким образом, разнообразные водные организмы, обитающие в озере, получают возможность пережить зиму подо льдом. Теплая вода обладает меньшей плотностью по сравнению с холодной, поэтому слой теплой воды всегда располагается поверх слоя холодной.
Концентрация соли в воде – один из важнейших экологических факторов, определяющих, какие организмы будут обитать в данной экосистеме. У пресноводных животных и растений концентрация солей во вне- и внутриклеточных жидкостях выше, чем в окружающей их водной среде. Поскольку вещества имеют тенденцию перемещаться из областей с высокой концентрацией в области, где их концентрация ниже, вода поступает в пресноводные организмы, а соли же, напротив, выводятся в окружающую природную среду. Для того чтобы успешно справляться с такой ситуацией, у пресноводных организмов выработались специальные механизмы или появились специальные органы. Эволюция пресноводных организмов в отличие от солоноводных шла в направлении снижения концентрации солей в их тканях и жидкостях. Концентрация солей в клетках и внеклеточных жидкостях некоторых обитателей соленых водоемов (например, у морских водорослей и разнообразных морских беспозвоночных) практически такая же, как и в окружающей их водной среде. Вместе с тем у многих обитателей моря содержание солей во внутренностных жидкостях меньше, чем в водной среде, в которой они обитают. Поэтому в данном случае вода выделяется из вне и внутриклеточных жидкостей этих организмов, а соли, напротив, поступают в них. Две различные среды обитания (пресноводная и солоноводная) предоставляют различные условия для адаптации, а поэтому и заселены они разными сообществами организмов.
Кроме пресноводных водоемов и водоемов с соленой водой имеются солоноватоводные водоемы с промежуточной концентрацией солей. Такие водоемы образуются в местах смешения соленых и пресных вод, например в эстуариях, т.е. полузамкнутых прибрежных водоемах, свободно соединяющихся с открытым морем, или в местах, где соленые воды проникают в подземные воды. Некоторые виды полностью или частично приспособились к существованию в условиях промежуточной концентрации солей. В результате испарения наземные животные и растения утрачивают воду. В этом отношении они сходны со многими морскими организмами, которые, так же как и наземные виды, должны были выработать в ходе эволюции механизмы, позволяющие им сохранять воду.
Морская вода – это многоэлементный, питательный раствор. Соленость морской воды меняется в зависимости от испарения, речного стока и атмосферных осадков. Средняя соленость воды океана – 35%. В открытом океане она практически не меняется. При существующей разнице в солевом составе речной и морской воды соленость морской воды за время существования планеты должна была бы измениться, но этого не произошло.
В океанской воде растворены не только соли, но и газы, важнейшим из которых является кислород, необходимый для дыхания живых организмов. В различных частях Мирового океана количество растворенного кислорода разное, что зависит от температуры воды и ее состава.
В морской воде при температуре 10°С кислорода содержится в 1,5 раза больше, чем в воздухе. Наличие диоксида углерода в океанской воде обусловливает возможность фотосинтеза, а также позволяет некоторым морским животным создавать в результате жизненных процессов раковины и скелеты.
Пресная вода имеет большое значение для жизнедеятельности организмов. Пресной называют воду, соленость которой не превышает 1% . Количество пресной воды составляет 2,5% от общего объема, при этом почти две трети этой воды заключено в ледниках Антарктиды, Гренландии, полярных островов, льдин и айсбергов, горных вершин.
Общие мировые ресурсы пресной воды составляют: суммарный сток – 38-45 тыс. км3, запасы воды в пресных озерах – 230 тыс. км3, а почвенной влаги – 75 тыс. км3. Ежегодный объем испаряющейся с поверхности планеты влаги (включая транспирацию растениями) оценивается примерно в 500-575 тыс. км3, причем 430-500 тыс. км3 испаряется с поверхности Мирового океана, на долю суши приходятся, таким образом, чуть больше 70 тыс. км3 испаряющейся влаги. За это же время в виде осадков на все континенты выпадает 120 тыс. км3 воды.
Подземные воды – воды, находящиеся в порах, трещинах, кавернах, пустотах, пещерах, в толще горных пород под поверхностью Земли. Эти воды могут находиться в жидком, твердом или газообразном состоянии. Подземные воды – ценное полезное ископаемое, характерной особенностью которого является возобновляемость в естественных условиях и в процессе эксплуатации.
Подземные воды имеют различное происхождение и подразделяются на:

ювенальные, образовавшихся при магмагенных процессах;
инфильтрационные, сформировавшиеся за счет просачивания атмосферных осадков сквозь толщу проницаемых почв и грунтов на водонепроницаемых слоях;
конденсационные, скопившиеся в горных породах при переходе водяного пара в грунтовой атмосфере в жидкое состояние;
воды, погребенные осадками в поверхностных водоемах.

Подземные воды используются для хозяйственно-питьевых нужд. Они обладают большей защищенностью по сравнению с открытыми водоемами, поэтому они чище и экологически безопасны. Эксплуатация подземных вод должна быть разумной, прежде всего, необходимо контролировать режим потребления подземных вод и изменение баланса. На территории нашей страны действуют более 100 режимных станций, имеющих около 30 тыс. наблюдательных пунктов – колодцев, скважин, родников. Они своевременно сигнализируют об изменении уровня вод, позволяют точнее подсчитать их запасы. Отсутствие такого контроля может привести к нежелательным последствиям. Японские промышленники в недалеком прошлом предпочитали бурить скважины непосредственно на территориях предприятий или вблизи них, это привело к резкому понижению уровня земной поверхности, а в прибрежных районах – и к значительной солености подземных вод. Следствием этих непродуманных решений явились опасные сдвиги фундаментов зданий.
Подземные воды способны минерализоваться, такие воды обладают целебными свойствами, которые используются на курортах, в санаториях и лечебницах.

Водоемы, располагающиеся в естественных понижениях рельефа.

Водохранилища подразделяются на два типа: одноцелевые и многоцелевые. Одноцелевые водохранилища выполняют лишь одну функцию, такую, например, как хранение государственного запаса воды. Функция эта сравнительно проста – выпускать только такое количество воды, которое необходимо. Многоцелевые водохранилища могут служить различным целям: это и хранение государственного запаса воды, ирригация и судоходство; они могут использоваться также для организации отдыха, для производства электроэнергии, для защиты от наводнений и для обеспечения природоохранных мероприятий.
Государственный запас воды включает воду для питья и хозяйственных нужд, для промышленных целей, а также, возможно, для полива городских газонов. Ирригационная вода предназначена для обеспечения урожаев, ее использование часто сезонное, с большими расходами в жаркое время года. Пригодность рек для судоходства может поддерживаться постоянным сбросом воды в течение года. Отдых – такой, как гребля, устройство пикников и т.п. – обеспечивается поддержанием относительно постоянного объема воды в водохранилище, чтобы его берега не сильно менялись. Для производства электроэнергии требуются и постоянные сбросы воды, и высокий ее уровень. Для защиты от наводнений необходимо, чтобы водохранилище сохранялось, насколько это возможно, не полностью заполненным. Природоохранные мероприятия предполагают сброс воды во время низкого ее стояния, чтобы защитить качество воды и те виды, которые ее населяют. Такие добавки воды разбавляют сточные воды, снижая тем самым уровень потребления кислорода для их разложения в воде. Они также позволяют вытеснить соленую воду из эстуариев, поддерживая подходящую среду обитания для тех видов, которые там обитают.
Многоцелевая работа водохранилищ сложна. Водохранилище, которое выполняет только одну функцию – хранение запаса воды, должно быть постоянно максимально заполненным. Если назначение водохранилища – только контроль за наводнениями, оно не должно быть заполнено с тем, чтобы можно было задерживать даже очень обильные паводковые воды и затем постепенно сбрасывать их. Назначение и работа любого водохранилища существенно влияет на окружающую среду.
В естественных понижениях рельефа располагаются озера, которые являются постоянными водоемами. Озера образуются различными путями: от вулканических кратеров до тектонических прогибов и карстовых провалов; иногда возникают запрудные озера при обвалах и селях в горах.
Первые болота на нашей планете появились около 400 млн. лет назад на стыке двух геологических периодов – силура и девона. Происхождение болот связано со скоплением вод, не имеющих стока (рис. 4). Болота снижают качество почвы, являются источниками торфа и некоторых видов удобрений. За сотни миллионов лет слои торфа превратились в горизонты каменного угля.
Все торфяные болота мира занимают три процента поверхности суши, или свыше 4 млн. км2. Выделяют три группы болот, в зависимости от того, насколько богаты минеральными веществами питающие болото воды. Все торфяные болота делятся на:

верховые (водораздельные) – моховые, выпуклые;
низинные (главным образом долинные и пойменные) – травяные и древесные, плоские, ровные;
переходные.

Рис.4 Схема зарастания озера по А.Д. Потапову.

моховый покров (рям);
донные отложения органических остатков;
«окно» или пространство чистой воды.

Основную роль в водообмене играют низинные болота в долинах рек. Их питают и атмосферные, и грунтовые, и поверхностные воды. Но именно низинные болота практически не охраняются. Они уникальны своей способностью накапливать и сохранять в насыщенной водой среде отмершие части растений, мхов, осок, тростника, кустарников и деревьев в виде торфа. Большинство болот в естественных условиях растет, постепенно увеличивая свой резервуар. Водный резервуар болот в 7 раз превышает резервуар воды в реках и сопоставим с водным резервуаром атмосферы. На долю торфяных болот приходится 10 % мировых запасов пресной воды. Современные болота существенно отличаются от ископаемых, их максимальный возраст – 12 тыс. лет. Торфяные болота распространены почти на всей земной поверхности в пределах всех климатических зон. Имеются данные о погребенных залежах торфа даже в Гренландии, на Шпицбергене и Антарктических островах. Нет их лишь в отдельных районах, например, в странах с засушливым климатом. Наибольшее число торфяных болот располагается в Северном полушарии. Россия располагает крупнейшими в мире запасами торфа и занимает ведущее место в изучении и использовании торфяных ресурсов. Площадь торфяных болот в нашей стране составляет около 2/5 от мировой. Крупнейшим торфяным регионом планеты является Западно-Сибирская равнина. Здесь сосредоточено 70% всех торфяных ресурсов РФ. В болотах Западной Сибири содержится до 1000 км3 воды.
Болотные экосистемы планеты играют огромную роль в создании равновесия в углеродном балансе, так как, в результате фотосинтеза депонируют оксиды углерода атмосферы и, таким образом, очищают ее. Баланс углерода в биосфере определяется тремя основными процессами: накоплением углерода в процессе фотосинтеза; выделением СО2 и СН4 при дыхании; разложением органического вещества и выносом углерода поверхностным и внутрипочвенным стоком в реки и подземные воды в виде подвижных минеральных соединений.
Наличие болот снижает отрицательное воздействие засухи и способствует увеличению продуктивности растительности. По имеющимся данным, удвоение количества углекислоты в атмосфере может вызвать повышение температуры на планете на 3-5°С. Согласно прогнозу некоторых ученых, к 2050 г. заболачивание охватит весь земной шар.
Часть болотных вод участвует в водообмене. Поверхностный сток с болот осуществляется по гидрографической сети, включающей водотоки, озера, топи, а также путем фильтрации в деятельном горизонте. В Западной Сибири, где преобладают крупные болотные системы, объем стока обеспечивает образование ручьев и речек. Болота не питают реки – они осуществляют транзитную функцию перераспределения поступающей в них воды.

Водная оболочка Земли называется гидросферой. К ней относится вся вода на планете, причем не только в жидком, но и в твердом и газообразном состояниях. Как образовалась водная оболочка Земли? Как она распределена на планете? Какое значение имеет?

Гидросфера

Когда Земля только образовалась, на ней не было воды. Четыре миллиарда лет назад наша планета была огромным шарообразным расплавленным телом. Существует теория, что вода появилась одновременно с планетой. В виде мелких ледяных кристаллов она присутствовала в газопылевом облаке, из которого и сформировалась Земля.

По другой версии, воду нам «доставили» падающие кометы и астероиды. Уже давно известно, что кометы представляют собой ледяные глыбы с примесями метана и аммиака.

Под воздействием высоких температур лед расплавился и превратился в воду и в пар, от чего образовалась водная оболочка Земли. Называется она гидросферой и является одной из геосфер. Основное её количество распределено между литосферой и атмосферой. К ней относится абсолютно вся вода планеты в любых агрегатных состояниях, включая ледники, озера, моря океаны, реки, водяной пар и т. д.

Водная оболочка покрывает большую часть земной поверхности. Она является цельной, но не сплошной, так как прерывается участками суши. Объем гидросферы составляет 1400 миллионов кубометров. Часть воды содержится в атмосфере (пар) и литосфере (воды осадочного чехла).

Мировой океан

Гидросфера, водная оболочка Земли, на 96% представлена Мировым океаном. Его соленые воды омывают все острова и континенты. Материковая суша разделяет его на четыре крупные части, которые называются океанами:

Тихий.
Атлантический.
Индийский.
Северный Ледовитый.

В некоторых классификациях выделяют пятый Южный океан. Каждый из них обладает своим уровнем солености, растительностью, фауной, а также индивидуальными особенностями. Например, Северный Ледовитый океан является самым холодным из всех. Его центральная часть круглый год покрыта льдами.

Тихий океан - самый крупный. По его краям расположено Огненное кольцо - область, где расположено 328 действующих вулканов планеты. Второй по размеру - Атлантический океан, его воды являются самыми солеными. Третий по размеру - Индийский океан.

Большие участки Мирового океана образуют моря, заливы и проливы. Моря обычно обособлены сушей и отличаются климатическими и гидрологическими условиями. Заливы - более открытые водоемы. Они глубоко врезаются в материки и подразделяются на гавани, лагуны и бухты. Проливами же называют длинные и не слишком широкие объекты, расположенные между двумя участками суши.

Воды суши

Водная оболочка Земли включает также воды, озера, болота, пруды и ледники. Они составляют чуть больше 3,5% гидросферы. В то же время в них содержится 99% пресных вод планеты. Самым массивным «банком» питьевой воды являются ледники. Их площадь составляет 16 млн кв. км.

Реки являются постоянными потоками, которые протекают в небольших углублениях - руслах. Их питают дожди, подземные воды, талые ледники и снега. Реки впадают в озера и моря, насыщая их пресной водой.

Озера не соединяются напрямую с океаном. Они образуются в природных углублениях и часто никак не связываются с другими водоемами. Некоторые из них заполняются только благодаря осадкам, и могут исчезать в периоды засухи. В отличие от рек, озера бывают не только пресные, но и соленые.

Подземные воды находятся в земной коре. Они существуют в жидком, газообразном и твердом состоянии. Данные воды образуются вследствие просачивания рек и атмосферных осадков в толщу Земли. Они перемещаются как горизонтально, так и вертикально, а скорость этого процесса зависит от свойств горных пород, в которых они текут.

Круговорот воды

Водная оболочка Земли не статична. Её компоненты постоянно находятся в движении. Они перемещаются в атмосфере, на поверхности планеты и в её толще, участвуя в круговороте воды в природе. Её общее количество при этом не изменяется.

Круговорот является замкнутым повторяющимся процессом. Он начинается с испарения пресной воды с суши и верхних слоев океана. Так, она попадает в атмосферу и содержится в ней в виде водяного пара. Потоки ветра переносят его в другие районы планеты, где пар выпадает жидкими или твердыми осадками.

Часть осадков остается на ледниках или на несколько месяцев задерживается на верхушках гор. Другая часть просачивается под землю или опять испаряется. Подземные воды наполняют ручьи, реки, которые впадают в Мировой океан. Таким образом, круг замыкается.

Осадки выпадают и над Но моря и океаны отдают влаги гораздо больше, чем получают с дождями. У суши все наоборот. При помощи круговорота водный состав озер способен полностью обновиться за 20 лет, состав океанов - только через 3 000 лет.

Значение водной оболочки Земли

Роль гидросферы неоценима. Как минимум из-за того, что она стала причиной зарождения жизни на нашей планете. Многие живые существа обитают в воде и не могут существовать без неё. В любом организме содержится около 50% воды. С её помощью осуществляется обмен веществ и энергии в живых клетках.

Водная оболочка Земли участвует в формировании климата и погоды. Мировой океан обладает значительно большей теплоемкостью, чем суша. Он является огромной «батареей», которая согревает атмосферу планеты.

Человек использует компоненты гидросферы в хозяйственной деятельности и быту. Пресную воду пьют, используют в доме для стирки, уборки и приготовления пищи. Её применяют как источник электроэнергии, а также в лекарственных и других целях.

Заключение

Водной оболочкой Земли является гидросфера. Она включает абсолютно всю воду на нашей планете. Гидросфера образовалась миллиарды лет назад. По мнению ученых, именно в ней зародилась жизнь на Земле.

Компоненты оболочки - это океаны, моря, реки, озера, ледники и т. д. Меньше трех процентов их вод - пресные и пригодны для питья. Остальные воды соленые. Гидросфера формирует климатические условия, участвует в формировании рельефа и поддержании жизни на планете. Её воды постоянно циркулируют, участвуя в круговороте веществ в природе.

Земля - 3-я планета от Солнца, расположенная между Венерой и Марсом. Она является самой плотной планетой Солнечной системы, крупнейшей из четырех и единственным астрономическим объектом, который, как известно, содержит жизнь. Согласно радиометрическому датированию и другим способам исследований, наша планета образовалась около 4,54 млрд лет назад. Земля гравитационно взаимодействует с другими объектами в космосе, особенно с Солнцем и Луной.

Земля состоит из четырех основных сфер или оболочек, которые зависят друг от друга и являются биологическими и физическими компонентами нашей планеты. Их научно называют биофизическими элементами, а именно гидросферой («гидро» для воды), биосферой («био» для живых существ), литосферой («лито» для суши или земной поверхности) и атмосферой («атмо» для воздуха). Эти основные сферы нашей планеты далее делятся на различные под-сферы.

Рассмотрим все четыре оболочки Земли более подробно, чтобы понять их функции и значение.

Литосфера - твердая оболочка Земли

По оценкам ученых, на нашей планете есть более 1386 млн. км³ воды.

В океанах содержится более 97 % запасов воды на Земле. Остальная часть приходится на пресную воду, две трети которой находится в замерзшем состоянии в полярных регионах планеты и на снежных вершинах гор. Интересно отметить, что, хотя вода покрывает большую часть поверхности планеты, она составляет всего 0,023 % общей массы Земли.

Биосфера - живая оболочка Земли

Биосферу иногда считают одной большой - сложным сообществом живых и неживых компонентов, функционирующих как единое целое. Однако чаще всего биосфера описывается как совокупность множества экологических систем.

Атмосфера - воздушная оболочка Земли

Атмосфера - это совокупность газов, окружающих нашу планету, удерживаемых на месте земной гравитацией. Большая часть нашей атмосферы находится вблизи земной поверхности, где она наиболее плотная. Воздух Земли на 79 % состоит из азота и чуть менее 21 % - из кислорода, а также аргона, двуокиси углерода и других газов. Водяной пар и пыль также являются частью атмосферы Земли. Другие планеты и Луна обладают очень разными атмосферами, а некоторые вообще не имеют таковой. В космосе нет атмосферы.

Атмосфера настолько распространена, что она почти незаметна, но ее вес равен слою воды глубиной более 10 метров, которая покрывает всю нашу планету. Нижние 30 километров атмосферы содержат около 98 % всей ее массы.

Ученые утверждают, что многие из газов в нашей атмосфере были выброшены в воздух ранними вулканами. В то время вокруг Земли было мало или вообще не было свободного кислорода. Свободный кислород состоит из молекул кислорода, не связанных с другим элементом, таким как углерод (с образованием углекислого газа) или водород (с образованием воды).

Свободный кислород, возможно, был добавлен в атмосферу примитивными организмами, вероятно бактериями, во время . Позднее более сложные формы добавили больше кислорода в атмосферу. Кислороду в сегодняшней атмосфере, вероятно, потребовалось миллионы лет чтобы накопиться.

Атмосфера действует как гигантский фильтр, поглощая большую часть ультрафиолетового излучения и позволяя проникать солнечным лучам. Ультрафиолетовое излучение вредно для живых существ, и может вызвать ожоги. Тем не менее солнечная энергия необходима для всей жизни на Земле.

Атмосфера Земли имеет . От поверхности планеты к небу идут следующие слои: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера и экзосфера. Другой слой, называемый ионосферой, простирается от мезосферы до экзосферы. Вне экзосферы находится космос. Границы между атмосферными слоями четко не определены и изменяются в зависимости от широты и времени года.

Взаимосвязь оболочек Земли

Все четыре сферы могут присутствовать в одном месте. Например, кусок почвы будет содержать минералы из литосферы. Кроме того, будут присутствовать элементы гидросферы, представляющие собой влагу в почве, биосферы как насекомых и растений и даже атмосферы в виде почвенного воздуха.

Все сферы взаимосвязаны и зависят друг от друга, как единый организм. Изменения в одной сфере приведут к изменениям в другой. Поэтому все, что мы делаем на нашей планете, влияет на другие процессы в ее пределах (даже если мы не можем этого увидеть своими глазами).

Для людей, занимающихся проблемами , очень важно понимать взаимосвязь всех оболочек Земли.

– 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 км 3 .

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 .

сайт, при полном или частичном копировании материала ссылка на первоисточник обязательна.

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая в себя всю химически не связанную воду. Вода присутствует на Земле в трех фазовых состояниях: твердом, жидком и газообразном. Из почти 1,5 млрд км3 общего объема вод гидросферы около 94 % приходится на Мировой океан, 4 % - на подземные воды (большую их часть представляют глубинные рассолы), 1,6 % - на ледники и постоянные снега, около 0,25 % - на поверхностные воды суши (реки, озера, болота), большая часть которых расположена в озерах . Вода присутствует в атмосфере и живых организмах.

Единство гидросферы обусловлено круговоротом воды - процессом ее непрерывного перемещения под воздействием солнечной энергии и силы тяжести, охватывающим гидросферу, атмосферу, литосферу и живые организмы (рис. 8.3). Круговорот воды слагается из испарения с поверхности океана, переноса влаги в атмосфере, выпадения осадков на океан и сушу, их просачивания и поверхностного и подземного стока с суши в океан. В процессе мирового круговорота воды происходит постепенное ее обновление во всех частях гидросферы. Причем подземные воды обновляются за сотни, тысячи и миллионы лет; полярные ледники - за 8-15 тыс. лет; воды Мирового океана - за 2,5-3 тыс. лет; замкнутые, бессточные озера - за 200-300 лет; проточные - за несколько лет; реки - за 11-20 суток; водяной пар атмосферы - за 8 суток; вода в организмах - за несколько часов . Известно, что чем медленнее водообмен, тем выше минерализация (соленость) воды в элементе гидросферы. Именно поэтому воды подземной гидросферы наиболее высокоминерализованы, а речные воды служат началом почти всех источников пресных вод.

Важным элементом гидросферы является Мировой океан, средняя глубина которого 3700 м, наибольшая - 11 022 м (Марианский желоб). В морской воде растворены в разных количествах почти все известные на Земле вещества. Основная часть растворенных в морской воде солей - хлориды (88,7 %) и сульфаты (10,8 %), карбонаты (0,3 %). В каждом килограмме воды содержится в среднем около 35 г солей. Соленость воды в океане зависит от соотношения количества атмосферных осадков и испарения. Соленость ее понижают речные воды и воды тающих льдов. В открытом океане распределение солености в поверхностных слоях воды (до 1500 м) имеет зональный характер: в экваториальном поясе, где выпадает много осадков, она пониженная, в тропических широтах - повышенная, в умеренных и полярных широтах соленость снова снижается. Мировой океан поглощает и выделяет

Рис. 8.3.

I - испарение с поверхности океанов; 2 - испарение с речных бассейнов; 3 - осадки, выпадающие на поверхность океанов; 4 - осадки, выпадающие на поверхность речных бассейнов; 5 - глобальный влагооборот между океаном и

сушей; б-инфильтрация воды в грунты и ее сток в реки; 7-речной сток; .У-инфильтрация воды в глубокие подземные горизонты; 9- сток подземных вод в океаны через борта их котловин; 10- бессточный водоем (замкнутая область);

II - движение воды в океанах; 12 - малый круговорот воды; 13 - внутриматериковый влагооборот; 14 - ледники;

15 - айсберги

§8.3. Гидросфера и атмосфера Земли огромное количество газов (кислород, азот, углекислый газ, сероводород, аммиак и др.).

Температура поверхности воды Мирового океана также характеризуется зональностью, которая нарушается течениями, влиянием суши, постоянными ветрами. Наибольшие средние годовые температуры (27-28 °С) наблюдаются в экваториальных широтах. С увеличением широты температура вод Мирового океана понижается до О °С и даже ниже в приполярных областях (температура замерзания воды со средней соленостью на 1,8 °С ниже нуля). Средняя температура поверхностного слоя воды составляет + 17,5 °С, а средняя температура воды всего Мирового океана +4 °С. Толщина многолетних льдов достигает мощности 3-5 м. Материковые льды в океане образуют плавающие горы - айсберги. Льды покрывают около 15 % всей акватории Мирового океана.

Вода Мирового океана не находится в состоянии покоя, а совершает колебательные (волнения) и поступательные движения (течения). Волны на поверхности океана образуются главным образом благодаря ветру; высота их обычно не более 4-6 м, максимально до 30 м; длина волн от 100-250 м до 500 м. Волнение, вызванное ветром, с глубиной затухает: на глубине 200 м даже сильное волнение незаметно. При приближении к берегу от трения о дно скорость движения подошвы волны уменьшается, и гребень волны опрокидывается - возникает прибой. У крутых берегов, где энергия волн не гасится о дно, сила их удара достигает 30-38 т на 1 м 2 . Волнения всей толщи океанских вод вызывают землетрясения, извержения вулканов, приливообразующие силы. Так, подводные землетрясения и извержения вулканов становятся причиной цунами, распространяющихся со скоростью более 700 км/ч. В открытом океане длина цунами оценивается в 200-300 км при высоте около 1 м, что обычно незаметно для судов. У берегов высота волны цунами увеличивается до 30 м, что вызывает катастрофические разрушения.

Под действием сил притяжения Луны и Солнца возникают приливы и отливы. Особенно заметны приливы, вызываемые Луной. Вследствие вращения Земли приливные волны перемещаются навстречу ее движению - с востока на запад. Там, где проходит гребень приливной волны, возникает прилив, сменяющийся отливом. В зависимости от условий приливы могут быть полусуточные (два прилива и два отлива за лунные сутки), суточные (один прилив и один отлив за сутки) и смешанные (суточные и полусуточные приливы сменяют друг друга). Солнечные приливы в 2,17 раза меньше лунных. Лунные и солнечные приливы могут слагаться и вычитаться. Величина и характер морских приливов зависят от взаимного положения Земли, Луны и Солнца, от географической широты, глубины моря, формы береговой линии. В открытом океане высота прилива не более 1 м, в узких заливах - до 18 м. Приливная волна проникает в некоторые реки (Амазонка, Темза) и, быстро перемещаясь вверх по течению, образует водяной вал высотой до 5 м.

Течения в океане вызываются ветром, перепадом высоты уровня воды и плотности. Главная причина поверхностных течений - ветер. В более холодных водах отмечаются теплые течения, в менее холодных - холодные. Теплые течения направляются из более низких широт в сторону более высоких, холодные - наоборот. На направление течения влияет вращение Земли, объясняющее отклонение их вправо в Северном полушарии и влево - в Южном. Системы поверхностных течений в океанах зависят от направления господствующих ветров, от положения и конфигурации океанов. В тропических широтах устойчивые воздушные течения над океанами (пассаты) вызывают северное и южное пассатные течения, нагоняющие воду к восточным берегам материков. Между ними возникает межпассатное противотечение. Вдоль восточных берегов на север и на юг в умеренные широты уходят теплые течения. В умеренных широтах западные ветры вызывают течения, пересекающие океаны с запада на восток. Причины течений на глубине - разная плотность воды, которая может быть вызвана давлением массы воды сверху (например, в местах нагона или сгона ее ветром), изменениями температуры и солености. Изменения плотности воды - причина ее вертикальных перемещений: опускание холодной (или более соленой) и подъем теплой (или менее соленой).

С перемещением воды связаны снабжение глубин кислородом и другими газами из атмосферы и вынос питательных для организмов веществ с глубин в поверхностные слои. Места интенсивного перемешивания воды наиболее богаты жизнью. В Мировом океане обитает около 160 тыс. видов животных и более 10 тыс. видов водорослей. Выделяют три группы морских организмов: 1) планктон - пассивно перемещающиеся одноклеточные водоросли и животные, рачки, медузы и др.; 2) нектон - активно передвигающиеся животные (рыбы, китообразные, черепахи, головоногие моллюски и др.); 3) бентос - организмы, живущие на дне (бурые и красные водоросли, моллюски, ракообразные идр.). Распределение жизни в поверхностном слое воды имеет зональный характер.

Значительную роль в существовании жизни на Земле играют воды суши, к которым относят подземные воды, реки, озера, болота, ледники.

Подземные воды находятся в толще горных пород верхней части земной коры. Основная их масса образуется вследствие просачивания с поверхности дождевых, талых и речных вод. Глубина залегания, направление и интенсивность движения подземных вод зависят от водопроницаемости горных пород. По условиям залегания подземные воды подразделяют на почвенные; грунтовые, залегающие на первом от поверхности постоянном водоупорном слое; межпластовые, находящиеся между двумя водоупорными пластами. Грунтовые воды питают реки и озера.

Реки - постоянные водные потоки на поверхности суши. Главная река с притоками образует речную систему. Площадь, с которой река собирает поверхностные и подземные воды, называется речным бассейном. Бассейны соседних рек отделяются водоразделами. Скорость течения реки находится в прямой зависимости от уклона русла - отношения разности высоты участка к его длине. У равнинных рек скорость течения редко превышает 1 м/с, а у горных рек - обычно более 5 м/с. Важнейшей характеристикой рек является их питание - снеговое, дождевое, ледниковое и подземное. Большинство рек имеет смешанное питание. Дождевое питание характерно для рек экваториальных, тропических и муссонных областей. Водами тающего снега питаются реки умеренного климата с холодными, снежными зимами. Ледниковое питание получают реки, начинающиеся в высоких, покрытых ледниками горах. Подземные воды питают многие реки, благодаря чему они не пересыхают летом и не иссякают подо льдом. От питания в значительной мере зависит режим рек - изменение расхода воды по сезонам года, колебание ее уровня и изменение температуры. Самая многоводная в мире река - Амазонка (220 000 м 3 /с в год). В нашей стране самая многоводная река - Енисей (19 800 м 3 /с в год).

Озера - водоемы замедленного водообмена. Они занимают около 1,8 % поверхности суши. Самое большое из них - Каспийское море, самое глубокое - Байкал. Озера могут быть сточными (из них вытекают реки) и бессточными (лишенными стока); последние часто бывают солеными. В озерах с очень высокой минерализацией соли могут выпадать в осадок (самосадочные озера Эльтон и Баскунчак). В распространении озер по земной поверхности наблюдается зональность. Особенно много озер в тундре и лесной зоне. В зонах с недостаточным увлажнением возникают в основном временные водоемы.

Болота - избыточно увлажненные участки суши с влаголюбивой растительностью и слоем торфа не менее 0,3 м (с меньшим слоем - заболоченные земли). Болота образуются вследствие зарастания озер или заболачивания суши и подразделяются на низинные, питающиеся в основном грунтовыми водами и имеющие вогнутую или плоскую поверхность, переходные и верховые, основное питание которых - атмосферные осадки, поверхность их выпуклая. Общая площадь, занимаемая болотами, составляет около 2 % площади суши.

Ледники - движущиеся массы льда, возникшие на суше в результате накопления и постепенного преобразования твердых атмосферных осадков. Они образуются там, где в течение года твердых осадков выпадает больше, чем успевает растаять и испариться. Граница, выше которой возможно накопление снега, называется снеговой линией. В полярных областях она расположена низко (в Антарктиде - на уровне моря), на экваторе - на высоте около 5 км, а в тропических широтах - выше 6 км. Оледенение бывает двух типов: покровное (Антарктида, Гренландия) и горное (Аляска, Гималаи, Гиндукуш, Памир, Тянь-Шань). Ледник имеет области питания (где происходит накопление льда) и стока (где его масса уменьшается за счет таяния, испарения, механического откалывания). Накопившись, лед начинает двигаться под действием силы тяжести. Ледник может наступать и отступать. Сейчас ледники занимают около 11 % всей площади суши, в эпоху максимального оледенения они покрывали около 30 % ее площади. В ледниках сосредоточено почти 70 % запасов пресной воды на Земле.