Гидросфера состав свойства воды значение для человека. Что такое гидросфера Земли: определение, характеристики, особенности. Значение водной оболочки Земли

Гидросфера - совокупность всех вод Земли: материковых (глубинных, почвенных, поверхностных), океанических и атмосферных. Иногда воды океанов и морей объединяют в своеобразную часть гидросферы - океаносферу. Это логично, ибо подавляющая часть воды сосредоточена в океанах и морях.

Возникновение воды на Земле обычно связывают с конденсацией водяных паров вулканических извержений, происходивших с начала формирования планеты. Доказательством наличия воды в геологическом прошлом являются осадочные горные породы, имеющие горизонтальную слоистость, которая отражает неравномерное осаждение минеральных частиц в водной среде. Такие породы известны и их возраст датируется 3,8-4,1 млрд лет. Однако появление капельной воды могло быть и раньше - в воздухе, на поверхности планеты, в пустотах горных пород. Для того, чтобы вода могла сконцентрироваться в понижениях земной поверхности и образовать бассейны, должно было произойти обводнение изначально обезвоженных горных пород. Первичные воды были сильно минерализованы, что связано с растворением в них различных веществ, выделявшихся вместе с водяным паром при вулканических проявлениях. Пресные воды появились позднее. Возможно, что дополнительным источником воды на Земле были ледяные кометы, вторгавшиеся в атмосферу. Такой процесс наблюдается и в настоящее время, как и образование воды при конденсации паров вулканических извержений.

Несмотря на многообразие природных вод и их разное агрегатное состояние, гидросфера едина, ибо все ее части связаны потоками океанических и морских течений, русловым, поверхностным и подземным стоком, а также атмосферным переносом. Структурные части гидросферы приведены в табл. 5.3.

Физико-химические свойства воды. Вода - самое удивительное вещество на свете. Несмотря на то что А. Цельсий использовал для температурной шкалы точку таяния воды как 0° и точку ее кипения как 100°, эта жидкость может замерзать при температуре 100 °С и оставаться в жидком состоянии при -68°С в зависимости от содержания кислорода и атмосферного давления. Она обладает многими аномальными свойствами.

Пресная вода не имеет запаха, цвета и вкуса, тогда как морская вода обладает вкусом, цветом и может иметь запах. В естественных условиях только вода встречается в трех агрегатных состояниях: твердом (лед), жидком (вода) и газообразном (водяной пар).

Присутствие солей в воде изменяет ее фазовые превращения. Пресная вода на поверхности суши при давлении в одну атмосферу имеет температуру замерзания 0°С и температуру кипения 100°С. Морская вода при давлении в одну атмосферу и при солености 35‰ имеет температуру замерзания около -1,9°С и температуру кипения 100,55°С. Температура кипения зависит от атмосферного давления: чем больше высота над землей, тем она меньше. Вода - универсальный растворитель: она растворяет больше солей и прочих веществ, чем любое другое вещество. Это химически стойкое вещество, которое трудно окислить, сжечь или разложить на составные части. Вода окисляет почти все металлы и разрушает даже самые стойкие горные породы.

Таблица 5.3 Объем воды и активность водообмена различных частей гидросферы

При замерзании вода расширяется, увеличивая свой объем примерно на 10%. Плотность пресной воды составляет 1,0 г/см 3 , морской - 1,028 г/см 3 (при солености 35‰), пресного льда - 0,91 г/см 3 (поэтому лед плавает в воде). Плотность же других тел (кроме висмута и галлия) при переходе из жидкого состояния в твердое увеличивается. Вода обладает большой удельной теплоемкостью, т.е. способностью поглощать большое количество теплоты и сравнительно мало при этом нагреваться. Это свойство чрезвычайно важно, так как вода стабилизирует климат планеты.

Аномальные свойства воды объясняются строением ее молекулы: атомы водорода прикрепляются к атому кислорода не «классически», а под углом 105°. Вследствие асимметрии одна сторона молекулы воды имеет положительный заряд, а другая - отрицательный. Поэтому молекула воды представляет собой электрический диполь.

Процессы, где участвует вода, чрезвычайно многогранны: фотосинтез растений и дыхание организмов, деятельность бактерий и организмов, генерирующих из воды (главным образом морской) для строительства своих скелетов или аккумулирующих в себе химические элементы (Са, J, Со), процессы питания и антропогенное загрязнение и многие другие.

Мировой океан (океаносфера) - единая непрерывная водная оболочка Земли, которая включает океаны и моря. В настоящее время выделяют пять океанов: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый (Арктический по зарубежным классификациям) и Южный (Антарктический). Согласно международной классификации, насчитывается 54 моря, среди которых выделяют внутренние и окраинные.

Объем вод Мирового океана составляет 1340-1370 млн км 3 . Объем суши, поднимающейся над уровнем моря, составляет 1/18 объема океана. Если бы поверхность Земли была совсем ровной, океан покрывал бы ее слоем воды в 2700 м.

Воды Мирового океана составляют 96,5% объема гидросферы и покрывают 70,8% поверхности планеты (362 млн км 2). Благодаря огромной водной массе Мировой океан оказывает большое влияние на тепловой режим земной поверхности, выполняя функции планетарного терморегулятора.

Химический состав вод Мирового океана. Морская вода - особый тип природных вод. Формула воды Н 2 О верна и для морской воды. Однако помимо водорода и кислорода в морской воде содержатся 81 из 92 встречающихся в естественных условиях элементов (теоретически в морской воде могут быть найдены все существующие в природе элементы таблицы Менделеева). Большинство из них находится в чрезвычайно малых концентрациях.

В 1 км 3 морской воды содержится около 40 т растворенных твердых веществ, которые определяют ее важнейшее свойство - соленость. Соленость выражается в промилле (0,1%) и ее средняя величина для океанских вод равна 35‰. Температура воды и соленость определяют плотность морской воды.

Основные из них, входящие в состав морской воды, приведены ниже.

1. Твердые вещества, составляющие в среднем 3,5% (по массе). Больше всего в морской воде содержится хлора (1,9%), т.е. более 50% всех растворенных твердых веществ. Далее следуют: натрий (1,06%), магний (0,13%), сера (0,088%), кальций (0,040%), калий (0,038%), бром (0,0065%), углерод (0,003 %). Главные растворенные в морской воде элементы образуют соединения, основные из которых: а) хлориды (NaCl, MgCl) - 88,7%, которые придают морской воде горьковато-соленый вкус; б) сульфаты (MgSO 4 , CaSO 4 , K 2 SO 4) - 10,8%; в) карбонаты (СаСО 3) - 0,3%. В пресной воде наоборот: больше всего карбонатов (60,1%) и меньше всего хлоридов (5,2%).

2. Биогенные элементы (питательные вещества) - фосфор, кремний, азот и др.

3. Газы. В морской воде содержатся все атмосферные газы, но в иной пропорции, чем в воздухе: преобладает азот (63%), который в силу своей инертности не участвует в биологических процессах. Далее следуют: кислород (около 34%) и углекислый газ (около 3%), присутствуют аргон и гелий. В тех морских районах, где отсутствует кислород (например, в Черном море), образуется сероводород, который в атмосфере при нормальных условиях отсутствует.

4. Микроэлементы, присутствующие в малых концентрациях.

Географические закономерности распределения температуры воды и солености. Общие закономерности горизонтального (широтного) распределения температуры и солености на поверхности Мирового океана показаны на рис. 5.9 и 5.10. Очевидно, что температура воды понижается в направлении от экватора к полюсам, а для солености характерны выраженный минимум в приэкваториальной области, два максимума в тропических широтах и пониженные значения у полюсов. Чередование очагов пониженной и повышенной солености у экватора и в тропиках объясняется обилием атмосферных осадков в экваториальной полосе и превышением испарения над количеством осадков у северного и южного тропиков.

Температура воды с глубиной понижается, что видно на рис. 5.11 для северной части Тихого океана. Эта закономерность свойственна для Мирового океана в целом, однако изменения температуры воды и солености различаются в его отдельных частях, что объясняется рядом причин (например, временем года). Наибольшие изменения происходят в верхнем слое до глубины 50-100 м. С глубиной различия стираются.

Водные массы - это большой объем воды, формирующийся в определенном районе Мирового океана и обладающий относительно постоянными физическими, химическими и биологическими свойствами.

Согласно В.Н.Степанову (1982), по вертикали выделяют следующие водные массы: поверхностные, промежуточные, глубинные и придонные.

Среди поверхностных водных масс выделяют экваториальные, тропические (северные и южные), субтропические (северные и южные), субполярные (субарктические и субантарктические) и полярные (арктические и антарктические) водные массы (рис. 5.12).

Границами различных типов водных масс являются пограничные слои: гидрологические фронты, зоны дивергенций (расхождения) или конвергенции (схождения) вод.

Поверхностные воды наиболее активно взаимодействуют с атмосферой. В поверхностном слое происходит интенсивное перемешивание вод, он богат кислородом, углекислым газом и живыми организмами. Их можно назвать водами «океанической тропосферы».

Наряду с поверхностными течениями (см. рис. 7.11) в Мировом океане существуют противотечения, подповерхностные и глубинные движения вод, а также вертикальное перемешивание, приливоотливные течения, колебания уровня.

Рис. 5.9. Среднегодовая температура (°С) поверхности Мирового океана (по В. Н. Степанову 1982): 1 - изотермы; 2 - области максимальной температуры воды; 3 - области температуры воды ниже среднего значения (средняя температура воды 18,56°С)

Рис. 5.10. Среднегодовая соленость (‰) поверхности Мирового океана (по В.Н.Степанову, 1982): 1 - изогалины; 2 - области максимальной солености; 3 - области солености ниже среднего значения; 4 - области минимальной солености (среднее значение солености 34,7 8‰)

Рис. 5.11. Графики вертикального распределения температуры, характерные для арктического (1), субарктического (2), субтропического (3), тропического (4) и экваториального (5) типов вод

Рельеф дна Мирового океана. В рельефе дна Мирового океана выделяют следующие структуры: шельф (материковая отмель), обычно ограниченный изобатой 200 м, материковый (континентальный) склон до глубины 2000-3000 м и ложе океана. Согласно другой классификации, выделяют: литораль (и сублитораль), батиаль, абиссаль (рис. 5.13). Участки с глубиной свыше 6000 м составляют не более 2% площади океанского дна с глубиной менее 200 м - примерно 7%.

Рис. 5.12. Океанические фронты и поверхностные водные массы Мирового океана (по В.Н.Степанову, 1982): типы водных масс: Ар - арктические; СбАр - субарктические; СбТс - субтропические Северного полушария; Тс - тропические Северного полушария; Э - экваториальные; Тю - тропические Южного полушария; СбТю - субтропические Южного полушария; СбАн - субантарктические; Ан - антарктические; Тар - Аравийского моря; 715 - Бенгальского залива. Названия океанических фронтов указаны на рисунке

Рис. 5.13. Схематическое подразделение дна океана

Роль океаносферы. Разнообразные (тепловые, механические, физические, химические и др.) процессы, протекающие на огромной (более 70% поверхности Земли) акватории Мирового океана оказывают существенное влияние на процессы, происходящие на суше и в атмосфере. Химические элементы, входящие в состав морской воды, участвуют в процессах газо-, массо- и влагообмена на границах гидросфера - литосфера - атмосфера. Гидрохимические процессы влияют на животный и растительный мир не только океана, но и планеты в целом. Постоянный газообмен с атмосферой регулирует газовый баланс Земли: содержание диоксида углерода в морской воде в 60 раз больше, чем в атмосфере.

Воды суши, несмотря на сравнительно небольшой объем, играют огромную роль в процессах функционирования географической оболочки и жизнедеятельности организмов. Следует заметить, что не все воды суши пресные, есть соленые озера и источники. Ионный состав пресной и морской воды приведен в табл. 5.4.

Реки - наиболее активный представитель пресных вод суши. К рекам относят постоянные и относительно крупные водотоки. Водотоки меньших размеров называют ручьями. Рельеф, геологическое строение, климат, почвы, растительность влияют на режим рек и формируют их природный облик. Река имеет исток - место, откуда она начинается, и устье - место непосредственного впадения реки в приемный водоем (озеро, море, река). Устье может разветвляться, образуя дельту реки. Участок суши, по которому протекает река, называется руслом. Главная река и ее притоки составляют речную систему. Реки, впадающие в Мировой океан, образуют эстуарии - обширные пространства смешения речной и морской воды. Эстуарии в значительной степени находятся под влиянием океанических вод.

Таблица 5.4. Ионный состав речной и морской воды (по П.Вейлю, 1977)

Характер стока рек связан с их питанием, которое бывает дождевым, снеговым, ледниковым и подземным, и определяется климатическими условиями в речном бассейне. Реки преимущественно снегового питания имеют ярко выраженное весеннее половодье и летнюю межень (Волга, Днепр, Дунай, Северная Двина, Амур и др.). Подземное питание сглаживает годовой сток. У рек с дождевым питанием максимум стока часто приходится на разные сезоны года. Участки земной поверхности и толщи почв и грунтов, откуда река получает питание, называется водосбором.

Реки производят значительную работу, размывая русло, транспортируя и отлагая продукты размыва - аллювия. Они не только механически разрушают, но и растворяют горные породы. Речные отложения образуют порой обширные аллювиальные равнины площадью в миллионы километров (Амазонская, Западно-Сибирская низменности и др.). Подсчитано, что в реках одновременно находится 2100 км 3 воды, в то время как в океан стекает ежегодно 47 000 км 3 . Значит, объем воды в реках обновляется приблизительно каждые 16 дней. Для сравнения укажем, что воды Мирового океана осуществляют большой круговорот примерно за 2500 лет.

Озера - естественный водоем суши с замедленным водообменом, не имеющий прямой связи с океаном. Для его образования необходимо наличие замкнутого понижения земной поверхности (котловины). Озера занимают общую площадь приблизительно в 2 млн км 2 , а суммарный объем их вод превышает 176 тыс. км 3 . По условиям образования котловины, размерам, химическому составу вод, термическому режиму озера очень разнообразны. Немало создано и искусственных озер - водохранилищ (около 30 тыс.), объем воды в которых составляет более 5 тыс. км 3 . Примерно половина озерных вод - соленые, причем основная их часть сосредоточена в самом большом бессточном озере - Каспийском море (76 тыс. км 3). Из пресных озер крупнейшими являются Байкал (23 тыс. км 3), Танганьика (18,9 тыс. км 3), Верхнее (16,6 тыс. км 3). Режим озер характеризуется притоком тепла, колебаниями уровня воды, течениями, условиями водообмена, ледовитостью и др. Крупные озера во многом определяют климатические условия прилегающих территорий (например, Ладожское оз.).

Болота - это области суши, характеризующиеся избыточным увлажнением, застойным или слабо проточным режимом вод и гидрофитной растительностью. Они занимают площадь 2,7×10 6 км 2 , или около 2% поверхности суши. Объем болотных вод мира составляет около 11,5 км 3 , что в 5 раз превышает разовый объем воды в реках. Возникновение болот связано как с климатическими условиями (избыток влаги), так и с геологическим строением территории (близость водоупорного горизонта), которые способствуют заболачиванию суши или зарастанию водоемов. В некоторых районах умеренных и субполярных широт роль водоупора выполняет вечная мерзлота. Специфическим образованием болот является торф.

Подземные воды - это воды, находящиеся в горных породах в жидком, твердом или газообразном состоянии. Согласно последним исследованиям, содержание воды в горных породах в пределах литосферы превосходит данные, указанные в табл. 5.3, и составляет около 0,73 - 0,84 млрд км 3 . Это всего лишь вдвое меньше, чем ее содержится в морях, океанах и поверхностных водоемах, включая и мировые запасы льда. Вода скапливается во всевозможных пустотах - каналах, трещинах, порах. Установлено, что ниже уровня грунтовых вод до глубины 4 - 5 км и более почти все пустоты горных пород заполнены водой. По данным глубокого бурения, вода в пустотах горных пород находится на глубине более 9,5 км, т. е. ниже среднего уровня дна Мирового океана.

Совокупность водотоков (рек, ручьев, каналов), водоемов (озер, водохранилищ) и других водных объектов (болот, ледников) составляет гидрографическую сеть.

Воды суши сильно преобразованы человеком за счет ирригации, мелиорации, распашки земель и других урбанистических процессов, в связи с чем остро обозначилась проблема питьевой воды.

Сложность ее решения заключается в том, что потребности в чистой воде растут, а ее запасы остаются прежними. Используемая в быту, в промышленных и сельскохозяйственных циклах пресная вода чаще всего возвращается в речную сеть в виде сточных вод, по-разному очищенных или неочищенных вовсе.

Лекция 3.

Гидросфера – водная оболочка земли.

Загрязнение гидросферы.

Источники загрязнения гидросферы.

Методы контроля качества воды.

Меры по охране воды.

Методы очистки сточных вод.

Гидросфера - водная оболочка Земли.

Гидросфера - 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 организмах.

Вода занимает преобладающую часть биосферы Земли (71 % общей площади земной поверхности).

Гидросфера уже 4 млрд лет назад была представлена следующими тремя составляющими: наземной (Мировой океан, речные, почвенные, озерные воды, ледники), подземной (воды литосферы), воздушной (парообразная вода атмосферы). Гидросфера включает следующие виды вод (в скобках доля от общего объема вод в гидросфере, %, по М.И. Львовичу, 1974):

Мировой океан (94,0);

подземные воды (4,3);

ледники (1,7);

воды суши (озера, речные воды, почвенная влага) (0,03);

пары атмосферы (0,001).

Вода входит в состав живого вещества как обязательный компонент (70–99 %). По сути, живое вещество – это водный раствор «живых» молекул. Именно вода обеспечивает их жизнедеятельность. Земная жизнь зародилась в водной среде, и поэтому ее можно считать производной воды.

Фундаментальные свойства воды:

1. Первоесвойство гидросферы – единство и «всюдность » (по выражению В. И. Вернадского) природных вод. Все воды связаны между собой и представляют единое целое. Такое единство природных вод определяется:

а) легким переходом воды из одного фазового состояния в другое. В пределах земных температур известно три состояния: жидкое, твердое, парообразное. Плазменное состояние воды существует при высоких температурах и давлениях в глубоких частях недр;

б) постоянным присутствием в воде газовых компонентов. Природная вода – это водный раствор (газ, взвешенные твердые частицы, минеральные вещества).

2. Второе свойство гидросферы определяется особым строением молекулы воды . Строение и свойства воды обеспечивают наиболее благоприятные условия для развития жизни на Земле. Из физики мы знаем, что все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Вода ведет себя иначе. Если бы при превращении в лед (охлаждении) она сжималась, лед бы был тяжелее воды и тонул на дно рек и озер. Реки были бы проморожены до дна, и жизнь в этих водоемах была бы невозможна. Лед – изолятор, который предохраняет от замерзания воду подо льдом, что защищает всю подводную жизнь. Если бы не было этого свойства, то Земля превратилась бы в закованную льдом планету.

Особое строение молекулы воды обеспечивает многообразие структуры ее при изменении внешних факторов (температура, давление, химического состава). Нам зимой приходилось наблюдать многообразие и красоту ледяных узоров на окнах, снежинку, иней на деревьях. Как нет абсолютно одинаковых двух капель воды, так нет двух типов воды, одинаковых по структуре.

3. Третье свойство гидросферы выражается в геологически вечной подвижности ее. Движение воды весьма многообразно и проявляется в многочисленных круговоротах. Главное движение воды – геологический круговорот вещества. Каждую секунду под влиянием солнечного тепла миллионы кубических метров воды поднимаются вверх и образуют облака. Ветер приводит облака в движение. При подходящих условиях влага выпадает в виде дождя или снега. Дождевые капли имеют благоприятный размер для всего земного и падают тихо, мягко. Случайны ли все благоприятные для жизни совпадения? Так, вода участвует в своеобразных круговоротах вещества и энергии. Эта система установилась на Земле с появлением свободной воды и продолжается по сей день.

Почему происходит движение? Движение может происходить под действием: а) силы тяжести; б) солнечной (тепловой) энергии; в) молекулярного движения при смене фазового состояния.

4. Четвертое свойство гидросферы определяется высокой химической активностью воды . В условиях земной коры нет природных тел, которые в той или иной мере не растворялись бы в природных водах. Вода в биосфере выступает в роли универсального растворителя, ибо, взаимодействуя со всеми веществами, как правило, не вступает с ними в химические реакции. Это обеспечивает обмен веществ между сушей и океаном, организмами и окружающей средой.

Важнейшими абиотическими факторами водной среды являются следующие:

1. Плотность и вязкость.

Плотность воды в 800 раз, а вязкость - примерно в 55 раз больше, чем воздуха.

2. Теплоемкость.

Вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому океан является главным приемником и аккумулятором солнечной энергии.

3. Подвижность.

Постоянное перемещение водных масс способствует поддержанию относительной гомогенности физических и химических свойств.

4. Температурная стратификация.

По глубине водного объекта наблюдается изменение температуры воды.

5. Периодические (годовые, суточные, сезонные) изменения температуры

Самой низкой температурой воды считают - 2 ° С, самой высокой + 35-37 ° С. Динамика колебаний температуры воды меньше, чем воздуха.

6. Прозрачность и мутность воды.

Определяет световой режим под поверхностью воды. От прозрачности (и обратной ей характеристики - мутности) зависит фотосинтез зеленых бактерий, фитопланктона, высших растений, а следовательно, и накопление органического вещества.

Мутность и прозрачность зависят от содержания взвешенных в воде веществ, в том числе и поступающих в водные объекты вместе с промышленными сбросами. В связи с этим прозрачность и содержание взвешенных веществ - важнейшие характеристики природных и сточных вод, подлежащие контролю на промышленном предприятии.

7. Соленость воды.

По степени солености все водоемы условно подразделяются на

пресные с соленостью менее 0,5 0 / 00 ,

солоноватоводные - соленость колеблется в пределах 0,5 – 16 0 / 00 ,

соленые – больше 16 0 / 00 .

Соленость океанических водоемов составляет 32 - 38 0 / 00 ,

Самое высокое содержание солей в соленых озерах, где концентрация электролитов доходит до 370 0 / 00 .

Главное отличие морской воды от речной состоит в том, что подавляющую часть морской соли составляют хлориды , а в речной воде преобладают углекислые соли . Человек для обеспечения жизнедеятельности использует только пресную воду. Из общего количества водных ресурсов на земле на долю пресной воды приходится не более 3%.

8. Растворенный кислород и диоксид углерода.

Перерасход кислорода на дыхание живых организмов и на окисление поступающих в воду с промышленными сбросами органических и минеральных веществ ведет к обеднению живого населения вплоть до невозможности обитания в такой воде аэробных организмов.

9. Концентрация водородных ионов (pH).

Все гидробионты приспособились к определенному уровню pH: одни предпочитают кислую среду, другие - щелочную, третьи - нейтральную. Изменение этих характеристик может привести к гибели гидробионтов.

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

Гидросфера - одна из древнейших оболочек Земли, существовавшая практически во все геологические эпохи (описаны горные породы с возрастом около 4 миллиардов лет, образовавшиеся в водной среде). Основная масса гидросферы сформировалась в результате выплавления и дегазации вещества мантии Земли, по-видимому, в течение первых сотен - тысяч миллионов лет истории Земли, когда дегазация могла происходить более интенсивно. Возникновение гидросферы определялось глубинными геофизическими процессами, результатом которых явилось также образование сопряжённых с ней оболочек - литосферы и атмосферы. Процесс образования земной коры приводил к связыванию значительных масс воды в горных породах (свыше 20%). Наряду с поступлением ювенильных вод на земную поверхность часть воды в процессе диссипации водорода в верхних слоях атмосферы уходила в космическое 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.

Гидросфера Земли практически пронизывает все геосферы планеты. Земная кора до её нижней границы содержит подземные воды. Верхняя граница гидросферы практически совпадает с верхней границей атмосферы. Основная 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.

Гидросфера Земли подразделяется на три основных части (табл. 1). Атмосферная влага имеет наименьший объём и простирается от поверхности Земли до высоты 300 км (преимущественно в виде пара, капель жидкой влаги и кристаллов льда). Воды Мирового океана и поверхностные воды суши занимают пространство от Марианского жёлоба (глубина 11 022 м) до высокогорных снегов Джомолунгмы (высота 8848 м). Вода здесь находится главным образом в жидком (океаны, моря, реки, озёра, водохранилища и др.), а также в твёрдом (ледники, ледовый и снежный покровы и др.) и биологическом (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 различных 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 1,3·10 9 км 3 , до глубины 5 км - 60·10 6 км 3 , до 200 м - 23,4·10 6 км 3 , в почвенном горизонте до 2 м - около 16,5·10 6 км 3 вод. Часть подземных вод (200-500·10 3 км 3) содержится в подземных льдах зоны многолетнемёрзлых пород. Подземные воды, наиболее активно участвующие в современном глобальном водообмене, составляют всего около 0,7% общих запасов воды на Земле.

По химическому составу воды гидросферы представляют собой сложный раствор различных веществ, отличаются по химическим элементам, концентрации растворённых веществ, по количественному соотношению между компонентами состава, форме их соединений. В состав воды входят газы, соли, органические вещества. Химические составом гидросферы определяются различные процессы, протекающие в водной среде (табл. 3).

Гидросфера играла и играет основополагающую роль в геологической истории Земли, в ней зародилась жизнь на планете, эволюция организмов продолжалась в морской среде в течение всего докембрия, и лишь в начале палеозоя началось заселение суши различными организмами. Поверхностные воды суши, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Взаимодействие различных видов вод и взаимные переходы из одних в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. Воды гидросферы оказывают механическое и химическое 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 океан. 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 различных солей образуются породы и минералы химического происхождения (гипс, доломиты и так далее). Живущие в воде организмы обладают способностью поглощать из неё различные соединения (карбонат кальция, кремнезём и так далее); скапливаясь на дне водоёмов, их скелеты образуют мощные слои известняков и различных кремнистых осадочных пород. Таким образом, подавляющая часть осадочных горных пород и такие полезные ископаемые, как нефть, уголь, бокситы, марганцевые и железные осадочные руды, образовались в прошлые геологические эпохи под воздействием гидросферы и происходящих в ней процессов.

Современный водный баланс на Земле определяется сложившимися климатическими условиями и поддерживается глобальным водообменом, в котором участвует свыше 1 миллиона км 3 воды.

В истории Земли неоднократно происходили гигантские изменения глобального водного баланса, связанные с изменениями радиационного баланса на поверхности планеты. При похолодании и росте ледников вода накапливается на суше, сокращается объём Мирового океана, а при потеплении происходит обратный процесс. В периоды развития мощных похолоданий уровень Мирового океана мог понижаться на 110-130 м, происходила консервация значительной массы воды в ледниках, 40-50 миллионов км 3 воды перемещалось из океана на территорию суши. Изменения в водном балансе приводили к значительным геофизическим последствиям, таким как изменение скорости вращения Земли, смещение полюсов и др. Современные климатические условия, установившиеся приблизительно 10 тысяч лет назад, являются достаточно устойчивыми, колебания глобальной температуры происходят в пределах 1-2 °С, обеспечивая стабилизацию водного баланса Земли. Об этом свидетельствует ход уровня Мирового океана в голоцене и в историческое время.

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

Лит.: Алпатьев А. М. Влагообороты в природе и их преобразования. Л., 1969; Мировой водный баланс и водные ресурсы Земли. Л., 1974; Атлас снежно-ледовых ресурсов мира. М., 1997. Т. 2. Кн. 1; Клиге Р. К., Данилов И. Д., Конищев В. Н. История гидросферы. М., 1998.

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:

1. Мировой океан, на который приходится примерно 95% всего объема.
2. Находящиеся под поверхностью земли подземные воды, на которые выпадает 4,5% общего объема.
3. Следующие по размеру – ледники, которые в последние годы тают все с большей скоростью. Их вклад в общий запас жидкости на планете — 1,65%.
4. 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:

1. 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.
2. 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:

1. Самая большая и полноводная река на планете – Амазонка , которая находится в Южной Америке. На нее приходится около 15% всей речной воды на Земле.
2. Наибольшее количество озер имеется на территории Швеции.
3. Если вода будет слишком соленой, то жизнь в ней не сможет существовать. Яркий пример – Мертвое море в Израиле.
4. 20% запасов всей пресной воды на планете хранит в себе глубочайшее озеро Байкал в России.
5. 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:

1. Водные ресурсы постоянно загрязняются. Этому способствует химическая промышленность, накопление мусора и отходов, радиоактивное, тепловое и органическое загрязнение.
2. 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.
3. 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.