- - Круговорот воды в природе

Впервые этот термин употребил геолог из Австрии Эдуард Зюсс , автор известной трилогии «Лик Земли», написанной в 1883-1909 гг. Именно он определил гидросферу как прерывистую оболочку Земли, расположенную между атмосферой и литосферой.

Общая характеристика гидросферы Земли

Более 70% поверхности земли покрыто водой. Общий объем гидросферы составляет около полутора миллиардов кубических километров, из которых более 95% приходится на Мировой океан.

Гидросфера находится в тесном взаимодействии с другими геосферами. Большинство осадочных горных пород образуется на стыке гидросферы и литосферы. Заселенная живыми существами гидросфера является также частью биосферы.

Обладая высокой теплопроводностью, гидросфера играет важнейшую роль в обеспечении температурного баланса планеты, передавая тепло из ее недр к периферии.

Границы гидросферы Земли

В настоящее время в понятие гидросферы включается не только пространство между атмосферой и литосферой. Этот термин приобрел куда более широкое значение и теперь его границы определяются пределами распространения воды как химического соединения.

Таким образом, верхней границей гидросферы является высота 8-18 км, где молекулы воды начинают разлагаться под воздействием ультрафиолетового излучения. Нижней же границей принято считать глубину 6-14 км ниже земной поверхности и 10 км ниже океанского дна . Именно на этой глубине под воздействием высоких температур происходит разложение и синтез воды.

Химический состав гидросферы Земли

Вода природных водоемов представляет собой раствор солей различной концентрации. Так как основным составным элементом гидросферы является Мировой океан , то и средний химический состав его близок к морской воде. Но если рассматривать каждый элемент гидросферы отдельно, то выявляется большая разнородность его химического состава.

Больше всего в составе морской воды содержится кислорода – около 85,7%. Далее по убыванию – водород H (10.8%), хлор Cl (1,98%) и натрий Na (1.03%). В количественном выражении верхние слои океана содержат более 140 трлн тонн углекислого газа и 8 трлн тонн кислорода. Вообще, в океане содержатся все известные элементы, но концентрация их очень низкая. Вместе с тем, общее их содержание в воде огромно и исчисляется миллионами-миллиардами тонн. Например, золота содержится 6 млн тонн, а серебра – 5 миллиардов. Уже запатентованы способы извлечения этих металлов из океанической воды.

В среднем в морской воде концентрация солей составляет 35 г/л. Интересной особенностью морской воды является постоянство соотношения между главными компонентами основного солевого состава воды.

Химический состав атмосферных вод не отличаются высоким содержанием солей. Их концентрация в среднем составляет 50 мг/л.

Химический состав подземных вод наиболее разнообразен. Концентрация солей здесь варьируется от 0,05 до 400 г/кг.

Не менее разнообразен и химический состав поверхностных и грунтовых вод , во многом он определяется климатической зоной. Но немаловажное значение имеют и состав пород, почвы и растительности.

Химический состав поверхностных вод классифицируется по нескольким показателям. Приведем пример классификации по гидрохимическому показателю .

1. Содержание макрокомпонентов – основных соединений, содержащихся в воде. А именно соединений калия, натрия, магния и кальция.
2. Уровень концентрации в воде растворенных газов – кислорода, азота, сероводорода, аммиака и метана.
3. Неорганические формы биогенных элементов - продуктов жизнедеятельности организмов. К ним относятся в основном неорганические соединения азота и фосфора. Биогенных элементов в воде может содержаться от нуля до десяти мг/л.
4. Органические формы биогенных элементов. Именно они отвечают за цвет и запах воды. В эту группу входят практически все классы органических соединений.
5. Микроэлементы, т.е. все известные металлы. Их содержание в природной воде очень незначительно.
6. Бактерии и микроорганизмы.

В составе поверхностных вод содержатся и нерастворимые вещества – песок, глина, илистые вещества, карбонаты, гидрокарбонаты, сульфаты, хлориды, гумус, планктон и др. Их содержание варьируется от нескольких штук до десятков тысяч на один литр воды, а размеры – от грубодисперсных до коллоидных.

В результате деятельности человека в составе природных вод появились также и токсичные загрязняющие вещества. К ним относятся тяжелые металлы, нефтепродукты, хлорорганические соединения, фенолы и др.

Части гидросферы Земли

Гидросфера включает в себя атмосферную, поверхностную и подземную воды. Каждая из этих групп делится на подгруппы. Количественное соотношение видов вод гидросферы приведено в таблице 1.

Примечание: Уважаемые посетители, дефисы в длинных словах в таблице поставлены для удобства мобильных пользователей - иначе слова не переносятся и таблица не помещается в экран. Спасибо за понимание!

Таблица 1. Части гидросферы Земли

Составные элементы	Название	Объём, млн. км 3	Коли-чество по отно-шению к общему объёму гидро-сферы, %
Морские воды
Подземные (за исключе-нием почвенной) воды	Грунтовая
Лёд и снег (Арктика, Антарктика, Гренландия, горные ледни-ковые области)
Поверх-ностные воды суши: озёра, водохра-нилища, реки, болота, почвенные воды
Атмос-ферные воды	Атмос-ферная
	Биоло-гическая

Части гидросферы. Схема.

Пресная вода , занимая лишь небольшой процент в общем составе гидросферы планеты, играет важнейшую роль в жизнедеятельности человека.

Около 75% всей пресной воды на Земле содержится в ледниках полярных зон, в снеге и вечной мерзлоте. Эта вода объединяется под названием криосферы . Если бы все льды криосферы растаяли, то уровень океана повысился бы на 64 метра. В последнее время ученые с тревогой следят за шельфовыми ледниками Арктики и Антарктики. Только за последние несколько лет разрушились два ледника, остававшиеся неподвижными в течение последних десяти тысяч лет. Подробнее об этом

20% всех запасов пресной воды приходится на подземные воды и составляет 85 тыс. км³.

На долю рек , озер, болот и других пресноводных водоемов приходится всего 1% пресной воды. Но вследствие возобновляемости водных ресурсов, этого достаточно для снабжения водой всей планеты.

Реки в определенный момент времени содержат всего 1,2 тыс. км 3 , однако годовой сток воды всей планеты составляет 41,8 тыс. км 3 . Озера содержат 280 тыс. км 3 воды.

В парах атмосферы находится до 14 тыс. км³ воды, но за год влага в атмосфере сменяется до 40 раз и на земную поверхность в виде осадков выпадает до 520 тыс. км 3 воды. Осадки и являются главным источником возобновления поверхностных вод.

Круговорот воды в природе

Все воды гидросферы находятся в постоянном движении, образуя так называемый круговорот воды в природе или гидрологический цикл. Круговорот воды происходит за счет испарения, конденсации и выпадения осадков.

Процесс испарения воды в море идет гораздо интенсивнее, чем выпадение осадков, потому что водяные пары переносятся ветром на территорию суши. На суше же наблюдается обратная картина – влаги испаряется гораздо меньше, чем выпадает и лишняя влага по речным руслам спадает обратно в море. Таким образом, вода циркулирует между сушей и мировым океаном, не меняя своего общего объема.

Многие люди знают, что такое гидросфера, но, некоторые слышат это слово впервые, поэтому в этой статье мы подробно расскажем Вам о гидросфере нашей планеты. Гидросфера - это водная оболочка Земли, которая представляет собой сумму всех водных объектов Земли, таких как океаны, моря, реки, озера, болота, ледники, снежные покровы, подземные воды. В состав гидросферы входит вода в атмосфере, вода живых организмов и почвенная влага. В гидросфере представлены основные состояния воды - жидкое, газообразное и твердое. Запасы воды этих видов в разных точках мира очень разные.

Что входит в состав гидросферы

Водяной пар в атмосфере - это необходимый участник важного процесса фотосинтеза. А вот почвенная влага - обязательный компонент процесса создания растительности Земли. И пар, и почвенная влага играют важную роль в гидрологическом цикле планеты. Гидросфера играет важную роль в больших процессах обмена энергией и веществом, поэтому знать, что такое гидросфера нужно каждому. Вода принимает участие во многих разных природных процессах и, в зависимости от особенностей процессов, отличается очень разной подвижностью.

Вода обладает высокой растворяющей способностью. А вот дистиллированная вода в природе не встречается, а природные растворы различной концентрации и разнообразного содержания встречаются всюду и играют важную роль в биогеохимических и геологических круговоротах веществ. Свойства воды (физические) очень специфичны. Эти свойства серьезно влияют на много природных процессов. Значительную роль в этих процессах играет высокая скрытая удельная теплота конденсации-испарения, ведь 84% радиации Солнца, которую поглощает поверхность планеты, расходуется на испарение. Энергия Солнца, как бы, поддерживает и запускает глобальный круговорот воды.

Океаны и моря вместе покрывают 71% всей площади планеты, а вместе с остальными водными объектами, составляют почти 3/4 общей площади Земли. Это имеет огромное значение для водного и теплового режима планеты. Мировой океан имеет 96,4% от общего объема воды. Эта масса имеет два слоя:

холодный (основной), с температурами 5°С и ниже;
верхний - относительно теплый.

Океан играет весьма неоднозначную и важнейшую роль регулятора температуры экосферы. На суше основную массу воды содержат ледники - это 70,3% от запасов пресных вод и 1,86% от общих запасов. Весь объем подземных вод гидросферы составляет 1,68% от общего числа. Примерно половина его - это пресные воды. Из общего объема вод гидросферы (1338000000км 3), пресной воды - всего 2,64%, что дает слой воды на суше, равный приблизительно 240000мм. Ледники, подземные воды и мировой океан - объекты воды замедленного обмена, содержат 99,94% всей воды Земли.

Реки - очень важный компонент гидросферы, который отличается высокой скоростью обмена воды. Весь объем воды в реках Земли - 0,005% от запасов пресных вод и всего 0,0002% от общих запасов воды. Если распределить речную влагу, которая одновременно находится в реках мира, равномерно по всей поверхности суши (кроме ледников), то слой составит лишь 13мм. Но, роль именно этой влаги в функционировании отдельных частей и всей экосферы очень большая. И именно эта вода - основной природный ресурс, используемый людьми.

Важным процессом, также, является глобальный круговорот воды. При воздействии энергии Солнца вода испаряется с суши и поверхности океанов. Этот пар участвует в процесс атмосферного переноса влаги. Часть потока атмосферной влаги выпадает в виде осадков, потом опять испаряется и опять выпадает в виде осадков и тд. Вот так происходят обороты влаги в пределах океанов и материков.

Состояние гидросферы Земли характеризуется ее водным балансом. Ведь изменения гидросостояния Земли связаны с пространственным распределением воды, в частности с изменениями отношения запасов воды в ледниковых покровах и океанах, а не с изменением всего мирового водного объема. Мы надеемся, что теперь вам понятно, что такое гидросфера. Определение этого слова нужно знать каждому школьнику.

Чтобы лучше разобраться, что такое атмосфера, гидросфера, литосфера, необходимо рассмотреть такой термин, как «географическая оболочка».

Географическая оболочка - это совокупность геосфер Земли: земной коры, гидросферы и атмосферы. Они составляют собой единое целое и существуют взаимосвязано. Так, солнечная энергия трансформируется в тепловую, кинетическую, электрическую, химическую и др. в пределах литосферы. Там же она накапливается, передается другим сферам - воздушной и водной.

Что такое гидросфера

Под термином «гидросфера» понимают водную оболочку Земли. Сюда входят воды как наземные (реки, озера, моря, океаны), так и подземные (грунтовые), а также снеговой покров, ледники, пар в атмосфере.

Что такое гидросфера? Определение понятия таково: это совокупность всех вод нашей планеты. Наиболее важные элементы, входящие в состав гидросферы: реки, болота, озера, ледники и грунтовые воды.

Реки имеют огромное значение, они переносят массы воды на большие расстояния. Болота, как и горные ледники, являются источником питания для рек. Ледники являются хранилищем пресной воды.

Водохранилища - это искусственные водоемы, созданные человеком для хозяйственной деятельности.

Состав гидросферы:

Как видно из этих данных, наибольшая доля вод приходится на Мировой океан, а на реки Земли - всего лишь 0,0001%. Все эти части гидросферы взаимосвязаны между собой, и вода может переходить из одной классификации в другую.

Вода и ее особенности

Вода - это уникальный химический элемент, который присутствует на нашей планете в трех агрегатных состояниях. Но наиболее полезное - жидкое, именно в таком виде вода является необходимым источником для существования всего живого. Для многих организмов это не просто источник питания, а среда обитания. Доказано, что первые организмы обитали в воде, а уже потом, в процессе эволюции, вышли на сушу. Таким образом, главной характеристикой гидросферы является наличие огромного количества живых организмов.

Что такое гидросфера? Можно сказать, что это совокупность воды нашей планеты.

Функции водной оболочки

Выделим несколько наиболее важных функций гидросферы:

Аккумулирующая. Вода накапливает огромное количество тепла и обеспечивает постоянную среднюю температуру планеты.
Производство кислорода. Как говорилось выше, в водной оболочке Земли проживает большое количество живых организмов, среди которых присутствует фитопланктон. Именно он продуцирует большую часть кислорода атмосферы. А кислород, в свою очередь, необходим для нормальной жизнедеятельности большинства организмов.
Гидросфера, в частности, Мировой океан, является огромной ресурсной базой. Здесь ведется вылов различных видов рыб, добываются минеральные ресурсы. Человечество также использует сами воды для различных целей: для очистки, извлечения энергии, охлаждения и др.
Водная оболочка является отличной питательной средой для разных вредных микроорганизмов. Через нее могут передаваться определенные заболевания.

Использование водных ресурсов

Водопотребители . Это отрасли, использующие воду для определенных целей, но не возвращающие ее. Среди них теплоэнергетика, сельское хозяйство, черная и цветная металлургия, целлюлозно-бумажная и химическая промышленность.
Водопользователи . Это отрасли, которые используют воду для своих нужд, но потом всегда ее возвращают. Например, службы хозяйственно-питьевого потребления, морской и речной транспорт, судоходство, рыбное хозяйство.

Стоит отметить, что для жизнеобеспечения города с населением 1 млн человек необходимо более 300 тысяч м³ чистой воды в сутки, причем более 75% вод возвращаются непригодными для живых организмов, т.е. загрязненными.

Классификация вод по целевому назначению

Питьевая вода - используется человеком для утоления жажды. В ней должно быть минимальное количество токсических и химических веществ.
Минеральная вода - добывается из подземных источников путем бурения. Используется человеком в лечебных целях.
Промышленная вода - это необязательно тщательно очищенная от примесей вода, т.к. она используется в промышленности.
Теплоэнергетическая вода - термальная. Может использоваться в любых отраслях народного хозяйства.

Техническая вода

Подразделяется на несколько видов:

Вода для полива. Используется в сельском хозяйстве, не требует сложной очистки от примесей.
Энергетическая вода. Применяется для отопления помещений. Воду нагревают до газообразного состояния.
Хозяйственно-бытовая вода. Используется для разных нужд в больницах, столовых, прачечных и банях.

В промышленности почти половина воды используется для охлаждения оборудования. В таком случае она не загрязняется.

У технологической воды тоже есть несколько классификаций. Выделяют:

Промывочную - используют для промыва различных материалов (твердых, газообразных и жидких).
Средообразующую - применяют для обогащения руд, растворения пород во время добычи полезных ископаемых.
Реакционную - используют для ускорения или замедления различных реакций.

Нерациональное использование вод и пути решения проблем

Самая большая проблема - это перерасход поверхностных вод. В результате возникают такие региональные катаклизмы, как гибель животных и растений, осушение болот, падение уровня воды в реках.

Чтобы не было перерасхода ценного ресурса, необходимо рационально его использовать, создавать замкнутые циклы использования воды в промышленности, экономить на бытовом уровне.

Перерасход грунтовых вод происходит из-за повышенного забора и пониженного количества осадков, когда подземные хранилища не успевают пополнить истраченные запасы. Чтобы решить эту проблему, необходимо учитывать особенности территории, с которой происходит забор воды.

Если вовремя не реагировать на вышеописанную проблему, может возникнуть следующая - просадка грунта. Когда подземные источники истощены, в недрах земли возникают полости, почва уже ничем не поддерживается и оседает. Это опасно тем, что просадка может быть неожиданной в местах, где находятся люди.

Чтобы эта проблема не застала врасплох, необходимо уменьшать потребление грунтовых вод, ставить высококачественные фильтры для повторного использования отработанной жидкости.

Еще одна проблема, возникающая из-за чрезмерного употребления подземных вод, - подток соленой воды. Это происходит из-за понижения давления внутри полостей в результате уменьшения уровня грунтовой воды.

Загрязнение вод

Что такое загрязнение гидросферы? Это загрязнение вод - одна из глобальных проблем человечества. Происходит перенасыщение нефтепродуктами. Для очищения необходимо вылавливать не только плавающие на поверхности масла, но и осадок, опускающийся на дно. Химическая промышленность является одним из главных источников загрязнения не только гидросферы, но и атмосферы.

Целлюлозно-бумажная промышленность засоряет близлежащие территории нерастворимыми волокнами и другими веществами. Из-за этого у воды появляется неприятный запах и вкус, меняется цвет, усиливается рост бактерий и грибов.

ТЭЦ сбрасывают отработанную воду обратно в водоемы. Если учитывать, что она обычно намного теплее, можно понять: происходит нагревание всего водохранилища. Это неблагоприятно сказывается на местных флоре и фауне. Воды начинают цвести, т.к. усиливается рост цианобактерий, водорослей и другой растительности. Жидкость приобретает неприятный запах и вкус.

Сплав леса также неблагоприятно сказывается на состоянии воды. Реки засоряются, загрязняются. К тому же данная хозяйственная деятельность наносит вред рыбе и животным, обитающим в реке, по которой происходит сплав. От недостатка кислорода гибнет молодняк рыбы, икра. Видовой состав уменьшается.

Человеческая жизнедеятельность наносит вред окружающей среде, особенно гидросфере и биосфере. Сточные воды из канализаций оказываются в грунте, вредные вещества попадают не только в почву, но и в подземные воды, реки и озера. Кроме вредных органических веществ в сточных водах находятся различные примеси: радиоактивные элементы, тяжелые металлы, продукты органического синтеза.

Вода имеет уникальное свойство - она может самовозобновляться и самоочищаться благодаря солнечной энергии.

Гидросфера земли - хрупкая структура. Чтобы решить проблему ее загрязнения, необходимо принять ряд мер:

обеспечение каждого предприятия современной водоочистительной установкой;
установка качественных фильтров для бытовой воды;
совершенствование замкнутых циклов потребления воды.

Что такое гидросфера и как она важна, знает, пожалуй, каждый человек, но не многие задумываются о том, с какой катастрофической скоростью происходит загрязнение вод. Если бы каждый приложил усилия для сохранения чистой воды, катастрофа бы не была такой масштабной. Гидросфера земли уже никогда не восстановится полностью, но человечеству под силу сделать так, чтобы нынешние запасы не оказались загрязненными.

Гидросфера

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

Части гидросферы	Объем	Продолжительность условного водообмена
тыс. км 3	% от общего объема	% от объема пресных вод
Мировой океан		96,5	-	2500 лет
Подземные воды	23 700	1,72	30,9	1400 идо 10000 лет в зоне вечной мерзлоты
Ледники	26 064	1,74	68,7	9700 лет
Озера		0,013	0,26	17 лет
Почвенная влага	16,5	0,001	0,05	1 год
Воды атмосферы	12,9	0,001	0,037	8 суток
Болота	11,5	0,0008	0,033	5 лет
Водохранилища	6,0	0,0004	0,016	0,5 года
Реки	2,0	0,0002	0,006	16 суток

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)

Ионы	Речная вода	Морская вода (соленость 35‰)
Катионы
Na +	0,27	468,0
К +	0,06	10.0
Mg 2+	0,34	107,0
Са 2+	0,75	20,0
Сумма	1,42	605,0
Анионы
Сl -	0,22	546,5
HCO 3 -	0,96	2,3
SO 4 2-	0,24	56,2
Сумма	1,42	605,0

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.

Гидросфера представляет собой прерывистую водную оболочку Земли. Стандартно она включает в себя совокупность вод Мирового океана, подземных , ледников и континентальных поверхностных вод. Более широкое смысловое значение гидросферы подразумевает включение в этот перечень атмосферной воды и воды живых организмов.

Общий объём гидросферы всей планеты составляет порядка 1 533 000 000 км³. Совокупная масса всей гидросферы в 275 раз превышает общую массу атмосферы. Океанические воды покрывают более 70 % поверхности планеты и составляют бо́льшую часть объёма гидросферы - почти 97 %. Гидросфера по всей своей толще пересекается с биосферой, и именно этот показатель принято считать точкой зарождения жизни на Земле.

Состав гидросферы

Гидросфера является полноценной незамкнутой , в которой все воды не только взаимосвязаны и объединены в единую природную систему, но и взаимодействуют с другими сферами планеты, включая биосферу и геосферу.

В составе гидросферы солёные океанические воды занимают 96,4 % объёма, количество вод ледников не превышает 1,86 %, на долю всех подземных вод приходится около 1,68 %, а самый низкий показатель принадлежит поверхностным водам суши - 0,02 %.

Гидросфера непрерывно пополняется водами из атмосферы, литосферы, а также насыщается в результате многочисленных природных процессов. Этот механизм имеет и обратное действие. Таким образом, разложение и синтез воды являются стабильными явлениями гидросферы на протяжении всего периода существования.

Сегменты, составляющие гидросферу, отличаются не только свойствами среды, но и свойствами составов воды. Несмотря на это, гидросфера является единым гидрологическим циклом, объединённым разнообразными формами и типами круговорота воды.

Несмотря на сравнительно незначительный объём в общей массе гидросферы, наибольшее значение имеют поверхностные воды суши.

Эти водные ресурсы не только являются основным источником водоснабжения, но и играют важную роль в орошении и обводнении. Объём доступных для использования пресных вод не превышает 0,3%. Общий круговорот воды способствует водному обмену и восстанавливает количество речных и пресных вод, входящих в состав гидросферы. Быстрее всего происходит обновление биологической воды, которая входит в состав всех живых организмов, флоры и атмосферных явлений. Самый продолжительный период возобновления приходится на ледники, подземные воды глубокого залегания, воды Мирового океана.

Проблемы гидросферы

Озеро Пенёр до 1980 года было пресноводным, а теперь это солёный водоём. Причиной таких перемен послужила авария в ноябре 1980 года

Ла-Плата -чудесное место жизни множества редких животных и растений. Сможет ли человечество спасти их всех при надвигающейся экологической катастрофе

Озеро Байкал является самым глубоким озером в мире, имеет богатую и разнообразную природу и играет огромную роль в природном равновесии планеты.

Волга – одна из крупнейших рек России. Уникальный природный комплекс, оказавшийся под угрозой экологической катастрофы.

Веществ, загрязняющих пресную воду, очень много. Попадание их в водоемы может быть как следствием деятельности человека, так и результатом естественных процессов. Существуют простые правила, как сделать воду более чистой, пригодной для жизни.

Река Амазонка - самая длинная и глубоководная в мире - поражает воображение своей удивительной флорой и фауной. Где еще в мире встретишь такое буйство красок и форм жизни?

Одна из крупнейших мировых рек протекает в Центральной Африке, дважды пересекая экватор. Огромное значение река Конго имеет не только для Африки, но и для всего мира.

Водные артерии земли – реки испытывают колоссальную нагрузку, человеческая деятельность превратила их в места сбросов отходов и мусора.

Загрязнение мирового океана напрямую связано с существованием человечества, если не решать эти проблемы сегодня, завтра может случиться экологическая катастрофа

Азовское море – уникальный природный объект. Важно сохранить его в чистом виде так как это источник материального и духовного богатства нашей страны.

Значение гидросферы

Гидросфера играет важную роль для всего человечества. Водные ресурсы являются транспортом, источником электрической энергии и служат составляющими разнообразной сырьевой базы.

Гидросфера участвует в процессах формирования природной среды планеты. С её участием разрушаются каменные глыбы, растворяются органические соединения, происходит активизация процессов почвообразования. Наличие воды является необходимым условием для миграции большинства соединений и химических элементов.

Гидросфера - основа геологического и биологического круговорота веществ и воздействует на атмосферные процессы. Она участвует в нагревании и охлаждении воздушных масс, а также стабильно насыщает их влагой. Гидросфера является основным участником, формирующим климат и погоду на планете.

Высокие подвижность и теплоёмкость в совокупности с способностью легко изменять состояние, позволяют гидросфере регулировать тепловой режим планеты при помощи переноса огромных объёмов тепловых масс на значительные расстояния.

Водная среда необходима в процессе жизнедеятельности флоры и фауны, участвует в добыче подводных залежей руды и нефти. Большая часть производственной и хозяйственной деятельности человека основана на водных ресурсах. Гидросфера является важнейшим гарантом защиты всей планеты от перегрева и позволяет предотвратить глобальный термодинамический кризис.

Чтобы правильно понимать структуру полимеров необходимо знать, .

Работая с опасными химическими веществами необходимо досконально разбираться в природе их опасности. Об этом вы прочтете в нашей .

Сохранение гидросферы

Несмотря на способность речных и пресных подземных вод посредством водообмена и в процессе водного круговорота активно возобновляться, требуется рациональная эксплуатация всех составляющих гидросферы.

Бережное отношение к водным ресурсам является крайне насущной проблемой современного общества. Рациональное использование заключается в охране водных пространств от различного рода загрязнений. Максимальный ущерб наносят промышленные стоки, и решение проблемы их сброса в водную среду способно значительно улучшить состояние гидросферы. Целесообразно применять методы усовершенствования технологических процессов, ограничить объёмы сбросов в водоёмы и модернизировать сооружения очистки и утилизации.

Совокупность инновационных технологий и грамотная законодательная база позволят эффективно защитить гидросферу от разрушающего антропогенного воздействия.