Гидросфера.

21.07.2025 | Категория: Учебные материалы

Гидросфера.

Общепринятое и наиболее обоснованное определение понятия “гидросфера” - прерывистая водная оболочка Земли. По некоторым прежним представлениям, рамки гидросферы ограничивались Мировым океаном. Поскольку океан един, постольку гидросфера прежде не нуждалась в таком определении. Но воды рек и озер, так же как и подземные воды, являются составными частями гидросферы. Из сказанного следует, что понятие “гидросфера” равнозначно понятию о всех свободных водах Земли. Свободных в том смысле, что воды гидросферы не связаны химически и физически с минералами земной коры, т. е. могут двигаться под влиянием гравитационной силы, а также под влиянием тепла. В понятие “движение” входит и переход воды из одного агрегатного состояния в другое. Переход воды через парообразную фазу служит механизмом естественного опреснения воды.

Из приведенного определения гидросферы и ее краткой характеристики видно, что эта сфера Земли находится в тесной взаимосвязи с другими сферами - литосферой, атмосферой и биосферой.

Связь гидросферы с земной корой происходит посредством подземных вод, а с мантией Земли- как с ее генетическим источником. Атмосферные воды (парообразная влага) связывают гидросферу с атмосферой. Гораздо сложнее взаимодействие гидросферы с биосферой. Общеизвестно, что большую часть живых организмов - растений и животных - составляет вода, но общая масса воды как часть органического мира незначительна относительно объема гидросферы, и не по этому признаку следует судить о биологической роли воды. В данном случае взаимосвязь гидросферы с биосферой гораздо сложнее, чем с литосферой и атмосферой. Важный фактор - участие воды в биологических процессах, начиная от возникновения жизни.

Другое значение воды - образование при ее участии в процессе фотосинтеза органического вещества - основы животного мира и почвообразования. При этом выделяется кислород, которым дышат люди и животные и который является основой для распространенных в природе и важных для обмена веществ окислительных процессов. Далее, вода с биосферой связана процессом транспирации, который мы относим к биологическому звену круговорота воды.

Об объеме гидросферы дают представление данные, помещенные в табл.

Таблица 1.

Гидросфера

* В том числе около 5 тыс. км3 воды в водохранилищах.

** В том числе около 2 тыс. км3 оросительных вод.

Подводя итог тому, что сейчас известно об объеме гидросферы и ее отдельных частей, следует подчеркнуть, что остается немало вопросов, еще недостаточно точно решенных. Но это в основном относится к тем ее частям, изменения объема которых не могут существенно повлиять на общий объем гидросферы. Теперь необходимо рассмотреть запасы пресной воды, представляющей собой особый интерес как воды, наиболее доступной для удовлетворения нужд человечества. Приблизительное представление о пресноводной части гидросферы дают данные табл. 2.

Таблица 2.

Пресные воды гидросферы

Итак, общий объем пресных вод на Земле достигает приблизительно 28,25 млн. км3, что составляет около 2% общего объема гидросферы. Но если учесть, что основная часть пресных вод, законсервированных в полярных ледниках в виде льда, недоступна для использования, то объем остальной части пресных вод составляет всего лишь немногим более 4,2 млн. км3, или 0,3% объема гидросферы. Цифра весьма впечатляющая и говорит как будто бы о бедности Земли ресурсами воды, в которых наиболее заинтересовано человечество. Однако статический подход не может дать правильного представления о действительных ресурсах пресных вод. Необходимо принять во внимание динамические процессы, происходящие в гидросфере, и непрерывно возобновляющиеся стационарные запасы пресных вод. Именно поэтому круговорот воды представляет собой движущую силу возобновления ресурсов пресных вод и является основным предметом изучения гидрологической науки.

Состав воды

Вода — химическое соединение кислорода и водорода, которое принято обозначать формулой H2O. На самом деле вода имеет более сложный состав, и химическая природа ее до сих пор окончательно не установлена.

Молекулярная масса воды равна 18, но встречаются молекулы с молекулярной массой 19, 20, 21 и 22. Они состоят из более тяжелых атомов водорода и кислорода, имеющих атомную массу соответственно более 1 и 16.

У водорода два стабильных изотопа: протай (Н) и дейтерий (D); отношение Н : D составляет около 6700. Изотопная разновидность воды, в которой протий замещен дейтерием, называется тяжелой водой. Однако в природе до сих пор не открыта ни собственно легкая, ни тяжелая вода.

Тяжелую воду для технических целей в настоящее время готовят искусственно. Она отличается от обычной не только физическими свойствами, но и физиологическим воздействием на организм.

К числу главных ионов, содержащихся в природных водах, относятся ионы Cl, SO4, HCO3, Na, Mg, Ca и K, которые образуют основную часть их минерального состава. Главные ионы определяют химический тип вод, иначе их называют макрокомпонентами. Микрокомпоненты содержатся в водах в гораздо меньших количествах и не определяют химического типа воды. Ряд компонентов, растворенных в водах, занимает промежуточное положение между макро- и микрокомпонентами. К их числу относятся Н, NH4, NO3, H2SiO3. Перечисленные компоненты в некоторых типах вод могут приобретать первостепенное значение. Массовая концентрация главных ионов в весьма пресных водах выражается первыми единицами миллиграммов в литре, в рассолах же достигает нескольких сотен граммов на 1 кг (промилле, %о).

Классификация вод по их химическому составу

Рассмотрим только некоторые из предложенных классификаций.

1. Классификация вод по величине их минерализации, т. е. суммы найденных в воде ионов. Округляя различные суще­ствующие пределы, в данной классификации можно наметить следующее деление вод по величине минерализации:

пресные до 1,0 г/кг

солоноватые 1—25

воды с морской соленостью 25—50

воды соленые (с соленостью выше морской) выше 50

2. Классификация О. А. Алекина сочетает принцип деления по преобладающим анионам и катионам с делением по соотношениям между ионами.

Уникальные свойства воды обуславливают ее незаменимую роль в биосфере и хозяйственной деятельности.

1. Вода является основой живого вещества, главным условием жизни. Вода составляет до 90% растений и 75% массы животных, 65% массы человека.

2. Климатообразующая роль. По своим физическим свойствам вода хорошо удерживает и отдает тепло: водяные пары атмосферы и океана играют стабилизирующую роль в поддержании теплового баланса планеты.

3. Поддержание стабилизирующего газового состава атмосферы Мирового океаном, в первую очередь углекислого газа.