Характеристика гидросферы


Вода на земле. Круговорот воды в природе

Гидросфера представляет собой водный слой планеты, состоящий из вод Мирового океана и вод суши. 96% воды на Земле содержится в океанах, а также морях. Все воды поверхности Земли составляют лишь малую долю всей водной оболочки.

1 gidrosfera

Сколько же воды на Земле? Ее очень много – 1,4 млрд.км3 . Если сравнить ее объем с сушей, то получится воды намного больше. Хорошо это видно на диаграмме.

2 gidrosfera

Казалось бы, такого количества воды хватит многим поколениям. Однако не вся вода пригодна к использованию. В ней могут содержаться различные соли, которые придают ей своеобразный вкус. В этом случае вода считается соленой и для ежедневного использования не пригодна. Люди используют ту воду, в которой содержание соли меньше 1 г на литр, то есть пресную. Ее на нашей планете очень мало – 3%, из этих процентов большая часть находится в ледниках.


3 gidrosfera

Все воды на земле тесно взаимосвязаны и образуют единый круговорот воды в природе.

Что же из себя представляет круговорот воды? Конечно, в первую очередь, это процесс, складывающийся из нескольких составляющих. Сначала происходит испарение воды с земной коры, затем образуется пар, который переносится ветром и сгущается как облака. На почву попадает влага в виде осадков, которая с водами суши возвращается обратно в океан.

Круговорот воды можно изобразить как схему.

4 gidrosfera

Мировой круговорот воды осуществляется вследствие воздействия солнечной радиации. С поверхности почвы за год испаряется 519 000 м3 воды. Водяные пары в атмосфере конденсируются – превращаются в капли жидкости. Сушу достигает 107 000 м3 воды. Из этого количества наибольшая часть воды испаряется, часть впитывается в грунт и пополняет подземные воды. Из рек 37 000 мводы достигает океана. Так осуществляется большой круговорот воды.

Ученые предположили, что примерно на протяжении 3000 лет в результате процесса круговорота произойдет обновление всей воды на планете.

Интересно понаблюдать путешествие капельки в круговороте воды.


5 gidrosfera

Мы с вами познакомились с большим круговоротом воды, однако существует еще один тип круговорота. В данном случае весь пар, поднимающийся с океана, собирается в тучи, не переносится к суше, а возвращается сюда же в виде осадков. Этот круговорот воды получил название малый.

6 gidrosfera

Явление круговорота воды осуществляется в природе постоянно и непрерывно.

Мировой круговорот воды связывает все оболочки планеты, осуществляя их взаимосвязь. Благодаря этому процессу обновляются запасы вод.

 

Мировой океан – основная часть гидросферы

Основной частью гидросферы считается Мировой океан, который составляет 71%. Можно сказать, что наша жизнь протекает на маленьких участках суши, окруженных водой. 81% южного полушария представлен водой, а в северном всего 61%.

Воды Мирового океана неоднородны и разделены на 4 океана. Границы океанов пролегают по окраинам суши. Очень хорошо это просматривается на карте Мирового океана. Познакомимся с границами океанов на карте.

7 gidrosfera

Остановимся подробнее на географии мировых океанов. Большим и глубоким считается Тихий океан. Он занимает около половины Мирового океана. Границы Тихого океана определяются строением поверхности его дна, проходят по побережью Америки, Евразии и Австралии.


Атлантический океан равен почти половине Тихого океана. Границы Атлантического океана проходят по восточной окраине Америки, а также Европы и Африки.

Граница между Северным Ледовитым океаном и Атлантическим проходит по срединно-океаническим хребтам. Индийский океан расположен в основном в южном полушарии. Граница проходит по южной части Евразии, восточному побережью Африки и западному побережью Австралии.

Частями Мирового океана также являются и другие водные объекты. Такие как моря, заливы и проливы.

Частью океана считается море, которое ограничено островами или полуостровами. Однако они могут различаться по расположению.

8 gidrosfera

В океанах также выделяют заливы и проливы. Залив – часть океана, вдающаяся в сушу. Они могут различаться по форме, размерам, а также глубинам. Самым крупным заливом считается Бенгальский.

9 gidrosfera

Узкой частью океана считается пролив, который разграничивает два участка суши и соединяет два расположенных рядом водоема.


10 gidrosfera

На физической карте мира можно найти любой залив, пролив или море. Например, как на предыдущем рисунке.

Частью суши считается полуостров, частично вклинивающийся в океан. Наиболее крупным полуостровом будет Аравия, его площадь составляет 2730 тыс.км2.

11 gidrosfera

Более мелким участком суши является остров, отличительной чертой его будет то, что омывается со всех сторон водой.

Наиболее крупным считается Гренландия с площадью 2176 тыс.км2.

12 gidrosfera

 

Свойства океанических вод

Огромные объемы океанической воды, формирующиеся в конкретных участках океана и отличные по составу и свойствам, называются водными массами.

По каким же признакам могут отличаться водные массы? Свойствами океанических вод считаются цвет, прозрачность, температура, соленость.

  1. Одним из свойств воды является цвет, а также прозрачность. Вода в любом водоеме нам кажется прозрачной, однако если присмотреться, можно увидеть какой-либо цвет. Для определения прозрачности воды нужно набрать ее немного в сосуд и поднести к белому листу бумаги. На рисунке показано, что взяли несколько образцов воды, которые отличаются по прозрачности. Самый последний образец – мутный, обладает желто-коричневым цветом и непрозрачен.

13 gidrosfera

Часто в воде содержатся различные примеси, которые и определяют ее цвет. Так цвет морской воды может иметь разные оттенки. К примеру, некоторые моря получили название за цвет своей воды.

14 gidrosfera

Важным свойством воды является температура. Какая температура у воды на поверхности? Средняя температура воды около 170С, при этом в северном полушарии на 3 градуса больше, чем в южном. Во многом величина температуры будет определяться географической широтой.

15 gidrosfera

На экваторе наблюдается весь год 28-29С.Тропики неоднородны по температуре – на западе наблюдается температура 20-25С, на востоке – 16-20С. Уменьшение температуры воды происходит в умеренных областях в пределах 10-0С. У полярных областей температура 0-3С.

Данный показатель также может отличаться в зависимости от глубины. У поверхности понижение значительно, далее замедляется. Около дна температура воды составляет 2-0С.

  1. Свойством, отличающим океаническую воду и пресную, считается соленость.

Соленостью называется количество соли в граммах, растворенных в 1 литре морской воды. Измеряется с помощью промилле – ‰.

Средняя соленость вод принята 35‰ или 35 г на литр. Океанская вода обладает специфическим вкусом, определяемым растворенными веществами. Различные факторы влияют на это свойство вод. Так соленость вод океанов определяется объемом осадков и испарением. Уменьшают соленость впадающие реки и айсберги.

Соленость поверхностных вод не везде одинаковая и определяется географической широтой.

16 gidrosfera

В области экватора осадки превышают испарение, соответственно соленость составляет 34-36‰. Район тропиков характеризуется наибольшим испарением по сравнению с осадками, при этом соленость составляет 37‰. Умеренные области отличаются соленостью до 34‰. У полярных кругов соленость невысокая — 31-32‰. Сказывается значительное число осадков и тающие льды. Наивысшая соленость свойственна внутренним морям. Так в Красном море — 43‰, в Персидском заливе — 38‰.

 

Движения воды в океане. Волны

Воды Мирового океана пребывают в непрерывном движении. Можно выделить два типа движения воды: волны, течения. Данный пункт посвятим рассмотрению волн.

Они появляются в океане под действием ветра как колебание водной поверхности. Находясь на берегу моря кажется, что волны то набегают на берег, то наоборот. Однако, если наблюдать за каким-либо предметом на воде, то становится понятно, что вода только поднимается и опускается.


17 gidrosfera
Рыбаки в лодке на волнах Источник

Любая волна обладает определенными элементами или составными частями. С элементами волны познакомимся на рисунке.

18 gidrosfera

Помимо двух основных элементов волны – гребня и подошвы, существуют важные характеристики – длина и высота. Часто можно слышать при прогнозе погоды на побережьях упоминается высота волны, так как это имеет значение для судоходства и отдыхающих.

Волны по своим характеристикам также неодинаковые, поэтому познакомимся с основными видами.

19 gidrosfera

Глубинные волны очень часто можно наблюдать в океане. Опасны для людей, работающих на разных глубинах – водолазов, дайверов; для подводных судов и лайнеров.

Поверхностные волны образуются по нескольким причинам, указанным на схеме. Выделяют три вида таких волн:

  1. Ветровые волны зависят от силы и продолжительности ветра. Достигают в высоту до 20 м и даже выше. Для оценки степени ветрового волнения моря применяется 12-балльная шкала.

20 gidrosfera

Цунами является еще одним видом поверхностных волн и относится к опасным природным явлениям. Причиной цунами становятся такие явления как землетрясения и извержения вулканов. Высота таких волн может достигать до 50 м, а скорость движения воды до 800 км/час.

Охарактеризуем такое явление как цунами с помощью рисунка.

21 gidrosfera
Источник

Подводное землетрясение приводит к опусканию или поднятию дна. Происходит значительное смещение этих участков, приводящее к образованию волн. От центра землетрясения вода начинает перемещаться, все больше набирая скорость. При столкновении с берегом она может достигать значительной высоты. Цунами – это один из видов природных явлений, обладающих разрушительной силой. 

22 gidrosfera

Приливно-отливные волны вызывают колебания поверхности Мирового океана относительно его среднего уровня.

В морях и океанах два раза в сутки вода поднимается, заливая низкие берега, и два раза опускается. Происходит прилив и отлив. Причиной приливов и отливов является притяжение Земли Луной и Солнцем. Подробно о механизме приливно-отливных волн рассмотрели в уроке «Земля во Вселенной».

23 gidrosfera

 

Течения


Одним из видов движения воды считаются течения. Под ними подразумевается горизонтальное движение воды, характеризующееся определенным направлением.

Основная причина возникновения течений считается ветер. Соприкасаясь с водой, он увлекает ее за собой. Помимо этого причиной возникновения течений в океане может быть неодинаковая плотность воды. Тогда происходит движение наиболее плотных вод к наименее плотным. Препятствием на пути течений является суша, тогда происходит изменение направления.

Течения различаются по нескольким признакам – температуре, глубине, продолжительности действия. Познакомимся с видами течений на схеме.

24 gidrosfera

По продолжительности течения могут быть постоянными, например, Северное и Южное пассатное. Периодические, а также временные течения возникают либо по сезонам года, либо эпизодически.

По температуре водных масс выделяют два вида течений. Теплые имеют температуру воды выше, чем окружающая вода, холодные – наоборот. Самым крупным теплым течением считается Гольфстрим. К холодным относится течение Западных ветров, Перуанское и другие. Познакомимся с ними на карте.


25 gidrosfera

Какое значение имеют течения для климата и природы Земли? Например, течения способствуют перераспределению тепла и холода между отдельными участками. Теплые течения приносят тепло и способствуют выпадению осадков. Холодные течения, наоборот, уменьшают возможность появления осадков. Вследствие этого течения определяют климат территории.

Значение течений также заключается в перемещении веществ с одного участка в другой. Тогда живые организмы обеспечиваются необходимыми веществами.

Можно выделить положительное и отрицательное значение океанических течений для судоходства. Например, положительным является экономия топлива и сокращение времени пути. Если плыть по течению, то не нужно тратить топливо, вода и так будет перемещать судно.

26 gidrosfera
Грузовое морское судно Источник

Отрицательным может быть влияние течения на курс судна, особенно временные течения, которые не были учтены, могут изменить его. Поэтому необходимо учитывать направление и скорость течения.

 

Источник: 100urokov.ru

Общий объем вод гидросферы

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

Объекты гидросферы

Что такое гидросфера Земли: описание, схема, составные части и влияние человека 3
Схема основных составных частей гидросферы планеты Земля

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

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

Круговорот воды в природе

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

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

Значение гидросферы

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

Проблемы гидросферы

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

Повышение уровня моря

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

Уменьшение арктического морского льда

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

Изменение количества осадков

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

Таяние вечной мерзлоты

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

Антропогенное влияние человека на гидросферу

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

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

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

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

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

Источник: NatWorld.info

Что такое гидросфера

Гидросфера представляет собой водную оболочку Земли, расположенную между атмосферой (газовой оболочкой) и литосферой (твердой земной корой).

В состав данной системы входит большое количество различных химических элементов: различных минеральных солей, газов, других соединений.

Гидросфера является динамической, постоянно меняющейся системой, образующей круговорот воды в природе, когда жидкость испаряется из источников, поднимаясь в виде газа в атмосферу, а затем конденсируется, выпадая в виде осадков.

Презентация по теме Гидросфера

Теории формирования

В современном научном обществе существуют 2 основных теории формирования гидросферы.

Приверженцы теллурической теории считают, что земная кора, атмосфера и водная оболочка планеты формировались в одно и то же время, разделяясь в результате процессов плавления и высвобождения газов, запертых в твердых веществах.

Известно, что Земля сформировалась из протопланетного облака, в составе которого уже находились различные элементы, но они входили в состав твердых частиц. Когда планета достигла довольно большого размера, в ней стали происходить определенные изменения, которые связаны с силами гравитации и распадом радиоактивных элементов в недрах Земли. Все это привело к разогреву планеты, что в свою очередь стало причиной дифференциации ее составных элементов.

Самые легкие из них, постепенно превращаясь в пар, сформировали основу атмосферы, а затем и гидросферы, более тяжелые вошли в состав земной коры и недр планеты (наиболее объемные элементы, например железо и никель, составляют земное ядро и мантию).

Водная оболочка Земли формировалась очень медленными темпами. Сначала все легкие элементы преобладали в газообразном состоянии, но благодаря тому, что температура над поверхностью планеты была сравнительно невысокой (по сравнению с ее недрами), эти газы конденсировались, образуя с течением времени гидросферу.

Учение о гидросфере - online presentation

Космическая теория гласит, что вся вода, которая содержится на нашей планете, имеет внеземное происхождение. Она была доставлена кометами и метеорами, прилетающими из космоса. В тот период времени, когда планета только сформировалась, она подвергалась постоянным ударам космических тел, в состав которых входили мельчайшие частички воды. Конечно, их количество было весьма незначительным, но благодаря тому, что эта атака продолжалась на протяжении миллионов лет, на поверхности и в недрах планеты скопились масштабные водные запасы.

Существует мнение, что обе этих теории являются верными. Согласно этому мнению, часть гидросферы сформировалась в результате естественных планетарных процессов, характерных для планет земного типа, другая часть прибыла к нам вместе с космическими телами.

Кометы: небесный спектакль или благословение?

Строение и характеристика

Большая часть водных запасов сосредоточена в Мировом океане, значительная доля приходится и на вечные полярные ледники. Количество пресной воды в реках и озерах сравнительно мало, однако и эта вода имеет огромное значение для развития жизни на Земле.

структура

Мировой океан

Воды Мирового океана занимают большую часть земной поверхности (более 70 %). Он представляет собой непрерывную водную оболочку, покрывающую поверхность планеты. Главным источником атмосферной влаги является именно Мировой океан.

В его состав входят все океаны, моря и другие источники, сообщающиеся друг с другом и имеющие примерно одинаковый минеральный состав.

Конечно, концентрация солей и минералов в различных участках данной системы отличается, но в целом характеристики воды Мирового океана сходны между собой. Это единая система, которая, однако, имеет свои границы. Эти границы очерчены береговой линией, а внутренние границы, разделяющие отдельные моря и океаны, носят условный характер.

г дросфера

Моря

Моря входят в состав Мирового океана, нераздельно связаны с ним. Моря отделены друг от друга участками суши или возвышенностями подводного рельефа.

Морская вода имеет разнообразный и богатый химический состав, в который входит большое количество минеральных элементов – солей (из-за этого жидкость имеет характерный соленый привкус и повышенную плотность). Этот состав может быть различным в зависимости от месторасположения, природных и климатических условий.

Размеры морей также отличаются. Например, каспийское море является самым маленьким среди всех (всего на планете насчитывается около 110 морей), при этом химический состав его вод не позволяет относить его к разряду озер.

Гидросфера. Общие сведения. Океаны. Подземные воды - презентация онлайн

Озера

Озеро представляет собой обособленный источник, заполненный водой в пределах озерного ложа (впадины). Оно не имеет выхода к морю или океану, а значит не является составной частью Мирового океана.

Особенностью озер является постоянство их химического состава. Так как озеро представляет собой обособленный водный объект, обмен и обновление жидкости в нем происходит крайне медленно. Но все же и в озерах происходят определенные химические процессы: часть вод, включающая в себя большее количество тяжелых химических соединений, со временем превращается в донные отложения, другая часть воды постепенно испаряется.

Озера: сточные и бессточные, пресные и соленые.

Ледники

Ледник представляет собой значительную массу нетающего льда, который медленно движется по поверхности планеты, формируя ее ландшафт. Если же движение ледника прекращается, в данной области формируются особые участки так называемого «мертвого льда».

Покровные ледники представлены в виде огромных щитов льда, расположенных в полярных зонах планеты (в Гренландии и Антарктиде), они имеют плоскую поверхность с незначительными выпуклостями, слабовыраженный рельеф. В центре ледника расположены значительные массы снега, которые не тают (таяние происходит по краям). Именно в области периферии происходит обламывание льда и образование дрейфующий айсбергов.

Горные ледники отличаются меньшими размерами, но гораздо более разнообразным ландшафтом, который включает в себя различные участки (область питания, движения, таяния). Питание таких ледников осуществляется за счет замерзания атмосферной воды и выпадения снега, схождения горных лавин.

структура

Подземные воды

Подземные воды – часть планетарной гидросферы, расположенная в толще земной коры и горных пород.

главным источником атмосферной влаги является

Болота

Болотные воды образуются во влажных регионах с мягким почвенным покровом. Такая вода отличается повышенной окисляемостью, мягкостью. В состав таких жидкостей входит довольно мало солей, но в них содержится большое количество других органических соединений, источником которых являются отмершие растения и животные. Их особенностью является поверхностное расположение, а также способность впитывать в себя различные токсичные элементы.

значение для человека

Вечная мерзлота

В районах с суровым климатом, где продолжительность зимнего времени занимает большую часть года, образуются особые участки мерзлоты, характеризующиеся отсутствием периодического таяния. Это глобальные участки, занимающие практически четверть от общего периметра суши.

Большая часть области вечной мерзлоты сформировалась во время последнего ледникового периода, однако сейчас наблюдается тенденция к таянию на этих участках. В некоторых странах, например в Австралии и в экваториальных, вечная мерзлота отсутствует, а вот для полярных регионов – это распространенное явление.

Версии появления вечной мерзлоты. Обоснование несостоятельности ...

Состав

В зависимости от типа и расположения элементов гидросферы различается и их химический состав.

Гидросфера. Средний элементарный состав воды гидросферы - online ...

Молекулярная структура

Основными элементами молекулы является кислород и водород. Молекула воды содержит 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Она представляет собой так называемый равнобедренный треугольник, вершину которого составляет кислород, основания – 2 атома водорода. Каждый из этих элементов способен взаимодействовать и связываться с другими, идентичными им.

В молекуле формируются 4 водородные связи. Прочность этих связей определяется агрегатным состоянием.

Интересный факт: если вода находится в жидком состоянии, такие связи возникают спонтанно, носят непродолжительный характер (старые разрываются, образуются новые). Лед имеет более прочную кристаллическую решетку, более долговременные молекулярные связи. Для воды в газообразной форме характерно отсутствие таких связей между отдельными ее молекулами.

Картинки Строение Молекулы Воды

Методы изучения состава

Элементы гидросферы имеют различный химический состав, оказывающий то или иное влияние на экосистему и живые организмы. Поэтому очень важно определять состав жидкости в различных регионах. Для этого используют множество самых разных методов изучения качества.

Соленость

Соленость — показатель, измеряемый в промилле. Источники, расположенные в тех или иных регионах, имеют различную соленость. На этот показатель оказывают влияние различные внешние факторы, такие как осадки и испарения, наличие и масштабы подводных течений, скорость таяния ледников.

Для измерения ячейки прибора опускают в исследуемый образец, а данные, полученные ими, фиксируются и расшифровываются при помощи солемера — лабораторного аппарата.

Согласно данным, полученным в ходе таких исследований, наивысшие показатели солености обнаружены в Мертвом и Красном морях, а также в Персидском заливе. Воды океанов также имеют различную соленость, наиболее соленым является Атлантический и Тихий океаны, наименее — Северный Ледовитый.

ГИДРОСФЕРА ЗАПАСЫ ВОДЫ В ОБЪЕКТАХ ГИДРОСФЕРЫ Объект Океан

Пресные воды

Особую важность для человека и других живых организмов, населяющих нашу планету, имеют пресные источники. Известно, что их доля от общего объема воды на Земле крайне мала, всего около 3 %. Остальная жидкость является соленой и непригодной для употребления.

Наиболее значительное количество пресной воды заключено в ледниках. Здесь она имеет твердую форму, то есть представлена в виде льда. Для исследователей представляет интерес скорость таяния и роста ледников, так как они являются важной частью экосистемы, и если этот баланс будет нарушен, это может стать причиной экологической катастрофы.

На долю подземных источников также приходится значительное количество пресных запасов. Жидкость заключена между отдельными пластами земной коры, в горных породах. Важно изучать такие показатели как уровень загрязненности, жесткости, количество органических и неорганических элементов.

Изучение ее качества очень важно для человека.

Вода присутствует и в атмосфере, однако здесь она принимает газообразное состояние. Для изучения качества атмосферного пара используют различные технические устройства, позволяющие оценить содержание Н2О, степень загрязненности и другие важные показатели.

Меньше всего пресной жидкости содержится в реках (около 0,004 % от общего объема). Однако ее качество также подвергается изучению, так как реки представляют огромную важность для сельского хозяйства и рыболовной промышленности.

Презентация на тему Ресурсы пресных вод в мире

Роль гидросферы в жизни человека

С древних времен считалось, что вода – основа жизни на земле. Без нее невозможно формирование климатических условий, оптимально подходящих для жизни и развития человечества. Без воды климат был бы более суровым и нестабильным.

Водяные пары входят в состав атмосферы, обеспечивающей дыхание. Также она входит и в состав человеческого тела, обеспечивая жизненно необходимые химические процессы (клеточное дыхание, обмен веществ, терморегуляция, очищение организма от токсинов и шлаков).

Помимо этого, гидросфера имеет важное значение и для социально-экономического развития человечества. По воде осуществляется транспортировка грузов между отдаленными участками, перевозка пассажиров. Вода, соленая или пресная, является источником энергии, используемой в быту и на производстве, из нее добывают различные природные вещества, применяемые в фармацевтике и народной медицине.

главным источником атмосферной влаги является

Значение для экологии

Без воды не может существовать не только человек, но другие живые организмы, населяющие нашу планету, в частности растения и представители животного мира. Известно, что растения в процессе фотосинтеза поглощают солнечный свет, преобразуя его в простую форму сахара – глюкозу. В процессе такого превращения выделяется газ – кислород – важный элемент экосистемы планеты.

Кроме того, водные потоки способствуют формированию ландшафта поверхности Земли, они разрушают горные массивы, растворяют химические соединения, формируя плодородный почвенный слой, обеспечивают циркуляцию химических элементов во всех слоях и оболочках планеты. В результате всех этих процессов образуется сложная и хрупкая экосистема Земли. И любое изменение, в том числе и человеческий фактор, способно нарушить ее, что может привести к глобальной катастрофе.

Гидросфера относится к разряду возобновляемых природных ресурсов, однако бесконтрольное их использование и загрязнение сточными водами и другими отходами нарушает баланс всей экосистемы и биосферы Земли. И это является проблемой глобального масштаба, решать которую необходимо уже сейчас.

Источник: obrazovanie.guru

Части гидросферы

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

Гидросфера, фото

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

гидросфера в широком смысле – это сплошная оболочка земного шара, простирающаяся вниз до верхней мантии, где в условиях высоких температур и давления наряду с разложением молекул воды непрерывно проходит их синтез, а вверх – примерно до высоты тропопаузы, выше которой молекулы воды подвергаются фотодиссоциации (разложению).

Из этого определения следует, что в гидросферу входят воды:

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

Состав гидросферы, фото

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

Есть и более «узкое» определение.

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

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

Состав гидросферы, фото
Части гидросферы

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

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

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

Это интересно!

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

Почему гидросфера непрерывна? Влагооборот (гидрологический цикл)

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

Гидрологический цикл состоит из таких процессов как:

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

Гидрологические циклы, фото

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

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

Гидросфера - сплошная оболочка Земли, фото
Гидросфера в движении

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

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

Влагооборот бывает глобальным и местным.

Гидросфера, фото
Гидросфера — сила гравитации

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

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

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

Гидросфера, фото

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

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

Это интересно!

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

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

Гидросфера: свойства природной воды

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

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

Обычная вода в условиях нормального атмосферного давления кипит при температуре +100° С, замерзает при температуре 0°С и имеет максимальную плотность при температуре +4°С. При охлаждении воды ниже +4°С плотность ее уменьшается, а объем увеличивается, и при замерзании происходит резкое увеличение объема. В отличие от всех веществ в природе вода при переходе из жидкого состояния в твердое приобретает меньшую плотность, поэтому лед легче воды. Эта аномалия играет важную роль в природе. Лед держится на поверхности водоемов. Будь лед тяжелее воды, образование его начиналось бы со дна, и водоемы были бы многолетнемерзлыми (за лето не все успевали бы оттаять), а жизнь могла бы погибнуть.

Рыбы подо льдом и кот, фото

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

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

Природные воды, фото
Гидросфера — природные воды

Гидросфера: кислотность и основность воды

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

По водородному показателю все природные воды делятся на группы:

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

Питьевая вода имеет нейтральную или слабощёлочную реакцию.

Солёность вод

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

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

По содержанию солей природные воды подразделяют на четыре группы:

  • пресные – S 1 ‰,
  • солоноватые – 1 < S 25 ‰,
  • солѐные – 25 < S 50 ‰,
  • высокосолѐные (рассолы) – свыше 50 ‰.
Солёность воды, фото
Гидросфера: солёность

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

Минерализация воды

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

Минеральные воды, фото

Все природные воды по преобладающему аниону делятся на три класса:

  • гидрокарбонатные;
  • сульфатные;
  • хлоридные.

По преобладающему катиону – на три группы:

  • кальциевые,
  • магниевые;
  • натриевые.
Щелочные минеральные воды, фото
Щёлочные минеральные воды

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

Жёсткость воды

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

По общей жёсткости природная вода делится на:

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

Растворение газов в воде

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

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

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

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

Гидросфера загрязняется биогенными и другими веществами

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

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

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

Источник: tvoiklas.ru


Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.