Гидросфера

Мировой океан.

К мировому океану относится всё водное пространство, 70% от поверхности Земли. Делится на четыре океана – Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый. 

Моря – части океанов, отделенные сушей. Различают:

• внутренние (которые глубоко вдаются в глубь материка, например Белое);
• окраинные (прилегающие к материку с одной стороны, а с другой сообщающиеся с океаном, например Баренцево).

Залив – часть моря или океана, которая имеет связь с океаном и граничит с сушей. В зависимости от размера имеет названия бухта (небольшой залив) и фьорда (глубокий, длинный залив с обрывистыми берегами). 

Проливы – водные пространства, соединяющие два океана.

Соленость морей и океанов

Соленость – это количество грамм соли растворенной в одном литре воды, измеряется в промилле. Зависит соленость от глубины океана и соотношения атмосферных осадков к испарению.

78% всего количества солей составляет натрий хлор, который придает воде соленый вкус, 11% магний хлор, который придает воде горький вкус, 11% — другие вещества. 

Морские течения 

Морским течением называют водное перемещение. Причины таких перемещений могут быть разные. По происхождению течения делятся на:

• Ветровые (вызываются действием сезонных ветров);
• Дрейфовые (вызваны постоянными ветрами);
• Сточные (появляются из-за разницы в уровнях воды в разных частях океана);
• Конвекционные(плотностные) (распределяют равномерно плотность океанической воды);
• Компенсационные (возмещает отток воды);
• Приливно-отливные (периодические течения, зависящие от притяжения Луны).

По теплоте воды, течения делятся на теплые, холодные и нейтральные. А по периодичности появления на кратковременные, периодические и постоянные. 

Суша в океане

Суша в океанах существует в двух видах: острова и полуострова.

1. Острова – небольшие участки суши, полностью окруженные водой. По происхождению делятся на материковые (часть материка, отделенная морем), коралловые (образованные скелетами отмерших коралловых полипов) и вулканические (образованные впоследствии извержений вулканов на дне моря).
2. Полуострова – участки суши, частично окруженные водой. Различают отчленившиеся (являющиеся продолжением материка и причленившиеся (не имеющие ничего общего с материков в геологическом смысле).

Несмотря на то, что вода составляет большую часть площади Земли, воды, пригодной для питья не так много. В основном, а точнее 94% всей воды, принадлежит Мировому океану. Воды Мирового океана содержат соли, из-за которых её нельзя пить. Большая часть оставшейся пресной воды находится в грунтовых водах и ледниках. В легкодоступных для человека реках и озерах менее 1% пресной воды. Так что берегите воду. Не забывайте закрывать за собой кран и не тратьте воду напрасно, ведь у человечества её не так много.

Рис. 2. Гидрологический цикл

Причина, по которой земли не ушли под воду и не завяли растения – круговорот воды в природе, или как его ещё называют – гидрологический цикл. Рассматривая схему протекания гидрологического цикла можно начинать из любой точки, ведь откуда не начни, цикл приведет в исходное место. Мы начнем с испарения воды из морей и океанов. Под действием солнечного света вода нагревается и медленно начинает испаряться в атмосферу, в которой присутствует в виде водяного пара. Как показано на рисунке, вода испаряется не только из морей и океанов, но и из поверхности земли.  На протяжении дней и недель, вода испаряется, накапливаясь в виде облаков. Благодаря ветру, который переносит облака из одного место на другое, вода продолжает путь и переносится к горам. Выпадают осадки, и вода попадает обратно в реки, ледники и грунтовые воды. Откуда заново начинает путь. Этот цикл занимает 20 км поверхности, поднимаясь до 15 км в атмосферу, и до 5 км вглубь.

Гидрологический цикл не только поддерживает процент воды, но и влияет на влажность окружающей среды. Влажность является движущей силой штормов и отвечает за разделение электрического заряда, что приводит к молнии. Молнии в свою очередь могут привести к пожарам в лесах. Вот так велико значение круговорота воды в природе.

Свойства воды

Вода на Земле находится в трех состояниях:

1. Жидкое — сама вода.
2. Твердое — лед, снег. Достигается при температуре от -0 градусов по Цельсию.
3. Газообразное — пар. Достигается при температуре воды +100 градусов по Цельсию.

Все три состояния очень тесно связаны друг с другом и благодаря Солнцу и силе тяжести образуют круговорот воды в природе.

Вод обладает уникальными свойствами в плане теплообмена. Она нагревается медленнее чем суша, но удерживает тепло гораздо дольше чем суша. Именно поэтому говорят, что в вблизи морей идеальный климат — летом вода приносит прохладу, а зимой тепло. Кроме того можно выделить еще 2 очень важных свойства воды:

• Она создает и изменяет рельеф планеты. Делается это благодаря течениям.
• Все организмы состоят из воды: животные до 75%, растения от 80% до 99%. Достаточно сказать, что если человек теряет 11% влаги — сердце останавливается.

Важнейшие свойства воды: она медленно нагревается и остывает, при замерзании увеличивается в объемы, растворяет большинство веществ.

Ученые доказали, что жизнь зародилась в воде, поэтому ее значимость очень сложно переоценить.

Таблица: свойства вод в различных частях Мирового океана

Океан,часть океана	Глубина, в метрах	Температура поверхности воды	Соленость в ‰	Прочие особенности
Марианский желоб (Тихий океан)	11022	>+30	34-35	Самая глубокая точка Земли
Красное море (Индийский океан)	до 2400	>+30	более 37	Самое соленое море в мире
Атлантический океан (пересечение южного тропика и атлантического хребта)	до 2200	+20 +25	более 36	—
Шпицберген (Северный Ледовитый океан)	до 400	0 +5	33-34	Возможны айсберги
Антарктида (Южный океан)	до 4000	ниже 0	менее 32	Плавучие льдины круглый год
Охотское море (Тихий океан)	до 400	+10 +15	до 33	Высота приливов 13 метров
Антарктида (Южный океан)	до 400	ниже 0	менее 32	зимой сплошной лед

Интересные факты о гидросфере

Гидросфера полна удивительных фактов, перечислить все из них просто невозможно. Это касается и информации об океанах, морях и реках, и об озерах, действующих в океане течениях, имеющихся ледниках и многом другом. Еще школьная география начинает знакомить нас с такими данными, но они оказываются очень неполными.

Озеро Байкал

Обратим внимание на такие интересные факты:

1. Самая большая и полноводная река на планете – Амазонка, которая находится в Южной Америке. На нее приходится около 15% всей речной воды на Земле.
2. Наибольшее количество озер имеется на территории Швеции.
3. Если вода будет слишком соленой, то жизнь в ней не сможет существовать. Яркий пример – Мертвое море в Израиле.
4. 20% запасов всей пресной воды на планете хранит в себе глубочайшее озеро Байкал в России.
5. Экологические памятники из области гидросферы дополняет озеро Синевир, в котором даже на глубине 20 и больше метров видно дно и маленькие камушки на нем.

Это интересно: процент пресной воды достаточно небольшой, она занимает существенно меньшую часть гидросферы, чем соленая. Ученые уже сейчас говорят о том, что в ближайшие лет 50 человечество столкнется с нехваткой пресной воды.

Происхождение гидросферы

Происхождение Мирового океана, как и других частей гидросферы, до сих пор является загадкой, над которой бьются специалисты и исследователи.

На данный момент существует две таких основных гипотезы ее возникновения:

1. Гипотеза «холодного» начала, которая говорит о том, что в начале времен существовало некоторое первичное холодное пылевое облако, которое постоянно нагревалось и меняло свое агрегатное состояние. В итоге превратилось в известную сегодня всем жидкость.
2. Гипотеза «горячего» начала выдвигает другую теорию. Эта схема говорит, что изначально Земля представляла собой нагретую до огромных температур смесь химических элементов. Постепенно охлаждаясь, она разделилась на газ, жидкость, которые в итоге и стали прообразами атмосферы и гидросферы.

Сказать однозначно, какая теория верна, сложно. Ученые прилагают усилия для того, чтобы дать окончательный ответ, но пока что истина все также далека.

Стоит отметить: последние геохимические исследования указывают на то, что образование воды и гидросферы является результатом процесса так называемой дегазации оболочки планеты.

Уникальные свойства воды

Вода — единственное химическое соединение, которое существует в природе в виде и жидкости, и твердого вещества (лед), и газа (пары воды). Всем хорошо известно, что вода при нормальных условиях — бесцветная прозрачная жидкость без запаха. При этом физико-химические свойства воды поистине удивительны:

• высоким поверхностным натяжением (с этим свойством связано значительное капиллярное поднятие воды, что способствует питанию растений по корневым системам);
• высокими температурами кипения и замерзания;
• удельные энтальпии (теплосодержание) плавления и испарения выше, чем у большинства веществ;
• плотность воды в жидкой фазе больше плотности льда, поэтому лед плавает на поверхности воды, и водоемы не замерзают до дна.

Фото: dimitrisvetsikas1969, pixabay.com

Вода является прекрасным растворителем для многих веществ. Благодаря высокой растворяющей способности воды в ней содержатся практически все химические элементы, из которых наиболее важны для живых организмов. Обилие растворенных элементов превращает водную среду в своеобразный «ведьмин студень», в котором возможны самые фантастические преобразования энергии, вещества и информации. Почти все биохимические процессы, обеспечивающие жизнедеятельность организмов, сводятся к реакциям в водных растворах.

Опасные явления в гидросфере

Хоть гидросфера и составляет основную часть всего живого на планете, но люди еще не способны выработать к воде бережное отношение. Многие факторы приводят к тому, что структура постепенно меняется, становится менее приемлемой для нормальной жизнедеятельности.

Вот основные проблемы, которые сегодня наблюдаются:

1. Водные ресурсы постоянно загрязняются. Этому способствует химическая промышленность, накопление мусора и отходов, радиоактивное, тепловое и органическое загрязнение.
2. Всего 2% от мирового запаса – питьевая вода. Уже сейчас в Израиле и других странах люди столкнулись с ее дефицитом и необходимостью экономии. Если же использовать очищенную воду или переработанную, то есть риск серьезных инфекций, заболеваний и даже смерти.
3. В океане наблюдаются многокилометровые полосы из дрейфующего мусора. Его там так много, что с 2018 года правительства многих стран все-таки решили взяться за вылов и переработку отходов. Объекты для переработки мусора еще не слишком распространены, поэтому с данным вопросом есть трудности.

Свойства воды в разных ее состояниях до сих пор не изучены полностью. Это уникальное вещество, которое служит основной жизни и дает нам возможность существовать. Необходимо относиться к гидросфере очень внимательно и аккуратно, делать все возможное, чтобы вода вокруг нас сохранялась чистой.

Мировой океан как составная часть гидросферы

Как уже упоминалось, около 96% объема гидросферы приходится на долю Мирового океана. Его главной особенностью является консервативность и устойчивость во времени. Особенно удивительно сохранение постоянства солевого состава океанской воды: процентное соотношение в ней основных солей остается неизменным в любом районе океана и на всех глубинах, независимо от степени распреснения.

Большая теплоемкость воды сглаживает крайние температуры, ведет к накоплению большого количества тепла, что создает благоприятные условия для развития и распространения организмов по всей водной толще.

Фото: 12019, pixabay.com

Малая изменчивость физических условий в Мировом океане способствовала в свое время зарождению жизни, в настоящее время благоприятствует поддержанию ее наибольшего разнообразия.

Из 33 классов растений, известных биологам, в гидросфере встречаются представители 18, а из 63 классов животных — 60. Можно считать, что гидросфера, и в особенности Мировой океан, являются хранилищами видового разнообразия жизни.

Следует отметить, что химический состав крови всех животных (включая и человека) близок по составу к морской воде. Выйдя из «морской стихии» на сушу, живые существа продолжают поддерживать в своих кровеносных сосудах привычную морскую среду. Функции крови и морской воды в принципе одинаковы. Это — транспорт живых клеток, белково-углеводных комплексов и растворенных газов.

Важными свойствами океанической среды, помимо устойчивости в геологическом масштабе времени, являются также:

• непрерывность (в отличие от континентальных водоемов);
• сплошная заселенность и почти полное отсутствие безжизненных зон;
• интенсивная циркуляция;
• наличие приливов и отливов.

В океане могут быть выделены две основные группы местообитаний (биотопов) растений и животных: это прибрежные биотопы (зона шельфа) и биотопы открытых вод (пелагиаль).

Фото: Pexels, pixabay.com

Прибрежные биотопы имеют достаточно выраженные, очерченные границы. Обычно они размещаются по шельфу поясами (полосами), параллельными береговой линии, которые сменяют друг друга по мере возрастания глубины.

В пелагической части океана структура биотопов зависит от режима течений и особенностей циркуляции водных масс в каждом конкретном районе. При наличии устойчивых связей всей водной массы с дном (вследствие интенсивного гидродинамического переноса) образуется единый биотоп.

Гораздо чаще, однако, в океане возникает ситуация, когда контрастные водные массы, отличающиеся физико-химическим режимом, располагаются друг над другом по типу слоеного пирога. В этом случае целесообразно рассматривать их как отдельные биотопы. Общими особенностями пелагических биотопов являются большие размеры и размытость границ.

Границы гидросферы

В широком смысле границы гидросферы определяются границами распространения воды как химического соединения.

Верхняя граница обнаружения воды находится на высоте 8−18 км, где молекулы воды разлагаются под действием УФ-излучения.

Нижняя граница водной оболочки располагается на глубине около 10 км ниже дна океана и на 6−14 км ниже уровня земной поверхности.

С точки зрения экологии, границы гидросферы определяются более четко и совпадают с границами водных объектов: морских и пресноводных водоемов и водотоков суши.

Фото: PublicCo, pixabay.com

Гидросфера — динамически активная оболочка. Горизонтальный перенос и перемешивание масс воды определяет постоянное перераспределение их свойств, передачу на огромные расстояния и глубины.

Гидросфера и человек

В зависимости от того, как используется вода, можно выделить две отдельные категории:

1. Водопотребители. Сюда относятся те отрасли человеческой деятельности, которые пользуются прозрачной жидкостью для достижения своих целей, но не возвращают ее. Видов такой деятельности очень много: цветная и черная металлургия, сельское хозяйство, химическая, легкая промышленность и другие.
2. Водопользователи. Это отрасли, которые в своей деятельности используют воду, но при этом всегда ее возвращают. Сюда относится морской и речной транспорт, рыбное хозяйство, службы по доставке воды населению, водоканалы.

Интересный факт: для города с населением в 1 млн человек необходимо 300 тысяч м3 чистой питьевой воды в сутки. При этом возвращается жидкость в океан загрязненная, непригодная для живых организмов, и океану приходится самостоятельно ее очищать.

Круговорот воды в природе

Вода — это уникальное вещество. Ее молекулы имеют настолько прочную связь, что их очень сложно разъединить. Но еще большая уникальность ее в том, что в отличие от других важных элементов, она может существовать в природных условиях сразу в трех состояниях: жидком, твердом, газообразном.

Круговорот воды в природе играет важную функцию распределения влаги на планете. Основной источник пресной жидкости в атмосфере — Мировой океан. Из него вода, под воздействием солнца, испаряется, превращается в облака и перемещается в атмосфере, а соль остается. Так появляется пресная жидкость.

Выделяют два круговорота: большой и малый.

Большой круговорот воды касается возобновления вод Мирового океана. И поскольку большая часть влаги переходит в газообразное состояние именно с его поверхности, она возвращается туда вместе со стоками, куда попадает в виде осадков.

Если большой круговорот охватывает обновление воды на планете в целом, то малый касается только суши. Там наблюдается тот же процесс: испарения, конденсация, выпадения в виде осадков и сток в Мировой океан.

В океане воды испаряется больше, чем в реках и озерах. Осадков, наоборот, на континентах выпадает много, а над открытыми водными просторами — мало.

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:

1. холодный (основной), с температурами 5°С и ниже;
2. 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 (1338000000км3), 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.

Значение гидросферы для человека и ее роль в жизни Земли

Строение и изучение водной оболочки достаточно многогранное, не лишенное проблемы и противоречий, но, невзирая на это, нельзя не признать важности гидросферы для всего живого на Земле

Все ученые в один голос заявляют – способность создавать условия для зарождения жизни – это главная характеристика воды.

Без жидкости невозможно представить себе существование не только человека или животных, а вообще любых форм жизни, включая даже самые мелкие бактерии и микроорганизмы.

Именно поэтому поиск жизни на других планетах сейчас сводится к поиску там воды в какой-либо форме. Это событие – первая предпосылка к тому, чтобы продолжать поиски.

Наша жизнь состоит из многих нюансов, но вода играет в ней ключевое значение. Биологи заявляют, что примерно на 70% тело человека состоит из воды и различных растворов на ее основе.

Именно такая форма существования позволяет реализовывать необходимые функции обмена веществ, проводить требуемые живому организму процессы.

Вода выполняет транспортную функцию и доставляет всем органам нашего тела кислород, питательные микроэлементы, поэтому ее роль в жизнедеятельности всего живого нельзя преувеличить.

Что касается всей Земли в общем, то и здесь вода выступает важнейшим фактором для всего живого. Именно она составляет большую часть атмосферы, участвует в формировании климата, дает осадки, влияет на урожайность и многие другие вопросы.

Достаточно хоть в каком-то одном конце света нарушиться водному балансу, как это чувствуют все: люди, звери, животные, почва, грунтовые воды и т. д.