Коли я вперше подивився «Соляріс» Тарковського, я нічого не зрозумів, але ще довго ходив, як уві сні. Був якийсь дивний тривожний післясмак. Ненароком підлила олії у вогонь мама, помітивши, що, можливо, вода на Землі теж мислить і відчуває, тільки зовсім по-іншому, ніж ми. Давайте ж разом зробимо екскурсію Водним Царством нашого світу, і, хто знає, раптом і вдасться побачити щось приховане раніше.
Що таке гідросфера
Гідросфера – це, якщо дослівно, водяна оболонка Землі, тобто вся сукупна вода планети. Основний компонент гідросфери, вода, існує в трьох агрегатних станах: рідкому, твердому та газоподібному. Причому форми у різних станах здатні співіснувати разом, як, наприклад, вода океану та айсберг. До речі, вся вода, яка перебуває у твердому стані (льодовики, снігові покриви, вічна мерзлота), має свою особливу назву – кріосфера.
З яких частин складається гідросфера
Виділяють такі складові частини гідросфери:
- світовий океан. Це найбільша частина водної оболонки містить понад 95% усієї земної води та покриває близько 71% поверхні Землі;
- підземні води. Складові приблизно 4% гідросфери, ці води є своєрідними природними артеріями, що живлять фауну та інші водойми;
- льодовики. Близько 1%;
- грунту, атмосферна пара та, як це не дивно, річки, озера та водосховища- Менше 0.05%.
Світовий океан
На закінчення мені хотілося б відзначити кілька цікавих моментів щодо Світового океану. По-перше, наприкінці XX століття до відомої океанської «братії» (Тихий, Атлантичний, Індійський та Північний Льодовитий) додався антарктичний родич – Південний океан, що омиває Антарктиду. Так що тепер офіційно на Землі п'ять океанів, а чи не чотири. По-друге, саме завдяки Світовому океану наша Земля заслужила лагідне прізвисько. «блакитна планета». По-третє, саме Світовий океан завжди був неодмінним і активним учасником практично всіх найважливіших географічних відкриттів.І по-останньому… хто знає… можливо, він зараз чує нас і, можливо, навіть щось говорить…
Які властивості має вода?
Зазвичай серед властивостей води називаються такі, як прозора, безбарвна, текуча, без запаху, набуває будь-якої форми, в яку її налити, розчиняє речовини, може замерзати, може випаровуватися, вода розширюється і стискається.
Чому вода потрібна для всіх живих організмів?
Вода входить до складу організмів, тільки у водному середовищі протікають багато хімічних реакцій, вона бере участь у терморегуляції.
У яких трьох станах є вода в природі?
У природі вода знаходиться у твердому, рідкому та газоподібному стані.
Розгляньте малюнок. Розкажіть, що має вода, наведіть конкретні приклади.
Вода – обов'язкова умова існування живих організмів. Вона входить до складу самих живих організмів. Для багатьох – вода довкілля. Це стосується риб, земноводних, багатьох одноклітинних. Вода бере участь у формуванні клімату. Наприклад, опади пов'язані з кругообігом води в природі. Вода бере участь у формуванні рельєфу. З роботою текучих вод річок пов'язане утворення річкових долин. Люди використовують воду у своїй господарській діяльності. З водою пов'язане утворення деяких гірських порід. Торф, наприклад, утворюється за умов перезволоження.
Запитання та завдання
1. З яких частин складається гідросфера Землі? Де зосереджено основну частину води?
Гідросфера складається з вод Світового океану, льодовиків, підземних вод, озер, боліт та річок. Основна частина води зосереджена у морях та океанах.
2. Чому за великої кількості води Землі існує проблема її дбайливого використання?
По-перше для використання людині в побутових цілях та для господарської діяльності потрібна чиста прісна вода, якої не так уже й багато. По-друге, проблема дбайливого використання пов'язані з нерівномірністю поширення запасів води. По-третє, через активну господарську діяльність людини води планети піддаються різного виду забрудненням.
3. Доведіть, що гідросфера - суцільна та безперервна оболонка Землі? Чим забезпечується єдність гідросфери?
Єдність гідросфери підтримується кругообігом води в природі. Під впливом сонячної енергії рідка вода і лід випаровуються, перетворюючись на водяну пару. В атмосфері з водяної пари утворюються хмари. Вітри переносять хмари над океанами та з океанів на сушу. Завдяки дії сили тяжіння з хмар випадають опади, які живлять річки, озера, льодовики, зволожують ґрунт. Під її впливом вода тече з більш високих місць у нижчі, повертаючись річками та струмками назад до океану. Частина вологи, що випала на поверхню, просочується вглиб землі, поповнюючи підземні води.
4. Завдяки яким процесам відбувається кругообіг води в природі? Яке його значення?
Кругообіг води в природі відбувається завдяки сонячному теплу та силі тяжіння. Відбуваються процеси випаровування та конденсації води.
5. Як ви вважаєте, чому французький письменник Антуан де Сент-Екзюпері написав про воду: «Не можна сказати, що ти необхідна для життя: ти саме життя».
Вважається, що саме життя зародилося у воді. До складу живих організмів входить вода. Вона є універсальним розчинником. Вода – місце існування багатьох організмів. Вона впливає на клімат та рельєф. Таким чином, вода - це і самі організми та їх місце існування.
Вперше цей термін ужив геолог з Австрії. Едуард Зюсс, автор відомої трилогії «Обличчя Землі», написаної в 1883-1909 рр. Саме він визначив гідросферу як уривчасту оболонку Землі, розташовану між атмосферою та літосферою.
Загальна характеристика гідросфери Землі
Понад 70% поверхні землі вкрито водою. Загальний обсяг гідросфери становить близько півтора мільярда кубічних кілометрів, з яких понад 95% припадає на Світовий океан.
Гідросфера перебуває у тісному взаємодії коїться з іншими геосферами. Більшість осадових гірських порід утворюється на стику гідросфери та літосфери. Заселена живими істотами гідросфера також є частиною біосфери.
Маючи високу теплопровідність, гідросфера відіграє найважливішу роль у забезпеченні температурного балансу планети, передаючи тепло з її надр до периферії.
Кордони гідросфери Землі
Нині поняття гідросфери включається як простір між атмосферою і літосферою. Цей термін набув значно більшого значення і тепер його межі визначаються межами поширення води як хімічної сполуки.
Таким чином, верхньою межею гідросфери є висота 8-18 км, де молекули води починають розкладатися під впливом ультрафіолетового випромінювання. Нижнім же кордоном прийнято вважати глибину 6-14 км нижче земної поверхні і 10 км нижче океанського дна. Саме на цій глибині під впливом високих температур відбувається розкладання та синтез води.
Хімічний склад гідросфери Землі
Вода природних водойм є розчином солей різної концентрації. Так як основним складовим елементом гідросфери є Світовий океан, то й середній хімічний склад його близький до морської води. Але якщо розглядати кожен елемент гідросфери окремо, виявляється велика різнорідність його хімічного складу.
Найбільше у складі морської водиміститься кисню – близько 85,7%. Далі за зменшенням – водень H (10.8%), хлор Cl (1,98%) та натрій Na (1.03%). У кількісному вираженні верхні шари океану містять понад 140 трлн тонн вуглекислого газу та 8 трлн тонн кисню. Взагалі, в океані містяться всі відомі елементи, але їх концентрація дуже низька. Разом з тим, загальний їх вміст у воді величезний і обчислюється мільйонами-мільярдами тонн. Наприклад, золота міститься 6 млн. тонн, а срібла – 5 мільярдів. Вже запатентовано способи вилучення цих металів із океанічної води.
У середньому у морській воді концентрація солей становить 35 г/л. Цікавою особливістю морської води є сталість співвідношення між основними компонентами основного сольового складу води.
Хімічний склад атмосферних водне відрізняються високим вмістом солей. Їхня концентрація в середньому становить 50 мг/л.
Хімічний склад підземних воднайбільш різноманітний. Концентрація солей тут варіюється від 0,05 до 400 г/кг.
Не менш різноманітний і хімічний склад поверхневих та ґрунтових вод, багато в чому визначається кліматичною зоною. Але важливе значення мають і склад порід, ґрунту та рослинності.
Хімічний склад поверхневих вод класифікується за декількома показниками. Наведемо приклад класифікації за гідрохімічним показником.
- 1. Зміст макрокомпонентів – основних сполук, що у воді. А саме сполук калію, натрію, магнію та кальцію.
- 2. Рівень концентрації у воді розчинених газів – кисню, азоту, сірководню, аміаку та метану.
- 3. Неорганічні форми біогенних елементів – продуктів життєдіяльності організмів. До них відносяться в основному неорганічні сполуки азоту та фосфору. Біогенні елементи у воді можуть міститися від нуля до десяти мг/л.
- 4. Органічні форми біогенних елементів. Саме вони відповідають за колір та запах води. У цю групу входять майже всі класи органічних сполук.
- 5. Мікроелементи, тобто. усі відомі метали. Їхній вміст у природній воді дуже незначний.
- 6. Бактерії та мікроорганізми.
У складі поверхневих вод містяться і нерозчинні речовини – пісок, глина, мулисті речовини, карбонати, гідрокарбонати, сульфати, хлориди, гумус, планктон та ін. Їх вміст варіюється від кількох штук до десятків тисяч на літр води, а розміри – від грубодисперсних до колоїдних.
Внаслідок діяльності людини у складі природних вод з'явилися також і токсичні забруднюючі речовини. До них відносяться важкі метали, нафтопродукти, хлорорганічні сполуки, феноли та ін.
Частини гідросфери Землі
Гідросфера включає атмосферну, поверхневу і підземну води. Кожна з цих груп поділяється на підгрупи. Кількісне співвідношення видів вод гідросфери наведено у таблиці 1.
Примітка: Шановні відвідувачі, дефіси в довгих словах у таблиці поставлені для зручності мобільних користувачів - інакше слова не переносяться і таблиця не міститься в екрані. Дякую за розуміння!
Таблиця 1. Частини гідросфери Землі
|
Складові елементи |
Назва |
Обсяг, млн. км 3 |
Кількість по відношенню до загального обсягу гідросфери, % |
|
Морські води |
|||
|
Підземні (за винятком грунтової) води |
Грунтова |
||
|
Лід і сніг (Арктика, Антарктика, Гренландія, гірські льодовикові області) |
|||
|
Поверхневі води суші: озера, водосховища, річки, болота, грунтові води |
|||
|
Атмос-ферні води |
Атмос-ферна |
||
|
Біологічна |
Частини гідросфери. Схема.
Прісна водазаймаючи лише невеликий відсоток у загальному складі гідросфери планети, відіграє найважливішу роль у життєдіяльності людини.
Близько 75% усієї прісної води на Землі міститься в льодовиках полярних зон, у снігу та вічній мерзлоті. Ця вода поєднується під назвою кріосфери. Якби всі криги льоду розтанули, то рівень океану підвищився б на 64 метри. Останнім часом вчені із тривогою стежать за шельфовими льодовиками Арктики та Антарктики. Тільки за останні кілька років зруйнувалися два льодовики, що залишалися нерухомими протягом останніх десяти тисяч років. Докладніше про це
20% усіх запасів прісної води посідає підземні води і становить 85 тис. км³.
від 5 до 10 років
Сезонний сніговий покрив
від 2 до 6 місяців
Ґрунтова кірка
від 1 до 2 місяців
від 17 до 19 днів
Кожна зі сфер планети має свої характерні риси. Жодна їх до кінця поки що не вивчена, незважаючи на те, що дослідження проводяться постійно. Гідросфера - водна оболонка планети, представляє великий інтерес як для вчених, так і для просто допитливих людей, які бажають глибше вивчити процеси, що відбуваються на Землі.
Вода лежить в основі всього живого, вона є потужним транспортним засобом, відмінним розчинником і воістину нескінченною коморою харчових та мінеральних ресурсів.
З чого складається гідросфера
Гідросфера включає всю воду, не пов'язану хімічно і незалежно від того, в якому агрегатному стані (рідкому, пароподібному, замороженому) вона перебуває. Загальний вид класифікації частин гідросфери має такий вигляд:
Світовий океан
Це основна, найзначніша частина гідросфери. Сукупність океанів - водна оболонка, що не є суцільною. Вона поділяється островами та материками. Води Світового океану характеризуються загальним сольовим складом. Включає чотири основних океани - Тихий, Атлантичний, Північний Льодовитий і Індійський океани. У деяких джерелах виділяють п'ятий, Південний океан.
Вивчення Світового океану почалося багато століть тому. Першими ж дослідниками вважаються мореплавці - Джеймс Кук і Фердінанд Магеллан. Саме завдяки цим мандрівникам європейські вчені отримали безцінні відомості про масштаби водного простору та контури та розміри материків.
Океаносфера становить приблизно 96% Світового океану та має досить однорідний сольовий склад. В океани надходять і прісні води, але їхня частка невелика - всього близько півмільйона кубічних кілометрів. Ці води надходять до океанів з опадами та річковими стоками. Невелика кількість прісних вод, що надходять, обумовлює сталість складу солі в океанічних водах.
Континентальні води
Континентальні води (їх також називають поверхневими) - ті, які тимчасово або постійно знаходяться у водних об'єктах, що розташовані на поверхні земної кулі. До них відносяться всі поточні води, що збираються на поверхні землі:
- болота;
- річки;
- моря;
- інші водостоки та водоймища (наприклад, водосховища).
Поверхневі води поділяються на прісні та солоні, і є протилежністю підземних вод.
Підземні води
Усі води, що у земної корі (в гірських породах) називаються . Можуть перебувати в газоподібному, твердому або рідкому стані. Підземні води становлять вагому частину водних запасів планети. Їхній загальний становить 60 мільйонів кубічних кілометрів. Класифікуються підземні води за глибиною залягання. Вони бувають:
- мінеральними
- артезіанськими
- ґрунтовими
- міжпластовими
- ґрунтовими
Мінеральними називають води, що містять у своєму мікроелементи, розчинену сіль.
Артезіанські – це напірні підземні води, розташовані між водотривкими шарами в гірських породах. Належать до корисних копалин, і зазвичай залягають на глибині від 100 метрів до одного кілометра.
Грунтовими називають гравітаційні води, що знаходяться у верхньому, найближчому від поверхні, водостійкому шарі. Такий тип підземних вод має вільну поверхню і зазвичай не має суцільної покрівлі з порід.
Міжпластовими водами називають низько залягаючі води, що знаходяться між шарами.
Ґрунтовими називають води, які переміщуються під впливом молекулярних сил чи сили тяжкості та заповнюють деяку частину проміжків між частинками ґрунтового покриву.
Загальні властивості складових частин гідросфери
Незважаючи на різноманітність станів, складів та місць розташування, гідросфера нашої планети єдина. Об'єднує всі води земної кулі загальне джерело походження (земна мантія) та взаємозв'язок усіх вод, включених у кругообіг води на планеті.
Кругообіг води - безперервний процес, що полягає в постійному переміщенні під впливом сили тяжіння та сонячної енергії. Кругообіг води – сполучна ланка для всієї оболонки Землі, а й поєднує між собою інші оболонки – атмосферу, біосферу та літосферу.
У ході цього процесу може бути в основних трьох станах. Протягом усього існування гідросфери відбувається її оновлення, причому кожна її частин оновлюються за різний період часу. Так, період оновлення вод Світового океану становить приблизно три тисячі років, водяна пара в атмосфері повністю оновлюється за вісім діб, а покривним льодовикам Антарктиди для оновлення може знадобитися до десяти мільйонів років. Цікавий факт: усі води, що знаходяться у твердому стані (у вічній мерзлоті, льодовиках, снігових покривах) поєднує назву кріосфера.
Гідросфера- Водна оболонка Землі. Її прийнято поділяти на Світовий океан, континентальні поверхневі води та підземні води.
Загальний об'єм води на планеті - близько 1533000000 кубічних кілометрів (за вимірюванням в 2013р.). Маса гідросфери - приблизно 1,46 10 21 кг. Це в 275 разів більше за масу атмосфери, але лише 1/4000 від маси всієї планети.
Океани покривають близько 71% земної поверхні. Середня їхня глибина становить 3800м, а максимальна (Маріанська западина в Тихому океані) - 11022м. Океанічну кору складають осадовий та базальтовий шари. У водах Світового океану розчинені солі (в середньому 3,5%) та ряд газів. Зокрема, верхній шар океану містить 140 трлн тонн вуглекислого газу та 8 трлн тонн кисню.
Поверхневі континентальні води займають лише малу частку у загальній масі гідросфери, проте грають найважливішу роль життя наземної біосфери, будучи основним джерелом водопостачання, зрошення і обводнения. Понад те ця частина гідросфери перебуває у постійній взаємодії з атмосферою та земною корою.
Воду, яка знаходиться у твердому стані (у вигляді льодовиків, снігового покриву та у вічній мерзлоті), об'єднують під назвою кріосфери. Переходи води з одних частин гідросфери до інших становлять складний кругообіг води Землі.
Гідросфера перекривається з біосферою по всій своїй товщі, але найбільша щільність живої речовини припадає на поверхневі шари, що прогріваються і освітлюються Сонцем, а також прибережні зони.
Саме у гідросфері зародилося життя Землі. Лише на початку палеозойської ери почався поступовий вихід тварин та рослин на сушу.
Гідросфера включає води океанів, морів, підземні води та поверхневі води суші. Деяка кількість води міститься в атмосфері та живих організмах.
Понад 96% обсягу гідросфери становлять моря та океани, близько 2% - підземні води, близько 2% - льоди та сніги.
Поверхневі води суші – води, що течуть чи збираються на поверхні землі: морські, озерні, річкові, болотяні та інші води.
Світовий океан- основна частина гідросфери, безперервна, але не суцільна водна оболонка Землі, що оточує материки та острови і відрізняється спільністю сольового складу.
Світовий океан – регулятор тепла. Світовий океан має найбагатші харчові, мінеральні, енергетичні ресурси.
Океан- Більшість Світового океану, що володіє всіма властивостями, властивими Світовому океану. Світовий океан ділиться материками на:
Тихий океан (178.62 млн. кв. км);
Атлантичний океан (91,6 млн. кв. км);
Індійський океан (76.2 млн. кв. км);
Північний Льодовитий океан (14.8 млн. кв.км).
Поки що немає єдиної думки про виділення Південного океану, що омиває береги Антарктиди.
Море- частина океану, більш менш відокремлена сушею, островами або піднесеннями підводного рельєфу і відрізняється від відкритої частини океану гідрологічним і метеорологічним режимом: солоністю, температурою вод, течіями і т.д. Чим більше замкнуте море сушею, тим більше воно відрізняється від океану.
Море - іноді відкрита частина океану чи велике озеро.
За ступенем відокремленості та особливостями гідрологічного режиму моря поділяються на: внутрішні, окраїнні та міжостровні.
Внутрішнє море - море, що глибоко вдається в сушу і сполучається з океаном або прилеглим морем протоками. Балтійське море, Чорне море, Азовське море – завдяки рясному річковому стоку більш розпресовані, ніж, наприклад, Середземне та Червоне моря, що мають підвищену солоність внаслідок впливу посушливого клімату, слабкого впливу материкового стоку та великого випаровування. Залежно від гідрологічного режиму внутрішні моря поділяються на внутрішньоматерикові та міжматерикові.
Озеро- природне водоймище з уповільненим водообміном. Озера розташовуються у поглибленнях суші (котлованах), заповнені в межах озерної чаші (озерного ложа) різнорідними водними масами, не мають одностороннього ухилу.
Для озер характерна відсутність безпосереднього зв'язку зі Світовим океаном.
Озера служать природними сховищами води, рибальськими угіддями; мінералізовані озера дають хімічну сировину. Різні типи озер розрізняються за походженням озерної улоговини, водного режиму, мінералізації та хімічного складу озерних вод, температурного режиму, органічного світу та інших ознак.
Річка - природний постійний водний потік, що протікає в розробленому ним руслі і живиться стоком атмосферних опадів зі свого водозбору та підземними водами.
До найважливіших характеристик річки відносяться: довжина, площа басейну, витрата води, структура стоку за джерелами живлення, тип водного режиму, ухил водної поверхні, ширина та глибина русла, швидкість течії води, її температура, хімічний склад вод та ін.
За умовами формування режиму та характеру розрізняють рівнинні, гірські, озерні, болотяні та карстові річки.
Залежно від розміру розрізняють великі, середні та малі річки.
За величиною мінералізації вод розрізняють річки з малою, середньою, підвищеною та високою мінералізацією.
Льодовик- природне скупчення льоду і фірну, що рухається на земній поверхні, що виникає в результаті накопичення і перетворення твердих атмосферних опадів при позитивному багаторічному балансі. Площі льодовиків становлять від сотень кв. метрів до кількох млн. км2.
Льодовики поділяються на покривні, шельфові та гірські. Основними типами льодовиків суші є гірські та покривні льодовики.
Підземні води- води, що знаходяться у верхній (до глибини 12-16 км) частини земної кори в рідкому, твердому та пароподібному стані. Підземні води особливо цінні своєю відновлюваністю у природних умовах та в процесі експлуатації. Кількість підземних вод оцінюється їх запасами.
За умовами залягання підземні води поділяються на ґрунтові, верховодку, ґрунтові, міжпластові.
За ступенем мінералізації підземні води поділяються на прісні (до 1 г/л), солонуваті (1-10 г/л), солоні (10 до 35-50 г/л) та розсоли (понад 35-50 г/л).
За температурою підземні води поділяються на переохолоджені (нижче 0С), холодні (0-20С) та термальні (вище 20С).
Залежно від якості підземні води поділяються на питні та технічні.
Болотяні води- Води, що містяться в болотах. Болотяні води збагачені природними органічними речовинами.
Болото- Ділянка земної поверхні, постійно або більшу частину року насичена водою і покрита специфічною болотяною рослинністю. У верхніх горизонтах відбувається накопичення субстрату мертвих рослинних залишків, що не розклалися, з часом перетворюються на торф.
Болота виникають при заростанні озер, внаслідок перезволоження ґрунту, при неглибокому заляганні ґрунтових вод тощо.
Розрізняють верхові, низинні та перехідні болота. По переважній рослинності розрізняють лісові, чагарникові, трав'яні, мохові болота.
Багаторічна (вічна) мерзлота- проморожені протягом тривалого часу гонні породи верхньої частини земної кори, скуті замерзлою водою.
Багаторічна мерзлота (синій та блакитний кольори) на мапі Росії
Багаторічна мерзлота формувалася тривалий період часу через промерзання ґрунту внаслідок малої кількості опадів та низьких температур. Збереження промерзлих ґрунтів нині підтримується завдяки низьким температурам і малосніжним зимам різко континентального клімату.
Зони поширення багаторічної мерзлоти:
1. Зона суцільного поширення
2. Зона уривчастого поширення
3. Зона острівного розповсюдження
Найбільша зона - зона суцільного поширення багаторічної мерзлоти, вона розташована на півночі Росії. Багаторічна мерзлота утворює різні форми рельєфу: гідролаколіти, термокарстові вирви, горби пучення.
Вплив багаторічної мерзлоти:
1. Формування мерзлотних форм рельєфу
2. Утруднення просочування вологи всередину ґрунту
3. Збільшення водності річок
4. Малородючі ґрунти
5. Подорожчання та утруднення будівництва
