Что такое гидросфера Земли? Гидросфера – водная оболочка Земли.

Гидросфера - это водная оболочка Земли, которая включает Мировой океан, воды суши (реки, озера, болота, ледники), подземные воды. Воде принадлежит важнейшая роль в истории развития нашей планеты, так как с ней связано зарождение и развитие живого вещества, а следовательно, и всей биосферы (?!).

Основная масса воды сосредоточена в морях и океанах - почти 94 %, а остальные 6 % приходятся на другие части гидросферы (табл. 4).

Таблица 4

Распределение воды в гидросфере Земли (М.И Львович, 1986)

Площадь гидросферы составляет 70,8 % плошали поверхности земного шара, тогда как ее объем - всего около 0,1 % объема планеты. Толщина равномерно распределенной пленки по поверхности Земли равна всего 0,03 % ее диаметра. Доля поверхностных вод в гидросфере весьма мала, но они обладают исключительной активностью (меняются в среднем каждые 11 дней), и это служит началом формирования почти всех источников пресных вод на суше. Количество пресной воды составляет 2,5 % от общего объема, при этом почти две трети

этой воды заключено в ледниках Антарктиды, Гренландии, полярных островов, льдин и айсбергов, горных вершин. Подземные воды находятся на различной глубине (до 200 м и более); глубокозалегаюшие подземные водоносные горизонты минерализованы, а иногда и засолены. Кроме воды собственно в гидросфере, водяных паров в атмосфере, подземных вод в почвах и земной коре имеется биологическая вода в живых организмах. При общей массе живого вещества биосферы 1400 млрд т масса биологической воды составляет 80 % или 1120 млрд т (табл. 5).

Таблица 5

Среднегодовой водный баланс земного шара

Поверхность	Плошать, млн км	Объем, км;
		испарение
Земной шар
Мировой океан
В том числе область стока в океан
Область стока, не достигающего океана (вн>тренний сток)

Главную рол ь в жизнедеятельности живых организмов на суше играет пресная вода. Пресной называют воду, соленость которой не превышает I %, т. е. содержащую не более 1 г солей в 1 л (соленость океанской воды составляет около 35%). По имеющимся оценкам, общие мировые ресурсы пресной воды составляют суммарный сток - 38-45 тыс. км 3 , запасы воды в пресных озерах - 230 тыс. км 1 , а почвенной влаги - 75 тыс. км 1 . Ежегодный объем испаряющейся с поверхности планеты влаги (включая транспирацию растениями) оценивается примерно в 500-575 тыс. км 1 , причем 430-500 тыс. км 3 испаряется с поверхности Мирового океана, на долю суши приходится, таким образом, чуть больше 70 тыс. км 3 испаряющейся влаги. За это же время в виде осадков на все континенты выпадает 120 тыс. км 3 воды (табл. 6).

Анализ водного баланса Земли показывает, что общее количество осадков, выпадающих на поверхность Мирового океана, всегда меньше испарения, так как часть испарившейся воды уносится на сушу и уже там выпадает в виде осадков. В среднем с поверхности океана ежегодно испаряется слой воды, равный 1400 мм, а осадков выпадает 1270 мм. Разницу балансирует речной сток в океан. На суше, наоборот, количество атмосферных осадков больше, чем количество испарившейся влаги, до 38 % всех выпавших осадков речной сток уносит в океан.

Таблица 6

Водный баланс и ресурсы пресных вод континентов и суши в целом*

Континенты	Площадь, млн км		Речной сток	увлажнение территории	Испарение
Северная Америка**
Южная Америка
Австралия ***
Вся суша ****

# В числителе значения даны в мм, в знаменателе объем - в км 1 .

• ф Включая Центральную Америку, исключая Канадсхий арктический архипелаг.
• Включая Тасманию, Новую Гвинею. Новую Зеландию.

Исключая Антарктиду, Гренландию, Канадский арктический архипелаг.

Наиболее богата водными ресурсами на единицу площади Южная Америка, затем следуют Европа, Азия и Северная Америка. По объему речного стока наиболее обеспечена водными ресурсами Азия. Несмотря на неравномерность распределения пресных вод по континентам Земли, в целом они пока обеспечивают биосферу.

Вода - это самый распространенный на Земле минерал. В.И. Вернадский писал, что вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества - минерала, горной породы, живого тела, которое ее бы ни заключало. Все земное вещество ею проникнуто и охвачено. Чистая, без примесей, вода прозрачна, бесцветна и не имеет запаха. Это единственный на нашей планете минерал, который встречается в естественных условиях в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. Воду можно рассматривать с химической точки зрения как оксид водорода или гидрид кислорода. В табл. 7 приведены температуры плавления и кипения близких по составу к воде соединений.

Анализ данных табл. 7, а также рис. 13 показывает нелогичность поведения воды: переходы воды из твердого состояния в жидкое и газообразное происходят при температурах, намного более высоких, чем следовало бы. Аномальность поведения обусловлена строением молекулы воды Н 2 0; она построена в виде тупоугольного треугольника: угол между двумя связями кислород - водород равен 104°27" (рис. 14). Но, поскольку оба водородных атома расположены по одну сто-

рону от кислородного, электрические заряды в ней рассредоточиваются, и молекула воды приобретает полярность. Полярность является причиной химического взаимодействия между разными молекулами воды. Атомы водорода в молекуле Н 2 0, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул. Такая химическая связь носит название водородной. Она объединяет молекулы воды в своеобразные полимеры пространственного строения; плоскость, в которой расположены водородные связи, перпендикулярна плоскости атомов той же молекулы воды. Взаимодействием между молекулами Н 2 0 и объясняются аномально высокие температуры плавления и кипения. Для того чтобы «расшатать» водородные связи, нужна значительная дополнительная энергия, что в частности объясняет большую теплоемкость воды.

Таблица 7

Температуры плавления и кипения водородных соединений элементов главной

подгруппы VI группы периодической системы

Из аналогичных ассоциатов (объединений молекул) сформированы кристаллы льда. Атомы в кристалле льда «упакованы» рыхло и в связи с этим лед плохо проводит тепло. Плотность жидкой воды при температуре, близкой к нулю, больше, чем у льда. При О °С 1 г льда занимает объем 1,0905 см 3 , 1 г жидкой воды - 1,0001 см 5 . Поэтому лед обладает плавучестью и оттого водоемы не промерзают до дна, а лишь имеют ледяной покров.

Рис. 13.

четырех гидридов элементов

В этом проявляется еще одна аномалия воды. После плавления вода сначала сжимается и только потом при температуре 4 "С и выше начинает расширяться.

Рис. 15. Фазовая диаграмма воды: /- VI - модификации льда

• 60 50 40 30 * 20 10 о
• -20 -30
• -40 -50

Специальными методами получены лед-Н и лед-Ш - более тяжелые и плотные кристаллические формы твердой воды (рис. 15) (самый твердый, плотный и тугоплавкий лед-УП получен при давлении 3 млрд Па; температура плавления его равна+190 *С).

Из химических свойств воды одним из важнейших является способность ее молекул к диссоциации, т. е. распадение на ионы, а также колоссальная способность (активность) к растворению веществ различной химической природы.

Роль воды как главного и универсального растворителя определяется прежде всего полярностью ее молекул и, как следствие, ее чрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. Разноименные электрические заряды, и в частности ионы, притягиваются друг к другу в воде в 80 раз слабее, чем они бы притягивались в воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разобщить молекулы. Оттого и происходит растворение, в том числе многих труднорастворимых веществ: не зря говорят: «Вода камень точит».

Диссоциация (распадение) молекул воды на ионы в обычных условиях весьма мала: диссоциирует одна молекула из полумиллиарда. Нужно заметить, что из приведенных реакций первая носит условный характер, так как в водной среде не может существовать лишенный электронной оболочки протон Н он мгновенно соединяется с молекулой воды, образуя ион гидроксония Н 3 СГ:

Н 3 0-> Н +ОН,

2Н 2 0 -> Н,0* + ОН

Принципиально возможно, что ассоциаты водных молекул распадаются на весьма тяжелые ионы, такие, как: 8Н 2 0 Н 9 0^ + Н 7 0 4 ,

а реакция Н 2 0 -» Н + + ОН" - всего лишь схематическое общее изображение более сложных реакций.

Вода обладает слабой реакционной способностью. Некоторые активные металлы способны вытеснять из нее водород:

• 2Ыа+2Н г О -> 2№ОН + Н/Г, а в атмосфере свободного фтора может гореть:
• 2Р 2 +2Н г О -> 4НР+0,

В.П. Журавлев и др. (1995) приводит данные Г.В. Васильева по весьма многообразным характеристикам воды, в частности, аномальная вода (или супервода) достигает максимальной плотности при { = = -10 °С, ее вязкость в 10-15 раз меньше классической воды, имеет полимеры (Н,0) 5 и (Н 2 0) 4 .

Установлено наличие сверханомальной воды, которая не имеет максимальной плотности, не кристаллизуется (даже при -100 *С), а застекловывается, как смола. Акад. А.Н. Фрумкин считает, что это новое четвертое агрегатное состояние воды - смолообразное и ставит его в ряд с открытием новых химических элементов.

Метаболическая вода - специальная жидкость, которая вырабатывается живым организмом, обладающая свойством противодействия «усыханию», иными словами, «старению»; метаболическая вода, как утверждают некоторые ученые, сама способна к старению и превращению в «мертвую» воду.

Г.В. Васильев выделяет «талую» воду, повышающую урожайность; «магнитную» воду, препятствующую карбонатообразованию; «электрическую» воду, ускоряющую цветение некоторых растений; «сухую» воду, состоящую из 90 % Н 2 0 и 10 % Н 2 8Ю 4 , а также 71-воду, «черную», «помнящую» и т. д. Многие из этих видов воды обладают специфическими свойствами, некоторые носят гипотетический характер. Однако было отмечено, что вода растворяет практически все вещества, кроме жиров и весьма ограниченного числа минералов. Поэтому в природе не бывает практически чистой воды, она всегда раствор большей или меньшей концентрации.

Вода представляет собой жидкость, т. е. подвижное тело, что позволяет ей проникать в самые разнообразные тела и среды и двигаться в различных направлениях, одновременно транспортируя растворенные в ней вещества. Этим она обеспечивает обмен веществ в географической оболочке, в том числе между живыми организмами и средой. Вода способна преодолевать гравитацию даже в жидком состоянии, поднимаясь по тончайшим капиллярам. Это определяет возможности циркуляции воды в горных породах и почвах; кровообращение у животных; движение соков растений вверх по стеблям. Вода обладает способностью смачивать, «прилипать» к различным поверхностям. Электрические силы взаимодействия способны связывать воду вокруг твердых частиц минералов, существенно изменяя ее характеристики. Например, температура ее замерзания становится равной - 4 в С, плотность - до 1,4 г/см

Происхождение воды на Земле до сих пор полностью не объяснено: отдельные специалисты считают, что она образовалась в результате синтеза из водорода и кислорода при выделении их из недр Земли на первых этапах ее существования, а другие, вслед за акад. О.Ю. Шмидтом, предполагают, что вода попала на Землю при формировании планеты из космического пространства.

Мировой океан - это водная оболочка Земли, за исключением водоемов на суше и ледников Антарктиды, Гренландии, полярных архипелагов и горных вершин. Мировой океан делят на четыре основные части - Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый океаны. Воды Мирового океана, вдаваясь в сушу, образуют моря и заливы. Моря - это относительно изолированные части океана (например, Черное, Балтийское и др.), а заливы вдаются в сушу не столь значительно, как моря, и по свойствам вод мало отличаются от Мирового океана. В морях же соленость воды может быть выше океанской (35%), как, например, в Красном море - до 40%, или ниже, как в Балтийском море - от 3 до 20 %.

Воды Мирового океана и его составных частей имеют некоторые общие признаки:

• все они сообщаются друг с другом;
• уровень водной поверхности в них практически одинаков;
• соленость в среднем составляет 35 %, имеет горько-соленый вкус за счет растворенного в них большого количества минеральных солей (рис. 16).

Кроме солей в океанской воде растворены различные газы, важнейшим из которых является кислород, необходимый для дыхания

Супралитораль

• 11000

Рис. 16. Экологические области океана

живых организмов. В различных частях Мирового океана количество растворенного кислорода разное, что зависит от температуры воды и ее состава. Наличие диоксида углерода в океанской воде обусловливает возможность фотосинтеза, а также позволяет некоторым морским животным создавать в результате жизненных процессов раковины и скелеты.

Температура, °С О 5 10 15 20 25

Рис, ]7, Типичное распределение температуры воды по глубинам:

/ - высокие широты; 2- умеренные широты (лето); 3 - тропики

Температура воды в океанах варьирует в пределах от температуры замерзания в полярных морях до 28 °С на экваторе (рис. 17).

Воды Мирового океана находятся в постоянном движении в виде волн, морских течений и приливно-отливных явлений. Волны возникают под действием ветра и моретрясений; морские течения образуются под действием постоянных ветров и разницы плотности океанической воды; приливы и отливы океанской воды связаны с притяжением Луны и вращением Земли вокруг оси (рис. 18).

Подземные воды - это воды, находящиеся в порах, трещинах, кавернах, пустотах, пещерах в толще горных пород под поверхностью Земли. Эти воды могут находиться в жидком, твердом и газообразном состоянии. Подземные и поверхностные воды взаимосвязаны: в некоторых случаях одни являются зонами питания, другие - зонами разгрузки, в иных случаях, наоборот. Подземные воды имеют различное происхождение и подразделяются на:

• юветыъные, образовавшиеся (по гипотезе М. В. Ломоносова) при магмагенных процессах;
• инфильтрационные, сформировавшиеся за счет просачивания атмосферных осадков сквозь толщу проницаемых почв и грунтов и скопившиеся на водонепроницаемых слоях;
• конденсационные, накопленные в горных породах при переходе водяного пара в грунтовой атмосфере в жидкое состояние;
• воды, погребенные осадками в поверхностных водоемах.

Практически невозможно установить генезис подземной воды по ее характеристикам, да в этом и нет особой необходимости, гораздо более важным является состояние воды в почвах и грунтах. Вода,

Рис. 18. Система поверхностных течений Мирового океана в зимний пе] 1 - теплое течение; 2- холодное течение; 3 - области развития вторичных муссонов; 4 -

тропических и и клонов

удерживаемая молекулярными силами, почти не участвует в процессах, обеспечивающих жизнедеятельность организмов, в частности растения не могут с помощью своей корневой системы использовать эту воду. Для этих целей пригодна капиллярная и гравитационная вода. К последней относят подземную воду, которая перемещается в недрах земной коры под действием гравитации Земли. Подземные воды имеют различную температуру, в основном она отвечает температуре вмещающих пород, но глубинные подземные воды, находящиеся вблизи магматических очагов, являются источником горячих вод. В России они открыты на Камчатке, Северном Кавказе, где их температура достигает 70-95 °С. Фонтанирующие горячие источники называют гейзерами. В долине гейзеров на Камчатке открыто их более 20, среди них такой, как «Великан», дающий фонтан высотой 30 м, или «Старый служака» (Иеллоунстоун, США), который фонтанирует через равные промежутки времени. Гейзеры распространены также в Исландии, Новой Зеландии.

При фильтрации сквозь горные породы, обладающие различным минеральным и химическим составом, подземные воды естественным образом пополняют себя растворенными веществами. Так постепенно формируются минеральные воды, которые иногда бывают насыщены диоксидом углерода, сероводородом. Некоторые из этих вод имеют лечебное и курортное значение.

Поверхностные воды суши. Реки. В целом на поверхности земной суши воды движутся в различных формах: реки, ручьи, родники, временные водотоки. В последнее время серьезное значение стали иметь водотоки (каналы), созданные человеком.

Реки и ручьи - это постоянные водотоки, расположенные в естественных понижениях рельефа. Размеры рек весьма различны: от огромных (р. Амазонка) до рек, которые известны практически каждому человеку по тому, что их можно перешагнуть. Многоводность самой полноводной реки мира Амазонки - 3160 км 3 в год - объясняется огромной площадью бассейна (около 7 млн км 2) и обилием осадков (более 2000 мм в год). У Амазонки 17 притоков так называемого первого порядка, каждый из которых по многоводности равен реке Волге.

Ручьи - это еще более мелкие естественные водотоки шириной не более 0,5-1,0 м.

Реки формируют на определенной территории речную сеть из основного русла и притоков. Реки получают питание с определенной территории, называемой ее бассейном. Постоянными источниками питания рек являются подземные воды, талые воды снега и ледников, дождевые осадки. В зависимости от условий питания у рек формируется режим; по уровню воды выделяют периоды самой высокой и низкой воды. Они получили названия: половодье, паводок и межень.

Реки совершают колоссальную эрозионную и аккумуляционную работу. Они размывают горные породы, формируют русла, а полученный материал переносят и откладывают в виде аллювиальных (речных) отложений, создавая пойму и аккумулятивные террасы у коренных берегов. Различают молодые и старые реки. У последних, как правило, широкие разработанные долины с брошенными старыми извилистыми руслами (старицами), большим числом террас и широкими поймами. Молодые реки часто имеют пороги и водопады (участки, где вода падает с высоких уступов). Один из самых крупных водопадов мира - Виктория на р. Замбези - падает с высоты 120 м при ширине 1800 м; Ниагарский водопад - высота 51 м, ширина потока 1237 м. Многие горные водопады еще выше. Самый высокий из них - Анхель на р. Ориноко - высотой 1054 м.

Озера. Кроме водотоков, где вода движется от более высоких отметок к более низким, на суше есть постоянные водоемы в естественных понижениях рельефа. На территории нашей страны находится часть самого большого озера в мире - Каспийского моря и самое глубокое - озеро Байкал. Озера образовались различными путями: от вулканических кратеров до тектонических прогибов и карстовых провалов; иногда возникают запрудные озера при обвалах и селях в горах. Большое количество озер, которые находятся в Финляндии, Швеции, Карелии (Россия), Канаде, сформировались при наступлении и отступлении ледников в периоды оледенений. Большинство озер заполнены пресной водой, но есть и соленые, например Каспийское, Аральское и некоторые другие. Пресные имеют соленость менее 1 %, солоноватые - более 1 %, соленые - более 24,7 %.

Озера развиваются в зависимости от окружающих условий. Реки, временные водные потоки приносят в озера огромное количество неорганических и органических веществ, которые отлагаются на их дне. Появляется растительность, остатки которой также скапливаются, заполняя озерные котловины, и дают начало образованию болот (рис. 19).

Рис. 19.

I - моховой покров (рям); 2 -донные отложения органических остатков; 3 - «окно» иди

пространство чистой воды

6 )

Рис. 20. Низинное (а ) и верховое (о) болота

Болота - это избыточно увлажненные участки суши, покрытые влаголюбивой растительностью. Заболачивание в лесной полосе нередко возникает в результате сведения лесов. Тундра является зоной, где многолетняя мерзлота не позволяет проникать воде в толщу грунтов и постепенное ее накопление ведет к образованию болот.

По условиям питания и местонахождению болота подразделяют на низинные и верховые (рис. 20). Первые получают питание за счет атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод. Большое количество минеральных компонентов, поступающих с подземными водами, способствует активному развитию растительности и большой ее продуктивности. При определенных условиях низинные болота превращаются в так называемые верховые. В этих болотах осуществляется торфообразование - весьма сложный геохимический процесс минералообразования и осадконакопления. Накопление торфа, с одной стороны, наращивает запасы плодородия в земных недрах за счет увеличения объема гумуса, а также способствует консервации избыточного углерода, но, с другой стороны, существенно обедняет минеральную составляющую, питающую растения на болоте. Происходит замена на менее требовательные растения, например сфагновые мхи, которые выделяют органические кислоты, замедляющие торфообразование. Вода уже не попадает в зоны развития сфагновых мхов, и процесс разрушения растительности постепенно все более развивается.

Уделенное значительное внимание болотам связано с тем, что они занимают обширные пространства на территории нашей страны и представляют зачастую истоки значительных поверхностных водотоков. Но дело не только в этом, в последнее время установлен факт определяющего влияния болота на существование леса, т. е. существует глубокая связь между оптимальными условиями развития лесных экосистем и существующими в них болотами, да и многими небольшими озерами.

Вода имеет первостепенное значение для функционирования живых организмов. Это основная среда биохимических реакций, в конечном счете, абсолютно необходимая составная часть протоплазмы. Питательные вещества переносятся внутри живых организмов в виде водных растворов, а также вода транспортирует и выносит из организмов продукты диссимиляции (И.А. Шилов, 2000). Относительное содержание воды в живых организмах колеблется в пределах от 50 до 95 % (95 % воды содержится в теле медуз, а в тканях многих моллюсков до 92 %). От количества воды и растворенных солей зависит внутриклеточный и межклеточный обмен, а у гидробионтов - осмотические взаимоотношения с окружающей средой. Большинство наземных животных могут совершать газовый обмен со средой только при наличии влажных поверхностей; влага также при своем испарении способствует формированию теплового баланса между меняющимися температурными параметрами среды и теплотой организмов.

И.А. Шилов (2000) описывает водный обмен между организмами и средой как обмен, состоящий из двух противоположных процессов, один из которых - поступление воды в организм, другой - отдача ее во внешнюю среду. У высших растений этот процесс представляет собой «насасыванис» корневой системой воды из почвы, проведением ее (вместе с растворенными веществами) к отдельным органам и клеткам и выведением в процессе транспирации. Из всего объема 5 % воды используется для фотосинтеза, а остальное для поддержания тургора (внутреннего гидростатического давления в живых клетках, вызывающего напряжение клеточной оболочки).

Животные получают воду главным образом при питье,и этот путь для большинства из них, даже для водных, является не только необходимым, но и единственным. Выведение же воды происходит с мочой или экскрементами, а также путем испарения. Отдельные организмы, обитающие в водной среде, способны получать и отдавать воду либо через свои покровы, либо через специализированные участки тканей, проницаемые для воды. Это имеет отношение и к наземным обитателям: для многих растений, беспозвоночных животных и амфибий характерно получение воды изтаких источников, как роса, туман, дождь.

Для животных одним из источников воды является пища. При этом значение ее в водном обмене не исчерпывается содержанием воды втканях кормовых объектов. Усиленное питание сопровождается накоплением в организме жировых резервов, которые имеют значение как энергетического резерва, так и внутреннего источника поступления воды в клетки и ткани. Водный обмен непосредственно связан с обменом солей. Определенный набор солей (ионов) представляет собой необходимое условие для осуществления функций орган изма в нормальном режиме, так как соли являются частью состава тканей и играют определенную роль в обменных механизмах клеток. Если возникают нарушения в количестве поступающей воды и соответственно необходимых солей, то нарушается полное равновесие и происходят сдвиги осмотических процессов.

Для всех живых организмов важнейшим является поддержание устойчивого водно-солевого обмена как главного фактора осуществления их жизненных функций.

Гидросфера -это водная оболочка Земли, которая включает Мировой океан, воды суши (реки, озера, болота, ледники), подземные воды. Воде принадлежит важнейшая роль в истории развития нашей планеты, так как с ней связано зарождение и развитие живого вещества, п следовательно, и всей биосферы.
Основная масса воды сосредоточена в морях и океанах - почти 94 %, а остальные 6 % приходятся на другие части гидросферы (табл. 3).

Таблица 3. Распределение воды в гидросфере Земли (по М.И. Львовичу, 1986)
Части гидросферы	Объем, тыс. км3	% от общего объема
Мировой океан	/>1 370 323	93,96
Подземные воды, всего	60 000	4,12
в том числе в зоне активного водообмена	4 000	0,27
Ледники	24 000	1,65
Озера	280	0,019
Почвенная влага	85	0,006
Водяные пары в атмосфере	14	0,001
Речные воды	1,2	0,0001
Вся гидросфера	1 454 703,2

Площадь гидросферы составляет 70,8 % площади поверхности земного шара, тогда как ее объем - всего около 0,1 % объема планеты. Толщина равномерно распределенной пленки по поверхности Земли равна всего 0,03 % ее диаметра. Доля поверхностных вод в гидросфере весьма мала, но они обладают исключительной активностью (меняются в среднем каждые 11 дней), и это служит началом формирования почти всех источников пресных вод на суше. Количество пресной воды составляет 2,5 % от общего объема, при этом почти две трети этой воды заключено в ледниках Антарктиды, Гренландии, полярных островов, льдин и айсбергов, горных вершин. Подземные воды находятся на различной глубине (до 200 м и более); глубокозалегающие подземные водоносные горизонты минерализованы, а иногда и засолены. Кроме воды собственно в гидросфере, водяных паров в атмосфере, подземных вод в почвах и земной коре имеется биологическая вода в живых организмах. При общей массе живого вещества биосферы 1400 млрд, т масса биологической воды составляет 80 % или 1120 млрд, т (табл. 4).
Таблица 4. Среднегодовой водный баланс земного шара

Главную роль в жизнедеятельности живых организмов на суше играет пресная вода. Пресной называют воду, соленость которой не превышает 1 %, т. е. содержащую не более 1 г солей в 1 л (соленость океанской воды составляет около 35 %). По имеющимся оценкам, общие мировые ресурсы пресной воды составляют суммарный сток - 38-45 тыс. км3, запасы воды в пресных озерах - 230 тыс. км3, а почвенной влаги -75 тыс. км3. Ежегодный объем испаряющейся с поверхности планеты влаги (включая транспирацию растениями) оценивается примерно в 500-575 тыс. км3, причем 430-500 тыс. км3 испаряется с поверхности Мирового океана, на долю суши приходится, таким образом, чуть больше 70 тыс. км3 испаряющейся влаги. За это же время в виде осадков на все континенты выпадает 120 тыс. км3 воды (табл. 5).
Таблица 5. Водный баланс и ресурсы пресных вод континентов и суши в целом

Континенты	Площадь, млн. км2	Осадки	Речной сток	Валовое увлажнение территории	Испарение
Европа	9,8	734/7165	319/3110	524/5120	415/4055
Азия	45,0	726/32 690	293/13 190	509/22 910	433/19 500
Африка	30,3	686/20 780	139/4225	545/18 020	547/16 555
Северная Америка	20,7	670/13 910	287/5960	467/9690	467/7950
Южная Америка	17,8	1648/29 355	583/10 380	1275/22 715	1275/18 975
Австралия	8,7	736/6405	226/1965	564/4905	564/4440
Вся суша	/>132,4	834/110 305	294/38 830	630/83 360	540/71 475

В числителе значения даны в мм, в знаменателе в км.
Включая Центральную Америку, исключая Канадский арктический архипелаг.

на ход основных, самых грандиозных геологических процессов. Неземного вещества-минерала, горной породы, живого тела, которой ее бы не заключало. Все земное вещество... ею проникнуто и охвачено Чистая, без примесей, вода прозрачна, бесцветна и не имеет запаха Это единственный на нашей планете минерал, который встречается ] естественных условиях в трех агрегатных состояниях: газообразном жидком и твердом. Воду можно рассматривать с химической точи зрения как оксид водорода или гидрид кислорода. В табл. 6 приведень температуры плавления и кипения близких по составу к воде соедш нений.
Таблица 6. Температуры плавления и кипения водородных соединений элементов главной подгруппы VI группы периодической системы

Анализ данных табл. 6, а также рис. 8 показывает «нелогичность* поведения воды: переходы воды из твердого состояния в жидкое и газообразное происходят при температурах, намного более высоких] чем следовало бы. Аномальность поведения обусловлена строением молекулы воды Н20; она построена в виде тупоугольного треугольника: угол между двумя связями кислород -водород равен 104°27" (рис. 9)J Но поскольку оба водородных атома расположены по одну сторону от кислородного, то электрические заряды в ней рассредоточиваются, и молекула воды приобретает полярность. Полярность является причи-! ной химического взаимодействия между разными молекулами воды. Атомы водорода в молекуле Н20, имея частичный положительный заряд, взаимодействуют с электронами атомов кислорода соседних молекул. Такая химическая связь носит название водородной. Она объединяет молекулы воды в своеобразные полимеры пространственного строения; плоскость, в которой расположены водородные связи, перпендикулярна плоскости атомов той же молекулы воды. Взаимодействием между молекулами Н20 и объясняются аномально высокие температуры плавления и кипения. Для того чтобы «расшатать» водородные связи, нужна значительная дополнительная энергия, что, в частности, объясняет большую теплоемкость воды.
Из аналогичных ассоциатов (объединений молекул) сформированы кристаллы льда. Атомы в кристалле льда «упакованы» рыхло и в связи с этим лед плохо проводит тепло. Плотность жидкой воды при температуре, близкой к нулю, больше, чем у льда. При 0° С 1 г льда занимает объем 1,0905 см3, 1 г жидкой воды - 1,0001 см3. Поэтому лед плавает и оттого не промерзают до дна водоемы, а лишь имеют ледяной покров. 40

В этом проявляется еще одна аномалия воды. После плавления вода сначала сжимается и только потом при температуре 4° С и выше начинает расширяться.
Специальными методами получены лед-П и лед-Ш -более тяжелые и плотные кристаллические формы твердой воды (самый твердый, плотный и тугоплавкий лед-VII получен при давлении 3 млрд. Па;
температура плавления его равна + 190° С (рис. 10).
Из химических свойств воды одним из важнейших является способность ее молекул к диссоциации, т. е. распадаться на ионы, а также колоссальная способность к растворению веществ различной химической природы.
Роль воды как главного и универсального растворителя определяется прежде всего полярностью ее молекул и, как следствие, ее чрезвычайно высокой диэлектрической проницаемостью. Разноименные электрические заряды и, в частности, ионы притягиваются друг к другу в воде в 80 раз слабее, чем они бы притягивались в воздухе. Тепловому движению в этом случае легче разобщить молекулы.
Оттого и происходит растворение, в том числе многих труднорастворимых веществ: не зря говорят:
«Вода камень точит...».
Диссоциация (распадение) молекул воды на ионы в обычных условиях весьма мала: диссоциирует одна молекула из полумилли- арда. Нужно заметить, что из приведенных выше реакций первая носит условный характер, так

как в водной среде не может существовать лишенный электронной оболочки протон Н+, он мгновенно соединяется с молекулой воды, образуя ион гидроксония Н30+

Принципиально возможно, что ассоциаты водных молекул распадаются на весьма тяжелые ионы, такие, как:
8Н20-gt; Н90+4 + Н70"4, а реакция Н20-gt; Н++ ОН- - всего лишь схематическое общее изображение более сложных реакций.
Вода обладает слабой реакционной способностью. Некоторые активные металлы способны вытеснять из нее водоррд:

а в атмосфере свободного фтора может гореть:

В.П. Журавлев и др. (1995) приводит данные Г.В. Васильева по весьма многообразным характеристикам воды, в частности, аномальная вода (или супервода) достигает максимальной плотности при t= - 10° С, ее вязкость в 10-15 раз меньше классической воды, имеет полимеры (Н20)3 и (Н20)4.
Установлено наличие сверханомальной воды, которая не имеет максимальной плотности, не кристаллизуется (даже при -100° С), а застекловывается, как смола. Академик А.Н. Фрумкин считает, что это новое четвертое агрегатное состояние воды - смолообразное и ставит его в ряд с открытием новых химических элементов.
Метаболическая вода-специальная жидкость, которая вырабатывается живым организмом, обладающая свойством противодействия «усыханию», иными словами, «старению», метаболическая вода, как утверждают некоторые ученые, сама способна к старению и превращению в «мертвую» воду.
Г.В. Васильев выделяет «талую» воду, повышающую урожайность; «магнитную» воду, препятствующую карбонатообразованию; «электрическую» воду, ускоряющую цветение некоторых растений; «сухую» воду, состоящую из 90 % Н20 и 10 % H2Si04, а также я-воду, «черную», «помнящую» и т. д. Многие из этих видов воды обладают специфическими свойствами, некоторые носят гипотетический характер. Однако мы уже отмечали, что вода растворяет практически все вещества, кроме жиров и весьма ограниченного числа минералов. Поэтому в природе не бывает практически чистой воды, она всегда раствор большей или меньшей концентрации.
Вода представляет собой главным образом жидкость, т. е. подвижное тело, что позволяет ей проникать в самые разнообразные тела и 42

среды и двигаться в различных направлениях, одновременно транспортируя растворенные в ней вещества. Этим она обеспечивает обмен веществ в географической оболочке, в том числе между живыми организмами и средой. Вода способна преодолевать гравитацию даже в жидком состоянии, поднимаясь по тончайшим капиллярам. Это определяет возможности циркуляции воды в горных породах и почвах; кровообращение у животных; движение соков растений вверх по стеблям. Вода обладает способностью смачивать, «прилипать» к различным поверхностям. Электрические силы взаимодействия способны связывать воду вокругтвердых частиц минералов, существенно изменяя ее характеристики. Например, температура ее замерзания становится равной -4° С, плотность - 1,4 г/см.
Происхождение воды на Земле до сих пор полностью не объяснено: отдельные специалисты считают, что она образовалась в результате синтеза из водорода и кислорода при выделении их из недр Земли на первых этапах ее существования, а другие вслед за акад. О.Ю. Шмидтом предполагают, что вода попала на Землю при формировании планеты из космического пространства.
Мировой океан-это водная оболочка Земли, за исключением водоемов на суше и ледников Антарктиды, Гренландии, полярных архипелагов и горных вершин. Мировой океан делят на четыре основные части -Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый океаны. Воды Мирового океана, вдаваясь в сушу, образуют моря и заливы. Моря-это относительно изолированные части океана (например, Черное, Балтийское и др.), а заливы вдаются в сушу не столь значительно, как моря, и по свойствам вод мало отличаются от Мирового океана. В морях же соленость воды может быть выше океанской (35%), как, например, в Красном море-до 40%, или ниже, как в Балтийском море -от 3 до 20 %.
Воды Мирового океана и его составных частей имеют некоторые общие признаки: все они сообщаются друг с другом; уровень водной поверхности в них практически одинаков; соленость в среднем составляет 35 %, имеет горько-соленый вкус за счет растворенного в них большого количества минеральных солей.
Кроме солей в океанской воде растворены различные газы,важнейшим из которых является кислород, необходимый для дыхания живых организмов. В различных частях Мирового океана количество растворенного кислорода разное, что зависит от температуры воды и ее состава. Наличие диоксида углерода в океанской воде обусловливает возможность фотосинтеза, а также позволяет некоторым морским животным создавать в результате жизненных процессов раковины и скелеты.
Температура воды в океанах варьирует в пределах от температуры замерзания в полярных морях до 28° С на экваторе.
Воды Мирового океана находятся в постоянном движении в виде волн, морских течений и приливно-отливных явлений. Волны возникают под действием ветра и моретрясений; морские течения образуются под действием постоянных ветров и разницы плотности океанической воды; приливы и отливы океанской воды связаны с притяжением Луны и вращением Земли вокруг оси.
Подземные воды - это воды, находящиеся в порах, трещинах, кавернах, пустотах, пещерах в толще горных пород под поверхностью Земли. Эти воды могут находиться в жидком, твердом и газообразном состоянии. Подземные и поверхностные воды взаимосвязаны: в некоторых случаях одни являются зонами питания, другие -зонами разгрузки, в иных случаях, наоборот. Подземные воды имеют различное происхождение и подразделяются на: ювенильные, образовавшиеся, по гипотезе еще М.В. Ломоносова, при магмагенных процессах; инфильтрационные, сформировавшиеся за счет просачивания атмосферных осадков сквозь толщу проницаемых почв и грунтов на водонепроницаемых слоях; конденсационные, скопившиеся в горных породах при переходе водяного пара в грунтовой атмосфере в жидкое состояние; воды, погребенные осадками в поверхностных водоемах.
Практически невозможно установить генезис подземной воды по
ее характеристикам, да в этом и нет особой необходимости, гораздо более важным является состояние воды в почвах и грунтах. Вода, удерживаемая молекулярными силами, почти не участвует в процессах, обеспечивающих жизнедеятельность организмов, в частности растения не могут с помощью своей корневой системы использовать эту воду. Для этих целей пригодна капиллярная и гравитационная вода. К последней относят подземную воду, которая перемещается в недрах земной коры под действием гравитации Земли. Подземные воды имеют различную температуру, в основном она, как правило, отвечает температуре вмещающих пород, но глубинные подземные воды, находящиеся вблизи магматических очагов, являются источником горячих вод. В России они открыты на Камчатке, Северном Кавказе, где их температура достигает 70-95° С. Фонтанирующие горячие источники называют гейзерами. В долине гейзеров на Камчатке открыто их более 20, среди них такой, как «Великан», дающий фонтан высотой 30 м, или «старый служака» (Иеллоунстоун, США), который фонтанирует через равные промежутки времени. Гейзеры распространены также в Исландии, Новой Зеландии.
При фильтрации сквозь горные породы, обладающие различным минеральным и химическим составом, подземные воды естественным образом пополняют себя растворенными веществами. Так постепенно формируются минеральные воды, которые иногда бывают насыщены диоксидом углерода, сероводородом. Некоторые из этих вод имеют лечебное и курортное значение.
Поверхностные воды суши. Реки. В целом на поверхности земной суши воды движутся в различных формах: реки, ручьи, родники, временные водотоки. В последнее время серьезное значение стали иметь водотоки (каналы), созданные человеком.
Реки и ручьи -это постоянные водотоки, расположенные в естественных понижениях рельефа. Размеры рек весьма различны: от огромных (р. Амазонка) до рек, которые известны практически каждому человеку по тому, что их можно перешагнуть. Многоводность самой полноводной реки мира Амазонки -3160 км3 в год -объясняется огромной площадью бассейна (около 7 млн. км2) и обилием осадков (более 2000 мм в год). У Амазонки 17 притоков так называемого первого порядка, каждый из которых по многоводности равен реке Волге.
Ручьи - это еще более мелкие естественные водотоки шириной не более 0,5-1,0 м. Реки формируют на определенной территории речную сеть из основного русла и притоков. Реки получают питание с определенной территории, называемой ее бассейном. Постоянными источниками питания рек являются подземные воды, талые воды снега и ледников, дождевые осадки. В зависимости от условий питания у рек формируется режим; по уровню воды выделяют периоды самой высокой и низкой воды. Они получили названия: половодье, паводок и межень. Реки совершают колоссальную эрозионную и аккумуляционную работу. Они размывают горные породы, формируют русла, а полученный материал переносят и откладывают в виде аллювиальных (речных) отложений, создавая пойму и аккумулятивные террасы у коренных берегов. Различают молодые и старые реки. У последних, как правило, широкие разработанные долины с брошенными старыми извилистыми руслами (старицами), большим числом террас и широкими поймами. Молодые реки часто имеют пороги и водопады (участки, где вода падает с высоких уступов). Один из самых крупных водопадов мира - Виктория на р. Замбези -падает с высоты 120 м при ширине 1800 м; Ниагарский водопад - высота 51 м, ширина потока 1237 м. Многие горные водопады еще выше. Самый высокий из них -Анхель на р. Ориноко -высотой 1054 м.
Озера. Кроме водотоков, где вода движется от более высоких отметок к более низким, на суше есть постоянные водоемы в естественных понижениях рельефа. На территории нашей страны находится часть самого большого озера в мире - Каспийского моря и самое глубокое - озеро Байкал. Озера образовались различными путями: от вулканических кратеров до тектонических прогибов и карстовых провалов; иногда возникают запрудные озера при обвалах и селях в горах. Большое количество озер, которые находятся в Финляндии, Швеции, Карелии (Россия), Канаде, сформировались при наступлении и отступлении ледников в периоды оледенений. Большинство озер заполнены пресной водой, но есть и соленые, например Каспийское, Аральское

Рис. 11. Схема зарастания озера:
/ - моховой покров (рям); 2 - донные отложения органических остатков; 3 - «окно» или пространство чистой воды

и некоторые другие. Пресные имеют соленость менее 1 %, солоноватые - более 1 %, соленые -более 24,7 %.
Озера развиваются в зависимости от окружающих условий. Реки, временные водные потоки приносят в озера огромное количество неорганических и органических веществ, которые отлагаются на их дне. Появляется растительность, остатки которой также скапливаются, заполняя озерные котловины, и дают начало образованию болот (рис. 11).
Болота-это избыточно увлажненные участки суши, покрытые влаголюбивой растительностью. Заболачивание в лесной полосе нередко возникает в результате сведения лесов. Тундра является зоной, где многолетняя мерзлота не позволяет проникать воде в толщу грунтов и постепенное ее накопление ведет к образованию болот.
По условиям питания и местонахождению болота подразделяют на низинные и верховые (рис. 12). Первые получают питание за счет атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод. Большое количество минеральных компонентов, поступающих с подземными водами, способствует активному развитию растительности и большой ее продуктивности. При определенных условиях низинные болота превращаются в так называемые верховые. В этих болотах осуществляется торфообразование -весьма сложный геохимический процесс минералообразования и осадконакопления. Накопление торфа, с одной стороны, наращивает запасы плодородия в земных недрах за счет увеличения объема гумуса, а также способствует консервации избыточного углерода, но, с другой стороны, существенно обедняет минеральную составляющую, питающую растения на болоте. Происходит замена на менее требовательные растения, например сфагновые мхи, которые выделяют органические кислоты, замедляющие торфообразо-

Рис. 12. Низинное (а) и верховое (б) болота

вание. Вода уже не попадает в зоны развития сфагновых мхов и процесс разрушения растительности постепенно все более развивается.
Уделенное значительное внимание болотам связано с тем, что они занимают обширные пространства на территории нашей страны и представляют зачастую истоки значительных поверхностных водотоков. Но дело не только в этом, в последнее время установлен факт определяющего влияния болота на существование леса, т. е. существует глубокая связь между оптимальными условиями развития лесных экосистем и существующими в них болотами, да и многими небольшими озерами.
Вода имеет первостепенное значение для функционирования живых организмов. Это основная среда биохимических реакций, в конечном счете абсолютно необходимая составная часть протоплазмы. Питательные вещества переносятся внутри живых организмов в виде водных растворов, а также вода транспортирует и выносит из организмов продукты диссимиляции (И.А. Шилов, 2000). Относительное содержание воды в живых организмах колеблется в пределах от 50 до 95 % (95 % воды содержится в теле медуз, а в тканях многих моллюсков до 92 %). От количества воды и растворенных солей зависит внутриклеточный и межклеточный обмен, а у гидробионтов -осмотические
взаимоотношения с окружающей средой. Большинство наземных животных могут совершать газовый обмен со средой только при наличии влажных поверхностей; влага также при своем испарении способствует формированию теплового баланса между меняющимися температурными параметрами среды и теплотой организмов.
И.А. Шилов (2000) описывает водный обмен между организмами и средой как обмен, состоящий из двух противоположных Процессов, один из которых - поступление воды в организм, другой -отдача ее во внешнюю среду. У высших растений этот процесс представляет собой «насасывание» корневой системой воды из почвы, проведением ее (вместе с растворенными веществами) к отдельным органам и клеткам и выведением в процессе транспирации. Из всего объема 5 % воды используется для фотосинтеза, а остальное для поддержания тургора (внутреннего гидростатического давления в живых клетках, вызывающего напряжение клеточной оболочки).
Животные получают воду, главным образом, при питье и этот путь для большинства из них, даже для водных, является не только необходимым, но и единственным. Выведение же воды происходит с мочой и экскрементами, а также путем испарения. Отдельные организмы, обитающие в водной среде, способны получать и отдавать воду либо через свои покровы, либо через специализированные участки тканей, проницаемые для воды. Это имеет отношение и к наземным обитателям: для многих растений, беспозвоночных животных и амфибий характерно получение воды из таких источников, как роса, туман, дождь.
Для животных одним из источников воды является пища. При этом значение ее в водном обмене не исчерпывается содержанием воды в тканях кормовых объектов. Усиленное питание сопровождается накоплением в организме жировых резервов, которые имеют значение как энергетического резерва, так и внутреннего источника поступления воды в клетки и ткани. Водный обмен непосредственно связан с обменом солей. Определенный набор солей (ионов) представляет собой необходимое условие для осуществления функций организма в нормальном режиме, так как соли являются частью состава тканей и играют определенную роль в обменных механизмах клеток. Если возникают нарушения в количестве поступающей воды и соответственно необходимых солей, то нарушается полное равновесие и происходят сдвиги осмотических процессов.
Для всех живых организмов важнейшим является поддержание устойчивого водно-солевого обмена как главного фактора осуществления их жизненных функций.

Гидросфера – водная оболочка нашей планеты, включает в себя всю воду, химически не связанную, независимо от ее состояния (жидкую, газообразную, твердую). Гидросфера является одной из геосфер, располагающейся между атмосферой и литосферой. Эта прерывистая оболочка включает все океаны, моря, континентальные пресные и соленые водоемы, ледяные массивы, атмосферную воду и воду в живых существах.

Примерно 70% поверхности Земли покрыты гидросферой. Ее объем около 1400 млн. кубометров, что составляет 1/800 объема всей планеты. 98% вод гидросферы – Мировой океан, 1,6 % заключено в материковых льдах, остальная часть гидросферы приходится на долю пресных рек, озер, подземных вод. Таким образом, гидросфера делится на Мировой океан, подземные воды и континентальные воды, причем каждая группа, в свою очередь, включает подгруппы более низких уровней. Так, в атмосфере вода находится в стратосфере и тропосфере, на земной поверхности выделяют воды океанов, морей, рек, озер, ледников, в литосфере – воды осадочного чехла, фундамента.

Несмотря на то, что основная масса воды сосредоточена в океанах и морях, а на долю поверхностных вод приходится лишь малая часть гидросферы (0,3%), именно они играют главную роль в существовании биосферы Земли. Поверхностные воды – это основной источник водоснабжения, обводнения и орошения. В зоне водообмена пресные подземные воды быстро обновляются в ходе общего круговорота воды, поэтому при рациональной эксплуатации можно использовать их неограниченно долгий срок.

В процессе развития молодой Земли гидросфера формировалась при становлении литосферы, которая за геологическую историю нашей планеты выделила огромное количество водяного пара и подземных магматических вод. Гидросфера образовалась в ходе длительной эволюции Земли и дифференциации ее структурных компонентов. В гидросфере впервые на Земле зародилась жизнь. Позднее в начале палеозойской эры состоялся выход живых организмов на сушу, и началось постепенное расселение их на континентах. Жизнь без воды невозможна. В тканях всех живых организмов содержится до 70-80% воды.

Воды гидросферы постоянно взаимодействуют с атмосферой, земной корой литосферы и биосферой. На границе между гидросферой и литосферой формируются практически все осадочные горные породы, которые составляют осадочный слой земной коры. Гидросферу можно рассматривать как часть биосферы, так как она полностью заселена живыми организмами, которые, в свою очередь, оказывают влияние на состав гидросферы. Взаимодействие вод гидросферы, переход воды из одного состояния в другое проявляется как сложный круговорот воды в природе. Все виды круговорота воды различных объемов представляют собой единый гидрологический цикл, в ходе которого осуществляется возобновление всех типов вод. Гидросфера является незамкнутой системой, воды которой тесно взаимосвязаны, что обусловливает единство гидросферы как природной системы и взаимовлияние гидросферы и других геосфер.

Похожие материалы:

«ВОДНАЯ ОБОЛОЧКА ЗЕМЛИ»

1. Общие сведения о воде

2. Мировой океан

3. Подземные воды

4. Реки

5. Озера и болота

Список использованной литературы

1. Общие сведения о воде

Гидросфера. Гидросферой называют водную оболочку Земли. В ее состав входят воды суши – реки, болота, ледники, подземные воды и воды Мирового океана.

Основная масса воды на Земле находится в морях и океанах – там ее почти 94 %; 4,12 % воды содержится в земной коре и 1,69 % – в ледниках Антарктиды, Арктики и в горных странах. На долю пресной воды приходится всего лишь 2 % из общих ее запасов.

Свойства воды. Вода – это самый распространенный в природе минерал. Чистая вода прозрачна, бесцветна, не имеет запаха. Она обладает удивительными свойствами, отличающими ее от других природных тел. Это единственный минерал, существующий в естественных условиях в трех состояниях – жидком, твердом и газообразном. Переход ее из одного состояния в другое происходит постоянно. Интенсивность этого процесса обусловлена в первую очередь температурой воздуха.

При переходе воды из газообразного состояния в жидкое выделяется тепло, а при испарении жидкой воды тепло поглощается. В солнечные дни и летом толща воды прогревается на значительную глубину и как бы конденсирует тепло, а при отсутствии солнечного освещения или его снижении тепло постепенно выделяется. По этой причине ночью вода теплее окружающего воздуха.

При замерзании вода увеличивается в объеме, поэтому кубик льда легче кубика воды такого же объема и не тонет, а плавает.

Самой плотной и соответственно самой «тяжелой» вода становится при температуре +4 °C. Вода этой температуры опускается на дно водоемов, где такая температура сохраняется стабильно, что делает возможным существование живых организмов в замерзших водоемах зимой.

Воду называют универсальным растворителем. Она растворяет почти все вещества, с которыми соприкасается, кроме жиров и некоторых минералов. В результате чистой воды в природе не бывает. Она всегда встречается в виде растворов большей или меньшей степени концентрации.

Будучи подвижным (текучим) телом, вода проникает в разные среды, движется во всех направлениях и выступает как транспортировщик растворов. Этим она обеспечивает обмен веществ в географической оболочке, в том числе между организмами и средой.

Вода обладает способностью «прилипать» к поверхности других тел и подниматься вверх по тонким капиллярным сосудам. С этим ее свойством связаны циркуляция воды в почвах и горных породах, кровообращение животных, движение соков растений вверх по стеблю.

Вода вездесуща. Она наполняет крупные и мелкие водоемы, содержится в недрах Земли, в виде водяного пара присутствует в атмосфере, служит непременным компонентом всех живых организмов. Так, организм человека на 65 %, а тела обитателей морей и океанов на 80–90 % состоят из воды.

Значение воды не ограничивается воздействием на жизнь и хозяйственную деятельность. Она оказывает огромное влияние на всю нашу планету. Академик В. И. Вернадский писал, что «нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней (водой) по влиянию на ход основных, самых жизненных геологических процессов».

Происхождение воды. Казалось бы, о воде человечество знает все. Тем не менее вопрос о происхождении воды на Земле до сих пор остается открытым. Одни ученые считают, что вода образовалась в результате синтеза водорода и кислорода, выделяющихся из недр Земли, другие, например академик О. Ю. Шмидт, считают, что вода на Землю привнесена из космоса при образовании планеты.

Вместе с космической пылью и минеральными частицами на нарождающуюся Землю падали кусочки и глыбы космического льда. При разогревании планеты лед превратился в водяной пар и воду.

2. Мировой океан

Деление Мирового океана. Мировой океан делят на четыре основные части – океаны – Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый.

Воды Мирового океана имеют ряд общих признаков:

– все воды Мирового океана соединены между собой;

– уровень водной поверхности в них практически одинаков;

– вода Мирового океана содержит значительное количество растворенных минеральных солей и имеет горько-соленый вкус, что не позволяет в естественных условиях использовать эту воду в пищевых целях. Соленость воды измеряется в промилле (%о). Число промилле показывает, сколько граммов соли содержится в 1 л воды. Средняя соленость Мирового океана составляет 35%о.

Воды Мирового океана распределены неравномерно. В Южном полушарии между 30–70° широты океан занимает более 95 %, а в Северном – чуть более 44 %, что позволило называть Южное полушарие океаническим, а Северное – материковым.

Воды Мирового океана, вдаваясь в сушу, образуют моря и заливы. Море – это относительно изолированная часть океана, отличающаяся от него соленостью и температурой воды, а иногда наличием течения. Так, соленость Балтийского моря колеблется от 3 до 20%о, а Красного – более 40%о.

Заливы меньше изолированы от океана, их воды мало отличаются по свойствам от вод тех океанов или морей, к которым они относятся.

Исторически сложилось так, что некоторые типичные моря называют заливами. Таковы, например, Бенгальский, Гудзонов, Мексиканский заливы. Некоторые части океана названы морями условно в связи с особенностями их природы. Таково, например, Саргассово море.

В зависимости от географического положения моря делятся на материковые (Средиземное и др.) и внутриматериковые (Балтийское и др.). По степени обособленности и особенностям выделяют внутренние (Черное, Белое и др.), окраинные (Баренцево, Охотское и др.) и межостровные (Яванское, Банда и др.).

Моря и океаны соединяются между собой проливами – более или менее узкими участками воды, расположенными между частями суши. В проливах обычно имеется течение. Некоторые проливы очень обширны и несут огромные массы воды (пролив Дрейка), другие – узкие, извилистые и мелководные (Босфор, Магелланов пролив).

Кроме солей в океанской воде растворено множество газов, в том числе и кислород, который необходим для дыхания живых организмов. В холодных водах полярных морей кислорода содержится больше.

Морские животные используют углекислый газ, содержащийся в водах океана, для строительства скелетов и раковин.

Температура воды в океанах неодинакова и колеблется от 27–28 °C на экваторе до -20 °C в полярных широтах.

В умеренных широтах имеют место сезонные колебания температур от 0 до +20 °C.

Воды полярных морей и океанов замерзают. Граница ледяного покрова проходит от берегов Ньюфаундленда к западному побережью Гренландии, далее к берегам Шпицбергена и Кольского полуострова. В Тихом океане эта граница опускается южнее и проходит от северной части полуострова Корея к острову Хоккайдо и далее через Курильские острова к берегам Америки.

В Южном полушарии граница ледяного покрова поднимается до 40–45° ю. ш.

Движение. Вода в Мировом океане находится в постоянном движении. Выделяют три вида движений: волновые, поступательные и смешанные.

Волновые движения возникают под воздействием ветра и охватывают только поверхность океана. Под напором ветра в верхней части волны частицы воды движутся в направлении движения волны, а в нижней – в противоположном направлении, совершая путь по круговым орбитам. По этой причине предметы, находящиеся на воде и не имеющие парусности, не движутся по горизонтали в направлении ветра, а колеблются на месте. Не случайно эти волны называют колебательными.

Каждая волна имеет гребень, склон и подошву (рис. 30). Расстояние между гребнем и подошвой по вертикали называется высотой, а между двумя гребнями – длиной волны. Чем сильнее ветер, тем крупнее волны. В отдельных случаях они достигают высоты до 20 м и даже до 1 км. С глубиной волны затухают.

Рис. 30. Строение волны

К берегу под напором ветра волны движутся быстрее, чем от берега, в результате чего пенистые гребни их сдвигаются вперед, наклоняются и обрушиваются на берег. У скалистых берегов сила, с которой волна бьется о береговые скалы, достигает нескольких тонн на 1 м 2 .

При подводных землетрясениях возникают волны цунами, которые охватывают всю толщу воды. Длина этих волн очень велика и составляет несколько десятков километров. Эти волны очень пологие, и встреча с ними в открытом океане неопасна. Скорость перемещения волны цунами достигает 900 км/ч. При приближении к берегу в результате трения волны о дно океана скорость ее падает, волна стремительно укорачивается, но при этом растет в высоту, достигая иногда 30 м. Эти волны производят опустошительные разрушения в береговой зоне.

Поступательные движения огромных масс океанской воды приводят к появлению морских или океанических течений. Такие течения возникают на разных глубинах, в результате чего вода перемешивается.

Основная причина возникновения течений – постоянные ветры, дующие в одном направлении. Такие течения называют дрейфовыми (поверхностными). Они вовлекают в движение массу воды глубиной до 300 м, а шириной в несколько сотен километров. Этот гигантский водный поток – река в океане – движется со скоростью от 3 до 9-10 км/ч. Протяженность таких «рек» может достигать нескольких тысяч километров. Например, течение Гольфстрим, начинаясь в Мексиканском заливе, имеет протяженность более 10 тыс. км и достигает острова Новая Земля. Это течение переносит в 20 раз больше воды, чем все реки земного шара, взятые вместе.

Среди дрейфовых течений Мирового океана в первую очередь следует назвать северные и южные пассатные течения, имеющие общее направление с востока на запад, вызванные пассатами – постоянными ветрами, дующими к экватору со скоростью 30–40 км/ч. Встречая на своем пути препятствие в виде материков, течения изменяют направление движения и движутся вдоль берегов материков на юг и север.

Гидросфера – это водная оболочка Земли, которая частично покрывает и твердую поверхность земли.

По мнению ученых, Гидросфера формировалась медленно, ускоряясь лишь в периоды тектонической активности.

Иногда Гидросферу еще называют Мировым океаном. Мы, во избежание путаницы, будем использовать термин Гидросфера. Про Мировой океан, как часть Гидросферы, вы сможете прочитать в статье МИРОВОЙ ОКЕАН И ЕГО ЧАСТИ → .

Для лучшего понимания сути термина Гидросфера ниже приведем несколько определений.

Гидросфера

Экологический словарь

ГИДРОСФЕРА (от гидро… и греч. sphaira - шар) — прерывистая водная оболочка Земли. Тесно взаимодействует с живой оболочкой Земли. Гидросфера является средой обитания гидробионтов, встречающихся во всей толще воды - от пленки поверхностного натяжения воды (эпинейстона) до максимальных глубин Мирового океана (до 11 000 м). Общий объем воды на Земле во всех ее физических состояниях - жидком, твердом, газообразном - составляет 1454703,2 км3, из них 97% приходится на воды Мирового океана. По площади гидросфера занимает около 71% всей площади планеты. Общая доля водных ресурсов гидросферы, пригодных для хозяйственного использования без проведения специальных мероприятий, - около 5–6 млн. км3, что равно 0,3–0,4% объема всей гидросферы, т.е. объема всей свободной воды на Земле. Гидросфера является колыбелью жизни на нашей планете. Живые организмы играют активную роль в круговороте воды на Земле: весь объем гидросферы проходит через живое вещество за 2 млн. лет.

Экологический энциклопедический словарь. - Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И.И. Дедю 1989

Геологическая энциклопедия

ГИДРОСФЕРА - прерывистая водная оболочка Земли, одна из геосфер, располагающаяся между атмосферой и литосферой; совокупность океанов, морей, континентальных водоемов и ледяных покровов. Гидросфера покрывает около 70,8% земной поверхности. Объем Г. - 1370,3 млн. км3, что составляет примерно 1/800 объема планеты. 98,3% массы Г. сосредоточено в Мировом океане, 1,6% - в материковых льдах. Гидросфера сложно взаимодействует с атмосферой и литосферой. На границе Г. и литосферы образуется большинство осад. г. п. (см. Осадкообразование современное). Г. является частью биосферы и целиком населена живыми организмами, которые оказывают воздействие на ее состав. Происхождение Г. связывают с длительной эволюцией планеты и дифференциацией ее вещества.

Геологический словарь: в 2-х томах. - М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978

Морской словарь

Гидросфера — совокупность океанов, морей и вод суши, а также подземных вод, ледников и снежного покрова. Часто под гидросферой подразумевают только океаны и моря.

EdwART. Толковый Военно-морской Словарь, 2010

Большой Энциклопедический словарь

ГИДРОСФЕРА (от гидро и сфера) — совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежного покрова. Часто под гидросферой подразумевают только океаны и моря.

Большой Энциклопедический словарь. 2000

Толковый словарь Ожегова

ГИДРОСФЕ́РА, -ы, жен. (спец.). Совокупность всех вод земного шара: океанов, морей, рек, озёр, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников и снежного покрова.
| прил. гидросферный, -ая, -ое.

Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949-1992

Начала современного естествознания

Гидросфера (от гидро и сфера) - одна из геосфер, водная оболочка Земли, место обитания гидробионтов, совокупность океанов, морей, озер, рек, водохранилищ, болот, поземных вод, ледников и снежного покрова. Основная масса воды гидросферы сосредоточена в морях и океанах (94%), второе место по объему занимают подземные воды (4%), третье - лед и снег арктической и антарктической областей (2%). Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли (десятые и тысячные) процентов от общего объема воды гидросферы. Химический состав гидросферы приближается к среднему составу морской воды. Участвуя в сложном природном круговороте веществ на Земле, вода каждые 10 млн лет разлагается и образуется вновь при фотосинтезе и дыхании.

Начала современного естествознания. Тезаурус. - Ростов-на-Дону. В.Н. Савченко, В.П. Смагин. 2006

Гидросфера (от Гидро… и Сфера) — прерывистая водная оболочка Земли, располагающаяся между атмосферой (См. Атмосфера) и твёрдой земной корой (литосферой) и представляющая собой совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши. В более широком смысле в состав Г. включают также подземные воды, лёд и снег Арктики и Антарктики, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Основная масса воды Г. сосредоточена в морях и океанах, второе место по объёму водных масс занимают подземные воды, третье - лёд и снег арктических и антарктических областей. Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объёма воды Г. (см. табл.). Химический состав Г. приближается к среднему составу морской воды.

Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе Г., тем не менее играют важнейшую роль в жизни нашей планеты, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Воды Г. находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой и биосферой. Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. В Г. впервые зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу.

Виды вод	Название	Объем, млн. км 3	К общему объему, %
Морские воды	Морская	1370	94
Подземные воды (за исключением почвенных вод)	Грунтовая	61,4	4
Лёд и снег	Лед	24,0	2
Пресные поверхностные воды суши	Пресная	0,5	0,4
Атмосферные воды	Атмосферная	0,015	0,01
Воды, содержащиеся в живых организмах	Биологическая	0,00005	0,0003

Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия. 1969-1978

Для лучшего взаимопонимания, кратко сформулируем, что мы будем понимать под Гидросферой в рамках этого материала и в рамках этого сайта. Под гидросферой мы будем понимать оболочку Земного шара, в которую объединены все воды Земного шара, вне зависимости от их состояния и месторасположения.

В гидросфере происходит непрерывная циркуляция воды между различными ее частями и переход воды из одного состояния в другое — так называемый Круговорот воды в природе .

Части гидросферы

Гидросфера взаимодействует со всеми геосферами Земли. Условно гидросферу можно разбить на три части:

1. Вода в атмосфере;
2. Вода на поверхности Земли;
3. Подземные воды.

В атмосфере в виде водяного пара содержится 12,4 триллиона тон воды. Водяной пар обновляется 32 раза в год или каждые 11 дней. В результате конденсации или сублимации водяного пара на взвешенных частицах, присутствующих в атмосфере, образуются облака или туманы, при этом выделяется достаточно большое количество тепла.

С водами на поверхности Земли – Мировым океаном вы можете ознакомиться в статье « ».

Подземные воды включают в себя: подземные воды, влага в почвах, напорные глубинные воды, гравитационные воды верхних слоев земной коры, воды в связанных состояниях в разных горных породах, воды находящиеся в минералах и ювенильные воды …

Распределение воды в гидросфере

• Океаны – 97,47%;
• Ледовые шапки и ледники – 1,984;
• Подземные воды – 0,592%;
• Озера – 0,007%;
• Влажные почвы – 0,005%;
• Атмосферный Водяной пар – 0,001%;
• Реки – 0,0001%;
• Биота – 0,0001%.

Ученые подсчитали, что масса гидросферы составляет 1 460 000 триллионов тонн воды, что, тем не менее, составляет лишь 0,004% от всей массы Земли.

Гидросфера – активно участвует в геологических процессах Земли. Она во многом обеспечивает взаимосвязь и взаимодействие между разными геосферами Земли.