Что изучает гидросфера. Гидросфера — определение, состав и строение, интересные факты

Как многие мальчишки, я мечтал стать моряком, и тема воды интересовала меня еще в далеком детстве. О гидросфере же впервые услышал на уроках природоведения от своей первой учительницы. Был удивлен тогда, что все реки, моря, океаны, и даже ледники можно объединить таким красивым названием.

Много читал по данной тематике и охотно поделюсь своими знаниями и наблюдениями. Но начать следует с определения.

Гидросфера – что это такое

Как гласят все энциклопедии и учебники, гидросфера – это одна из оболочек Земли, а именно водная . Наиболее полно представить ее состав нам поможет картинка, представленная ниже.

Большая часть всей воды на планете не пригодна для питья и полива , поскольку это соленые воды морей и океанов . Для этих нужд подходит только пресная вода , часть ее находится глубоко под землей, другая часть – в замороженном состоянии в виде ледников , а мы можем пользоваться лишь ее ничтожно малой долей, находящейся на поверхности . Гидросфера простирается на высоту до 9 километров (снежные вершины Эвереста ) и на глубину до 11 километров (Мариинская впадина) . Считается, что именно в этой оболочке зародилась вся жизнь на Земле.

Уникальные свойства воды

Всем известна формула воды (H2O), еще раз подтверждающая, что это химическое соединение , бесцветное, не имеющее вкуса и запаха .

Оно единственное может находиться в разных состояниях :

жидком;
твердом (лед), при температуре ниже 0 градусов;
газообразном (пары), при температуре 100 градусов.

Вода прекрасно растворяет некоторые элементы . Она является самым распространенным веществом на Земле. Даже человек состоит на 80% из воды, огурец – на 95%, а медуза и вовсе на 99%.

Экологические проблемы гидросферы

Страшно представить, что случится, если гидросфера вдруг исчезнет . Тогда в одночасье погибнет все живое. Конечно, это смоделированная ситуация, но людям стоит задуматься о сохранении этой земной оболочки.

На данном этапе человечество продолжает халатно относиться к гидросфере , наивно полагая, что воды много, хватит всем на долгие годы. Это неверное суждение, есть регионы, где ее совсем мало. Однако повсеместно в воду сбрасывают все, что угодно. Можно выделить следующие типы загрязнений :

механическое (песок, зола, пыль и прочее);
тепловое;
химическое и радиоактивное;
органическое и поверхностное (нефть, химические соединения, отходы животноводства).

При этом надо помнить, что гидросфера активно взаимодействует с остальными оболочками Земли . Вся грязь из нее переходит на них. Так что же такое гидросфера ? Это не просто вся вода на планете, но и необходимые условия нашего существования, которые нужно оберегать .

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:

Цель приведенной ниже статьи - рассказать, что такое гидросфера, показать насколько богата наша планета водными ресурсами, и как важно не нарушать баланс в природе. Планета Земля покрыта тремя оболочками. Это атмосфера, литосфера и гидросфера. Благодаря их взаимодействию зародилась жизнь. Они аккумулируют солнечную энергию и распределяют ее между всеми организмами.

Рассмотрим, что такое гидросфера.

Определение

Если говорить просто, то это Это всевозможные источники драгоценной жидкости. Сюда входят моря, океаны, реки, ледники, подземные реки и многое другое. Частью гидросферы является вода в атмосфере и во всех живых организмах. Но самую большую долю составляет соленая вода Мирового океана.

Если рассмотреть с научной точки зрения, что такое гидросфера, то это комплекс наук, включающий в себя целое подразделение исследовательских дисциплин. Рассмотрим, какие науки занимаются изучением составляющих гидросферы.

Гидрология. Сфера исследования - поверхностные водоемы суши: реки, озера, болота, каналы, пруды, водохранилища.
Океанология - изучает Мировой океан.
Гляциология - наземные льды.
Метеорология - жидкость в атмосфере и ее влияние на погоду и климат.
Гидрохимия - химический состав воды.
Гидрогеология - занимается подземными водами.
Геокриология - вода в твердом состоянии: ледники и вечные снега.
Гидрогеохимия - молодая наука, изучающая химический состав всей гидросферы.
Гидрогеофизика - также новое направление, основа которой - физические свойства водной оболочки Земли.

Состав гидросферы

Из чего же она состоит? Гидросфера включается в себя все виды влаги на планете. Ее объем трудно представить. Ученые подсчитали, что он составляет 1370,3 млн км 3 . За всю историю существования планеты, масса воды никогда не изменялась.

Интересный факт: каждый пятый человек мечтает вдоволь напиться воды. Но сколько бы он не выпивал, ему не удается это сделать.

Рассмотрим состав гидросферы:

Мировой океан. Занимает большую часть, а вернее, практически весь объем водной оболочки. Он включает в себя четыре океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый.
Вода суши. Сюда относятся все источники драгоценной жидкости, которые можно встретить на континентах: реки, озера, болота.
Подземные воды - это огромный запас влаги, находящийся в литосфере.
Ледники и постоянные снега, на долю которых приходится значительная часть запасов воды.
Вода в атмосфере и в живых организмах.

Процентное соотношение источников гидросферы Земли представлено на рисунке ниже.

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.

Скорость круговорота

Составляющие гидросферы Земли обновляются с разной скоростью. Быстрее всего обновляется запас воды в организме человека, поскольку он на 80 % из нее состоит. В течение нескольких часов при обильном употреблении напитков, можно полностью восстановить баланс.

А вот ледники и мировой океан обновляются очень медленно. Для того чтобы появились совершенно новые айсберги в полярных широтах необходимо почти 10 тыс. лет. Можно представить, сколько уже существует лед в Арктике и Антарктиде.

Вода в Мировом океане очищается немного быстрее - за 2,7 тыс. лет.

Питательная сила живых организмов

Вода - это уникальное химическое соединение водорода и кислорода. Она не имеет запаха, вкуса, цвета, но легко впитывает их из окружающей среды. Ее молекулы тяжело разъединить, но в тоже время они содержат ионы хлора, серы, углерода, натрия.

В воде зародилась жизнь, и она содержится во всех организмах, совершающих обмен веществ. Есть животные, тела которых почти жидкие. Медуза на 99 % состоит из воды, рыба всего на 75 %. В растениях сока ее еще больше: в огурце - 95 %, моркови - 90 %, яблоке - 85 %, картофеле - 80 %.

Функции водной оболочки

Гидросфера Земли выполняется несколько жизненно важных для планеты функций:

Аккумулирующая. Вся энергия Солнца в первую очередь попадает в океан. Там она сохраняется и распределяется по планете. Такой процесс обеспечивает сохранение средней положительной температуры.
Производство кислорода. Больше всего этого вещества вырабатывается фитопланктоном, находящимся в Мировом океане.
Распределение пресной воды за счет круговоротов.
Обеспечивает ресурсами. Мировой океан содержит значительные запасы продовольствия, а также других полезных добываемых ресурсов.
Рекреационный потенциал для человека, который использует океан в своих целях: для энергии, очистки, охлаждения, развлечения.

Гидросфера и человек

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

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.
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 м 3 чистой питьевой воды в сутки. При этом возвращается жидкость в океан загрязненная, непригодная для живых организмов, и океану приходится самостоятельно ее очищать.

Классификация по характеру использования

Для человека вода имеет разное значение. Мы употребляем в пищу, в ней стираем и убираем. Поэтому, ученые предложили такую градацию:

Питьевая вода - чистая вода без токсических и химических веществ, пригодная к употреблению в сыром виде.
Минеральная вода - обогащенная минеральными компонентами вода, которая добывается из земных недр. Используется в лечебных целях.
Промышленная вода - используется в производстве, проходит один или два этапа очистки.
Теплоэнергетическая вода - забор берется из термальных источников.

Техническая вода

Вода для технических нужд может быть абсолютно разная. В сельском хозяйстве ее используют для полива, причем очищать ее не требуется. В энергетических целях для отопления помещений воду переводят в газообразное состояние. В больницы, бани, прачечные поступает хозяйственно-бытовая жидкость с меньшой очисткой.

Вода, используемая в промышленности часто загрязненная. Но больше половины потребляемого объема используют для охлаждения агрегатов. В этом случае она не загрязняется и может быть использована повторно.

Проблемы гидросферы

Мировой океан - это среда, которая способна самоочищаться. Но людей на Земле 7 миллиардов, и скорость загрязнения намного больше, чем скорость возобновления. Это может привести к непоправимым последствиям. Рассмотрим, основные источники загрязнения гидросферы:

Промышленные, сельскохозяйственные, бытовые стоки.
Бытовые отходы прибрежных зон.
Загрязнение нефтью и нефтепродуктами.
Попадание в мировой океан тяжелых металлов.
Кислотные дожди, результатом которых является уничтожение ареола живых существ.
Транспорт.

Загрязнение морей и океанов

Человек и гидросфера должны существовать в мире. Ведь от того, как мы будет относиться к источнику нашей жизни, так нам и отплатит природа. Уже сейчас поверхность океанов и морей очень сильно загрязняется нефтепродуктами и отходами. Более 20 % поверхности воды покрыто непроницаемой пленкой нефти, через которую не может осуществляется обмен кислородом и паром. Это привод к гибели экосистем.

Из-за значительных загрязнений происходит истощение природными ресурсами. Наглядный пример - Аральское море. С 1984 года здесь больше не водится рыба.

С 1943-го проводилось загрязнение гидросферы опасными радиоактивными веществами. Их зарывали на морском дне. С 1993 года это делать запрещено. Но за 50 лет пагубного воздействия человек мог нанести океану непоправимый вред.

Опасность со стороны рек и озер

Загрязнение суши еще более опасно для человека. Ведь именно оттуда ведется забор пресной воды для хозяйственных нужд и для употребления в пищу. На сегодняшний день в России большинство рек относится к категории сильнозагрязненных. Вот рейтинг самых опасных водоемов в России:

Волга;
Енисей;
Иртыш;
Кама;
Исеть;
Лена;
Печора;
Томь.

Решение экологических проблем

Человечество должно понять, что чем больше внимания мы будем уделять сохранению чистоты в природе, тем больший шанс у наших потомков жить в благоприятной среде. В погоне за деньгами и прибылью, множество предприятий пренебрегают основными правилами очистки. Основная задача - это сооружение очистительных фильтров в прибрежных районах, в местах наибольшего скопления отходов и обеспечение предприятий современными технологиями, направленными на экологическую безопасность.

Послесловие

Из этой статьи мы узнали, что такое гидросфера, какие ее основные составляющие, и с какими проблемами сталкивается Мировой океан. Задача каждого из нас - понимать, что мир создан не человеком, а природой, а мы, нещадно эксплуатируем ее, не осознавая последствий.

Похожие материалы:

Лекция 3.

Гидросфера – водная оболочка земли.

Загрязнение гидросферы.

Источники загрязнения гидросферы.

Методы контроля качества воды.

Меры по охране воды.

Методы очистки сточных вод.

Гидросфера - водная оболочка Земли.

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая все воды, находящиеся в жидком, твердом и газообразном состояниях.

Гидросфера включает воды океанов, морей, подземные воды и поверхностные воды суши. Некоторое количество воды содержится в атмосфере и в живых организмах.

Вода занимает преобладающую часть биосферы Земли (71 % общей площади земной поверхности).

Гидросфера уже 4 млрд лет назад была представлена следующими тремя составляющими: наземной (Мировой океан, речные, почвенные, озерные воды, ледники), подземной (воды литосферы), воздушной (парообразная вода атмосферы). Гидросфера включает следующие виды вод (в скобках доля от общего объема вод в гидросфере, %, по М.И. Львовичу, 1974):

Мировой океан (94,0);

подземные воды (4,3);

ледники (1,7);

воды суши (озера, речные воды, почвенная влага) (0,03);

пары атмосферы (0,001).

Вода входит в состав живого вещества как обязательный компонент (70–99 %). По сути, живое вещество – это водный раствор «живых» молекул. Именно вода обеспечивает их жизнедеятельность. Земная жизнь зародилась в водной среде, и поэтому ее можно считать производной воды.

Фундаментальные свойства воды:

1. Первоесвойство гидросферы – единство и «всюдность » (по выражению В. И. Вернадского) природных вод. Все воды связаны между собой и представляют единое целое. Такое единство природных вод определяется:

а) легким переходом воды из одного фазового состояния в другое. В пределах земных температур известно три состояния: жидкое, твердое, парообразное. Плазменное состояние воды существует при высоких температурах и давлениях в глубоких частях недр;

б) постоянным присутствием в воде газовых компонентов. Природная вода – это водный раствор (газ, взвешенные твердые частицы, минеральные вещества).

2. Второе свойство гидросферы определяется особым строением молекулы воды . Строение и свойства воды обеспечивают наиболее благоприятные условия для развития жизни на Земле. Из физики мы знаем, что все тела при нагревании расширяются, а при охлаждении сжимаются. Вода ведет себя иначе. Если бы при превращении в лед (охлаждении) она сжималась, лед бы был тяжелее воды и тонул на дно рек и озер. Реки были бы проморожены до дна, и жизнь в этих водоемах была бы невозможна. Лед – изолятор, который предохраняет от замерзания воду подо льдом, что защищает всю подводную жизнь. Если бы не было этого свойства, то Земля превратилась бы в закованную льдом планету.

Особое строение молекулы воды обеспечивает многообразие структуры ее при изменении внешних факторов (температура, давление, химического состава). Нам зимой приходилось наблюдать многообразие и красоту ледяных узоров на окнах, снежинку, иней на деревьях. Как нет абсолютно одинаковых двух капель воды, так нет двух типов воды, одинаковых по структуре.

3. Третье свойство гидросферы выражается в геологически вечной подвижности ее. Движение воды весьма многообразно и проявляется в многочисленных круговоротах. Главное движение воды – геологический круговорот вещества. Каждую секунду под влиянием солнечного тепла миллионы кубических метров воды поднимаются вверх и образуют облака. Ветер приводит облака в движение. При подходящих условиях влага выпадает в виде дождя или снега. Дождевые капли имеют благоприятный размер для всего земного и падают тихо, мягко. Случайны ли все благоприятные для жизни совпадения? Так, вода участвует в своеобразных круговоротах вещества и энергии. Эта система установилась на Земле с появлением свободной воды и продолжается по сей день.

Почему происходит движение? Движение может происходить под действием: а) силы тяжести; б) солнечной (тепловой) энергии; в) молекулярного движения при смене фазового состояния.

4. Четвертое свойство гидросферы определяется высокой химической активностью воды . В условиях земной коры нет природных тел, которые в той или иной мере не растворялись бы в природных водах. Вода в биосфере выступает в роли универсального растворителя, ибо, взаимодействуя со всеми веществами, как правило, не вступает с ними в химические реакции. Это обеспечивает обмен веществ между сушей и океаном, организмами и окружающей средой.

Важнейшими абиотическими факторами водной среды являются следующие:

1. Плотность и вязкость.

Плотность воды в 800 раз, а вязкость - примерно в 55 раз больше, чем воздуха.

2. Теплоемкость.

Вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому океан является главным приемником и аккумулятором солнечной энергии.

3. Подвижность.

Постоянное перемещение водных масс способствует поддержанию относительной гомогенности физических и химических свойств.

4. Температурная стратификация.

По глубине водного объекта наблюдается изменение температуры воды.

5. Периодические (годовые, суточные, сезонные) изменения температуры

Самой низкой температурой воды считают - 2 ° С, самой высокой + 35-37 ° С. Динамика колебаний температуры воды меньше, чем воздуха.

6. Прозрачность и мутность воды.

Определяет световой режим под поверхностью воды. От прозрачности (и обратной ей характеристики - мутности) зависит фотосинтез зеленых бактерий, фитопланктона, высших растений, а следовательно, и накопление органического вещества.

Мутность и прозрачность зависят от содержания взвешенных в воде веществ, в том числе и поступающих в водные объекты вместе с промышленными сбросами. В связи с этим прозрачность и содержание взвешенных веществ - важнейшие характеристики природных и сточных вод, подлежащие контролю на промышленном предприятии.

7. Соленость воды.

По степени солености все водоемы условно подразделяются на

пресные с соленостью менее 0,5 0 / 00 ,

солоноватоводные - соленость колеблется в пределах 0,5 – 16 0 / 00 ,

соленые – больше 16 0 / 00 .

Соленость океанических водоемов составляет 32 - 38 0 / 00 ,

Самое высокое содержание солей в соленых озерах, где концентрация электролитов доходит до 370 0 / 00 .

Главное отличие морской воды от речной состоит в том, что подавляющую часть морской соли составляют хлориды , а в речной воде преобладают углекислые соли . Человек для обеспечения жизнедеятельности использует только пресную воду. Из общего количества водных ресурсов на земле на долю пресной воды приходится не более 3%.

8. Растворенный кислород и диоксид углерода.

Перерасход кислорода на дыхание живых организмов и на окисление поступающих в воду с промышленными сбросами органических и минеральных веществ ведет к обеднению живого населения вплоть до невозможности обитания в такой воде аэробных организмов.

9. Концентрация водородных ионов (pH).

Все гидробионты приспособились к определенному уровню pH: одни предпочитают кислую среду, другие - щелочную, третьи - нейтральную. Изменение этих характеристик может привести к гибели гидробионтов.