Что такое гидросфера какой имеет состав
История происхождения
С греческого языка гидросфера переводится как «водный шар». Она пронизывает все геосферы планеты. Именно в воде зародилась первая жизнь.
Учёные всё ещё не могут прийти к окончательному утверждению о происхождении водной оболочки Земли. Сегодня специалисты выдвигают два предположения возникновения гидросферы:
Специалисты приводят различные аргументы, чтобы доказать одну из этих гипотез, но пока сложно сказать, какая теория ближе к истине. Последние исследования в геохимии указывают на то, что вода и гидросфера могли образоваться за счёт дегазации оболочки Земли.
Составляющие водной оболочки
Узнать о составе водной оболочки Земли можно уже из её определения. Гидросфера представляет собой совокупность всей жидкости в любых её агрегатных состояниях, которая расположена между атмосферой и твёрдой земной оболочкой. Она входит в наружную оболочку планеты (биосферу). Эта геосфера включает воды на поверхности и под землёй, а также внутри живых организмов. Подземные водоёмы просачиваются до нижней части земной коры. Основное количество водяного пара обнаружено в тропосфере.
Обычно учёные выделяют 3 основные группы в составе гидросферы:
При описании строения гидросферы следует учитывать её агрегатное состояние. В природе вода встречается в трёх видах: газообразном, жидком и твёрдом. Последнее состояние характерно для ледников, которые составляют 1,65% от всего объёма гидросферы. В них содержится большая часть пресных вод. В газообразном состоянии вещество встречается в атмосферной влаге, образующей облака.
Свойства гидросферы
Несмотря на отличия в составе, состоянии и месте нахождения, все части гидросферы на Земле взаимосвязаны и представляют единое целое. Их взаимодействие в круговороте воды представлено непрерывным процессом перемещения водных масс вод воздействием солнечной энергии. Это условие обязательно для существования жизни на Земле. Кроме того, водные массы взаимодействуют с другими геосферами, обуславливая единство природной системы.
Гидрологический цикл характеризуется перемещением жидкости из океанов в атмосферу, через которую они перемещаются над литосферой и попадают обратно в поверхностные и подземные воды. Круговорот вещества включает несколько стадий:
Эти процессы происходят на расстояниях 15 км в атмосферу и до 5 км вглубь земной коры. Примерно одна третья часть солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, участвует в испарении жидкости из океанов. Сформированная парообразная влага конденсируется в облаках, дожде и снегу.
Влажность выступает главным фактором в определении погоды. Это движущая сила штормов, которая разделяет электрический заряд и способствует образованию молний. Осадки в виде дождей питают почву, увеличивают объём подземных вод, служат пищей для живых организмов и пополняют реки, через которые растворённые химические элементы и отложения переносятся в Мировой океан.
Водные массы участвуют и в круговороте углерода. Под воздействием жидкости и растворённого углекислого газа из континентальных пород выветривается кальций, который затем переносится через атмосферу в океаны. Там вещество образует карбонат кальция. Соединение осаждается на дне водоёма и со временем превращается в известняки. Некоторые карбонаты затем переходят в недра планеты. Этот процесс происходит из-за тектоники плит. Потом они расплавляются и выделяют в атмосферу углекислый газ.
Значение для человека
При изучении геосфер специалисты стараются раскрыть все их свойства, чтобы люди могли использовать дары планеты для различных нужд. Важно определить, какова роль гидросферы в жизнедеятельности человека.
Ни один живой организм на Земле не может существовать без воды. Вещество создаёт условия для зарождения жизни. Поэтому исследование других планет сводится к поиску этой жидкости, которая может подтвердить возможное на них существование живых организмов.
Сегодня биологи утверждают, что тело человека состоит на 75−80% из воды и её растворов. Вещество помогает реализовывать необходимые функции обмена веществ и других процессов в организме. Одно из главных свойств воды — транспортная функция. Жидкость доставляет до всех органов кислород и полезные микроэлементы. Также вода считается отличным помощником в борьбе с лишним весом. Она значительно снижает калорийность потребляемых продуктов и отбивает желание съесть что-нибудь сладкое.
Если человек теряет хотя бы 2−3% воды от своей массы, то его начинает мучить жажда. Если её вовремя не утолить, уровень жидкости продолжит стремительно уменьшаться, а это может привести к галлюцинациям. Если организм потеряет больше 20% важного вещества, тогда возможен летальный исход.
Хотя гидросфера считается основой всего живого на Земле, человек пока неспособен бережно к ней относиться. Многочисленные факторы заставляют водную оболочку менять свою структуру и становиться неприемлемой для нормальной жизнедеятельности. Деятельность людей вызвала множество экологических проблем, которые привели к тому, что гидросфера стала испытывать отрицательные влияния:
Воздействие человека на гидросферу стремительно увеличивается за счёт развития науки и техники. Только недавно некоторые предприятия начали применять новые разновидности защиты, благодаря которым водоёмы не будут загрязняться отходами производства.
Опасные явления
Сегодня существует много проблем, непосредственно связанных с водной оболочкой нашей планеты. Одна из них — повышение уровня моря. Эта проблема может затронуть как человечество, так и все существующие экосистемы. Учёные считают, что увеличение уровня моря объясняется расширением океанических вод из-за повышенных показателей температуры и тающих ледников.
За последние несколько десять лет уменьшился в размерах арктический морской лёд. Из недавних исследований NASA известно, что он истощается со скоростью 9,5% за десятилетие. Это негативно влияет на концентрацию солей в океане, температуру и место проживания животных. К примеру, из-за разрыва льдов белые медведи не могут доплыть до суши и тонут. Поэтому количество этих зверей стремительно уменьшается. Кроме того, потеря льдов сказывается и на отражательной способности поверхностей планеты: тёмные воды океанов начинают поглощать много тепла.
Также изменяется количество осадков. Их увеличение может привести к наводнениям и оползням. Снижение объёма осадков вызывает засухи и пожары. Ураганы и феномен Эль-Ниньо тоже воздействуют на погодные условия. Изменение характера муссонов может вызвать засухи на обширных территориях, на которые влияют сезонные ветры.
Поскольку глобальная температура постоянно повышается, вечная мерзлота в тундре тает. Это приводит к нестабильности почвы, на которой располагаются дома. Кроме того, специалисты считают, что таяние вечной мерзлоты может сформировать большой объём двуокиси углерода и метана в воздух. Высвобожденные парниковые газы затем будут способствовать глобальному потеплению из-за выделения тепла в атмосферу.
Занимательные факты
В школе обычно дают только основную информацию о гидросфере. Однако об океанах, реках, озёрах и других водных источниках есть множество интересных фактов, о которых будет полезно узнать любому человеку:
Без гидросферы не представляется жизнь на Земле и существование всех других геосфер. Специалисты считают, что изучены ещё не все свойства водной оболочки планеты. Вода служит источником жизни для различных организмов, включая человека. Но негативное влияние на гидросферу может нарушить её баланс. Людям необходимо бережно относиться к гидросфере и стараться сохранить водоёмы чистыми.
Гидросфера Земли: состав и структура, значение для экологии и человечества
Значение гидросферы для развития планеты переоценить сложно — жизнь на Земле была бы невозможной, если бы на ней не было воды. Площадь нашей планеты составляет более 510 млн квадратных километров, и большую часть этой поверхности покрывает вода. Она содержится в различных источниках, имеет разное агрегатное состояние, а значит, состав и строение гидросферы может быть различным.
Львиная доля водного объема приходится на воды Мирового океана. Кроме того, большое количество воды содержится в почве и в скальных породах (грунтовые воды), а также на территории вечной мерзлоты (полярные ледники). Вода в пресных источниках, таких как реки, озера, занимает менее 1 % от общего объема. Незначительное количество воды содержится и в атмосфере в виде пара. Несмотря на то, что эти показатели крайне малы, такой пар является неотъемлемой частью процесса циркуляции воды в природе и имеет крайне важное значение для экосистемы планеты.
Что такое гидросфера
Гидросфера представляет собой водную оболочку Земли, расположенную между атмосферой (газовой оболочкой) и литосферой (твердой земной корой).
В состав гидросферы входит вода, которая представлена в 3 состояниях:
В состав данной системы входит большое количество различных химических элементов: различных минеральных солей, газов, других соединений.
Гидросфера является динамической, постоянно меняющейся системой, образующей круговорот воды в природе, когда жидкость испаряется из источников, поднимаясь в виде газа в атмосферу, а затем конденсируется, выпадая в виде осадков.
Теории формирования
В современном научном обществе существуют 2 основных теории формирования гидросферы.
Приверженцы теллурической теории считают, что земная кора, атмосфера и водная оболочка планеты формировались в одно и то же время, разделяясь в результате процессов плавления и высвобождения газов, запертых в твердых веществах.
Известно, что Земля сформировалась из протопланетного облака, в составе которого уже находились различные элементы, но они входили в состав твердых частиц. Когда планета достигла довольно большого размера, в ней стали происходить определенные изменения, которые связаны с силами гравитации и распадом радиоактивных элементов в недрах Земли. Все это привело к разогреву планеты, что в свою очередь стало причиной дифференциации ее составных элементов.
Самые легкие из них, постепенно превращаясь в пар, сформировали основу атмосферы, а затем и гидросферы, более тяжелые вошли в состав земной коры и недр планеты (наиболее объемные элементы, например железо и никель, составляют земное ядро и мантию).
Водная оболочка Земли формировалась очень медленными темпами. Сначала все легкие элементы преобладали в газообразном состоянии, но благодаря тому, что температура над поверхностью планеты была сравнительно невысокой (по сравнению с ее недрами), эти газы конденсировались, образуя с течением времени гидросферу.
Космическая теория гласит, что вся вода, которая содержится на нашей планете, имеет внеземное происхождение. Она была доставлена кометами и метеорами, прилетающими из космоса. В тот период времени, когда планета только сформировалась, она подвергалась постоянным ударам космических тел, в состав которых входили мельчайшие частички воды. Конечно, их количество было весьма незначительным, но благодаря тому, что эта атака продолжалась на протяжении миллионов лет, на поверхности и в недрах планеты скопились масштабные водные запасы.
Существует мнение, что обе этих теории являются верными. Согласно этому мнению, часть гидросферы сформировалась в результате естественных планетарных процессов, характерных для планет земного типа, другая часть прибыла к нам вместе с космическими телами.
Строение и характеристика
Большая часть водных запасов сосредоточена в Мировом океане, значительная доля приходится и на вечные полярные ледники. Количество пресной воды в реках и озерах сравнительно мало, однако и эта вода имеет огромное значение для развития жизни на Земле.
Мировой океан
Воды Мирового океана занимают большую часть земной поверхности (более 70 %). Он представляет собой непрерывную водную оболочку, покрывающую поверхность планеты. Главным источником атмосферной влаги является именно Мировой океан.
В его состав входят все океаны, моря и другие источники, сообщающиеся друг с другом и имеющие примерно одинаковый минеральный состав.
Конечно, концентрация солей и минералов в различных участках данной системы отличается, но в целом характеристики воды Мирового океана сходны между собой. Это единая система, которая, однако, имеет свои границы. Эти границы очерчены береговой линией, а внутренние границы, разделяющие отдельные моря и океаны, носят условный характер.
Моря входят в состав Мирового океана, нераздельно связаны с ним. Моря отделены друг от друга участками суши или возвышенностями подводного рельефа.
Морская вода имеет разнообразный и богатый химический состав, в который входит большое количество минеральных элементов – солей (из-за этого жидкость имеет характерный соленый привкус и повышенную плотность). Этот состав может быть различным в зависимости от месторасположения, природных и климатических условий.
Размеры морей также отличаются. Например, каспийское море является самым маленьким среди всех (всего на планете насчитывается около 110 морей), при этом химический состав его вод не позволяет относить его к разряду озер.
Озера
Озеро представляет собой обособленный источник, заполненный водой в пределах озерного ложа (впадины). Оно не имеет выхода к морю или океану, а значит не является составной частью Мирового океана.
Особенностью озер является постоянство их химического состава. Так как озеро представляет собой обособленный водный объект, обмен и обновление жидкости в нем происходит крайне медленно. Но все же и в озерах происходят определенные химические процессы: часть вод, включающая в себя большее количество тяжелых химических соединений, со временем превращается в донные отложения, другая часть воды постепенно испаряется.
В зависимости от способа формирования и других особенностей, озера делятся на:
Ледники
Ледник представляет собой значительную массу нетающего льда, который медленно движется по поверхности планеты, формируя ее ландшафт. Если же движение ледника прекращается, в данной области формируются особые участки так называемого «мертвого льда».
В зависимости от географии расположения, очертаний и способа движения ледники бывают:
Покровные ледники представлены в виде огромных щитов льда, расположенных в полярных зонах планеты (в Гренландии и Антарктиде), они имеют плоскую поверхность с незначительными выпуклостями, слабовыраженный рельеф. В центре ледника расположены значительные массы снега, которые не тают (таяние происходит по краям). Именно в области периферии происходит обламывание льда и образование дрейфующий айсбергов.
Горные ледники отличаются меньшими размерами, но гораздо более разнообразным ландшафтом, который включает в себя различные участки (область питания, движения, таяния). Питание таких ледников осуществляется за счет замерзания атмосферной воды и выпадения снега, схождения горных лавин.
Подземные воды
Подземные воды – часть планетарной гидросферы, расположенная в толще земной коры и горных пород.
В зависимости от участка расположения подземные воды принято делить на:
Болота
Болотные воды образуются во влажных регионах с мягким почвенным покровом. Такая вода отличается повышенной окисляемостью, мягкостью. В состав таких жидкостей входит довольно мало солей, но в них содержится большое количество других органических соединений, источником которых являются отмершие растения и животные. Их особенностью является поверхностное расположение, а также способность впитывать в себя различные токсичные элементы.
Вечная мерзлота
В районах с суровым климатом, где продолжительность зимнего времени занимает большую часть года, образуются особые участки мерзлоты, характеризующиеся отсутствием периодического таяния. Это глобальные участки, занимающие практически четверть от общего периметра суши.
Большая часть области вечной мерзлоты сформировалась во время последнего ледникового периода, однако сейчас наблюдается тенденция к таянию на этих участках. В некоторых странах, например в Австралии и в экваториальных, вечная мерзлота отсутствует, а вот для полярных регионов – это распространенное явление.
Состав
В зависимости от типа и расположения элементов гидросферы различается и их химический состав.
Так, воды включают в себя разное количество определенных составляющих:
Молекулярная структура
Основными элементами молекулы является кислород и водород. Молекула воды содержит 2 атома водорода и 1 атом кислорода. Она представляет собой так называемый равнобедренный треугольник, вершину которого составляет кислород, основания – 2 атома водорода. Каждый из этих элементов способен взаимодействовать и связываться с другими, идентичными им.
В молекуле формируются 4 водородные связи. Прочность этих связей определяется агрегатным состоянием.
Интересный факт: если вода находится в жидком состоянии, такие связи возникают спонтанно, носят непродолжительный характер (старые разрываются, образуются новые). Лед имеет более прочную кристаллическую решетку, более долговременные молекулярные связи. Для воды в газообразной форме характерно отсутствие таких связей между отдельными ее молекулами.
Методы изучения состава
Элементы гидросферы имеют различный химический состав, оказывающий то или иное влияние на экосистему и живые организмы. Поэтому очень важно определять состав жидкости в различных регионах. Для этого используют множество самых разных методов изучения качества.
Соленость
Соленость — показатель, измеряемый в промилле. Источники, расположенные в тех или иных регионах, имеют различную соленость. На этот показатель оказывают влияние различные внешние факторы, такие как осадки и испарения, наличие и масштабы подводных течений, скорость таяния ледников.
Для измерения солености применяют различные приборы:
Для измерения ячейки прибора опускают в исследуемый образец, а данные, полученные ими, фиксируются и расшифровываются при помощи солемера — лабораторного аппарата.
Согласно данным, полученным в ходе таких исследований, наивысшие показатели солености обнаружены в Мертвом и Красном морях, а также в Персидском заливе. Воды океанов также имеют различную соленость, наиболее соленым является Атлантический и Тихий океаны, наименее — Северный Ледовитый.
Пресные воды
Особую важность для человека и других живых организмов, населяющих нашу планету, имеют пресные источники. Известно, что их доля от общего объема воды на Земле крайне мала, всего около 3 %. Остальная жидкость является соленой и непригодной для употребления.
Пресная вода существует в различных агрегатных состояниях:
Наиболее значительное количество пресной воды заключено в ледниках. Здесь она имеет твердую форму, то есть представлена в виде льда. Для исследователей представляет интерес скорость таяния и роста ледников, так как они являются важной частью экосистемы, и если этот баланс будет нарушен, это может стать причиной экологической катастрофы.
На долю подземных источников также приходится значительное количество пресных запасов. Жидкость заключена между отдельными пластами земной коры, в горных породах. Важно изучать такие показатели как уровень загрязненности, жесткости, количество органических и неорганических элементов.
Чаще всего для бытового применения используется жидкость из озер и водохранилищ. На долю этих источников приходится около 0.6 % от общего объема.
Изучение ее качества очень важно для человека.
Вода присутствует и в атмосфере, однако здесь она принимает газообразное состояние. Для изучения качества атмосферного пара используют различные технические устройства, позволяющие оценить содержание Н2О, степень загрязненности и другие важные показатели.
Меньше всего пресной жидкости содержится в реках (около 0,004 % от общего объема). Однако ее качество также подвергается изучению, так как реки представляют огромную важность для сельского хозяйства и рыболовной промышленности.
Роль гидросферы в жизни человека
С древних времен считалось, что вода – основа жизни на земле. Без нее невозможно формирование климатических условий, оптимально подходящих для жизни и развития человечества. Без воды климат был бы более суровым и нестабильным.
Водяные пары входят в состав атмосферы, обеспечивающей дыхание. Также она входит и в состав человеческого тела, обеспечивая жизненно необходимые химические процессы (клеточное дыхание, обмен веществ, терморегуляция, очищение организма от токсинов и шлаков).
Помимо этого, гидросфера имеет важное значение и для социально-экономического развития человечества. По воде осуществляется транспортировка грузов между отдаленными участками, перевозка пассажиров. Вода, соленая или пресная, является источником энергии, используемой в быту и на производстве, из нее добывают различные природные вещества, применяемые в фармацевтике и народной медицине.
Значение для экологии
Без воды не может существовать не только человек, но другие живые организмы, населяющие нашу планету, в частности растения и представители животного мира. Известно, что растения в процессе фотосинтеза поглощают солнечный свет, преобразуя его в простую форму сахара – глюкозу. В процессе такого превращения выделяется газ – кислород – важный элемент экосистемы планеты.
Кроме того, водные потоки способствуют формированию ландшафта поверхности Земли, они разрушают горные массивы, растворяют химические соединения, формируя плодородный почвенный слой, обеспечивают циркуляцию химических элементов во всех слоях и оболочках планеты. В результате всех этих процессов образуется сложная и хрупкая экосистема Земли. И любое изменение, в том числе и человеческий фактор, способно нарушить ее, что может привести к глобальной катастрофе.
Гидросфера относится к разряду возобновляемых природных ресурсов, однако бесконтрольное их использование и загрязнение сточными водами и другими отходами нарушает баланс всей экосистемы и биосферы Земли. И это является проблемой глобального масштаба, решать которую необходимо уже сейчас.
Видео
В данном видеоролике содержится информация о том, что такое гидросфера, что она включает в себя.