|
1. Гідросфера, роль води в кругообігу речовин у природі і житті людей Гідросфера – сукупність усіх водних об’єктів земної кулі: океанів, морів, річок, озер, водосховищ, боліт, підземних вод, атмосферних вод, льодовиків і снігового покриву. Отже, гідросфера на нашій планеті – це основна частина її поверхні: понад 380 млн. км, або понад 75% площі поверхні Землі (загальна її площа – 510 млн. км2.) (Табл.3). Площа морів і океанів становить – 361,2 млн. км, льодовики покривають 16,3 млн км2 або майже 11% суші, озера і річки – 2,3 млн. км2 або 1,7%, болота та перезволожені землі – 3 млн. км2.
Обсяг гідросфери – 1370,3 млн. км3, що складає 1:800 загального обсягу планети. Незначна частина води знаходиться в атмосфері і в живих організмах. Хімічний склад гідросфери наближається до середнього складу морської води. Гідросфера перебуває у безперервній взаємодії з атмосферою, земною корою та біосферою.
Світовий океан містить найбільшу масу води (1,34 млрд. км3) і охоплює площу 361 млн. км2. Із 149 млн. км2. площі суходолу 3% припадає на внутрішні водойми – озера, водосховища, річки. Більшість водних об’єктів суходолу, за винятком деяких солоних озер, прісноводні. Вони мають пріоритетне значення для розвитку життєвих процесів і господарської діяльності людини. Обсяг води у них становить 184 тис. км3.
Серед прісноводних об’єктів найбільші запаси води зосереджені у льодовиках (26 млн. км3). Це понад дві третини всіх запасів прісних вод. Обсяг підземних вод становить 23,7 млн. км3, з них близько половини є прісними, а решта – різного ступеня солоності. Для задоволення потреб людини найбільшу цінність мають річкові води. Їх одночасний обсяг дуже малий – 2 тис. км3 – 0,0002% загального обсягу вод і 0,006% обсягу прісних вод планети.
У становленні людини, в її історії і культурі роль води значна. Опанування просторів Землі проходило, в основному, річками і морями. Але ще важливіше значення води в історії розвитку землеробства. Зрошення і обводнення були надійною основою для виробництва сільськогосподарських культур, що, в свою чергу, сприяло формуванню потужних державних утворень стародавності. Недаремно значні стародавні цивілізації виникли близько великих річок.
Вода – найбільш поширена на Землі хімічна сполука. Вона є простою, стійкою у звичних умовах хімічною сполукою водню з киснем. За своєю хімічною природою – це оксид водню Н2О. У чистому вигляді вода – речовина безколірна, що не має смаку і запаху.
Вода має здатність розчиняти різноманітні речовини, з якими стикається у водозбірному басейні. У ній можна зустріти всі елементи таблиці Менделеєва. Наприклад, за останні роки із 87 стабільних хімічних елементів, відомих у складі земної кори, близько 80 виявлені у природних водах.
Усі ці елементи впливають на властивості і хімічний склад води. Не дивно, що електропровідність розчинів у десятки тисяч разів вища, ніж електропровідність води. Це пояснюється присутністю у розчинах іонів, які прискорюють перенесення електричних зарядів.
Вплив зовнішніх чинників суттєво змінює структурні особливості води. Експериментально доведено, що вода й водні розчини після високотермічного прогрівання й тиску впродовж певного часу перебувають у метастабільному стані. Метастабільна вода характеризується підвищеною розчинною здатністю щодо карбонатів, сульфатів, оксидів, силікатів. Вона має понижене значення кислотно-лужної рівноваги (рН) і тривалий час утримує у своєму складі підвищену кількість розчинених речовин.
Вода має й інші властивості та особливості, що зумовлені різним вмістом хімічних елементів і сполук. Отже, вода – це речовина з унікальними властивостями, які не тільки недостатньо вивчені, але й не виявлені.
Без води неможливе існування біосфери і життя на Землі. Виключно велика роль води у формуванні географічної оболонки землі. Вода – важливий компонент багатьох ландшафтів.
Вода – не тільки елемент природного середовища, але й активний геологічний і географічний чинник. Вона є носієм механічної і теплової енергії, транспортує речовини, здійснює роботу. Вода завдяки своїй рухливості відіграє важливу роль в обміні речовин і енергії між геосферами і різними географічними районами.
Сучасне суспільне виробництво засноване на широкому застосуванні води: її використовують у процесі отримання енергії, вода – необхідна умова існування сільського господарства, водного транспорту, добувних галузей промисловості, рибного і комунального господарства, відпочинку й туризму. Вода дійсно пронизує все життя людини. Нестача води – велика біда для людей. Без широкого її використання не можна перебороти у глобальному масштабі ні продовольчої, ні енергетичної кризи.
Вода на Землі – це в основному відновлювальний природний компонент, водні ресурси в окремих районах піддаються антропогенному виснаженню і забрудненню. Вода – безцінне багатство, тому водні ресурси люди повинні дбайливо й економно використовувати і охороняти.
Кругообіг води (або гідрологічний цикл) має основні риси кругообігу хімічних елементів, він також збалансований у масштабах усієї Земної кулі і приводиться в рух енергією.
Кругообіг води в природі – це безперервний процес руху й обміну води між складовими частинами гідросфери. У ньому беруть участь дуже малі частки поверхні нашої планети практично на молекулярному рівні в прилеглі до неї глибинні товщі води й суші разом з потужним шаром атмосфери. У цьому процесі бере участь як нежива, так і жива природа. Кожна рослина і кожна тварина – є природним учасником глобального кругообігу води.
Розпочинається кругообіг із рухомих молекул води й зростає у просторі й в часі від молекулярного до глобального масштабу.
Розпочався він в надрах нашої планети після її утворення, поступово перейшовши на її повехню. І сьогодні волога земних надр продовжує живити гідросферу. Але основною рушійною силою кругообігу і його джерелом енергії є Сонце й сила тяжіння.
Переміщення води з місця на місце в масштабах планети проходить головним чином між океаном і сушею. Океан – основний споживач сонячної енергії. Приблизно 7% отриманого від Сонця тепла він витрачає на нагрівання атмосфери у результаті теплообміну з нею, 42% – на власну тепловіддачу, яку випромінює будь-яке нагріте тіло. Частина, що залишилася, йде на підтримання кругообігу води, тому вона витрачається на випромінювання, а це більше половини отриманого тепла – 51%. Велика кількість тепла перетворюється у водяну пару (близько 5х10 т води в рік), що майже в два рази перевищує сумарну масу всіх озер світу і може покрити планету шаром води в 1 м. Таблиця 3. Площа гідросфери та її складових на поверхні Землі (млн. км3) Світовий океан | Світовий океан, зледеніння, льодовики | Світовий океан, зледеніння, озера і річки | Світовий океан, зледеніння, озера, річки, болота | Світовий океан, зледеніння, озера, річки, болота, сніговий покрив | 361,2 | 377,5 | 379,8 | 382,8 | ” 443,0 | Усього: площа гідросфери (без снігового покриву) ” 383 млн. км2 |
Отже, за добу з поверхні Світового океану випаровується майже стільки води, скільки її знаходиться у руслі річок усього світу.
Підраховано, що приблизно за 3000 років вся сучасна маса гідросфери повністю випаровується, тобто інтенсивність обміну або відновлення води в ній за рахунок випаровування дуже велика. З часу останнього зледеніння (10 тис. років тому), вона вже три рази пройшла через пароподібний стан в атмосфері, а за час існування Землі – декілька мільйонів разів.
Молекули випарованої води в атмосфері формують складову гідросфери. Концентрація водяної пари в атмосфері змінюється від 0,2% біля полюсів до 2,6 % біля екватора і швидко зменшується з висотою. З висотою температура повітря знижується, тому водяна пара на визначеній висоті досягає насичення і конденсується. На рівні конденсації водяна пара перетворюється у дрібні краплі й кристали снігу або льоду, з яких утворюються системи хмар.
Хмари досить швидко завершують свій життєвий шлях, випадаючи у вигляді дощу або снігу. Процес “випаровування-конденсація-опади” нетривкий, в атмосфері вода затримується в середньому на 8–9 днів.
Основна маса випарованої води випадає на поверхню Світового океану, так і не досягнувши материків, – приблизно 4,5.1020, що відповідає шару води в океані 1,25 м. Ця частина кругообігу називається малою або океанічною. Але не всі океани однаково активні у водообміні. Багато вологи випаровується з поверхні Індійського океану, оскільки велика частина його акваторій лежить у тропічних і субтропічних широтах. В Атлантичному океані витрати вологи більші, ніж поступлення. А в Тихому океані опади перевищують випаровування з його поверхні.
Кожний континент отримує з океану свою частку опадів: над Європою в рік проноситься до 10 тис км3 води, над Південною Америкою – 20 тис км3 з Атлантики і 10 тис. км3 з Тихого океану (табл.4).
Більша частина водяної пари, перенесеної вітрами з океанів на сушу, включається в кругообіг води на суші, де вона випаровується з поверхні водойм – річок, озер, боліт за допомогою зволоженого ґрунту, воду випаровують рослини, відкачуючи її через кореневу систему із ґрунту.
На суші проходить неодноразове випадання опадів і їх випаровування, тобто виникають місцеві кругообіги. Загальна маса опадів на суші складає 1,2 . 1020 г, що відповідає шару води на її поверхні 0,85 м. Це майже на четверту частину менше, ніж шар опадів на поверхні Світового океану. Основна частина опадів є рідкими (85%), а твердими – 15%.Таблиця 4 Динаміка водозабезпечення по континентах Континент | Площа млн. км2 | Водозабезпеченість на одного мешканця, тис. м3/на рік | | | | 1950 | 1960 | 1970 | 1980 | Європа | 10,28 | 5,9 | 5,4 | 4,9 | 4,6 | Азія | 44,56 | 9,6 | 7,9 | 6,1 | 5,1 | Африка | 30,1 | 20,6 | 16,5 | 12,7 | 9,4 | Північна Америка | 24,17 | 37,2 | 30,2 | 25,2 | 21,3 | Південна Америка | 17,85 | 105,0 | 80,2 | 61,7 | 48,8 | Австралія | 7,62 | 35,7 | 28,4 | 23,0 | 19,8 | Океанія | 1,34 | 161,0 | 132,0 | 108,0 | 92,4 |
Опади на суші частково надходять у ґрунт, але велика частина знову випаровується. Злиття мікропотічків утворює потоки, які з’єднуються і перетворюються у річки. Річки зливаються і утворюють головну річку, яка виносить воду в океан або закритий безстічний басейн. Випаровування води з суші, стік їх річковими руслами, надходження в ґрунт і ґрунтові води утворюють континентальну частину кругообігу. Випаровування з поверхні океану, внесення вологи на сушу і стік води з суші в океан утворюють глобальний (або головний) кругообіг води. Таблиця 5 Водоспоживання по континентах 1978–1989 р.р. Континент | Промислово–енергетичне водоспоживання, км3 | Зрошення | Господарсько–побутове водоспоживання, км3 | Усього, км3 | | | | Площа, млн. га | Водоспоживання, км3 | | | Африка | 15,4 | 6,4 | 60,8 | 12,0 | 88,0 | Азія | 98,7 | 147,4 | 1400,0 | 98,0 | 1597,0 | Австралія і Океанія | 13,6 | 1,4 | 13,0 | 5,2 | 29,0 | Європа | 359,6 | 12,4 | 116,0 | 40,0 | 516,0 | Північна Америка | 308,5 | 21,6 | 205,0 | 38,0 | 551,0 | Південна Америка | 10,8 | 3,7 | 35,0 | 11,0 | 57,0 | Усього | 807,0 | 192,7 | 1830,0 | 201,0 | 2338,0 | За “Справочником по водным ресурсам” — С. 266–267 |
Кругообіг води – природно важливе явище, оскільки він забезпечує сушу прісною водою, яка постійно поповнюється. Необхідно пам’ятати, що на основі кругообігу води із розчинених в ній мінеральних сполук, а також компонентів атмосфери закономірно виникла жива речовина, а з нею і біохімічний кругообіг, масштаби якого зростають. Всі опубліковані на сайті матеріали належать їх авторам. Матеріали розміщено виключно для ознайомлення. Копіювання та використання інформації суворо заборонено.
|
