Гидросфера представляет собой совокупность всех видов природных вод Земли, находящихся в жидком, твердом и газообразном состояниях. В верхней части земной коры гидросфера представлена подземными водами, на поверхности литосферы – поверхностными водами или ледниками, а в атмосфере – преимущественно водяным паром.
Распределение воды в гидросфере. Круговорот воды
Жидкая пресная вода – самое важное вещество для всех живых организмов. Вода составляет более половины массы тела многих животных, в том числе человека. Человек использует воду практически во всех отраслях экономики.
Жидкая вода распределена на Земле неравномерно – наибольшая ее часть приходится на Мировой океан, охватывающий все океаны и моря планеты и непрерывно покрывающий около 71% площади Земли.
Почти 97% воды приходится на соленый Мировой океан. Основной объем пресной воды заключен в ледниках. Вода, пригодная для использования человеком, содержится в реках, озерах и верхнем слое земной коры, образуя менее 1% гидросферы.
Вода в гидросфере непрерывно движется: она постоянно меняет как свое местоположение, так и агрегатное состояние. Этот процесс циркуляции называют круговоротом воды в природе. Воду на Земле приводит в движение энергия Солнца, изменяющая агрегатное состояние воды с твердого на жидкое или с жидкого на газообразное и заставляющая ее перемещаться (воздушные массы, течения).
Малый круговорот воды выглядит следующим образом: солнечное излучение нагревает воду Мирового океана, что приводит к ее испарению. Поднимающийся водяной пар достигает холодного слоя атмосферы, где он остывает и конденсируется, образуя облака. При достаточной концентрации воды в облаке частицы начинают сталкиваться, укрупняться и под воздействием силы тяжести в виде осадков возвращаются в Мировой океан. Несмотря на то, что малый круговорот представляет собой неполную картину, он все же крайне важен, поскольку составляет очень большую часть общего круговорота воды в природе.
Совокупную циркуляцию воды на планете называют большим круговоротом. Он охватывает как океаны, так и сушу. Вода, испарившаяся с поверхности Мирового океана, перемещается с воздушными потоками, и, оказываясь над сушей, выпадает на нее в виде осадков. С земной поверхности часть воды стекает в реки и возвращается обратно в Мировой океан. Другая часть воды впитывается в почву, образуя подземные воды, которые также возвращаются в Мировой океан посредством источников и других текучих водоемов.
Диаметр Земли составляет 12 700 км. Если придать форму шара всей содержащейся на планете воде, то его диаметр составит всего 1400 км. Масса гидросферы составляет около 0,023% от совокупной массы Земли.
Водяной пар попадает в атмосферу преимущественно в результате испарения воды с поверхности Мирового океана, внутренних водоемов, суши и растений, однако еще одним путем является сублимация. Сублимация представляет собой процесс, при котором вода переходит из твердого состояния (лед) в газообразное (водяной пар), минуя стадию жидкости.
На разных этапах круговорота вода перемещается с разной скоростью. Среднее время, которое требуется на прохождение одного этапа цикла, называют периодом обновления. Быстрее всего вода обновляется в атмосфере, где обновление происходит за 9–10 дней. В Балтийском море период обновления составляет около 20 лет, а в материковых ледниках или подземных водах – 10 000–20 000 лет.
Свойства воды в ходе ее круговорота постоянно меняются. Например, протекающие через горные породы подземные воды обогащаются минеральными веществами, а из моря, несмотря на его соленость, в атмосферу испаряется пресная вода. Вода, стекающая в водоемы с сельскохозяйственных земель, в больших количествах содержит питательные вещества. С речной водой они поступают в водно-болотные угодья, озера и моря.
Круговорот, скорость обновления и водный баланс изучают на основе растворенных в воде веществ. Часто с этой целью также используются красители. Например, чтобы определить скорость и направление движения подземных вод, окрашивают воду в месте инфильтрации атмосферных осадков. В числе прочего такой метод позволил изучить пещерные системы в Венгрии, возникшие в результате размывания известняков подземными водами. Используемые красители не представляют опасности для природы, распадаясь на безвредные соединения через несколько недель.
Участие того или иного региона в круговороте воды и его водный баланс зависят от его геологического строения, рельефа и места расположения (климат, растительность). Например, из выпавших над Эстонией атмосферных осадков (в среднем 650 мм/год) в атмосферу испаряется 60%, в реки стекает 30%, а оставшиеся 10% впитываются в почву, образуя подземные воды. В Австралии (осадков 465 мм/год) в атмосферу испаряется около 90%, посредством рек в Мировой океан возвращается 9%, а впитывается лишь 1%.
Водный баланс местности необходимо знать для планирования экономного водопользования. Например, на основании информации о водном балансе в пустынных местностях высчитывают максимальный объем воды, который можно откачать из рек для полива полей. Сравнив водный баланс Эстонии и Австралии, несложно сделать вывод, что в Эстонии для сельскохозяйственных нужд можно использовать подземные и поверхностные воды, в Австралии же нужно накапливать воду атмосферных осадков.
Сбор дождевой воды для бытового использования очень распространен в Австралии. Около четверти домохозяйств имеют собственную систему сбора дождевой воды. В густонаселенных районах во время засухи устанавливаются ограничения на использование воды. В этом случае дождевая вода, собранная в резервуаре, является хорошей альтернативой воде из водопровода.
Безответственная эксплуатация водных ресурсов
Аральское море когда-то было крупным соленым озером, располагавшимся среди пустынь Средней Азии. Это наглядный пример безответственной эксплуатации водных ресурсов, в результате которой был нарушен естественный круговорот воды.
Озеро питали две крупных реки – Амударья и Сырдарья. В 1960-х годах из этих рек начали осуществлять массовый забор воды с целью орошения полей, в результате чего сток воды в озеро сократился, а его площадь стала стремительно уменьшаться. С 1960-х годов объем Аральского моря сократился на 90% – на данный момент от него осталось три небольших озера. Регион полностью лишился некогда прибыльного рыболовного промысла. Исчезла окружавшая Аральское море богатая растительность, а на месте бывшего озера образовалась огромная солончаковая пустыня. После исчезновения моря изменился и местный климат: зимы стали холоднее, а лето – жарче.
Сегодня такая же судьба угрожает и Мертвому морю.
Во всей пустыне можно встретить ржавеющие остовы кораблей. Пустынные ветры поднимают в воздух пыль и соль и разносят их по окрестным территориям, еще больше ухудшая и без того плачевное состояние местных экосистем и сельского хозяйства. Уровень и качество грунтовых вод в регионе также заметно снизились.
Черная линия показывает границы моря в 1960 году.
Определения
- Мировой океан – непрерывная водная оболочка Земли, охватывающая все океаны и моря планеты и покрывающая около 71% площади Земли
