Главная > Характеристики гидросферы > Химические и физические процессы в гидросфере

Химические и физические процессы в гидросфере

Без воды невозможно представить появление и функционирование биологической жизни. Вода на планете единственное вещество, встречающееся во всех трех агрегатных состояниях газ, жидкость, лед. Она занимает подавляющую площадь земной поверхности и включает:

  • Океаны, моря;
  • Пресноводные водоемы;
  • Подземные воды;
  • Ледник и снежный покров;
  • Водяной газ в атмосфере.

Вся эта совокупность водных бассейнов получила название гидросферы Земли. Распределяется вода по резервуарам неравномерно, львиная доля приходится на Мировой океан.

Составляющая гидросферы Объем H2O, тыс. км3 Доля в общем количестве воды %
Океаны и моря 1 370 000 94,0
Подземные воды 60 000 4,2
Озера и реки 281,2 0,02
Ледники и снежники 24 000 1,7
Пары в атмосфере 14 0,001

Возникновение гидросферы

Исчерпывающе вопрос формирования гидросферы пока не решен. Основная гипотеза связывает ее формирование с разделением первичного космического вещества при охлаждении до 100° С на жидкую и газовую фазу. Водяной газ конденсировался, образуя океаны. Процесс проистекал 3,8 миллиарда лет назад.

В пользу этой точки зрения свидетельствует расхождение содержания изотопа О18 в морской воде и горных породах. При возникновении гидросферы в результате выброса водяного пара из недр Земли, о чем гласит конкурирующая точка зрения, концентрация изотопа была бы примерно равной.

Круговорот воды в природе

Важнейшим физическим процессом в гидросфере является водооборот. Он является динамической характеристикой, соединяет в целое разные явления, присущие гидросфере.Круговорот воды в природе

Под влиянием солнечного излучения океан, и более мелкие резервуары воды нагреваются. Она переходит в газовую фазу и поднимается в атмосферу. На высоте водяной пар охлаждается и формирует облака. Облака переносятся ветром по всей планете. В дальнейшем вода проливается на землю дождем или выпадает в виде снега, града, мелких льдинок как над сушей, так и над морями.

Некоторые осадки попадают в озера, возмещая потери влаги. Дожди, увлажняя сушу, дают воду, проникающую в подземные воды, которые вливаются в океан, озера, реки. Это важная стадия кругооборота, поддерживающая уровень водоемов круглогодично, в том числе в засуху. Еще одна часть возвращающейся влаги вытягивается из почвы растениями, которые с ней получают необходимые вещества. Впоследствии капельки влаги испарятся с листьев.

Вода, вернувшаяся с неба, опять испаряется, чтобы повторить цикл, важный для всего живого на земле, бессчетное количество раз. Непрерывный путь воды океан – атмосфера − земля называется круговоротом воды на планете.

Человеческая деятельность внесла существенные коррективы в процесс влагообмена за счет:

  • Гибели лесов;
  • Осушение и мелиорации земель;
  • Создание водохранилищ;
  • Забора воды на хозяйственные нужды.

Мало меняя планетарный баланс, локально эти факторы приводят к настоящим экологическим катастрофам, что иллюстрирует судьба Арала. Серьезные проблемы приносит неконтролируемый сток загрязненных вод, нарушающий режимы испарения.

Свойства воды, и влияние гидросферы на природные процессы

В отдельную оболочку Земли гидросфера выделена не столько из-за своего гигантского масштаба (≈ 1,4 млрд км3), сколько вследствие аномальных свойств присущих соединению водорода и кислорода. Без этих отклонений наша планета имела бы другой вид, а жизнь не смогла бы возникнуть.

Плотность. Плотность H2O как функция температуры имеет уникальный характер. При 4°C плотность дистиллированной воды имеет максимум, не подчиняясь общей зависимости для веществ уменьшать плотность при нагревании. Благодаря такой особенности тяжелый слой воды, охлажденной до 4°С, погружается на дно, выталкивая наверх более легкие. Они при отрицательных температурах превратятся в лед, который из-за малой теплопроводности не позволит водному резервуару промерзнуть полностью. Это сохраняет жизнь обитателям водоемов.

Теплоемкость. Вода по величине удельной теплоемкости уступает только аммиаку и водороду. Эта характеристика отвечает за способность Мировым океаном аккумулировать тепло, медленно нагреваться и остывать, что оказывает решающее значение на климат планеты. Температура океанических вод незначительно различается на экваторе и полюсах (30°).

Высокая удельная теплота плавления. Этот показатель сглаживает переходные периоды в средне и широковысотных ареалах. Для фазовых переходов жидкая вода – лед нужна приличная энергия, что удлиняет превращения во времени.

Удельная высокая теплота парообразования. Из-за этого энергия солнца, тратится на испарение воды, не допуская перегрева Земли. Превращаясь из газа в жидкость, энергия выделяется, трансформируясь в ураганы.

Поверхностное натяжение. Значительная величина этой физической характеристики взывает рябь на водной глади, что делает интенсивным теплообмен между атмосферой и водной оболочкой.

В гидросфере, как ни в какой другой сфере планеты заметна роль гравитации. Благодаря этому фундаментальному свойству материальных тел происходят приливы и отливы. Так называют периодические изменения уровня океанических вод по вертикали. Они связаны с положением Солнца и Луны, вращением Земли и характеристиками конкретного рельефа местности.

Химические свойства гидросферы

Вода один из лучших растворителей, что определяет во многом химические процессы в гидросфере. В ней присутствуют неорганические вещества и органические соединения. В химическом составе воды доминируют 4 положительно заряженных иона металлов (Ca2+, Na+, K+, Mg2+). Среди других элементов значение имеют ионы азота, фосфора, кремния, железа, влияющие на локальные значения РН.

Существует классификация воды по минеральному составу. Оптимальная для питья вода содержит 0,5 г/л солей. Концентрация катионов Са и Mg определяет свойство, называемое жесткостью. В бытовой жизни люди судят об этом по накипи, трудностях со стиркой, плохом смывании мыла.

В природе органические соединения находятся в воде в небольшом количестве. Они появляются вымыванием их из почв и как продукты распада организмов. Гидросфера имеет способность химическими превращениями самоочищаться от загрязнений, но предел прочности существует. Человечеству предстоят непростые решения по защите гидросферы, прежде всего океанов, озер, рек.

Добавить комментарий