19 Билет 1 вопрос

Гидросфера - водная оболочка Земли, представляющая совокупность всех водных объектов планеты: океанов, морей, рек, озер, болот, ледников, снежного покрова, подземных вод. В состав гидросферы также входит вода в атмосфере, почвенная влага и вода живых организмов. В гидросфере представлены основные фазовые состояния воды - жидкое, твердое и газообразное. Это сплошная оболочка Земли, хотя иногда и невидимая, в случае когда она представлена только водяным паром или почвенной влагой.

  

В общем виде принято деление гидросферы на Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облаков и водяного пара. Свыше 96 % объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2 % — подземные воды, около 2 % — льды и снега, около 0,02 % — поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу.

Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее играют важнейшую роль в жизни наземной биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Сверх того эта часть гидросферы находится в постоянном взаимодействии с атмосферой и земной корой.

   Вода обладает чрезвычайно высокой растворяющей способностью. Дистиллированной воды в природе не бывает вовсе, и, наоборот, природные растворы разнообразнейшего содержания и различной концентрации встречаются всюду в экосфере и играют решающую роль в глобальных геологических и биогеохимических круговоротах веществ.

   Физические свойства воды весьма специфичны: большие величины скрытой удельной теплоты фазовых переходов (испарения, конденсации, таяния, сублимации), значительная теплоемкость, малая молекулярная теплопроводность, нетривиальная зависимость плотности от температуры и др. Эти специфические свойства оказывают серьезное влияние на те многие природные процессы, в которых участвует вода. В особенности значительную роль в глобальных процессах играет очень высокая величина скрытой удельной теплоты испарения-конденсации, потому что 84% солнечной радиации, поглощаемой поверхностью Земли, расходуется на испарение. Это, в свою очередь, обеспечивает влагоперенос и, в конечном итоге, круговорот воды, или гидрологический цикл. Тем самым, энергия Солнца как бы запускает и поддерживает глобальный круговорот воды.

   Другое очень важное физическое свойство воды это ее высокая теплоемкость, определяющая многие природные процессы. Например, огромный теплозапас океанов оказывает решающее влияние на геоэкологическое состояние Земли.

   Океаны и моря покрывают 71 % общей площади Земли, а вместе с водными объектами суши (ледники, озера, водохранилища, болота и др.) общая покрытость Земли водой составляет почти 3/4. Это обстоятельство, вследствие высокой теплоемкости воды и значительной энергии ее фазовых переходов, имеет огромное значение для теплового и водного режима нашей планеты, а потому является решающим в формировании почв и растительности и, следовательно, всего облика Земли.

   В Мировом океане содержится 96,4% общего объема гидросферы. Эта огромная масса состоит из двух слоев: верхнего, относительно теплого, и основного, холодного, с температурами 4°С и ниже. Океан играет важнейшую и весьма неоднозначную роль терморегулятора экосферы.

   На суше основную массу воды содержат ледники (1,86% от общих запасов и 70,3% от запасов пресных вод), существенно влияющие, благодаря их высокой отражательной способности (альбедо), на формирование глобального теплового баланса атмосферы и поверхности Земли. Общий объем подземных вод составляет 1,68% гидросферы. Из них примерно половина - пресные воды.

   Из весьма большого общего объема вод гидросферы (1338 млн. куб. км), пресных вод - всего лишь 2,64%, что составляет слой воды на поверхность суши мира равный приблизительно 240000 мм.

   Мировой океан, ледники и подземные воды, то есть водные объекты замедленного водообмена, содержат 99,94% всей воды гидросферы. Реки - важнейший компонент гидросферы, отличающийся высокой скоростью водообмена. Суммарный объем воды в реках мира всего лишь 0,0002% от общих запасов воды и 0,005% от запасов пресных вод. Если распределить речную влагу, единовременно находящуюся в руслах рек мира, равномерно по всей неледниковой поверхности суши, то средний слой составит лишь 13 мм. Однако роль именно этой, "быстрой" влаги в функционировании экосферы и отдельных ее частей столь велика, что ее невозможно переоценить. Кроме того, именно эта вода - один из основных природных ресурсов, используемых человечеством, отличающийся к тому же высокой скоростью возобновления.

   Важнейшим процессом в экосфере является глобальный круговорот воды, или, по другой терминологии, гидрологический цикл. Он служит основой единства географической оболочки, играя важнейшую роль во всемирном обмене веществом и энергией. Главным образом, под воздействием солнечной энергии вода испаряется с поверхности океанов и суши. Испарившаяся влага включается в процесс атмосферного влагопереноса. При этом часть атмосферного потока влаги выпадает в виде атмосферных осадков, снова испаряется, снова выпадает в виде осадков, и т.д. Так осуществляются влагообороты в пределах материков и океанов.

Взаимодействие океана и атмосферы

Мировой океан — глобальный аккумулятор солнечной энергии. Днём Солнце нагревает планету, при этом за одну минуту солнечные лучи испаряют на Земле миллиард тонн воды, затрачивая колоссальное количество энергии. Охлаждаясь, водяной пар конденсируется, образуются облака, при этом выделяется огромное количество энергии, которую водяной пар возвращает атмосфере. Ночью материки быстро остывают, а массы океанической воды долго сохраняют тепло. Океан в свою очередь нагревает атмосферу и смягчает климат Земли. В прибрежных районах материков формируется так называемый морской климат, для которого характерна мягкая зима и прохладное влажное лето. При этом в центральных районах континентов осадков выпадает немного и годовые амплитуды температуры воздуха очень велики.

Взаимодействие океана и литосферы

В береговой зоне, а также на шельфе осуществляется глобальный процесс преобразования энергии прибрежных вод, прежде всего энергии морского волнения. По мере распространения волн над прибрежным мелководьем их энергия непрерывно трансформируется. Эта трансформация управляется двумя противоположными процессами:

диссипацией волновой энергии вследствие трения частиц воды о дно;

концентрацией волновой энергии за счет ее перераспределения в пределах все уменьшающегося по мощности слоя воды.

Таким образом, наиболее общей тенденцией трансформации энергии в береговой зоне является переход энергии колебательных движений в энергию поступательных – прибойных потоков. При этом энергия затрачивается главным образом на механическую работу. Часть этой энергии переходит в тепловую энергию. В целом береговая зона морей и океанов может рассматриваться как один из наиболее мощных гасителей энергии, передаваемой океану из атмосферы.

В местах полного гашения энергии происходит накопление осадочного материала, образование донных и прибрежных отложений. Затем эти отложения превращаются в различные осадочные породы. Таким образом, конечным результатом процесса взаимодействия гидросферы и литосферы в береговой зоне является наращивание земной коры, литосферы.

В пределах шельфа также происходит частичное поглощение энергии движущихся потоков воды, однако, в значительно меньшей степени. В одних случаях действие силы тяжести проявляется в осаждении взвешенного материала во впадинах шельфа. В других условиях происходит как бы накопление потенциальной гравитационной энергии, завершающееся срывом больших масс осадочных накоплений (подводные оползни) или образованием мутьевых потоков. Эти процессы характерны в наибольшей степени для внешнего края шельфа и для батиальных глубин. В результате происходит перемещение осадочных масс на более низкие гипсометрические уровни. В конечном счете, происходит и наращивание земной коры, и преобразование рельефа поверхности литосферы.

Энергетическое взаимодействие литосферы и океана связано также с тепловым потоком, поступающим ко дну океана из земных недр. Как известно, средняя величина его невелика, но в пределах срединных хребтов и переходных зон значительна. Роль воздействия эндогенного тепла на придонные слои воды заметна как для термического режима придонных вод, так и для развития придонных абиссальных ландшафтов вообще.

Бурные поступления эндогенной энергии Земли в придонные слои океана происходят при подводных вулканических извержениях и землетрясениях. Они вызывают изменения рельефа дна, а также являются возбудителями цунами. При вулканических подводных извержениях происходит также поступление вулканогенных твердых продуктов и газов в океан.

Таким образом, это наиболее яркое проявление взаимодействия и взаимозависимости гидросферы и литосферы. Не менее существенное значение для этого взаимодействия имеют изменения рельефа дна океана под действием эндогенных сил. Эти изменения связаны с накоплением толщ осадков и определяют изменения емкости океанских впадин.

Взаимодействие океана и биосферы

Гидросфера находится в состоянии постоянного взаимодействия с биосферой:

с одной стороны, океанские воды являются жизненной средой для морских организмов;

с другой стороны, в ходе своей жизнедеятельности эти организмы перестраивают состав гидросферы. Живые организмы усваивают вещества находящиеся в воде, а затем в результате отмирания осаждают одни