35.Общая характеристика вод суши.

Воды суши, несмотря на сравнительно небольшой объем, играют огромную роль в процессах функционирования географической оболочки и жизнедеятельности организмов. Следует заметить, что не все воды суши пресные, есть соленые озера и источники. Ионный состав пресной и морской воды приведен в табл. 5.4.

Реки — наиболее активный представитель пресных вод суши. К рекам относят постоянные и относительно крупные водотоки. Водотоки меньших размеров называют ручьями. Рельеф, геологическое строение, климат, почвы, растительность влияют на режим рек и формируют их природный облик. Река имеет исток — место, откуда она начинается, и устье — место непосредственного впадения реки в приемный водоем (озеро, море, река). Устье может разветвляться, образуя дельту реки. Участок суши, по которому протекает река, называется руслом. Главная река и ее притоки составляют речную систему. Реки, впадающие в Мировой океан, образуют эстуарии — обширные пространства смешения речной и морской воды. Эстуарии в значительной степени находятся под влиянием океанических вод.

Характер стока рек связан с их питанием, которое бывает дождевым, снеговым, ледниковым и подземным, и определяется климатическими условиями в речном бассейне. Реки преимущественно снегового питания имеют ярко выраженное весеннее половодье и летнюю межень (Волга, Днепр, Дунай, Северная Двина, Амур и др.). Подземное питание сглаживает годовой сток. У рек с дождевым питанием максимум стока часто приходится на разные сезоны года. Участки земной поверхности и толщи почв и грунтов, откуда река получает питание, называется водосбором.

Реки производят значительную работу, размывая русло, транспортируя и отлагая продукты размыва — аллювия. Они не только механически разрушают, но и растворяют горные породы. Речные отложения образуют порой обширные аллювиальные равнины площадью в миллионы километров (Амазонская, Западно-Сибирская низменности и др.). Подсчитано, что в реках одновременно находится 2100 км³ воды, в то время как в океан стекает ежегодно 47 000 км3. Значит, объем воды в реках обновляется приблизительно каждые 16 дней. Для сравнения укажем, что воды Мирового океана осуществляют большой круговорот примерно за 2500 лет.

Озера — естественный водоем суши с замедленным водообменом, не имеющий прямой связи с океаном. Для его образования необходимо наличие замкнутого понижения земной поверхности (котловины). Озера занимают общую площадь приблизительно в 2 млн км², а суммарный объем их вод превышает 176 тыс. км3. По условиям образования котловины, размерам, химическому составу вод, термическому режиму озера очень разнообразны. Немало создано и искусственных озер — водохранилищ (около 30 тыс.), объем воды в которых составляет более 5 тыс. км3. Примерно половина озерных вод — соленые, причем основная их часть сосредоточена в самом большом бессточном озере — Каспийском море (76 тыс. км³). Из пресных озер крупнейшими являются Байкал (23 тыс. км³), Танганьика (18,9 тыс. км³), Верхнее (16,6 тыс. км³). Режим озер характеризуется притоком тепла, колебаниями уровня воды, течениями, условиями водообмена, ледовитостью и др. Крупные озера во многом определяют климатические условия прилегающих территорий (например, Ладожское оз.).

Болота — это области суши, характеризующиеся избыточным увлажнением, застойным или слабо проточным режимом вод и гидрофитной растительностью. Они занимают площадь 2,7 · 106 км², или около 2 % поверхности суши. Объем болотных вод мира составляет около 11,5 км³, что в 5 раз превышает разовый объем воды в реках. Возникновение болот связано как с климатическими условиями (избыток влаги), так и с геологическим строением территории (близость водоупорного горизонта), которые способствуют заболачиванию суши или зарастанию водоемов. В некоторых районах умеренных и субполярных широт роль водоупора выполняет вечная мерзлота. Специфическим образованием болот является торф.

Подземные воды — это воды, находящиеся в горных породах в жидком, твердом или газообразном состоянии. Согласно последним исследованиям, содержание воды в горных породах в пределах литосферы превосходит данные, указанные в табл. 5.3, и составляет около 0,73 — 0,84 млрд км³. Это всего лишь вдвое меньше, чем ее содержится в морях, океанах и поверхностных водоемах, включая и мировые запасы льда. Вода скапливается во всевозможных пустотах — каналах, трещинах, порах. Установлено, что ниже уровня грунтовых вод до глубины 4—5 км и более почти все пустоты горных пород заполнены водой. По данным глубокого бурения, вода в пустотах горных пород находится на глубине более 9,5 км, т. е. ниже среднего уровня дна Мирового океана.

Совокупность водотоков (рек, ручьев, каналов), водоемов (озер, водохранилищ) и других водных объектов (болот, ледников) составляет гидрографическую сеть.

Воды суши сильно преобразованы человеком за счет ирригации, мелиорации, распашки земель и других урбанистических процессов, в связи с чем остро обозначилась проблема питьевой воды.

Сложность ее решения заключается в том, что потребности в чистой воде растут, а ее запасы остаются прежними. Используемая в быту, в промышленных и сельскохозяйственных циклах пресная вода чаще всего возвращается в речную сеть в виде сточных вод, по-разному очищенных или неочищенных вовсе.

Ледяной покров. Современное оледенение включает: оледенение поверхности суши и верхних горизонтов земной коры и ледяной покров гидросферы — плавучие (пресноводные и морские) льды. Лед следует рассматривать как природный материал, который в течение сезонов года непрерывно меняет свои свойства. Даже в одном и том же географическом районе, на одном и том же месте лед осенью и весной настолько различен по своим физико-механическим свойствам, что представляет собой разные физические тела. В природе встречается только одна обычная фаза замерзшей воды — лед I, Кроме нее существуют пять других устойчивых и одна неустойчивая разновидности льда (по другим источникам, на Земле существует 14 различных типов льда). Однако они появляются лишь при огромном давлении и могут быть получены только в лабораторных условиях.

Льды суши встречаются в форме временных (сезонных) образований, появляющихся в холодное время года, и в виде многолетнего ледяного покрова, включающего наземные, плавучие и сползающие с берега шельфовые ледники, а также подземные льды в районах вечной мерзлоты. Общая площадь многолетних и сезонных снегов составляет 115 млн км², или 22 % земной поверхности. При современных климатических условиях квазипостоянный ледяной покров суши состоит преимущественно из ледников.

Ледники покрывают примерно 10 % всей площади суши, причем 11% ледникового льда находится в Гренландии, 85,6 % в Антарктиде и только 3,4 % в горных и субполярных районах. Однако эти относительно небольшие площади ледяной суши в горах играют огромную роль в жизни планеты и людей. В период максимального распространения ледников — плейстоценовую эпоху оледенения они занимали 32 % суши. Точно подсчитать общий объем льдов суши невозможно, так как данных о толщине антарктического ледникового щита еще недостаточно, тем более что антарктические исследования постоянно дают гляциологам новый материал. Один из таких «сюрпризов» связан с открытием на южном континенте вблизи станции «Восток» подледного озера на глубине около 3730 м. Здесь же расположена наиболее глубокая скважина, к 1998 г. достигшая 3623 м. Анализ керна льда показал его сложное строение, различный характер загрязнения и накопление в течение почти полумиллиона лет. Разбуривание ледникового покрова Гренландии показало в целом сходную картину строения льдов и изменения их основных характеристик.

По оценке Р. Флинта, объем современных ледников составляет 24-10 км³. Если распределить этот объем равномерно по поверхности суши, она окажется под ледяным покровом толщиной 182 м. Подсчитано, что таяние этих льдов поднимет уровень Мирового океана на 50 —60 м и приведет к затоплению примерно 20 млн км² суши. Общий объем льдов на Земле в 32 раза превышает массу всех поверхностных вод суши. Мощность льда в ледниковых щитах, по данным дистанционного зондирования, иногда достигает 3400 м и более (Гренландия, Антарктида).

Практически все горы мира охвачены современным оледенением. Распространение ледников подчиняется широтной географической зональности и высотной поясности, поэтому в зависимости от географической широты ледники находятся на разной абсолютной высоте. Все ледники испытывают движение, и их размеры изменчивы во времени. Перемещаясь под действием силы тяжести, ледники и вмерзшие в них породы производят огромную разрушительную работу — экзарацию (выпахивание) поверхности горных пород, транспортируют продукты разрушения горных пород и отлагают перенесенный материал — морены.

Вечная мерзлота — это часть земной коры, которая характеризуется средней нулевой или отрицательной температурой. Площади, занятые вечной мерзлотой, составляют 21 млн км², или 14% суши. Из них только 4,7 % находится в Южном полушарии, а 95,7 % расположены в Северном, главным образом, на северо-востоке Евразии, в Канаде, на островах Арктики и в Гренландии. Объем подземных льдов оценивается в 0,2 млн км³. Максимальной мощности (1500 м) слой вечной мерзлоты достигает в верховьях р. Мархи (приток Вилюя).

Мерзлые грунты, как и ледники, отражают не только современные климатические условия, но и обстановку прошлых эпох. Обладая большой инерцией, они сохраняются некоторое время даже при потеплении климата.

Плавучие льды. Образование плавучего льда довольно драматическое событие в жизни природы, поскольку замедляется обмен между океаном и атмосферой, происходящий обычно через поверхность двух сред — жидкой и газообразной.

Плавучий лед образуется при охлаждении воды ниже точки замерзания, которая различна для пресной и морской воды. С понижением температуры плотность воды увеличивается, и, опускаясь, холодная вода вытесняет более теплую к поверхности. Такой процесс называется конвекцией. Если охлаждение продолжается, то мощность смешанного слоя будет увеличиваться. Когда поверхностный слой воды охладится до точки замерзания и перестанет опускаться, начнется льдообразование. Другим условием образования льда является наличие ядер кристаллизации, вокруг которых идет интенсивное нарастание льда. По мере роста ледяные кристаллы смерзаются друг с другом и образуют пластичный слой льда.

По своим физическим и механическим свойствам морской лед отличается от пресноводного, что обусловлено соленостью морской воды. Соленость льда колеблется от 0 до 15‰, составляя в среднем 3 — 8 ‰. По шкале твердости минералов твердость пресного льда при 0°С близка к твердости каменной соли, при -30°С равна твердости плавикового шпата и его не берет даже стальная пила.

Плавучие льды классифицируют по: происхождению (морские, речные, или выносимые в море, и материковые, или глетчерные), типу (ледяные иглы, сало, снежура, шуга, нилас и др.), возрасту (начальные стадии образования, молодые и многолетние, или паковые — опресненные льды возрастом более двух лет, мощность которых около 2 — 2,5 м).

Особое место в этом подразделении занимают айсберги, которые формируются на суше. Хотя лед представляет собой твердое тело, он все же медленно течет и от сползающего ледника на линии берега периодически откалываются огромные блоки. Поскольку плотность льда составляет около 90 % плотности морской воды, айсберги остаются на плаву. Приблизительно 3/4 объема айсберга находится под водой. После своего образования айсберги увлекаются океаническими течениями, выносятся в более низкие широты и постепенно тают. Наибольшее впечатление производят антарктические айсберги, которые по сравнению со своими северными собратьями обладают огромными размерами. Число айсбергов обоих полушарий меняется по годам.

Распределение льдов в Мировом океане следует закону географической зональности, поэтому основными ледовыми районами являются полярные и приполярные области северного и южного полушарий.

В Северном Ледовитом океане льды сохраняются в течение всего года и находятся в постоянном движении. Средняя граница льдов в Северной Атлантике проходит несколько южнее 72° с.ш., но ее истинное положение зависит от месяца года и гидрометеорологических условий. Наибольшего развития ледяной покров в Северном полушарии достигает в марте, когда общая площадь, занятая льдами, составляет около 16,4 млн км². К концу лета она сокращается вдвое. В летний сезон южные акватории арктических морей частично освобождаются ото льда и становятся судоходными. Арктические льды выносятся в Атлантический океан через пролив между Гренландией и Шпицбергеном, а также проливы Канадского архипелага. Помимо плавучих льдов в районе Гренландии, северного побережья Канады и Ньюфаундленда часто встречаются айсберги. Большая их часть зарождается на побережье Гренландии, севернее 68° 30' с.ш., где всего лишь сто ледников продуцируют около 15 000 айсбергов ежегодно. Отдельные арктические айсберги достигают 35° с.ш.

Ледяное кольцо вокруг Антарктиды имеет ширину от 280 до 1100 миль (1 морская миля равна 1852 м). Средняя граница распространения льдов в Южном полушарии проходит около 59° ю.ш., однако ее истинное положение также зависит от гидрометеорологических условий и сектора Южного океана: индийского, тихоокеанского, атлантического. Антарктида — страна льда. Колоссальные ледники сползают к урезу воды, формируя своеобразные ледяные берега Южного океана. Занимаемая антарктическими айсбергами площадь составляет в среднем за год около 62,5 млн км². Основная масса морских льдов формируется в морях Уэддела, Беллинсгаузена и Росса, откуда под действием течений и ветров они переносятся к северу.