3. Гидрология

Тема 12. Гидросфера земли. Химический и физический состав воды

Гидросфера - водная оболочка Земли, включающая в себя всю химически несвязанную воду.

Вода на земле существует в трёх фазовых состояниях (твердом, жидком и газообразном).

Общий объём - 1,5 млрд. км³

94% - мировой океан;

4% - подземные воды, большая часть из них – это глубинные рассолы;

1,6% - ледники и постоянные снега;

0,25% - поверхностные воды суши (реки, пруды, озёра).

Вода присутствует в атмосфере и в живых организмах (у человека вода составляет 70%, в огурце – 98%).

Единство гидросферы обусловлено круговоротом воды. Это непрерывное перемещение вод, охватывающее гидросферу, литосферу, атмосферу и живые организмы. Причины его – солнечная энергия и силы тяжести.

Составляющие круговорота:

- испарение с поверхности океана;

- перенос влаги в атмосфере;

- выпадение осадков на океан и сушу, их просачивание сквозь почву;

- поверхностный и подземный стоки с суши в океан.

В процессе круговорота происходит обновление во всех частях гидросферы. Подземные воды обновляются за сотни, тысячи и миллионы лет, полярные ледники – за 8 – 15 тыс. лет, воды мирового океана – за 2,5 – 3 тыс. лет, замкнутые озёра – 200 – 300 лет, проточные – несколько лет, реки – за 11 – 20 суток, водяной пар в атмосфере – за 8 суток, вода в организмах – за несколько часов.

Свойства воды:

- высоко универсальная растворяющая способность;

- поверхностное натяжение;

- скрытая теплота плавления льда;

- теплопроводность;

- диэлектрическая проницаемость;

- полярность молекулы;

- прозрачность;

- наивысшая среди жидкостей и твёрдых тел удельная теплоёмкость;

- аномально высокая для жидкости удельная теплота испарения;

- способность испаряться при любой температуре;

- малая сжимаемость;

- вода - источник кислорода, донор водорода и кислорода;

- максимальная плотность при 4°С.

В отличии от большинства веществ пресная вода при плавлении сжимается, а при замерзании расширяется. Вода – единственное вещество на Земле, которое одновременно в больших количествах встречается во всех агрегатных состояниях.

Эволюция гидросферы.

Гидросфере насчитывают не менее 4 млрд. лет. Пополнение гидросферы происходит вследствие непрерывной дегазации вещества мантии. В начальный период шло накопление ювинильных вод – это первичные воды, воды дегазирующейся магмы, они впервые вступили в круговорот воды на Земле. В последние 2 млрд. лет гидросфера стабилизировалась.

Экспериментально установлено, что лавы, формирующие базальты, содержат до 70% воды, которая выделяется при остывании.

Часть воды тратится на серпентинизацию нижнего слоя океанической коры, в результате чего вода вместе с углекислым газом оказалась химически связанной оливином (минерал магневожелезистый силикат).

Серпентинизация – многостадийный процесс изменения с участием воды (гидратация) природных магнезиальных силикатов с переходом в серпентин.

Часть воды, поступающей из недр Земли, остаётся в гидросфере, часть затрачивается на серпентинизацию новых фрагментов океанической коры, часть с осадочными породами погружается в недра в зонах субдукции - это геологический круговорот воды, он положительный, т.е. масса гидросферы увеличивается.