[Экзосфера (сфера рассеяния)

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.

22. Солнечная радиация на Земле.

Таким образом, под солнечной радиацией мы понимаем весь испускаемый Солнцем поток радиации, который представляет собой электромагнитные колебания различной длины волны.

Интенсивность солнечной радиации зависит также от того под каким углом падают солнечные лучи, от этого зависит и освещаемая территория (при увеличении угла падения площадь освещения увеличивается).

Наибольшая интенсивность солнечной радиации отмечается летом, меньшая -- зимой. Свет оздоравливает окружающую среду. При недостатке естественного освещения возникают изменения со стороны органа зрения. Быстро наступает утомляемость, снижается работоспособность, увеличивается производственный травматизм.

Абсолютная освещаемость -- это освещаемость на улице. Коэффициент освещаемости (КЕО) определяется как отношение относительной освещаемости (измеряемой как отношение относительной освещенности (измеренной в помещении) к абсолютной, выраженное в %. Освещенность в помещении измеряется на рабочем месте.

Основное биологическое действие инфракрасных лучей -- тепловое, причем это действие также зависит от длины волны. Короткие лучи несут больше энергии, поэтому они проникают в глубь, оказывают сильный тепловой эффект. Длинноволновый участок оказывает свое тепловое действие на поверхности. Это используется в физиотерапии для прогрева участков лежащих на разной глубине.

Ультрафиолетовые лучи (УФЛ) оказывают бактерицидное действие. Оно используется для обеззараживания больших палат, пищевых продуктов, воды.

23. Тепловой режим подстилающей поверхности.

Тепловой режим нижних слоев атмосферы определяется подстилающей поверхностью земли, с которой эти воздушные массы соприкасаются. Воздушная масса над пустыней Сахарой будет иметь гораздо более высокую температуру, чем воздушная масса, расположенная на той же параллели над Атлантическим океаном, имеющим более низкую температуру, чем поверхность почвы Сахары. Кроме того, над Атлантическим океаном воздух будет иметь большую влажность, чем воздух над безводной пустыней. Наконец, воздух над океаном будет менее запыленным, чем воздух над Сахарой, с поверхности которой ветер, вихревые и турбулентные движения поднимают огромные количества пыли и забрасывают ее до очень больших высот.

24. Вода в атмосфере.

В атмосфере вода находится в трех агрегатных состояниях — газообразном (водяной пар), жидком (капли дождя) и твердом (кристаллики снега и льда). По сравнению со всей массой воды на планете, в атмосфере её совсем немного — около 0,001%, но её значение огромно. Облака и водяные пары поглощают и отражают избыток солнечной радиации, а также регулируют ее поступление на Землю. Одновременно они задерживают встречное тепловое излучение, идущее от поверхности Земли в межпланетное пространство. Содержание воды в атмосфере определяет погоду и климат местности. От него зависит, какая установится температура, образуются ли облака над данной территорией, пойдёт ли из облаков дождь, выпадет ли роса.

Водяной пар непрерывно поступает в атмосферу, испаряясь с поверхности водоёмов и почвы. Его выделяют и растения — этот процесс называется транспирацией. Молекулы воды сильно притягиваются друг к другу благодаря силам межмолекулярного притяжения, и Солнцу приходится тратить очень много энергии, чтобы разделить их и превратить в пар. На создание одного грамма водяного пара затрачивается 537 калорий солнечной энергии - прим. от geoglobus.ru. Нет ни одного вещества, у которого удельная теплота испарения была бы больше, чем у воды. Подсчитано, что за одну минуту Солнце испаряет на Земле миллиард тонн воды.

Водяной пар поднимается в атмосферу вместе с восходящими потоками воздуха. Охлаждаясь, он конденсируется, образуются облака, и при этом выделяется огромное количество энергии, которую водяной пар возвращает атмосфере. Именно эта энергия заставляет дуть ветры, переносит сотни миллиардов тонн воды в облаках и увлажняет дождями поверхность Земли.

Испарение состоит в том, что молекулы воды, отрываясь от водной поверхности или влажной почвы, переходят в воздух и превращаются в молекулы водяного пара. В воздухе они двигаются самостоятельно и переносятся ветром, а их место занимают новые испарившиеся молекулы. Одновременно с испарением с поверхности почвы и водоёмов происходит и обратный процесс — молекулы воды из воздуха переходят в воду или почву. Воздух, в котором количество испаряющихся молекул водяного пара равно количеству возвратившихся молекул, называется насыщенным, а сам процесс — насыщением. Чем больше температура воздуха, тем больше водяного пара может в нём содержаться. Так, в 1м3 воздуха при температуре +20 °С может содержаться 17 г водяного пара, а при температуре -20 °С только 1 г водяного пара.

При малейшем понижении температуры насыщенный водяным паром воздух уже не способен больше вместить влагу и из него выпадают атмосферные осадки, например, образуется туман или выпадает роса - прим. от geoglobus.ru. Водяной пар при этом конденсируется — переходит из газообразного состояния в жидкое. Температура, при которой находящийся в воздухе водяной пар насытит его и начнётся конденсация, называется точка росы.

25. Виды ветров, сила ветра, энергия ветра.

Ветер это движение воздуха из области высокого давления в область низкого. Ветры, которые образуются над большими площадями, создают воздушные течения, которые бывают нескольких видов.  Муссоны наблюдаются, как правило, в тропическом климате. Зимой муссон дует с суши в сторону океана, летом, наоборот, с океана на сушу и несет с собой огромное количество влаги. Пассат это постоянный ветер. Он дует с постоянной силой вне зависимости от времени года. Направление пассата практически не изменяется. Помимо воздушных течений выделяют также и местные ветра. Среди них, бриз, фён, бора, сирокко. Бриз – это теплый ветер, который характерен для мест, близко расположенных морю. Ночью движение воздуха направлено с берега к морю. Дневной бриз дует с моря на берег и называется морским бризом. Фён – легкий ветер, который характерен для гористой местности. Дует он, как правило, с гор на равнину. Бора – это резкий сильный ветер, направление которого также подобно фёну. Он дует с гор на побережье. Сирокко – сильный южный ветер, который характерен для Северной Африки, а также близлежащих регионов. Этот вид ветра зарождается в пустыне Сахара. Он несет очень жаркий и сухой воздух.

Шкала Бофорта - условная шкала для визуальной оценки силы (скорости) ветра в баллах по его действию на наземные предметы или по волнению на море. Была разработана английским адмиралом Ф. Бофортом в 1806 году и сначала применялась только им самим. В 1874 году Постоянный комитет Первого метеорологического конгресса принял шкалу Бофорта для использования в международной синоптической практике. В последующие годы шкала менялась и уточнялась. Шкалой Бофорта широко пользуются в морской навигации.

 

Сила ветра у земной поверхности по шкале Бофорта (на стандартной высоте 10 м над открытой ровной поверхностью)
Баллы Бофорта	Словесное определение силы ветра	Скорость ветра, м/сек	Действие ветра
			на суше	на море
0	Штиль	0-0,2	Штиль. Дым поднимается вертикально	Зеркально гладкое море
1	Тихий	0,3-1,5	Направление ветра заметно по относу дыма, но не по флюгеру	Рябь, пены на гребнях нет
2	Лёгкий	1,6-3,3	Движение ветра ощущается лицом, шелестят листья, приводится в движение флюгер	Короткие волны, гребни не опрокидываются и кажутся стекловидными
3	Слабый	3,4-5,4	Листья и тонкие ветви деревьев всё время колышутся, ветер развевает верхние флаги	Короткие, хорошо выраженные волны. Гребни, опрокидываясь, образуют стекловидную пену, изредка образуются маленькие белые барашки
4	Умеренный	5,5-7,9	Ветер поднимает пыль и бумажки, приводит в движение тонкие ветви деревьев	Волны удлинённые, белые барашки видны во многих местах
5	Свежий	8,0-10,7	Качаются тонкие стволы деревьев, на воде появляются волны с гребнями	Хорошо развитые в длину, но не очень крупные волны, повсюду видны белые барашки (в отдельных случаях образуются брызги)
6	Сильный	10,8-13,8	Качаются толстые сучья деревьев, гудят телеграфные провода	Начинают образовываться крупные волны. Белые пенистые гребни занимают значительные площади (вероятны брызги)
7	Крепкий	13,9-17,1	Качаются стволы деревьев, идти против ветра трудно	Волны громоздятся, гребни срываются, пена ложится полосами по ветру
8	Очень крепкий	17,2-20,7	Ветер ломает сучья деревьев, идти против ветра очень трудно	Умеренно высокие длинные волны. По краям гребней начинают взлетать брызги. Полосы пены ложатся рядами по направлению ветра
9	Шторм	20,8-24,4	Небольшие повреждения; ветер срывает дымовые колпаки и черепицу	Высокие волны. Пена широкими плотными полосами ложится по ветру. Гребни волн начинают опрокидываться и рассыпаться в брызги, которые ухудшают видимость
10	Сильный шторм	24,5-28,4	Значительные разрушения строений, деревья вырываются с корнем. На суше бывает редко	Очень высокие волны с длинными загибающимися вниз гребнями. Образующаяся пена выдувается ветром большими хлопьями в виде густых белых полос. Поверхность моря белая от пены. Сильный грохот волн подобен ударам. Видимость плохая
11	Жестокий шторм	28,5-32,6	Большие разрушения на значительном пространстве. На суше наблюдается очень редко	Исключительно высокие волны. Суда небольшого и среднего размера временами скрываются из вида. Море всё покрыто длинными белыми хлопьями пены, располагающимися по ветру. Края волн повсюду сдуваются в пену. Видимость плохая
12	Ураган	32,7 и более		Воздух наполнен пеной и брызгами. Море всё покрыто полосами пены. Очень плохая видимость

26. Воздушные массы и атмосферные фронты

Исследуя динамику атмосферы, в тропосфере выделяют относительно однородные по температуре, влажности и другим параметрам крупные объемы воздуха - воздушные массы. Протяженность их достигает тысяч километров, вертикальная мощность - вплоть до верхней границы тропосферы. Воздушные массы бывают местные (малоподвижные) и движущиеся. Последние по отношению к подстилающей поверхности делят на теплые воздушные массы (приходят на более холодную подстилающую поверхность) и холодные воздушные массы (надвигаются на более теплую поверхность). Взаимодействие воздушных масс, их перемещение - определяет погоду.

В зависимости от районов формирования выделяют четыре зональных типа воздушных масс: экваториальный - ЭВ, тропический - ТВ, воздух умеренных широт, или по международной терминологии, полярный - ПВ, и арктический (антарктический) - АВ. Они различаются прежде всего по температуре. Все типы, кроме экваториального, делятся на подтипы: морской и континентальный в зависимости от характера поверхности, над которой формируется воздух.

Воздушные массы обычно находятся в постоянном движении. На их контакте образуются обширные переходные зоны - атмосферные фронты, ширина их (500-900 км) много меньше длины (2-3 тыс. км). Плоскость раздела между воздушными массами, всегда наклоненная в сторону холодного воздуха, называется фронтальной поверхностью. Линия пересечения фронтальной поверхности с поверхностью Земли называется линией фронта, или просто фронтом (атмосферным фронтом). Чаще всего одна из воздушных масс оказывается более активной, а фронт движущимся. Теплый фронт образуется при наступлении теплой воздушной массы на холодную, холодный фронт - наоборот. На фронтах из теплого воздуха развиваются подвижные фронтальные циклоны -огромные восходящие вихри, а из холодного воздуха антициклоны - огромные нисходящие вихри. С циклонами связаны облачность, осадки, понижение температуры летом, повышение зимой. С антициклонами - ясная, сухая погода, жаркая летом, морозная зимой. В целом при прохождении атмосферных фронтов происходят резкие изменения погоды: перепады температуры, давления, выпадение осадков, усиление и резкая смена направления ветров и др. В формировании климата нашей страны, расположенной большей частью в умеренных широтах, фронтальной деятельности принадлежит существенная роль, поэтому погода обычно неустойчивая, особенно в зимнее время.

В зонах раздела и взаимодействия основных зональных типов воздушных масс формируются главные климатические фронты. Выделяют арктический и антарктический фронты, два полярных фронта и один тропический фронт (выражен лишь летом в соответствующем полушарии). Они смещаются по сезонам вслед за Солнцем, то к северу (июль), то к югу (январь). Климатические фронты возникают также между континентальным и морским воздухом одного и того же типа воздушных масс.

27. Циркуляция атмосферы.

Циркуляция атмосферы — система замкнутых течений воздушных масс, проявляющихся в масштабах полушарий или всего земного шара. Подобные течения приводят к переносу вещества и энергии в атмосфере как в широтном, так и в меридиональном направлениях, из-за чего являются важнейшим климатообразующим процессом, влияя на погоду в любом месте планеты.

Основная причина циркуляции атмосферы — солнечная энергия и неравномерность её распределения на поверхности планеты, в результате чего различные участки почвы и воздуха имеют различную температуру и, соответственно, различноеатмосферное давление (барический градиент). Кроме солнца на движение воздуха влияет вращение Земли вокруг своей оси и неоднородность её поверхности, что вызывает трение воздуха о почву и его увлечение.

28. Циклоны и антициклоны

Циклоны. Циклон зарождается как область пониженного давления на границе двух масс воздуха разной температуры. Обычно это волновое возмущение на фронтальной поверхности. При длине более 1000 км волна становится неустойчивой и говорят, что циклон «углубляется»: между холодным и теплым фронтами образуется сектор теплого воздуха языкообразной формы. При дальнейшем развитии холодный фронт, движущийся быстрее теплого, нагоняет его; смыкание теплого и холодного фронтов ликвидирует теплый сектор, образуя фронт окклюзии.  Диаметр циклона колеблется от нескольких сот до 5000 км; средняя скорость перемещения 30—60 км/ч. Внимательные наблюдения за облачностью, ветром, изменениями атмосферного давления и температуры воздуха позволяют делать важные для мореплавания выводы:  если отдельные небольшие кучевые облака движутся в том же направлении, как и ветер внизу, наблюдатель находится в задней стороне циклона и можно ожидать улучшения погоды;  если направление движения облаков не совпадает с направлением ветра внизу, наблюдатель находится в передней части циклона и через один-два дня следует ожидать продолжительных осадков и изменения температуры (понижение ее летом и повышение зимой);  если ветер усиливается и направление его изменяется по солнцу, наблюдатель северного полушария (южного полушария) находится в правой (левой) половине циклона; если, направление усиливающегося ветра изменяется против солнца, следует сделать обратное заключение;  если направление ветра не меняется, наблюдатель находится на пути центра циклона и следует ожидать временного затишья, а затем усиления ветра с противоположной стороны. 

Антициклоны — области повышенного атмосферного давления бывают, как и циклоны, стационарными и подвижными.  Антициклон, проникший с севера, в холодное время года приносит понижение температуры, ясную погоду и хорошую видимость; в теплое время года —грозы, Антициклон, приходящий с юга, в холодное время года несет длительную пасмурную погоду; в теплое — дожди с грозами, а по ночам — росу и поземные туманы. Явным признаком антициклонической погоды является резкий суточный ход температуры воздуха, влажности и других метеоэлементов. 

29. Господствующие ветры

Господствующие ветры  Каждому участку планеты присущи определённые преобладающие ветры.  Господствующие ветры связаны с основными процессами циркуляции атмосферы. В районе экватора, где солнечное тепло наиболее интенсивно, горячий воздух поднимается вверх, создавая область пониженного давления — экваториальную зону затишья. Поднимающийся воздух охлаждается и переносится севернее и южнее, прежде чем опуститься обратно к поверхности в субтропиках (30° ю. и с. ш.). В этих местах образуются области высокого давления — конские широты.  Метки: Ветер и воздух, Метеорология, Атмосферное давление  Струйное течение над Красным морем. Эти ветры дуют в субтропиках на сотни километров.  Отсюда воздух устремляется обратно в направлении зоны затишья, образуя две зоны пассатов. Непрерывное движение воздуха от экватора до конских широт называется ячейкой Гадлея.  За пределами тропиков основными господствующими ветрами являются западные ветры умеренных широт. Они формируются за счёт воздуха, движущегося из конских широт в направлении полюсов. Эти тёплые ветры, в конце концов, встречаются с восточными полярными ветрами вдоль границы, называемой полярным фронтом. Вдоль него устанавливается циклон (область низкого давления) с прохладной, неустойчивой погодой.

30. Погода и климат

Состояние атмосферы в данной местности в определенный отрезок времени называется погодой. Погодахарактеризуется элементами и явлениями. Элементы погоды: температура воздуха, влажность, давление. К явлениям относятся: ветер, облака, атмосферные осадки. Иногда явления погоды носят необычайный, даже катастрофический характер, например, ураганы, грозы, ливни, засухи. Погода характеризуется не только элементами и явлениями, но и их совокупностью. При одинаковой температуре, но при разной влажностивоздуха, с осадками или без осадков, с ветром или без него погода не будет одинаковой.

Погода изменчива. Главные причины — изменение количества солнечного тепла, получаемого в течение суток и в течение года, перемещение воздушных масс, атмосферных фронтов, циклонов и антициклонов. Более четко и устойчиво изменение погоды в течении суток выражено в экваториальных широтах. Утром — ясная, солнечная погода, а после полудня выпадают ливневые осадки. Вечером и ночью опять ясно и тихо. В умеренных широтах закономерные изменения погоды в течение суток, обусловленные поступлением солнечного тепла, часто нарушаются сменой воздушных масс, прохождением атмосферных вихрей и фронтов.

Наблюдения за погодой

Прогноз погоды

Климат — многолетний режим погоды, характерный для какой-либо местности, который с небольшими колебаниями удерживается на протяжении веков. Он проявляется в закономерной смене всех наблюдаемых в данной местности погод. Как и погода, климат зависит от количества солнечной радиации (от широты), от перемещения воздушных масс, атмосферных фронтов, циклонов и антициклонов (от циркуляции атмосферы), от свойств и форм земной поверхности. Основные показатели климата: температура воздуха (средняя годовая, января и июля), преобладающее направление ветров, годовое количество и режим осадков.Географические карты, на которых нанесены показатели климата, называют климатическими.

Климатообразующие факторы

Типы климата. Морской, или океанический, климат. Континентальный климат

Климат, как и все метеорологические величины, зонален. Выделяют 7 основных и 6 переходныхклиматических поясов. К основным относятся: экваториальный, два субэкваториальных (в северном и южном полушариях), два тропических, два умеренных и два полярных. Названия переходных поясов тесно увязаны с названиями основных климатических поясов и характеризуют их расположение на Земле: по два субэкваториальных, субтропических и субполярных (субарктиче­ский и субантарктический). В основу выделения климатических поясов положены тепловые пояса и господствующие типы воздушных масс и их перемещение. В основных поясах в течение года господствует один тип воздушной массы, а в переходных типы воздушных масс зимой и летом меняются в связи со сменой времен года и смещением зонатмосферного давления.

Экваториальный климатический пояс

Субэкваториальные климатические пояса

Тропические климатические пояса

Субтропические климатические пояса

Умеренные климатические пояса

Субполярные климатические пояса

Полярные климатические пояса

Климат не остается неизменным. О том, что он изменяется, свидетельствуют данные наблюдений над состоянием атмосферы почти за 200 лет. Сведения о погоде и о климате имеются в летописях, в трудах ученых древнего мира. О климате доисторического прошлого позволяют судить некоторые горные породы(коралловые известняки, каменный уголь, соли, ленточные глины и др.), формы рельефа, остатки организмов, пыльца растений. Причин изменения климата много, они накладываются друг на друга, что затрудняет его изучение.

В наше время большое влияние на климат оказывает деятельность людей: изменяет состояние атмосферы (увеличение содежания СО₂, запыленность, выбросы тепла и т.д.), подстилающую поверхность (сведениелесов, создание водохранилищ, орошение и осушение территорий). Влияние людей на климат можно рассматривать как стихийное и неблагоприятное.

31. Свойства природной воды водный баланс Земли

Водный баланс, количественная характеристика всех форм прихода и расхода воды в атмосфере, на земном шаре и его отдельных участках. Водный баланс является количественным выражением круговорота воды на Земле. Расчётом составляющих Водный баланс широко пользуются в гидрологии и в метеорологии для изучения водного режима.   Водный баланс суши характеризуется основной зависимостью: количество атмосферных осадков, выпадающих на данной территории, равно сумме испарения, стока и накопления (или расхода) воды в верхнего слоях литосферы. Для всего земного шара за годичный период и для средних многолетних условий его отдельных территорий последний член Водный баланс равен нулю.   В Водный баланс атмосферы над определённой частью земной поверхности расход воды на выпадение осадков равен сумме испарения с земной поверхности, поступления или выноса водяного пара в результате его горизонтального. переноса воздушными течениями и изменения количества воды в атмосфере (последний член обычно мал по сравнению с другими членами Водный баланс). Водный баланс атмосферы существенно зависит от условий атмосферного влагооборота, в ходе которого водяной пар переносится из одних районов в другие. Хотя испарение с поверхности суши составляет около ²/₃ от количества осадков на континентах, фактически большая часть осадков, выпадающих на суше, формируется из водяного пара, принесённого воздушными течениями с океанов. Это объясняется тем, что циркуляция атмосферы уносит с континентов на океаны значительную часть водяного пара, образованного местным испарением. Разность между испарением и осадками на континентах, равная разности между приходом и расходом водяного пара в атмосфере над континентами, одновременно равна величине речного стока с континентов в океаны.

32. Химические и физические свойства океанической воды

Общая соленость и солевой состав вод. В морской воде содержится большое количество растворенных веществ, суммарное содержание которых определяет соленость морской воды, выражаемую обычно в промиллях (в тысячных долях весовых единиц) - S . За среднюю соленость вод океана принимается величина около 35 или 3,5 % (35 г/л). Существенные отклонения от указанной величины связаны с климатической зональностью - степенью испарения или количеством пресной воды, приносимой реками. Крайние значения солености океанической воды составляют от 32 до 37 . Обычно же она колеблется от 34 до 35 . В широких пределах меняется соленость внутриконтинентальных морей: в Средиземном море она составляет 35-39 . в Красном море увеличивается до 41-43 , а в морях гумидных областей она значительно меньше средней величины: в Черном море - 18-22 , в Каспийском - 12-15, в Азовском - 12 .

В водах океанов и морей присутствуют почти все химические элементы периодической системы, но лишь немногие из них определяют солевой состав (табл. 10.1).

Приведенные данные свидетельствуют о том, что морская вода характеризуется следующим соотношением ионов: Сl^->SO₄^{2 -} >НСО^-з и Na⁺>Mg²⁺>Ca²⁺. Это указывает на то, что в океанской воде резко преобладают хлориды и, в первую очередь, NaCl (около 78 %), затем MgCl₂ (>9 %), KCl (около 2 %), на втором месте сульфаты - MgSO₄ (свыше 6,5 %), CaSO₄ (около 3,5 %), а на гидрокарбонаты и другие; соединения падает менее 1%.

Газовый режим, температура воды. В водах Мирового океана растворены различные газы. Самыми распространенными из них являются кислород (O₂) и углекислый газ (СО₂).

Кислород поступает в воду, c одной стороны, из атмосферы, с другой стороны, он получается в зеленых растениях как продукт фотосинтеза. Но главное значение имеет также глобальная океаническая циркуляция, поступление масс холодной воды, богатой кислородом, от высоких широт к экватору в придонном слое. Углекислый газ находится в морской воде частью в растворенном, свободном состоянии, частью в химически связанной форме бикарбонатов Са(НСОз)₂ или карбонатов (СаСОз). Растворимость CO₂ в морской воде возрастает с понижением температуры. Поэтому холодные воды Арктики и вообще высоких широт содержат больше углекислого газа, чем воды низких широт. Значительное содержание CO₂ отмечается в придонных холодных водах на глубинах ниже 4000-5000 м, что сказывается на растворении известковых раковин. Углекислый газ поступает из атмосферы, выделяется при дыхании растениями, при разложении органических веществ и поставляется при извержении вулканов и поствулканических процессах.

В некоторых морских бассейнах наблюдается аномальный газовый режим. Классическим примером является Черное море, где, по данным Н. М. Страхова, на глубинах 150-170 м вода значительно обеднена кислородом и ниже появляется сероводород, количественное содержание которого значительно увеличивается в придонной части (рис. 10.3). Сероводород образуется благодаря жизнедеятельности сульфатсодержащих бактерий, восстанавливающих сульфаты морской воды до сероводорода. Сероводородное заражение наблюдается в некоторых норвежских фиордах.

Температура поверхностных вод океана тесно связана с климатической зональностью. Среднегодовая температура в высоких широтах изменяется от 0 до -1,8-2,0 ^oС и достигает максимального значения порядка 25-28 ^oС (31 ^oС) близ термического экватора. В то же время температура воды изменяется с глубиной, достигая в придонных частях 2-3 ^oС, а в полярных областях опускается даже до отрицательных значений порядка -1- -2 ^oС.

Давление и плотность. Гидростатическое давление в океанах и морях соответствует весу толщи воды. Наибольшей величины оно достигает в глубоководных желобах и в котловинах ложа Мирового океана. Плотность морской воды в среднем составляет примерно 1,025г/см³ , в холодных полярных водах она увеличивается до 1,028, а в теплых тропических уменьшается до 1,022 г/см³ . Такие колебания обусловлены изменением солености, температуры и давления.

33. Движение вод в океане. Понятие мировой океан.

Мирово́й океа́н — основная часть гидросферы, составляющая 94,1 % всей её площади, непрерывная, но не сплошная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова и отличающаяся общностью солевого состава.

Континенты и большие архипелаги разделяют мировой океан на пять больших частей (океанов):

• Атлантический океан

• Индийский океан

• Северный Ледовитый океан

• Тихий океан

• Южный океан

Вода в Мировом океане находится в постоянном движении. Различают три вида движения: колебательные — волны, поступательные — океанические течения, смешанные — приливы и отливы.

Волны. Главная причина возникновения волн на поверхности. Мирового океана — ветер. Отдельные частицы воды при волновом движении перемещаются по круговым орбитам. В верхней части орбиты частицы движутся в направлении движения волны, а в нижней — в обратном направлении. Вот почему брошенный предмет колеблется на волнах, а не передвигается по горизонтали. При ветре на поверхности сначала образуется рябь, при усилении ветра рябь переходит в волны. И чем сильнее ветер, тем крупнее волны. В отдельных случаях на океанах волны достигают высоты 15—18 м и длины до I км. С глубиной волны затухают.

Волны движутся быстрее к берегу и медленнее от берега; гребни волн сдвигаются вперед и обрушиваются на берег.

При землетрясениях возникают особые волны, которые распространяются на всю толщу воды. Такие волны называют цунами. Скорость распространения их от 150 до.900 км в час, высота у берегов достигает 20—30 м. Эти волны приносят огромные разрушения не только на море, но и на берегах.

Приливы потливы. На берегах морен люди давно заметили, что два раза в сутки уровень моря поднимается у крутых берегов и затопляет плоские. Два раза в сутки уровень воды опускается и у плоских берегов дно моря обнажается. Два прилива и два отлива в сутки, причем приливы выше, когда Луна находится в новолунии или полнолунии. Это дало ученым основание для объяснения приливов и отливов. Английский ученый Исаак Ньютон на основе установленного им закона всемирного

34. Воды суши – реки

Река – поток воды, текущий в выработанном им углублении, называемом руслом.

Всякая река имеет исток, т.е. место, где она начинается. Истоком реки может быть бьющий из-под земли родник или болото, или озеро. В высоких горах реки, как правило, начинаются с ледников.

Причудливо извиваясь, несет свои воды река, принимая притоки, и от этого она становится полноводнее и шире. Если плыть по течению, то справа будет правый берег, а слева – левый.

На судоходных реках устанавливаются бакены, окрашенные в красный или белый цвет. Красные бакены показывают мели и подводные препятствия у правого берега, а белые – у левого.

Место впадения реки в другую реку, озеро или море называют устьем.

Нетрудно заметить, что всякая река течет в понижении, которое тянется от истока реки до ее устья, – это речная долина. Углубление в речной долине, по которому воды реки текут постоянно, называют руслом реки.

Во время разлива, чаще всего весной, когда тает снег, река выходит из берегов и затопляет пониженную часть речной долины – пойму.

Всякая река имеет притоки. Они обычно короче главной реки. Притоки, которые впадают в главную реку справа по течению, называются правыми притоками, слева – левыми. Так, у величайшей реки Европы – Волги – правый приток Ока, левый – Кама. Река со всеми своими притоками (включая и реки, впадающие в притоки) называется речной системой.

Свыше тысячи рек, речек, ручейков несут свои воды в великую Волгу. В эти реки и ручейки стекают дождевые, талые и подземные воды с огромной территории. Местность, с которой река со своими притоками собирает воды, называется водосборным бассейном. Каждая река имеет свой бассейн. Граница между бассейнами рек называется водоразделом.

На направление и характер течения рек влияет рельеф местности, по которой реки протекают, например река Днепр до Киева течет строго на юг, южнее Киева река резко поворачивает на юго-восток, а затем через несколько сотен километров – на юго-запад. Почему же так резко Днепр меняет направление течения? Если внимательно рассмотреть карту, станет ясно: на пути Днепра — возвышенность. Вот и пришлось реке огибать ее с востока.

Еще в большей мере рельеф оказывает влияние на характер течения рек. Реки, текущие по равнинной местности, имеют медленное течение. Объясняется это тем, что истоки равнинных рек находятся на небольшой высоте, а местность, по которой они текут, имеет малый уклон. К равнинным рекам относятся: Волга, Днепр, Дон, Нева.

Истоки горных рек расположены высоко в горах. Их воды несутся по разрезающим горы долинам с огромной скоростью, бурлят, пенятся. Выйдя на равнину, река становится спокойной.

Горные реки, как правило, текут в узких, скалистых долинах с крутыми склонами. Десятки и даже сотни тысяч лет уходят на то, чтобы река прорезала в горах долину. Узкие долины называют ущельями. Долины равнинных рек, в противоположность горным, широкие. Склоны их покаты, и высота не превышает нескольких десятков метров.

Количество воды в реках не бывает одинаковым в течение всего года. Реки Подмосковья, например, полноводны весной, когда в их бассейнах тает снег. Их русла не могут вместить такое количество воды, и реки разливаются на несколько километров, затопляя пойму. Наступает половодье.

Половодье – ежегодно повторяющееся в определенный сезон года увеличение количества воды в реке и сильный подъем ее уровня в результате весеннего или летнего таяния снегов, а также ледников в горах, выпадения дождя в течение длительного периода времени. Половодье следует отличать от паводка.

Паводок – внезапный подъем уровня воды в реке, вызванный выпадением сильных дождей, усилением таяния снега или ледников.

Летом и осенью реки питаются дождевыми и подземными водами. В засушливое лето они значительно мелеют. Как правило, в это время года наступает межень - самый низкий уровень воды в реке. Зимой, когда реки скованы льдом, они получают только подземную воду.

Некоторые реки в нашей стране разливаются не весной, а летом. Так, в бассейне реки Амур зимы обычно малоснежные, и весной эта река почти не разливается. Зато в конце лета, когда там идут сильные дожди, Амур не может “уместиться” в своих берегах и затопляет широкую пойму. Также летом разливаются реки, берущие начало в горах. Это понятно: ведь под палящими лучами летнего солнца горные снега и ледники начинают быстро таять. Есть на земном шаре реки, которые бывают полноводными в течение всего года, например Амазонка и Конго (Заир). В бассейнах этих рек весь год выпадают обильные дожди.

35. Воды суши- озера

Озера, как и реки, питаются дождевой, талой и подземной водой. Расходуется вода из озера на испарение и выносится реками. Озера, из которых вытекают реки, называются сточными, например, Байкал. В него впадает более 300 рек, и вытекает одна Ангара.

В отличие от Байкала Каспийское море-озеро бессточное: ни одна река из него не вытекает.

Вода, поступающая в озеро, приносит в него растворенные вещества. В литре речной воды содержится всего 0,2—0,3 г солей (выразите эту соленость в промилле и сравните с соленостью океанской воды). Но количество солей, поступивших в озеро за длительное время, может быть очень большим. Из сточного озера соли выносят реки. В бессточном озере вода тратится только на испарение, а соли в нем остаются. Поэтому соленость бессточного озера, испаряющего много воды, может увеличиваться.

Вода некоторых озер содержит много солей потому, что они расположены в легкорастворимых горных породах или являются остатками отступившего моря. Соленость Мертвого моря-озера около 270 промиллей. Оно находится на Аравийском полуострове, его уровень почти на 400 м ниже уровня Средиземного моря.

Если озеро заполняется наносами и зарастает, оно может превратиться в болото. Болото — участок земной поверхности, сильно увлажненный и поросший влаголюбивой растительностью.

Углубления, в которых находятся озера, называются озерными котловинами. Причин образования озерных котловин много, и котловины эти очень разнообразны. Самые большие и самые глубокие из них образуются в резуль­тате движений земной коры. При медленном опускании ее обшир­ных участков возникли котловины Каспийского и Аральско­го морей-озер. Котловина Байкала — следствие образования ги­гантских трещин и раздвижения участков земной коры.

В долинах горных рек встречаются глубокие запрудные озера. Примером может быть Сарезское озеро на Памире глу­биной более 400 м. Грандиозный обвал, вызванный землетрясе­нием, преградил путь реке Мургаб, создав плотину, которую река не может размыть уже более 80 лет. Путь реки может преградить также поток лавы или ледник.

Есть озера, занимающие кратеры потухших вулканов. В местности, сложенной ра­створимыми породами, озерные котловины образуются вследствие опускания (прова­ла) поверхности над пустота­ми. На холмистых равнинах озера лежат  в  понижениях между холмами.

В пойменных долинах часто можно видеть небольшие сильно вытянутые озера — старицы. Это участки бывшего русла реки, изменившей в этом месте свое направление.

Высыхающее

Тесно связанное с древними озерами, высыхающее озеро - то, которое ощутимо уменьшилось в размере за геологическое время. Озеро Агассиз - хороший пример высыхающего озера, которое покрывало большую часть центральной Северной Америки. Некоторые известные остатки этого озера - Озеро Виннипег и Озеро Виннипегозис. 

Древнее озеро

Которое уже больше не существует. Такие озера включают доисторические озера, и озера, которые постоянно высыхали из-за испарения или человеческого вмешательства. Озеро Овенс в Калифорнии, США - пример древнего озера. Древние озера - распространенная особенность области Бассейна и Диапазона юго-западной Северной Америки. 

Лавинное

Объединение литой лавы, содержавшейся в вулканическом кратере или другом углублении. Озера лавы, которые частично или полностью образовались, также упоминаются как лавинные озера. 

Кратерное

Озеро, которое формируется в вулканических кальдерах или кратерах после того как вулкан бездействует в течение некоторого времени. Вода в этих типах озер может быть свежей или очень кислой, и может содержать различные растворы минералов. Некоторые также имеют геотермическую деятельность, особенно если вулкан является просто бездействующим, а не потухшим. 

Подземное

Озеро, которое сформировано под поверхностью коры Земли. Такое озеро может быть связано с пещерами и водоносными слоями и ручьями. 

Озеро разлома

Озеро, которое формируется в результате раскола по геологической причине в тектонических пластинах Земли. Примеры включают озера Восточно-Африканской зоны разломов Восточной Африки и Озера Байкал в Сибири. 

Старичное

Озеро, которое формируется, когда широкая излучина ручья или реки образует новое русло, чтобы сформировать озеро. Их называют старичными или дугообразными озерами из-за отличительной изогнутой формы, которая образуется при этом процессе. 

Фьордовое

Озеро в смытой ледником долине, которая была размыта ниже уровня моря. 

Меромиктическое

Озеро, которое имеет разные слои воды, которые не смешиваются. Самый глубокий слой воды в таком озере не содержит растворенного кислорода. Слои осадка у дна меромиктического озера остаются относительно безмятежными, потому что там нет живых организмов. 

Внутреннее

Также называемое граничным или закрытым: озеро, которое не имеет существенного оттока, или через реки, или через подземное распространение. Любая вода в пределах внутреннего бассейна покидает систему только через испарение. Эти озера являются самыми распространенными в пустынях, типа озера Эйр в центральной Австралии или Аральского моря в Средней Азии. 

Искусственное

Также называемое бассейном: озеро, созданное затоплением земли позади дамбы, археологическими раскопками, или наводнением открытой ямы шахты(иногда называемый карьером). Некоторые из самых больших в мире озер являются бассейнами. Husain Sagar - бассейн в Индии, построенный в 1562 году. 

Подледниковое

Озеро, которое постоянно покрыто льдом. Они могут сформироваться под ледниками и снежными шапками или ледниковыми пластами. Существует много таких озер, но озеро Восток в Антарктиде является безусловно наибольшим. Они сохраняют жидкость, потому что лежащий лед действует как тепловой изолятор сдерживающей энергии, интродуцируемой к его нижней стороне водой, просачивающейся через расселины в леднике, давлением массы ледяного листа сверху или геотермическим нагреванием снизу. 

Окраинно-ледниковое

Часть края озера является ледяным листом, ледяной шапкой или ледником, лед, затруднявший естественный дренаж земли. 

36. Воды суши – грунтовые воды

На поверхности суши преоб­ладают осадочные породы различной водопроницаемости. В од­них местах их слои залегают горизонтально, а в других — изгиба­ются. При этом очень часто водопроницаемые и водонепроница­емые слои чередуются.

Представьте себе участок суши, сложенный на поверхности крупнозернистым песком, лежащим на слое водоупорной гли­ны. Что произойдет с водой обильных осадков, выпавших на этот участок? Она быстро просочится через песок, но задержит­ся над слоем глины, постепенно заполняя поры в песке. Образу­ется слой, насыщенный водой, — водоносный слой.

Воду, находящуюся в водоносном слое, не прикрытом сверху водоупорными породами, называют   грунтовой водой.

Грунтовые воды пополняются водой, просачивающейся со всей поверхности, расположенной над ними. Уровень грунтовых вод изменяется в зависимости от количества просочившейся воды. Так, весной, после таяния снега, он становится выше, в конце сухого лета — понижается.

Изменение уровня грунтовых вод можно наблюдать в колод­цах, из которых берут питьевую воду во многих населенных пунктах.

Грунтовые воды медленно перемещаются по порам (текут) в ту сторону, где уровень их ниже. В оврагах, в речных долинах они образуют источники (родники).

Вода водоносного слоя, лежащего между двумя водоупорны­ми слоями (пластами), называется межпластовой. Попасть в этот слой вода может только там, где он выходит на поверхность. Поэтому межпластовые воды пополняются очень мед­ленно. Иногда они образуют источники, но обычно их добывают из скважин, пробуренных через водоупорные слои до водонос­ных. Если слои горных пород залегают чашеобразно, вода под напором поднимается по скважине и иногда бьет фон­таном.

Подземные воды – это воды, находящиеся в порах, пустотах и трещинах горных пород в верхней части земной коры. Они появляются в результате сложного процесса взаимодействия гидросферы и атмосферы с литосферой. Подземные воды образуются главным образом при просачивании в глубь земли дождевых и талых вод. Пополнение подземных вод происходит также за счет водяного пара, содержащегося в воздухе. Воздух, пронизывая верхнюю часть литосферы и соприкасаясь с земной поверхностью, охлаждается, и из водяного пара образуются мельчайшие капельки воды.

Если водоупорный пласт имеет наклон в ту или иную сторону, то вода течет по нему в сторону наклона и обычно где-нибудь, чаще в долине, в балке, у подножия склона, выходит на поверхность. Место выхода грунтовой воды на поверхность называется источником, ключом, или родником. Чаще всего грунтовую воду добывают из колодцев.

Если водоносный слой находится между двумя водоупорными пластами и они изогнуты в виде чаши, то вода в нижней части изгиба пластов будет находиться под напором. Для того чтобы извлечь межпластовую воду, бурят скважины. Из скважины, пробуренной в этом месте, вода из водоносного слоя начинает фонтанировать. Такие выходы подземной воды называются артезианскими колодцами.

Впервые в XII в. такой колодец был пробурен во Франции в провинции Артуа. Отсюда и произошло название колодцев.

В настоящее время на всем земном шаре пробурены сотни тысяч скважин, через которые извлекается межпластовая вода, и ее количество под землей в некоторых районах уменьшается год от года. Если грунтовые воды ежегодно пополняются и их количество остается неизменным, то межпластовые воды пополняются очень медленно, так как их накопление шло сотни и даже тысячи лет. Подземные воды – драгоценная часть мирового запаса пресных вод. Их надо разумно использовать, расходовать экономно.

Подземной пресной водой в нашей стране снабжается половина городского и 80% сельского населения. Подземной водой обводняются пастбища, она идет на орошение полей.

37. Воды суши – болота

Боло́то (также топь, трясина) — участок суши (или ландшафта), характеризующийся избыточным увлажнением, повышенной кислотностью и низкой плодородностью почвы, выходом на поверхность стоячих или проточныхгрунтовых вод, но без постоянного слоя воды на поверхности. Для болота характерно отложение на поверхности почвы неполно разложившегося органического вещества, превращающегося в дальнейшем в торф. Слой торфа в болотах не менее 30 см, если меньше, то это заболоченные земли^[1]. Болота являются составной частью гидросферы. Первые болота на Земле образовались на стыке силура и девона 350—400 млн лет назад

Болота играют важную роль в образовании рек.

Болота препятствуют развитию парникового эффекта. Их, в не меньшей степени, чем леса, можно назвать «лёгкими планеты». Дело в том, что реакция образования органических веществ из углекислого газа и воды при фотосинтезе по своему суммарному уравнению противоположна реакции окисления органических веществ при дыхании, и поэтому при разложении органики углекислый газ, связанный до этого растениями, выделяется назад в атмосферу (в основном за счёт дыхания бактерий). Один из главных процессов, способных уменьшить содержание углекислого газа в атмосфере — это захоронение неразложившейся органики, что и происходит в болотах, образующих залежи торфа, трансформирующегося затем в каменный уголь. (Другие подобные процессы — отложение карбонатов (CaCO₃) на дне водоёмов и химические реакции, протекающие в земной коре и мантии). Поэтому практика осушения болот, осуществлявшаяся в XIX—XX веках, с точки зрения экологии разрушительна.

С другой стороны болота являются одним из источников бактериального метана (одного из парниковых газов) в атмосфере. В ближайшем будущем ожидается увеличение объёмов болотного метана в атмосфере из-за таяния болот в районе вечной мерзлоты.

• В зависимости от условий водно-минерального питания болота подразделяют^[7][8] на:

  • Низинные (эвтрофные)^[9] — тип болот с богатым водно-минеральным питанием, в основном за счёт грунтовых вод. Расположены в поймах рек, по берегам озёр, в местах выхода ключей, в низких местах. Характерная растительность — ольха, берёза, осока, тростник, рогоз, зелёные мхи. В районах с умеренным климатом — это часто лесные (с берёзой и ольхой) или травяные (с осоками, тростником, рогозом) болота. Травяные болота в дельтах Волги, Кубани, Дона, Дуная, Днепраназывают плавнями, сочетаясь с протоками, озёрами, лиманами, ериками и др. микроводоёмами первичной и вторичной дельты. В низовьях рек пустынных и полупустынных регионов (Или, Сырдарья, Амударья, Тарим и др.) заболоченные участки и их растительность называется тугаи.

  • Переходные (мезотрофные) — по характеру растительности и умеренному минеральному питанию находятся между низинными и верховыми болотами. Из деревьев обычны берёза, сосна, лиственница. Травы те же, что и на низинных болотах, но не так обильны; характерны кустарнички; мхи встречаются как сфагновые, так и зелёные.

  • Верховые (олиготрофные) — расположены обычно на плоских водоразделах, питаются только за счёт атмосферных осадков, где очень мало минеральных веществ, вода в них резко кислая, растительность — господствуют сфагновые мхи, много кустарничков: вереск, багульник, кассандра, голубика, клюква; растётпушица, шейхцерия; встречаются болотные формы лиственницы и сосны́, карликовые берёзки. Из-за накопления торфа поверхность болота со временем может стать выпуклой. В свою очередь они делятся на два типа:

    • Лесные — покрыты низкой сосной, вересковыми кустарниками, сфагнумом.

    • Грядово-мочажинные — похожи на лесные, но покрыты торфяными кочками, и деревья на них практически не встречаются.

• В целом по типу преобладающей растительности различают: лесные, кустарничковые, травяные и моховые болота.

• По типу микрорельефа: бугристые, плоские, выпуклые и т. д.

• По типу макрорельефа: долинные, пойменные, склоновые, водораздельные и т. п.

• По типу климата: субарктические (в областях вечной мерзлоты), умеренные (большинство болот РФ, Прибалтики, СНГ и ЕС); тропические и субтропические. К тропическим болотам относятся, например, болота Окаванго в Южной Африке и болота Параны в Южной Америке. Климат определяет флору и фауну болот.

38. Воды суши- ледники.

Многолетние скопления льда в высокогорьях и холодных поясах Земли называют ледниками. Все природные льды объединяются в так называемую гляциосферу - часть гидросферы, находящуюся в твёрдом состоянии. В неё входят и льды холодных океанов, и ледяные шапки гор, и отколовшиеся от ледниковых щитов ледяные горы айсберги. В горах ледники образуются из снега. Основное условие существования ледников - и маленьких и огромных - постоянные низкие температуры в течение большей части года, при которых накопление снега преобладает над его таянием. Такие условия существуют в холодных районах нашей планеты - Арктике и Антарктике, а также в высокогорьях.

В истории Земли несколько раз сильное похолодание климата приводило к разрастанию ледников и образованию одного или нескольких ледниковых покровов. Это время называют ледниковьями или ледниковыми периодами.

В условиях холодного климата вода, находящаяся в недрах и на поверхности, промерзает на глубину до 500 м и более. Свыше 25% поверхности всей суши Земли заняты вечномёрзлыми породами. В нашей стране более 60% такой территории, ведь в зоне её распространения лежит почти вся Сибирь.