1.1.4. Природні води — об’єкт дослідження гідрології

На ранніх етапах розвитку Землі були сформовані її первинні зовнішні оболонки: земна кора, атмосфера і гідросфера. Вони взаємопов’язано розвиваються на протязі мільярдів років. Поступово значну роль почала відігравати також біосфера. Таким чином — сучасна гідросфера (природні води) Землі — це продукт тривалої історії розвитку планети.

Загальні наукові уявлення про неї також формувались поступово. перші спроби описати баланс вод Землі були зроблені на початку XX століття.

Для гідросфери Землі характерне поєднання подрібненості та цілісності, а також існування води одночасно у трьох агрегатних станах. Маса найрізноманітніших водних об’єктів роз’єднані у просторі, але з’єднані глобальними процесами обміну, взаємодії, розвитку. Гідросфера — невід’ємна частина складної приповерхневої еволюційної системи Землі. Вона також є унікальним космічним утворенням.

Властивості гідросфери та закони її розвитку тісно пов’язані також з особливостями води як речовини. Вода — речовина у багатьох відношеннях аномальна, що залежить від її молекулярної і надмолекулярної будови.

Таким чином можна говорити про певні рівні будови гідросфери: молекули води, надмолекулярні структури, мікрооб’єкти, мезооб’єкти, макрооб’єкти, гідросфера в цілому.

Природні води — вмістилище інших речовин і багатющих ресурсів вивчення та раціональне використання яких — важлива задача.

Нарешті, без природних вод нема життя. Існування суспільства тісно пов’язане з використанням вод. Швидкими темпами наростає і урізноманітнюється штучна складова гідросфери.

Таким чином гідрологія має складний і мінливий, але важливий та інтересний об’єкт досліджень.

Сучасні оцінки основних складових гідросфери Землі та їх характеристик наведені у табл. 1.1.

Таблиця 1.1.

Запаси води у гідросфері Землі [12]

Поняття періоду умовного водообміну пов’язане з інтенсивністю процесів міграції (переміщення) природних вод. Обіги води у природі приводять до поступового заміщення молекул води в різних об’єктах. Але оцінити ці процеси можна лише приблизно і умовно. Тому поняття середнього періоду обміну також умовне, генералізоване. Зокрема різні частини об’єктів можуть замінюватися з різною швидкістю.

За сучасними уявленнями об’єм і склад гідросфери Землі за останні геологічні ери залишається відносно стабільним.

1.1.5. Різноманітність водних об’єктів Землі

Гідросфера складається з різноманітних водних об’єктів. Уявлення про них поступово розвиваються. З давніх часів розрізняють води морів та океанів, поверхні суходолу, атмосфери, підземні води. В межах поверхні суходолу розрізняли річки, озера, болота, потім льодовики, селі (мури). В межах океану — моря, затоки, протоки, потім течії, особливі акваторії. Серед підземних вод виділяли ґрунтові (колодязні) води, джерела, потім артезіанські, гейзери та інші. Таким чином поступово складалися уявлення про основні види та підвиди об’єктів, але одночасно збільшувалися знання про їх різноманіття. Відповідно формувались гідрологічні та комплексні науки: океанологія, гідрологія суходолу, гідрогеологія. Тепер вони доповнені іншими. Поступово також формувались загальні уявлення про єдність природних вод — гідросферу Землі.

Як же описати різноманіття водних об’єктів? Досить розповсюдженим є поділ на три групи: 1) водотоки; 2) водойми; 3) особливі водні об’єкти. Водойми відрізняються від водотоків, уповільненим водообміном. До особливих об’єктів прийнято відносити підземні води, льодовики та інші. Болота можна віднести або до водойм, або до особливих водних об’єктів.

Сукупність водних об’єктів на певних територіях прийнято називати гідросіткою (гідрографічною сіткою). Її частиною є система природних (тимчасових та постійних) руслових потоків — руслова сітка. Нарешті її частиною є річкова сітка. Гідросітка може включати сучасні та реліктові елементи (реліктова сітка). Реліктами можуть бути власне водні об’єкти, або русла, котловини, сліди діяльності. Особливими видами гідросітки є системи відносно невеликих і часто специфічних водних об’єктів в межах льодовиків, боліт, карстових областей, районів мерзлоти, дельт та ін. Можна також розрізняти сітки мікрооб’єктів (наприклад мережу схилового стікання та ін.). Сітки природних об’єктів значно змінюються людиною, доповнюються штучними об’єктами.

Взагалі слід зауважити, що принципи класифікації водних об’єктів не повністю розроблені. Можуть існувати різні підходи та критерії. Наприклад:

1) за геопросторовим розподілом:

а) по горизонталі (води суходолу та океану),

б) по вертикалі (води атмосфери, поверхневі води суходолу, води океану, води літосфери);

2) в еволюційному відношенні, історично: абіогенні, біогенні, антропогенні (змінені та штучні);

3) за рівнями будови системи: молекули, надмолекулярні структури, мікро-, мезо-, макрооб’єкти, гідросфера в цілому;

4) за єдністю та взаємодією: різновиди гідросіток та складних об’єктів (найбільш з’єднані в океані);

5) основні, перехідні, змішані, водні об’єкти та об’єкти у воді — тобто виділення за визначеними характеристиками і специфікою законів функціонування;

6) постійні та тимчасові;

7) молоді, розвинуті (зрілі), старі (реліктові);

8) з чітко вираженими та розпливчатими межами;

9) за комплексними, географічними характеристиками режиму (наприклад: зональні, азональні, полізональні та ін.).

Не претендуючи на повноту, і для підтвердження думки про різноманітність об’єктів, наведемо деякі приклади. Згрупуємо їх по відношенню до основних водних об’єктів.

1. Атмосферні та атмосферного походження водні об’єкти: краплі дощу, сніжинки, сніжна крупа, градини, паморозь, іней та ін.

2. Поверхневі води суходолу (рідка фаза): озера, водотоки різних видів, водоспади, антирічки, гирла річок, флювіогляціальні потоки, води боліт, водосховища, мігруючі озера, тимчасові озера, селі, мікрооб’єкти, заболочені землі, озерно-річкові системи, плавні.

3. Сніговий покрив: постійний та тимчасовий, різновиди лавин, мікросітка рідких об’єктів під час танення, сніг-пливун.

4. Льодові утворення та пов’язані з ними об’єкти: гірські та покривні льодовики різних типів, льодові утворення в ході розвитку та руйнування льодового покриву, замерзлі річки та водоспади, льодові утворення зони багаторічної мерзлоти (наледі, жили та ін.), озера в межах льодовиків, тимчасові водотоки в межах льодовиків та ін.

5. Води океану (рідка фаза): моря, затоки, протоки, течії різних видів, частини акваторій перекриті шельфовими льодовиками, підводні гроти та печери, атолові лагуни, намулові потоки.

6. Підземні води (рідка фаза, водяна пара): ґрунтові води, верховодка, капілярні води, волога ґрунтів, артезіанські води, водні об’єкти карстових порожнин, джерела, флюїди, грязеві вулкани, опливини, гейзери, підруслові потоки.

7. Біологічні та антропогенні води та водні об’єкти.