Что составляет большую часть гидросферы
Гидросфера – водная оболочка Земли: химический состав и деление, теории формирования
Гидросферой принято называть всю воду, которая имеется на нашей планете. Причем в состав водной оболочки входит не только вода в жидком состоянии, но и лед, а также водяной пар, содержащийся в атмосфере.
Значение воды переоценить трудно, ведь без нее на планете не было бы ничего живого: ни растений, ни животных, ни людей. Однако, когда планета только сформировалась, на ней не было воды в каком-либо из ее агрегатных состояний. Формирование гидросферы произошло значительно позже, когда на молодой планете появились подходящие для этого условия. Этот процесс затянулся на много миллионов лет, однако благодаря ему Земля стала такой, какой человек знает ее сейчас.
Оболочки Земли
Планета Земля – сложная система, в состав которой входят 4 оболочки, это:
Литосфера
Литосфера – самая твердая оболочка планеты. В ее состав входят поверхностные горные породы, литосферные плиты, из которых состоит земная кора, а также верхний слой недр Земли – мантия.
Выделяют 2 типа литосферы:
Данная оболочка проявляет тектоническую активность, так как она состоит из отдельных плит, которые находятся в постоянном движении и взаимодействии друг с другом. Благодаря этому происходит формирование современного ландшафта.
Гидросфера
В состав водной оболочки Земли — гидросферы — входит вся вода, которая имеется на планете.
Она представлена в различных агрегатных состояниях:
Наибольшее количество воды содержится в океанах и ледниках, значительное количество воды расположено и под земной поверхностью, в недрах планеты.
Гидросфера имеет циклический характер, вода постоянно перемещается, переходя из одного агрегатного состояния в другое. Лед тает, становясь жидкой водой, которая со временем испаряется, приобретая форму водяного пара. Этот пар накапливается в виде облаков, а потом выпадает на землю в виде осадков.
Биосфера
Биосфера – живая оболочка планеты, считается самой разнообразной и масштабной. Живые организмы присутствуют повсюду: и на поверхности, и глубоко в недрах, и на океанских глубинах.
Основной ареал обитания живых организмов ограничивается от 500 м ниже уровня моря и до 6 км выше него.
В состав биосферы входят как простые организмы (в частности, бактерии, сформировавшиеся более 3.5 млрд лет назад), так и более сложные (растения, животные, люди).
Атмосфера
Атмосфера имеет не менее важное значение, чем другие планетарные системы. Она представляет собой совокупность газов, которые силами гравитации удерживаются вокруг планеты, окутывают ее, защищая биосферу от солнечной радиации и других опасных воздействий из космоса.
Атмосфера имеет различную плотность. Вблизи планеты она наиболее плотная и насыщенная, однако по мере удаления атмосфера становится более разреженной. В состав системы входят различные газы. Самыми распространенными среди них считается азот и кислород. Аргон, углерод и другие газообразные элементы встречаются в гораздо меньшем количестве.
Состав гидросферы
Водная оболочка планеты имеет сложный состав и представлена в различных состояниях и формах. Согласно мнению ученых, химический состав тех или иных элементов водной системы схож с составом человеческой крови, в них имеются все известные на сегодняшний день химические элементы, только содержатся они в различных пропорциях.
Очень обобщенно химический состав гидросферы обозначен в таблице.
Основной химический показатель – уровень солености. Наибольшее количество воды заключено в Мировом океане, средний уровень его солености составляет 35 промилле (то есть в 1 кг океанической жидкости содержится около 35 г солей). Однако это количество неодинаково и зависит от многочисленных факторов, таких как регион расположения, климатические условия. Самым соленым принято считать Мертвое море (в его водах уровень содержания солей может достигать 300 промилле). В других источниках показатели солености гораздо скромнее.
Что касается пресных вод, в них химический состав более разнообразен. Он зависит от состава горных пород, ограничивающих источник, а также от глубины залегания вод (если речь идет о подземных источниках).
Процент и общий объем
Известно, что вода может находится на планете в различных формах:
Границы гидросферы
Гидросфера как оболочка планеты имеет определенную толщину. Верхний предел ее располагается примерно на высоте до 20 км выше уровня моря (дальше молекулы воды распадаются под воздействием солнечных лучей). Нижний предел расположен на уровне около 10 км ниже океанического дна. Кроме того, границы гидросферы определяются и очертаниями водных объектов (морей, озер, рек) и совпадают с ними.
Деления
Части гидросферы представлены большим разнообразием.
Мировой океан
Наиболее масштабным среди них является Мировой океан. В его состав входят воды океанов (Тихий, Атлантический, Северный Ледовитый, Индийский), а также многочисленные моря. Основной особенностью данных источников является их химический состав, в частности, уровень солености (эти источники являются солеными).
Подземные воды
Большая часть гидросферы находится в подземных источниках. Подземные воды содержатся в горных породах, почве, составляющих верхний слой земной коры, а также между отдельными пластами пород, залегающих на большей глубине. В зависимости от окружающих условий подземные воды могут иметь различное агрегатное состояние, они нередко представлены в виде жидкости, льда или пара.
Выделяют следующие разновидности:
Ледники
Ледники представляют собой скопление вечных льдов, не тающих на протяжении длительного периода времени. Ледники постоянно движутся (хотя это движение довольно медленное и практически незаметное), захватывая встречающиеся на их пути горные породы и образуя уникальный ландшафт (в частности, морены и кары). В некоторых случаях ледник прекращает свое движение. На этом участке формируется область мертвого (неподвижного) льда.
В зависимости от формы и типа движения выделяют континентальные (покровные, материковые) и горные ледники. Материковые объекты имеют более плоскую форму и занимают значительное пространство. Они локализуются в области полюсов (Антарктида и Гренландия). Такие ледники имеют огромную площадь, а в центре них накапливается снег. Таяние ледника покровного типа происходит по его краям, движение имеет радиальный характер (от центра к периферии).
Ледники горного типа имеют более выпуклые и разнообразные очертания и значительно меньшие размеры.
Внутренние материковые воды
Эти объекты гидросферы весьма разнообразны:
На водохранилищах устанавливают специальные водонапорные и очистительные устройства. Вода в водохранилищах накапливается для дальнейшего использования в бытовых и промышленных целях.
Атмосфера
Известно, что в состав атмосферы (воздуха) также входит некоторая (хотя и весьма незначительная) доля воды, а значит ее можно считать продолжением гидросферы. Вода в атмосфере содержится в виде газового водяного пара. Эта составляющая необходима для поддержания жизни на земле.
История развития и формирования
Когда Земля только сформировалась, вода в каком-либо виде на ней отсутствовала, а значит не было и гидросферы. Со временем (в течение многих миллионов лет) она все же сформировалась, хотя единого научного мнения о том, как это произошло, нет и по сей день.
Существует 2 основных теории происхождения гидросферы — теллурическая и космологическая.
Сторонники первой теории утверждают, что гидросфера (а также другие системы и оболочки планеты) образовалась в результате единого процесса расщепления твердых веществ на элементы в зависимости от их плотности. Согласно этому утверждению, более плотные и тяжелые элементы сформировали ядро планеты, менее прочные стали основой земной коры, а более легкие элементы сформировали гидросферу и атмосферу.
Сторонники космической теории утверждают, что вся вода на планете имеет внеземное происхождение. Она была доставлена на Землю вместе с кометами и метеоритами, которые в ранний период существования планеты регулярно сталкивались с ней. Конечно, на одном таком объекте содержание воды было весьма невелико, однако подобные космические атаки были весьма масштабными и продолжались они на протяжении миллионов лет, в результате чего был накоплен весь объем воды, который имеется и сейчас.
Некоторые ученые считают, что и 1, и 2 теории имеют право на существование. Более того, они утверждают, что гидросфера в том виде, в котором она находится сегодня, сформировалась и благодаря расщеплению твердых веществ, и благодаря кометам.
Эволюция и развитие
Земля сформировалась из огромного газопылевого облака под влиянием сил гравитации. Считается, что в этих частицах уже находились элементы, из которых в дальнейшем образовалась вода. Под влиянием термических процессов, происходивших в глубинах молодой планеты, вода, заключенная в твердых элементах, высвобождалась и постепенно перемещалась на поверхность. Таким образом сформировался первичный океан, который покрывал собой всю поверхность Земли. С течением времени геологическая активность земной коры привела к формированию первых вулканических островов, из которых впоследствии образовались континенты.
Первичный океан был довольно горячим, а значит он быстро испарялся, уходя в атмосферу. Вода, накапливаясь в облаках, вновь выпадала на землю, но она была уже пресной. Эти пресные воды — результат выпадения осадков — накапливались в углублениях первых континентов, а также в почве, образуя собой и другие источники (такие как реки, озера, подземные воды).
По мере стабилизации температурных условий, когда в определенных участках (например, в районах полюсов) наблюдалось значительное снижение температуры, вода в этих регионах стала оледеневать, в результате чего сформировались современные ледники.
Какой будет гидросфера в будущем
Деятельность человека оказывает непосредственное влияние на все процессы, происходящие на планете, в том числе и на гидросферу. Считается, что непомерное использование природных источников воды негативно сказывается на процессе ее круговорота. В результате этого гидросфера может стать в будущем крайне нестабильной. Например, в некоторых регионах будут возникать длительные засухи (даже если сейчас это не является характерным), другие же, напротив, будут страдать от чрезмерных осадков.
Имеет место и такое неблагоприятное явление? как опреснение соленых источников. В результате вливания пресных вод (в основном это происходит из-за обильного таяния ледников), меняются подводные течения, а это может сказаться на климатических условиях Земли, ее атмосферном состоянии, в частности, привести к новому ледниковому периоду.
Значение
Гидросфера — очень важный элемент нашей планеты. Прежде всего без нее не могла бы зародиться жизнь (известно, что первые живые организмы появились именно в океане). Да и современные живые существа не могут функционировать без воды, ведь с ее помощью в организме на клеточном уровне осуществляются метаболические процессы. Представить себе современный быт без воды тоже невозможно.
Водная оболочка играет важную роль и для формирования климатических условий и погоды. Вода способна накапливать тепло, а значит она согревает планету.
Загрязнение
Деятельность человека и научно-технический прогресс негативно сказываются на состоянии гидросферы, приводят к ее постоянному загрязнению.
Выделяют различные типы загрязнителей, основные из них:
Химические загрязнители, такие как нефть, синтетические продукты, вырабатываемые заводами, пестициды и тяжелые металлы, являются наиболее распространенными. Проблема состоит в том, что ежедневно их выбрасывается огромное количество, и природные источники не могут самостоятельно очиститься от них, ведь период разложения этих элементов довольно продолжительный.
Биологические загрязнители (грибки и плесень, патогенная микрофлора) относятся к разряду естественных и не представляют такой большой опасности, как химикаты. А значит, такое загрязнение носит временный характер.
Радиоактивные загрязнители вырабатываются в результате масштабных захоронений радиоактивных элементов. Этот вид представляет серьезную угрозу для всей экосистемы, так как даже незначительное содержание этих веществ в воде может привести к необратимым для живых организмов последствиям.
Пути решения проблемы
Чтобы предотвратить глобальную катастрофу, связанную с загрязнением, необходимо:
Все эти действия вполне по силам человеку, однако на их внедрение требуются дополнительные материальные расходы.
Видео
В данном ролике содержится информация о том, что такое гидросфера, какие элементы она включает в себя.
Гидросфера
Гидросфе́ра (от др.-греч. Yδωρ — вода и σφαῖρα — шар) — это водная оболочка Земли.
Она образует прерывистую водную оболочку. Средняя глубина океана составляет 3800 м, максимальная (Марианская впадина Тихого океана) — 11 022 метра. Около 97 % массы гидросферы составляют соленые океанические воды, 2,2 % — воды ледников, остальная часть приходится на подземные, озерные и речные пресные воды. Общий объём воды на планете около 1 532 000 000 кубических километров. Масса гидросферы примерно 1,46*10 21 кг. Это в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 1/4000 от массы всей планеты. Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана, в которых растворены соли (в среднем 3,5%), а также ряд газов. Верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа, а растворенного кислорода — 8 трлн тонн. Область биосферы в гидросфере представлена во всей ее толще, однако наибольшая плотность живого вещества приходится на поверхностные прогреваемые и освещаемые лучами солнца слои, а также прибрежные зоны.
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.
Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. В гидросфере впервые зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу. Океаническую кору слагают осадочный и базальтовый слои.
География
План урока:
Вода на земле. Круговорот воды в природе
Гидросфера представляет собой водный слой планеты, состоящий из вод Мирового океана и вод суши. 96% воды на Земле содержится в океанах, а также морях. Все воды поверхности Земли составляют лишь малую долю всей водной оболочки.
Казалось бы, такого количества воды хватит многим поколениям. Однако не вся вода пригодна к использованию. В ней могут содержаться различные соли, которые придают ей своеобразный вкус. В этом случае вода считается соленой и для ежедневного использования не пригодна. Люди используют ту воду, в которой содержание соли меньше 1 г на литр, то есть пресную. Ее на нашей планете очень мало – 3%, из этих процентов большая часть находится в ледниках.
Все воды на земле тесно взаимосвязаны и образуют единый круговорот воды в природе.
Что же из себя представляет круговорот воды? Конечно, в первую очередь, это процесс, складывающийся из нескольких составляющих. Сначала происходит испарение воды с земной коры, затем образуется пар, который переносится ветром и сгущается как облака. На почву попадает влага в виде осадков, которая с водами суши возвращается обратно в океан.
Круговорот воды можно изобразить как схему.
Мировой круговорот воды осуществляется вследствие воздействия солнечной радиации. С поверхности почвы за год испаряется 519 000 м 3 воды. Водяные пары в атмосфере конденсируются – превращаются в капли жидкости. Сушу достигает 107 000 м 3 воды. Из этого количества наибольшая часть воды испаряется, часть впитывается в грунт и пополняет подземные воды. Из рек 37 000 м 3 воды достигает океана. Так осуществляется большой круговорот воды.
Ученые предположили, что примерно на протяжении 3000 лет в результате процесса круговорота произойдет обновление всей воды на планете.
Интересно понаблюдать путешествие капельки в круговороте воды.
Мы с вами познакомились с большим круговоротом воды, однако существует еще один тип круговорота. В данном случае весь пар, поднимающийся с океана, собирается в тучи, не переносится к суше, а возвращается сюда же в виде осадков. Этот круговорот воды получил название малый.
Явление круговорота воды осуществляется в природе постоянно и непрерывно.
Мировой круговорот воды связывает все оболочки планеты, осуществляя их взаимосвязь. Благодаря этому процессу обновляются запасы вод.
Мировой океан – основная часть гидросферы
Основной частью гидросферы считается Мировой океан, который составляет 71%. Можно сказать, что наша жизнь протекает на маленьких участках суши, окруженных водой. 81% южного полушария представлен водой, а в северном всего 61%.
Воды Мирового океана неоднородны и разделены на 4 океана. Границы океанов пролегают по окраинам суши. Очень хорошо это просматривается на карте Мирового океана. Познакомимся с границами океанов на карте.
Остановимся подробнее на географии мировых океанов. Большим и глубоким считается Тихий океан. Он занимает около половины Мирового океана. Границы Тихого океана определяются строением поверхности его дна, проходят по побережью Америки, Евразии и Австралии.
Атлантический океан равен почти половине Тихого океана. Границы Атлантического океана проходят по восточной окраине Америки, а также Европы и Африки.
Граница между Северным Ледовитым океаном и Атлантическим проходит по срединно-океаническим хребтам. Индийский океан расположен в основном в южном полушарии. Граница проходит по южной части Евразии, восточному побережью Африки и западному побережью Австралии.
Частями Мирового океана также являются и другие водные объекты. Такие как моря, заливы и проливы.
Частью океана считается море, которое ограничено островами или полуостровами. Однако они могут различаться по расположению.
В океанах также выделяют заливы и проливы. Залив – часть океана, вдающаяся в сушу. Они могут различаться по форме, размерам, а также глубинам. Самым крупным заливом считается Бенгальский.
Узкой частью океана считается пролив, который разграничивает два участка суши и соединяет два расположенных рядом водоема.
На физической карте мира можно найти любой залив, пролив или море. Например, как на предыдущем рисунке.
Более мелким участком суши является остров, отличительной чертой его будет то, что омывается со всех сторон водой.
Свойства океанических вод
Огромные объемы океанической воды, формирующиеся в конкретных участках океана и отличные по составу и свойствам, называются водными массами.
По каким же признакам могут отличаться водные массы? Свойствами океанических вод считаются цвет, прозрачность, температура, соленость.
Часто в воде содержатся различные примеси, которые и определяют ее цвет. Так цвет морской воды может иметь разные оттенки. К примеру, некоторые моря получили название за цвет своей воды.
Важным свойством воды является температура. Какая температура у воды на поверхности? Средняя температура воды около 17 0 С, при этом в северном полушарии на 3 градуса больше, чем в южном. Во многом величина температуры будет определяться географической широтой.
На экваторе наблюдается весь год 28-29 0 С.Тропики неоднородны по температуре – на западе наблюдается температура 20-25 0 С, на востоке – 16-20 0 С. Уменьшение температуры воды происходит в умеренных областях в пределах 10-0 0 С. У полярных областей температура 0-3 0 С.
Данный показатель также может отличаться в зависимости от глубины. У поверхности понижение значительно, далее замедляется. Около дна температура воды составляет 2-0 0 С.
Соленостью называется количество соли в граммах, растворенных в 1 литре морской воды. Измеряется с помощью промилле – ‰.
Средняя соленость вод принята 35‰ или 35 г на литр. Океанская вода обладает специфическим вкусом, определяемым растворенными веществами. Различные факторы влияют на это свойство вод. Так соленость вод океанов определяется объемом осадков и испарением. Уменьшают соленость впадающие реки и айсберги.
Соленость поверхностных вод не везде одинаковая и определяется географической широтой.
Движения воды в океане. Волны
Воды Мирового океана пребывают в непрерывном движении. Можно выделить два типа движения воды: волны, течения. Данный пункт посвятим рассмотрению волн.
Они появляются в океане под действием ветра как колебание водной поверхности. Находясь на берегу моря кажется, что волны то набегают на берег, то наоборот. Однако, если наблюдать за каким-либо предметом на воде, то становится понятно, что вода только поднимается и опускается.
Рыбаки в лодке на волнах
Любая волна обладает определенными элементами или составными частями. С элементами волны познакомимся на рисунке.
Помимо двух основных элементов волны – гребня и подошвы, существуют важные характеристики – длина и высота. Часто можно слышать при прогнозе погоды на побережьях упоминается высота волны, так как это имеет значение для судоходства и отдыхающих.
Волны по своим характеристикам также неодинаковые, поэтому познакомимся с основными видами.
Глубинные волны очень часто можно наблюдать в океане. Опасны для людей, работающих на разных глубинах – водолазов, дайверов; для подводных судов и лайнеров.
Поверхностные волны образуются по нескольким причинам, указанным на схеме. Выделяют три вида таких волн:
Цунами является еще одним видом поверхностных волн и относится к опасным природным явлениям. Причиной цунами становятся такие явления как землетрясения и извержения вулканов. Высота таких волн может достигать до 50 м, а скорость движения воды до 800 км/час.
Охарактеризуем такое явление как цунами с помощью рисунка.
Подводное землетрясение приводит к опусканию или поднятию дна. Происходит значительное смещение этих участков, приводящее к образованию волн. От центра землетрясения вода начинает перемещаться, все больше набирая скорость. При столкновении с берегом она может достигать значительной высоты. Цунами – это один из видов природных явлений, обладающих разрушительной силой.
Приливно-отливные волны вызывают колебания поверхности Мирового океана относительно его среднего уровня.
В морях и океанах два раза в сутки вода поднимается, заливая низкие берега, и два раза опускается. Происходит прилив и отлив. Причиной приливов и отливов является притяжение Земли Луной и Солнцем. Подробно о механизме приливно-отливных волн рассмотрели в уроке «Земля во Вселенной».
Течения
Одним из видов движения воды считаются течения. Под ними подразумевается горизонтальное движение воды, характеризующееся определенным направлением.
Основная причина возникновения течений считается ветер. Соприкасаясь с водой, он увлекает ее за собой. Помимо этого причиной возникновения течений в океане может быть неодинаковая плотность воды. Тогда происходит движение наиболее плотных вод к наименее плотным. Препятствием на пути течений является суша, тогда происходит изменение направления.
Течения различаются по нескольким признакам – температуре, глубине, продолжительности действия. Познакомимся с видами течений на схеме.
По продолжительности течения могут быть постоянными, например, Северное и Южное пассатное. Периодические, а также временные течения возникают либо по сезонам года, либо эпизодически.
По температуре водных масс выделяют два вида течений. Теплые имеют температуру воды выше, чем окружающая вода, холодные – наоборот. Самым крупным теплым течением считается Гольфстрим. К холодным относится течение Западных ветров, Перуанское и другие. Познакомимся с ними на карте.
Какое значение имеют течения для климата и природы Земли? Например, течения способствуют перераспределению тепла и холода между отдельными участками. Теплые течения приносят тепло и способствуют выпадению осадков. Холодные течения, наоборот, уменьшают возможность появления осадков. Вследствие этого течения определяют климат территории.
Значение течений также заключается в перемещении веществ с одного участка в другой. Тогда живые организмы обеспечиваются необходимыми веществами.
Можно выделить положительное и отрицательное значение океанических течений для судоходства. Например, положительным является экономия топлива и сокращение времени пути. Если плыть по течению, то не нужно тратить топливо, вода и так будет перемещать судно.
Грузовое морское судно
Отрицательным может быть влияние течения на курс судна, особенно временные течения, которые не были учтены, могут изменить его. Поэтому необходимо учитывать направление и скорость течения.