Состав и строение гидросферы

Гидросфера – оболочка Земли, состоящая из океанов, морей, заливов и других водных масс. Большая часть гидросферы состоит из соленой воды Мирового океана, которая занимает 96,6% общего объема. Однако также в гидросфере содержится значительное количество пресной воды, основным источником которой являются ледники и подземные воды.

Что такое гидросфера

Гидросфера имеет несколько состояний – жидкое, твердое и газообразное. Большая часть воды на планете находится в жидком состоянии, и ни одно место на Земле не обходится без присутствия воды, даже в пустынях она присутствует в виде водяного пара в воздухе.

Согласно данным, Земля покрыта водой на 71% своей поверхности, при этом содержание соленой воды составляет около 1,4 млрд. км³ средней температурой около 4° C, чуть выше точки замерзания воды. Большая часть воды находится в Мировом океане, который содержит около 94% общего объема воды нашей планеты. Остальная часть представлена пресной водой, большая часть которой находится в ледниках и подземных водах. Озера и реки составляют менее 1% пресной воды на Земле. В атмосфере содержится незначительное количество водяного пара, но его перенос с поверхности океанов на сушу является важной частью гидрологического цикла.

Интересный факт! Под землей на глубине десятков километров текут огромные подземные реки, что говорит о более значительном количестве воды нашей планеты.

Состав гидросферы

Главным компонентом гидросферы является вода, которая необходима для жизни на Земле. Вода – одно из самых распространенных веществ на планете, которое может находиться в разных агрегатных состояниях – жидком, твердом и газообразном. Важно отметить, что водяной пар невидим глазу.

Переход воды из одного состояния в другое происходит при определенных температурах. Пресная вода замерзает при 0 °C и превращается в водяной пар при 100 °C. Эти температуры распространены не только на поверхности Земли, но и в бытовых условиях. Например, вода в чайнике закипает при 100 °C. Часто мы можем наблюдать, как лужи покрываются льдом в холодные осенние утра и затем тают днем. Это является результатом перехода воды из жидкого состояния в твердое и обратно.

Процесс замерзания называется переходом воды из жидкого состояния в твердое, а процесс испарения – переходом из жидкого состояния в газообразное. Важно отметить, что вода также является отличным растворителем и многие вещества могут быть растворены в ней. Морская вода содержит не только соли, но и различные другие вещества. Пресная вода, также, как и морская вода, никогда не является химически чистой.

Интересный факт! Самая глубокая река в мире — река Амазонка, вмещающая около 200 000 тонн воды. Каждую секунду доставляется более 10 кубометров воды, что составляет 15% от общего объема речной воды в мире в кубометрах.

Строение гидросферы

Основная часть гидросферы, более 96%, занимается воды морей и океанов. Немного менее 2% воды гидросферы находится в ледниках горных регионов, хотя большая их часть находится в Антарктиде и Арктике. Примерно такой же процент воды в гидросфере находится под землей в виде подземных вод. Оставшаяся часть представлена поверхностными водами – реками, озерами и также водой, содержащейся в атмосфере.

Вода в атмосфере находится в постоянном движении. Жидкая вода испаряется с поверхности океанов, морей, рек и озёр, попадая в атмосферу. В атмосфере образуются облака, состоящие из мельчайших капель воды. Ветры переносят эти облака над поверхностью Земли, и в различных областях, над океанами, морями и сушей, выпадают атмосферные осадки в виде дождя или снега. Часть воды стекает с поверхности суши и попадает обратно в моря и океаны, часть просачивается внутрь земной поверхности, пополняя подземные воды. Этот непрерывный обмен водой между различными сферами Земли называется круговоротом воды в природе.

Круговорот воды – непрерывный процесс обмена воды между сферами Земли и ее различными частями. Он основан на способности воды переходить из одного агрегатного состояния в другое.

Интересный факт! Вода, содержащаяся в ледниках, вечной мерзлоте и снегах, обычно выделяется в отдельную сферу, называемую криосферой, и не относится к гидросфере.

Роль гидросферы в жизни человека

Гидросферная среда, преимущественно состоящая из воды, играет непреходящую роль в круговороте углерода на Земле. Благодаря действию воды и растворенному в ней углекислому газу, кальций вымывается из континентальных пород и перемещается в океаны, где образуется карбонат кальция, особенно в раковинах морских организмов. Со временем часть карбонатных осадков оседает в морские глубины, загрязняется веществами и превращается в уникальные известняки. Карбонатные породы, которые таким образом попадают в земную кору в результате глобальных геодинамических процессов, относятся к числу горных пород, которые плавятся и выделяют углекислый газ в атмосферу, в том числе через вулканы.

Влияние гидросферы на окружающую среду

Геологические и биологические системы Земли, отвечающие за регулирование жизни, известные как гидрологический цикл, включают в себя движение углерода и кислорода вдоль поверхности Земли, что приводит к образованию эрозии и выветривания, которые являются основными характеристиками суши. Такие глобальные процессы острой контрастируют с отсутствием аналогичных явлений, например, на Венере.

Главные проблемы, связанные с гидросферой

Гидросфера сопряжена с множеством проблем, однако важно выделить наиболее значимые из них:

Повышение уровня моря

Злоключения о повышении уровня моря возникают в масштабах всего мира и акцентированы на проблему массового подтопления территории и экологических систем. Измерения уровня прилива подтверждают глобальное повышение уровня моря до 15 – 20 см, и в связи с этим, МГЭИК предполагает, что этот процесс обусловлен расширением сообщающейся океанической воды, вызванной повышением температуры окружающей среды, а также таянием ледников и полярных шапок. Распространенность таяния ледников нашей планеты становится все более очевидной в свете глобальных изменений климата, и научные исследования указывают на то, что скорость этого процесса увеличивается и оказывает существенное воздействие на глобальный уровень моря.

Повышение уровня моря

Уменьшение арктического морского льда

За последние несколько десятилетий арктический морской лед неуклонно сокращался. Согласно данным НАСА, за последнее десятилетие этот процесс ускоряется со скоростью 9,6%. Сращение и сокращение льда приводит к существенным последствиям для солености океанов, балансу тепла и мест обитания морских животных. К примеру, популяция белых медведей страдает от разрыва льдин, которые их изолируют от суши, и многие из них тонут, пытаясь добраться до берегов. Темные океанские воды поглощают больше тепла из-за того, что отрицательно влияет на альбедо или на отражательную способность поверхности Земли.

Уменьшение арктического морского льда

Изменение количества осадков

Увеличение или уменьшение количества осадков может вести к различным проблемам, включая наводнения, оползни и засухи, а также пожары. Имеющий место краткосрочный глобальный климатический дрейф обусловлен явлениями, такими как Эль-Ниньо, муссоны и ураганы. Например, изменение течений возле побережья Перу, связанное с событием Эль-Ниньо, может вызывать существенные изменения погодных условий на всей Северной Америке. Изменения в характере муссонов, обусловленные повышением температуры, способны вызвать засухи в разных регионах мира, зависящие от сезонных ветров. Ураганы, усиливающиеся из-за повышения температуры морской поверхности, будут представлять еще большую опасность для людей в будущем.

Изменение количества осадков

Таяние вечной мерзлоты

Повышение глобальной температуры вызывает таяние вечной мерзлоты в тундре. Этот процесс оказывает наибольшее воздействие на жителей этих областей, так как почва, на которой построены их дома, становится нестабильной. Однако наряду с непосредственными последствиями, ученые опасаются, что таяние вечной мерзлоты освободит в значительном количестве парниковые газы, включая двуокись углерода (СО2) и метан (СН4), в атмосферу, что может иметь серьезные экологические последствия в средней и долгосрочной перспективе. Высвобождение этих газов приведет к дальнейшему глобальному потеплению путем усиления парникового эффекта и удержания большего количества тепла в атмосфере.

Антропогенное влияние человека на гидросферу

Человеческая деятельность оказывает значительное воздействие на гидросферу нашей планеты, и эта тенденция будет продолжаться с увеличением численности населения Земли и ростом потребностей человечества. Пресноводные системы гидросферы испытывают прямое давление в результате глобального изменения климата, загрязнения водных ресурсов, повышения уровня воды в реках и водно-болотных угодьях, усиления глобального потепления, перенаселенности и ирригации. Ядовитые химикаты, радиоактивные материалы и промышленные отходы, а также утечки минеральных удобрений, гербицидов и пестицидов вызывают проблемы со стабильностью устойчивого состояния. Уровень кислотного дождя, вызываемого выбросами диоксида серы и оксидов азота из ископаемого топлива, является всемирной проблемой. Считается, что подкисление пресноводных озер и повышенная концентрация алюминия в их водах являются ответственными за серьезные изменения в экосистемах озер. В результате этих изменений, во многих озерах сегодня отсутствуют значительные популяции рыб.

Эффекты эвтрофикации, вызванные вмешательством человека, являются проблемой для пресноводных экосистем. Избыточные питательные и органические вещества, поступающие в водные системы из сточных вод сельского хозяйства и промышленности, приводят к их искусственному обогащению. Это оказывает влияние на побережные морские экосистемы и приводит к увеличению ввода органических веществ в океаны, превышающего докризисные уровни. Это привело к биотическим изменениям в некоторых областях, таких как Северное море, где процветают цианобактерии и исчезают диатомовые водоросли.

С ростом численности населения возрастает и потребность в питьевой воде, однако во многих регионах мира доступ к чистой пресной воде крайне ограничен из-за изменений климата. Человеческое вмешательство в направление рек и истощение естественных водных ресурсов только усугубляют эти проблемы. Человечество оказывает значительное воздействие на гидросферу и будет продолжать это делать в будущем. Важно осознавать последствия своего воздействия на окружающую среду и работать над сокращением негативных эффектов.

Интересные факты

• Гидросфера составляет около 0,00025% общей массы Земли;
• Средняя глубина гидросферы на Земле составляет 3,8 км;
• Масса гидросферы Земли в 275 раз больше массы атмосферы.

Видео о гидросфере