пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Гидросфера - основная часть географичсекой оболочки. Происхождение природных вод. Формирование гидросферы и ее эволюция

 

 

Распределение воды в географической оболочке и ее свойства

Гидросфера располагается между земной корой и атмосферой и представляет собой совокупность океанов и морей, поверхностных вод, льдов и снегов.

Основная часть воды сосредоточена в океанах 96.5%. Вода присутствует на Земле в трех фазах: твердом (лед), жидком и парообразном (газы). Два типа вод образуют материковую и океаническую части гидросферы: пресная и соленая. В подземных водах и ледниках сосредоточена основная часть пресной воды. Объем подземных вод, особенно в нижних частях земной коры, точно не известен, и оценивается приблизительно. По Львовичу (1974) общий объем пресных вод на Земле составляет 28.25 млн. км3, или 2% общего объема гидросферы, 98% - воды, в различной степени минерализованные. Это воды океанов и морей (96.5%), соленые воды озер и значительная часть подземных вод. Из 2% пресных вод – 85% сосредоточено в полярных ледниках, пока недоступных для использования человеком.

Мировой океан и его части

Гидросфера едина. Ее единство связано с общим происхождением вод – поступлением их из мантии Земли – и с непрерывным водообменом. Воды Мирового океана покрывают большую часть поверхности планеты – 70.8% и образуют практически непрерывную водную оболочку Земли.

Единый Мировой океан исторически принято делить на отдельные части – океаны. Внутри каждого океана выделяются более мелкие части – моря, заливы, проливы, лиманы и др.

Мировой океан – это большой отстойный бассейн. Он аккумулирует различные вещества, поступающие с суши. В морской воде присутствуют почти все элементы таблицы Менделеева. Средняя соленость 35 ‰, то есть в 1 000 кг морской воды содержится 35 кг солей. Основная часть солей – хлорида натрия и магния. Максимальная соленость наблюдается в тропических и частично субтропических районах – там, где больше испарение (Е) и сравнительно мало выпадает атмосферных осадков (х). В приэкваториальной зоне происходит некоторое снижение солености. Еще больше она снижается в умеренных, субполярных и полярных районах.

В воде океанов и морей растворены также газы. Особенно О2 и СО2. Между океаном и атмосферой происходит постоянный обмен газами, так, что океан выступает регулятором их содержания в атмосфере.

Важное значение имеет плотность морской воды. Ее средняя величина 1.025 г/см3. Соленая морская вода имеет максимальную плотность при температуре замерзания. Поэтому охлажденная морская вода погружается вниз. Это вызвано тем, такая вода наиболее плотная, а, значит, тяжелая. Только благодаря стоку пресных вод океаны покрываются льдом. Это вызвано тем, что у несоленых неплотных вод температура замерзания другая – выше. 

Сравнительно большой объем воды, формирующийся в определенных районах Мирового океана, обладающий относительно постоянными физическими, химическими, биологическими свойствами, и образующий единый комплекс (природно-аквальный), называется океанической водной массой.

Водные массы в океанах являются аналогами природных территориальных комплексов на суше. Границы между водными массами в океане выражены менее отчетливо, чем границы природных территориальных комплексов на суше. По вертикали выделяют четыре основные водные массы или структурные зоны: поверхностную, промежуточную, глубинную и придонную.

Поверхностная структурная зона распространяется примерно до глубин 300 м. Ее воды активно взаимодействуют с атмосферой. Иногда этот слой называют океанической тропосферой – по аналогии с тропосферой атмосферы.

В поверхностном слое происходит активное перемешивание воды, он богат О2 и СО2 , организмами. Его физические характеристики и соленость подвержены колебаниям, что связано с воздействием атмосферы.

Поверхностные воды захвачены течениями, которые образуют специфические круговороты. В горизонтальном направлении поверхностные волы разделяются океаническими фронтами на разные водные массы. Выделяют следующие типы водных масс:

а) экваториальные;

б) тропические;

в) субтропические;

г) субполярные;

д) полярные.

Переходная или промежуточная структурная зона располагается на глубинах от 300 до 2 000 м.

Глубинные водные массы занимают большую часть объема океана. Для них характерна невысокая температура (2 – 30 С), отсутствие ее сезонных колебаний, а также – сезонных изменений солености и содержания кислорода.

Придонные воды заполняют наиболее глубокие части океана. Как и глубинные, они образуются в результате опускания холодных полярных поверхностных водных масс.

В придонных водах наблюдается некоторое повышение температуры, что связано с потоком тепла из недр.

Океанические фронты, формирующиеся в зонах контакта и взаимодействия различных водных масс, отмечаются вихревыми движениями вод – циклоническими и антициклоническими, скоплением жизни, активным взаимодействием с атмосферой. Они динамичны и неустойчивы. В основном не приурочены к определенным районам.

Поверхностные воды суши - реки, озера, болота. Составляют небольшой процент – всего 0.014% от мировых запасов воды. Но они играют существенную роль в природных процессах, протекающих в географической оболочке.

Реки – наиболее активный элемент этих вод. В них находится примерно 2 100 км3 воды, в то время как в океан стекает за год 47 000 км3. Значит, объем воды в реках обновляется каждые 16 дней. Для сравнения скажем, что воды океана проходят через большой круговорот примерно за 2.5 тыс. лет наряду со стоком, важнейшей характеристикой рек является их питание. Оно может быть снеговым, дождевым, ледниковым, подземным. Большие реки имеют смешанное питание.

В современную эпоху идет процесс загрязнения поверхностных вод органическими и неорганическими веществами промышленного и сельскохозяйственного происхождения. Опасно загрязнение поверхностных вод нефтепродуктами, химическими отходами, средствами защиты растений. 

Озера. Их роль в географической оболочке важна и многообразна. Озера:

а) регуляторы речного стока;

б) они часто служат крупными аккумуляторами пресной воды;

в) озера содержат запасы ценных видов рыб;

г) в некоторых озерах добываются полезные ископаемые;

д) озера играют существенную роль в водном балансе поверхностных вод суши.

Общая площадь, занимаемая озерами, оценивается приблизительно в 2 млн. км2, с суммарным объемом вод более 1.76 х 1014 м3.

Во второй половине XX века человек создал около 10 тысяч искусственных озер - водохранилищ. Объем их вод 5 х 1012 м3. Их значения и функции: водорегулирующие, мелиоративные, судоходные, рыбохозяйственные и др.

Болота. Это область суши с резко избыточным увлажнением, застойным или слабо проточным режимом вод и специфической гидрофитной растительностью. Они занимают 2% суши (их площадь 2.7 х 106 км2). Болота служат аккумуляторами атмосферных, речных, грунтовых вод. Медленно отдавая эти воды в реки, они тем самым регулируют меженный сток.

Подземные воды. Находятся в толще горных пород верхней части земной коры в жидком, твердом (вечная мерзлота), парообразном состоянии. По происхождению различают типы подземных вод: инфильтрационные – образовались вследствие просачивания с поверхности дождевых, талых и речных вод; конденсационные – возникают в порах и трещинах горных пород из водяного пара.

По физическому состоянию подземные воды бывают:

1. Гравитационные;

2. Капиллярные;

3. Пленочные;

4. Гигроскопические;

5. Кристаллизационные.

Грунтовые воды – это первый слой от земной поверхности, постоянно существующий. Грунтовые воды, как правило, пресные, относятся к зоне активного водообмена.

Межпластовые воды – подземные воды, залегающие ниже грунтовых, отделены от них пластами водонепроницаемых пород. Находятся на глубине 200 – 300 м, относятся к зоне относительно активного водообмена. В том случае, когда межпластовые воды находятся под гидростатическим давлением, они называются напорными или артезианскими.

Зона замедленного водообмена находится ниже уровня моря. Ее подземные воды разгружаются только в океан. Они преимущественно соленые (до 50 г/л), а иногда представляют рассолы (свыше 50 г/л).

Изучение происхождения и эволюции гидросферы исключительно важно для теории и практики, так как жизнь появилась вместе с гидросферой и тесно связана с ней.

Гипотеза «Горячего» происхождения Земли и гидросферы господствовала до середины XX в. Она основывалась на теории астронома П. Лапласа (1749 — 1827), считавшего, что все планеты Солнечной системы возникли из солнечного вещества, вырванного силой притяжения пролетавшей недалеко от Солнца звезды. Из сгустков солнечного вещества сформировались планеты, которые затем долго остывали. Земля охлаждалась до тех пор, пока на ее поверхности не образовалась кора, а лишь потом из остывшей атмосферы полились дожди. Вода скапливалась в понижениях, образуя разнообразные водоемы. Таким образом, возраст гидросферы значительно уступал возрасту Земли, а образование гидросферы представлялось сравнительно коротким явлением в жизни планеты. Но постепенно накапливались факты, которые противоречили гипотезе «горячего» формирования Земли и гидросферы.

Эволюция гидросферы — это прежде всего история изменения в ней массы воды, которая тесно связана с эволюцией самой Земли. Сначала скорость дегазации нарастала, и поэтому быстро увеличивалась масса воды в океане. С момента формирования гидросферы скорость поступления воды из недр Земли увеличивалась от 0 до 1,3 км* в год. Затем скорость притока воды стала медленно и плавно падать и сейчас составляет 0,25 км3 в год. На ранних этапах формирования гидросферы единого водного пространства не существовало. Водой были залиты только отдельные пониженные участки суши. Позднее, по мере притока воды, образовалась единая водная поверхность планеты. В процессе эволюции гидросфера Земли непрерывно изменялась, о чем свидетельствуют соотношение площади суши и океана, глубина океанов и уровень моря и т. д.

Ученые установили, что горячая плотная атмосфера при наличии твердой земной коры — образование очень устойчивое, о чем свидетельствует планета Венера, температура атмосферы которой составляет примерно 400° С. К тому же в самых древних из обнаруженных на Земле горных породах, возраст которых около 3,8 млрд. лет, были найдены отпечатки одноклеточных организмов, которые могли существовать только при наличии жидкой воды. Все это подтверждало теорию «холодного» образования планет из пылевого облака, вращавшегося вокруг Солнца. В этом облаке возникали сгустки, ставшие зародышами будущих планет. Мелкие сгустки захватывались 

захватывались более крупными, которые росли и вбирали в себя основную массу пылевого облака, образуя планеты. По расчетам одного из создателей этой теории В. С. Сафронова, процесс формирования планет начался 4,65 млрд. лет назад.

Современного размера планеты, в том числе Земля, достигли через 100 млн. лет. Тогда на молодой Земле господствовали суровые и холодные пустыни, над которыми простиралось черное небо. На поверхность падали небесные тела, но грохота взрывов они не вызывали, так как атмосфера еще не существовала или была очень тонкой. От ударов небесных тел в толще планеты накапливалось тепло, а поверхность без защитной атмосферной оболочки охлаждалась. При ударе небесных тел о Землю образовывался толстый слой реголита — смесь обломков и пыли. Из него-то и состояла поверхность нашей планеты. Среди небесных тел были и кометы — ледяные космические образования. Удары небесных тел о Землю «разогревали» ее изнутри. В результате более тяжелые вещества устремились к ее центру, а легкие и летучие поднялись к поверхности. Этот процесс и дал основное тепло для разогрева недр планеты. Дополнительное тепло возникло благодаря радиоактивному распаду. Оно плавило породы в глубине планеты. В результате через жерла вулканов и гигантские трещины, образовавшиеся на Земле, на поверхность стала изливаться расплавленная горная порода — магма, а вместе с ней — газы, горячая юла, водяные пары, которые быстро конденсировались. Этот процесс назван дегазацией. Она началась 4 млрд. лет назад, о чем свидетельствуют самые древние горные породы, найденные на Земле. Атмосфера игидросфера обязаны своим образованием дегазации, которая продолжается и сейчас на нашей планете. С момента излияния магмы и дегазации отсчитывается геологическая история Земли. Этот период считается началом формирования гидросферы. Недавнее открытие в пылевых космических облаках воды в молекулярном виде, а также частичек льда означает их присутствие в первоначальном веществе Земли, масса которой пополнялась за счет падения комет. Не исключено, что при ударах небесных тел ледяные частички расплавлялись и вода вытеснялась на поверхность планеты еще в догеологический период. При этом она заполняла поры реголита, покрывавшего поверхность Земли. Таким образом, формирование гидросферы могло начаться еще в догеологический период жизни нашей планеты.


15.06.2014; 20:50
хиты: 162
рейтинг:0
Естественные науки
науки о земле
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь