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 (твердая оболочка),
• гидросфера (водная составляющая),
• биосфера (все живые существа, начиная от самых простых и многочисленных – бактерий, до более сложных – животных и людей),
• атмосфера (воздушная оболочка, защищающая планету от солнечной радиации, позволяющая живым организмам дышать).

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:

1. Океаническая литосфера состоит из океанических пород, которые имеют большую плотность по сравнению с континентальными.
2. Континентальная литосфера в свою очередь отличается большей толщиной. Это различные горные массивы, возникающие на участках суши.

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:

• жидком,
• твердом,
• газообразном.

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:

• мировой океан (включает в себя океанические и морские воды) – около 94 % от общего содержания, общий объем составляет около 1.34 млрд км3,
• подземные источники и грунтовые воды – 4 %, 61 млн км3,
• ледники и снежный покров – 2 %, 24 млн км3,
• источники на суше (реки, озера) – 0.4 %, 0.5 млн км3.

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:

• поровые — влага, расположенная в песках или почве,
• трещинные — наполняющие разломы, образованные в скальных породах,
• карстовые — расположенные в более мягких породах, растворимых водой (например, известняк, гипс).

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:

• реки – источник пресной воды, характеризующийся течением различной скорости,
• озера – источники, расположенные в местах естественного углубления ландшафта, не имеют сообщения с океаном, есть четкие обособленные границы,
• водохранилища – искусственно образованные источники, расположенные вблизи природного водного объекта.

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,
• биологические,
• радиоактивные.

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:

1. Уменьшить объемы выделяемых сточных вод.
2. Внедрить системы замкнутого водооборота.
3. Установить на промышленных предприятиях очистные сооружения.
4. Предотвращать утечки топлива на водном транспорте.
5. Создавать специальные водоохранные зоны.

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.