Озгляните на глобус. Он окрашен в разные цвета, Н9

Сразу бросается в глаза, что большую площадь его занимает голубовато-зелёный цвет. Это - моря и океаны земного шара. Только 29 процентов, то-есть меньше одной трети его общей площади^ занимают материки и острова; остальные две трети поверхности Земли, точнее 71 процент её, покрывают океаны, моря и озёра.

Общее количество воды, наполняющей океаны и моря нашей планеты, огромно. Если бы можно было собрать эту воду в одну каплю, то диаметр этой «капли» равнялся бы почти полутора тысячам километров.

Самый глубокий океан Земли - Тихий; его наиболь­шая глубина равна приблизительно 10,9 километра. (Средняя глубина океанов 3800 метров.) Нетрудно под­считать, что если бы вода была распределена по всей поверхности Земли равномерно, то весь земной шар был бы покрыт водным слоем толщиной около 2700 метров.

Примерно одну пятидесятую часть суши (около 27 миллионов квадратных километров площади) зани­мают озёра с пресными и солёными водами. Во всех озё­рах нашей планеты воды в 5 тысяч раз меньше, чем в океанах и морях. По количеству озёр на первом месте в мире стоит Советский Союз, - озёр у нас тысячи.

Только Ладожское озеро, Онежское, Байкал, Балхаш и Иссык-Куль, взятые вместе, занимают площадь более полумиллиона квадратных километров.

Есть на земном шаре места с огромным количеством озёр, например север Европейской части СССР, Финлян­дия, Скандинавия. Более половины всей площади Норве­гии занято озёрами.

Источниками озёрных вод являются главным образом атмосферные осадки, непосредственно падающие в озёра или приносимые в них реками и ручьями. Особенно чисты воды горных озёр, которые питаются водой, образуемой при таянии снегов и ледников.

Воды в реках" Земли примерно в три раза больше, чем в озёрах. По числу и протяжённости рек Советский Союз также занимает первое место в мире.

Наша Волга - крупнейшая река Европы. Около 1080 рек, речек, протоков и озёр питают её бассейн (на рисунке 1 изображены наиболее крупные из них). Почти 250 кубических километров воды приносит Волга еже­годно в Каспий. Длина Волги равна 3881 километру.

Ещё более мощные реки несут свои воды по Сибири в Северный Ледовитый океан. Это величайшие реки

Земного шара: Обь (длина её около 5569 километров), Енисей (5940 километров) и Лена (4484 километра).

Общая протяжённость рек нашей Родины составляет около полутора миллионов километров.

На обширных пространствах Земли вода существует в виде льда. В районе южного полюса лежит громадный

Материк Антарктика, по своим размерам превышающий Европу и Австралию, вместе взятые. Антарктика сплошь покрыта льдом. В некоторых районах Арктики лёд по­крывает огромные острова, например Гренландию, пло­щадь которой составляет более двух миллионов квадрат­ных километров. Много льда плавает на поверхности по­лярных морей. В Северном Ледовитом океане встре­чаются ледяные поля в десятки квадратных километров.

Вода находится не только на поверхности нашей пла­неты. Огромные массы воды странствуют в атмосфере в виде пара, снежинок или водяных капель. В нижнем слое атмосферы - тропосфере (до высоты 10-15 кило­метров) вода есть всегда. В более высоких слоях воды уже нет.

Много воды заключено и в земной коре. Почвенный слой, покрывающий почти всю поверхность суши, в той или иной степени пропитан водой. Содержание воды в почве может колебаться от одного до 70 и более процен­тов. Чаще всего встречаются почвы, увлажнённые до 15-25 процентов; это означает, что по весу примерно одну пятую часть почвы составляет вода.

По количеству подземные воды стоят на втором месте вслед за водами океанов и морей. Выдающийся русский учёный, академик В. И. Вернадский писал: «Мы не знаем в природе ни одного твёрдого тела, которое бы в своём составе не заключало воды». И это действительно так.

Вода собирается в пустотах и в мельчайших, невиди­мых глазом, трещинах горных пород. В некоторых поро­дах эти трещины могут составлять половину общего объёма породы, а в других, например в граните, - всего лишь полпроцента. Кроме того, вода связана со многими минералами в прочные соединения и сохраняется в них в течение тысячелетий.

Вода проникает и в глубокие слои земной коры. Благо­даря огромным давлениям на больших глубинах вода мо­жет оставаться жидкой и при высоких температурах - до трёхсот с лишним градусов, а в растворах, которые она образует при соприкосновении с различными породами, - до 400 градусов и выше. Нижней границей существования подземных вод считается глубина приблизительно в 13-14 километров. В более глубоких слоях вода может нахо­диться в виде паров. На глубинах 55-60 километров, ве­роятно, воды уже нет.

Таким образом, в слое на 10-15 километров выше и километров на 50 ниже поверхности Земли вода суще­ствует и в виде пара, и в виде жидкости, и в виде льда. Нужно отметить, что вода - одно из немногих веществ, Которые могут в земных условиях находиться во всех трёх физических состояниях: твёрдом, жидком и газо­образном.

Вода морей, атмосферная вода и подземная не живут обособленной друг от друга жизнью. В природе беспре­рывно совершаются процессы, которые сопровождаются переносом огромных количеств воды из атмосферы на по­верхность и в недра Земли, и обратно. С замечательным круговоротом, который совершает вода в природе, мы и познакомимся в следующем разделе.

Взгляните на глобус. Сразу бросается в глаза, что большая площадь его окрашена в голубовато-зелёный цвет. Это - моря и океаны земного шара. Только 29 процентов, то есть меньше трети его общей площади, занимают материки и острова; остальные две трети поверхности Земли, точнее 71 процент, покрывают океаны, моря и озёра.

Общее количество воды, наполняющей океаны и моря Земли, огромно. Если бы можно было собрать эту воду в одну каплю, то диаметр этой «капли» равнялся бы почти полутора тысячам километров.

Самый глубокий океан Земли - Тихий; его наибольшая глубина равна приблизительно 10,8 километра. Средняя глубина океанов 3800 метров. Нетрудно подсчитать, что если бы вода была распределена по всей поверхности Земли равномерно, то весь земной шар был бы покрыт водным слоем толщиной около 2700 метров.

Примерно одну пятидесятую часть суши (около 27 миллионов квадратных километров площади) занимают озёра с пресными и солёными водами. Во всех озёрах нашей планеты воды в 5 тысяч раз меньше, чем в океанах и морях. По количеству озёр на первом месте в мире стоит Россия, - озёр у нас насчитываются тысячи.

Из озёр с пресными водами самые большие: Ладожское, Онежское,» Байкал.

Есть на земном шаре места с огромным количеством пресных озёр, например север Европейской части России, Финляндия, Скандинавия. Более половины всей площади Норвегии занято озёрами.

Источниками озёрных вод являются главным образом атмосферные осадки, непосредственно падающие в озёра или приносимые в них реками и ручьями. Особенно чисты воды горных озёр; они питаются водой, которая образуется при таянии снегов и ледников.

Воды в реках Земли примерно в три раза больше, чем в озёрах

Наша Волга - крупнейшая река Европы. Около 1080 рек, речек, протоков и озёр питают её бассейн Почти 250 кубических километров воды приносит Волга ежегодно в Каспийское море. Длина Волги равна 3694 километрам.

Ещё более мощные реки несут свои воды по Сибири в Северный Ледовитый океан. Это величайшие реки земного шара: Обь (длина её около 5200 километров), Енисей (4010 километров) и Лена (5014 километров). Общая протяжённость рек нашей Родины исчисляется миллионами километров.

Вода находится не только на поверхности нашей планеты. Огромные массы воды странствуют в атмосфере в виде пара, снежинок или водяных капель.

В нижнем слое атмосферы - топосфере (до высоты 10-15 километров) вода есть всегда. В более высоких слоях воды уже нет.

Много воды заключено и в недрах Земли. Это так называемые подземные воды.

По количеству подземные воды стоят на втором месте, вслед за водами океанов и морей. Выдающийся русский учёный академик В. И. Вернадский писал: «Мы не знаем в природе ни одного’ твёрдого тела, которое бы в своём составе не заключало воды». И это действительно так.

Почвенный слой, покрывающий почти всю поверхность суши, в той или иной степени пропитан водой. Содержание воды в почве может колебаться от одного до 70 и больше процентов, но чаще всего встречаются почвы, увлажнённые до 15-25 процентов. Это означает, что по весу примерно одну пятую часть почвы составляет вода.

Вода собирается в пустотах и в мельчайших, невидимых глазом трещинах горных пород. В некоторых породах эти трещины могут составлять половину общего объёма породы, а в других, как например в граните, - всего лишь полпроцента. Кроме того вода связана со многими минералами в прочные соединения и сохраняется в них в течение тысячелетий.

Вода проникает и в глубокие слои земной коры. Вода может присутствовать всюду, где есть такие условия, - температура и давление, при которых возможно существование воды. Благодаря огромным давлениям на больших глубинах вода может оставаться жидкой и при высоких температурах - до трёхсот с лишним градусов, а в растворах, которые она образует при соприкосновении с различными породами, до 400 градусов и выше. Нижней границей существования подземных вод считается приблизительно глубина в 13-14 километров. В ещё более глубоких слоях вода может находиться в виде паров. На глубинах 55-60 километров, где давление достигает 30 тысяч атмосфер, пары воды уже не существуют. Здесь вода находится в каком-то особом состоянии, о котором у нас нет пока точных представлений.

Таким образом в слое на 10-15 километров выше и километров на 50 ниже поверхности Земли вода существует во всех физических состояниях: твёрдом, жидком и газообразном.

Вода морей, атмосферная вода и подземная не живут обособленной друг от друга жизнью. В природе беспрерывно совершаются процессы, которые сопровождаются переносом огромных количеств воды из атмосферы на поверхность и в недра Земли, и обратно. С замечательным круговоротом, который совершает вода в природе, мы и познакомимся в следующем разделе.

Вода играет исключительную роль в поддержании жизнедеятельности любого организма. Это вещество может быть представлено в трех агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. Но именно жидкость является основной внутренней средой тела человека и других организмов, т.к. здесь протекают все биохимические реакции, и именно в ней располагаются все структуры клетки.

Сколько процентов занимает вода на земле?

По некоторым подсчетам, около 71% всей занимает вода. Она представлена океанами, реками, морями, озерами, болотами, айсбергами. Отдельно считаются а также пары атмосферного воздуха.

Из всего этого количества только 3% составляет пресная вода. Больше всего ее находится в айсбергах, а также в реках и озерах на континентах. Так сколько процентов воды на Земле находится в морях и океанах? Эти бассейны являются местами накопления соленой H2O, которая составляет 97% от общего объема.

Если бы стало возможным собрать всю воду, которая есть на земле, в одну каплю, то морская заняла бы объем примерно в 1,400 млн. км 3 , а пресная собралась бы в каплю объемом 10 млн. км 3 . Как можно заметить, пресной воды в 140 раз меньше на Земле, чем соленой.

Сколько процентов занимает на Земле?

Около 3% всей жидкости занимает пресная вода. Большая ее часть сконцентрирована в айсбергах, в нагорных снегах и грунтовых водах, и только небольшой объем приходится на реки и озера континентов.

Собственно, пресная вода делится на доступную и недоступную. Первая группа состоит из рек, болот и озер, а также сюда входят слоев земной коры и пары атмосферного воздуха. Все это человек приучился использовать в своих целях.

Сколько процентов пресной воды на Земле относится к недоступной? В первую очередь это большие запасы в виде айсбергов и горных снежных покровов. Именно они составляют большую часть пресной воды. Также глубокие воды земной коры формируют существенную часть всей пресной H2O. Ни тот ни другой источник люди еще не научились использовать, однако в этом есть большая польза, т.к. человек не может еще грамотно распоряжаться таким дорогим ресурсом, как вода.

в природе

Циркуляция жидкости играет большую роль для живых организмов, т.к. вода является универсальным растворителем. Это делает ее основной внутренней средой животных и растений.

Вода концентрируется не только в теле человека и других существ, но и в водных бассейнах: морях, океанах, реках, озерах, болотах. Круговорот жидкости начинается с выпадения таких осадков, как дождь или снег. Затем вода накапливается, а потом испаряется под действием окружающей среды. Это ярко заметно в период засухи и жары. От циркуляции жидкости в атмосфере зависит, сколько процентов воды на земле концентрируется в твердом, жидком и газообразном состоянии.

Круговорот имеет большое экологическое значение, потому что жидкость циркулирует в атмосфере, гидросфере и земной коре, и тем самым самоочищается. В некоторых водоемах, где уровень загрязнения достаточно высокий, этот процесс играет колоссальное значение для поддержания жизнедеятельности, организмов экосистемы, однако восстановление прежней «чистоты» занимает долгий промежуток времени.

Происхождение воды

Загадку о том, как появилась первая вода, не могут разгадать уже большой промежуток времени. Однако в научной среде появилось несколько гипотез, которые предлагают варианты образования жидкости.

Одна из таких догадок относится к тому времени, когда Земля еще только зарождалась. Она связана с падением «мокрых» метеоритов, которые могли принести с собой воду. Она скапливалась в недрах Земли, что дало начало первичной гидратной оболочке. Тем не менее ученые не могут ответить на вопрос, сколько процентов воды на Земле содержалось в то далекое время.

Другая теория основана на земном происхождении воды. Основным толчком к формированию этой гипотезы послужило нахождение относительно большой концентрации тяжелого водорода дейтерия в морях и океанах. Химическая природа дейтерия такова, что он мог образоваться только на Земле путем увеличения атомной массы. Поэтому ученые считают, что жидкость образовалась на Земле и не имеет космического происхождения. Однако исследователи, которые поддерживают данную гипотезу, все равно не могут ответить на вопрос, сколько процентов воды на Земле было 4,4 млрд. лет назад.

Космонавты часто сравнивают нашу планету с шаром из голубого мрамора. Такой величественный цвет нашей Земле придает вода, которая покрывает большую часть планеты. Хотя сама вода не обладает цветом, она отражает солнечные лучи больше всего в голубом участке спектра.

Для всех является известным фактом, что наша планета большей частью покрыта водой. Некоторые даже высказывают мнение, что нашу планету следовало бы называть не Землей, а Водой или Океаном. Но какая же вообще часть Земли состоит из воды? Ответ на этот вопрос более сложен, чем кажется.

Простейшем случае, водой покрыто около 71% поверхности Земли, а остальные 29% - это материки и острова.

Если же быть точнее, то 96,5% всей земной воды содержится в океанах и морях в соленом виде, а оставшиеся 3,5% - это пресная вода, находящаяся в реках, озерах и ледниках. Также вода на Земле присутствует в атмосфере в виде водяного пара и облаков. Если бы вы могли расплавить все ледники, и поверхность Земли была бы совершенно гладкой, то уровни морей поднялись бы до высоты 2,7 км.

Кроме воды в ледниках и пресноводных водоемах, еще имеется вода под поверхностью Земли - грунтовые воды. Если бы можно было собрать всю пресную воду в одну массу, то получился бы водяной шар объемом примерно 1 386 000 000 км3.

Между тем, из пресной воды, содержащейся в реках, озерах и в виде грунтовых вод, получился бы шарик объемом всего 10 600 000 км3, что составляет лишь 0,7% всех запасов пресной воды. В свете сказанного, пресная вода, пригодная для питья, действительно самый драгоценный ресурс на Земле.

Но, а какую часть вода составляет из всей массы нашей планеты? Ученые вычислили, что полная масса воды всех океанов - 1,35х1018 тонн, что составляет 1/4400 часть полной массы Земли. Другими словами, хотя океаны покрывают 71% всей земной поверхности, они составляют всего 0,02% от общей массы планеты.

Происхождение воды на поверхности Земли, а также тот факт, что на Земле содержится воды больше, чем на какой либо другой планете земной группы, остается для ученых большой загадкой.

Не так давно считалось, что Земля изначально сформировалась 4,6 миллиарда лет назад в виде сухой и горячей планеты. Согласно этой теории, вода на Землю была привнесена позже ледяными кометами и другими транснептуновыми телами из внешних окраин Солнечной системы. Однако, исследовав метеориты, сформировавшиеся в самые разные периоды истории Солнечной системы, ученые склоняются к мысли, что вода на планете присутствовала с первых дней формирования, хотя и не исключается, что основную массу воды все же принесли кометы.

Большую часть нашей планеты — 79 % — занимает вода, и даже если углубиться в толщу земной коры, то в трещинах и порах можно обнаружить воду. Кроме того, все известные на Земле минералы и живые организмы имеют в своем составе воду.

Велико значение воды в природе. Современные научные исследования воды дают возможность рассматривать се как уникальное вещество. Она участвует во всех физико-географических, биологических, геохимических и геофизических процессах, происходящих на Земле, является движущей силой многих глобальных процессов на планете.

Вода вызвала на Земле такое явление, как круговорот воды — замкнутый, непрерывный процесс перемещения воды, охватывающий все важнейшие оболочки Земли. Движущей силой круговорота воды служит солнечная энергия, вызывающая испарение воды (с океанов в 6,6 раза больше, чем с суши). Поступившая в атмосферу вода переносится воздушными течениями в горизонтальном направлении, конденсируется и под действием силы тяжести падает на Землю в форме осадков. Одна часть их через реки поступает в озера и океан, а другая — идет на увлажнение почвы и пополнение подземных вод, которые принимают участие в питании рек, озер и морей.

В годовой круговорот вовлечено 525,1 тыс. км 3 воды. В среднем за год на нашей планете выпадает 1030 мм осадков и примерно столько же испаряется (в объемных единицах 525 000 км 3).

Равенство между количеством воды, поступающим на поверхность Земли с осадками, и количеством воды, испаряющей с поверхности Мирового океана и суши, за одинаковый период времени называется водным балансом нашей планеты (табл. 19).

Таблица 19. Водный баланс Земли (по М. И. Львовичу, 1986)

Для испарения воды требуется определенное количество тепла, которое освобождается при конденсации водяного пара. Следовательно, водный баланс тесно связан с тепловым балансом, при этом влагооборот равномерно распределяет тепло между его сферами, а также регионами Земли, что имеет большое значение для всей географической оболочки.

Огромно значение воды и в хозяйственной деятельности. Невозможно перечислить все сферы деятельности человека, в которых используется вода: бытовое и промышленное водоснабжение, орошение, получение электроэнергии и многие другие.

Крупнейший биохимик и минералог академик В. И. Вернадский отмечал, что вода стоит особняком в истории нашей планеты. Только она может пребывать на Земле в трех агрегатных состояниях и переходить из одного в другое (рис. 158).

Вода, находящаяся во всех агрегатных состояниях, образует водную оболочку нашей планеты - гидросферу.

Так как вода содержится в литосфере, атмосфере и в разных живых организмах, определить границы водной оболочки очень сложно. Кроме того, существуют два толкования понятия «гидросфера». В узком смысле гидросфера — это прерывистая водная оболочка Земли, состоящая из Мирового океана и внутри- материковых водоемов. Второе толкование — широкое — определяет ее как непрерывную оболочку Земли, состоящую из открытых водоемов, паров воды в атмосфере и подземных вод.

Рис. 158. Агрегатные состояния воды

Пары воды в атмосфере называются рассеянной гидросферой, а подземные воды — погребенной гидросферой.

Что касается гидросферы в узком смысле, то чаще всего за ее верхнюю границу принимают поверхность земного шара, а нижнюю границу проводят по уровню подземных вод, который находится в осадочной рыхлой толще земной коры.

При рассмотрении гидросферы в широком смысле ее верхняя граница располагается в стратосфере и весьма неопределенна, т. е. лежит выше географической оболочки, не выходящей за пределы тропосферы.

Ученые утверждают, что объем гидросферы составляет примерно 1,5 млрд км 3 воды. Подавляющая часть площади и объема воды приходится на Мировой океан. В нем заключено 94% (по другим данным 96 %) объема всей воды, содержащейся в гидросфере. Около 4 % составляет погребенная гидросфера (табл. 20).

Анализируя объемный состав гидросферы, нельзя ограничиваться одной количественной стороной. При оценке компонентных частей гидросферы следует учитывать ее активность в круговороте воды. С этой целью известный советский гидролог, доктор географических наук М. И. Львович ввел понятие активности водообмена , которое выражается числом лет, необходимых для полного возобновления объема.

Известно, что во всех реках на нашей планете одновременный объем воды невелик и составляет 1,2 тыс. км 3 . При этом русловые воды полностью обновляются в среднем каждые 11 дней. Почти такая же активность водообмена свойственна рассеянной гидросфере. А вот подземным водам, водам полярных ледников иокеана для полного обновления требуются тысячелетия. Активность водообмена всей гидросферы составляет 2800 лет (табл. 21). Самая низкая активность водообмена у полярных ледников — 8000 лет. Поскольку в данном случае замедленный водообмен сопровождается переходом воды в твердое состояние, массы полярных льдов составляют законсервированную гидросферу.

Таблица 20. Распределение водных масс в гидросфере

Части гидросферы		Доля в мировых запасах, %
		от общих запасов воды	от запасов пресных вод
Мировой океан
Подземные воды
Ледники и постоянный снежный покров
в том числе в Антарктиде
Подземные воды в зоне многолетнемерзлых пород
в том числе пресные озера
Вода в атмосфере
Общие запасы пресных вод
Общие запасы воды

Таблица 21. Активность водообмена гидросферы (но М. И. Львовичу, 1986)

* С учетом подземного стока в океан, минуя реки: 4200 лег.

Таблица 21. Активность водообмена гидросферы (по М. И. Львовичу, 1986)

Гидросфера прошла длинный путь эволюции, неоднократно меняясь по массе, соотношению отдельных частей, движению волы, соотношению растворенных газов, взвесей и других компонентов, изменения которых записаны в геологической летописи, далеко не полностью расшифрованной.

Когда же на нашей планете появилась гидросфера? Оказывается, она существовала уже в самом начале геологической истории Земли.

Как мы уже знаем, приблизительно 4,65 млрд лет назад возникла Земля. Древнейшие найденные горные породы достигают возраста 3,8 млрд лет. Они сохранили на себе отпечатки одноклеточных организмов, которые проживали в водоемах. Это позволяет судить о том, что первичная гидросфера появилась не позднее 4 млрд лет назад, однако она составляла только 5-10 % современного ее объема. Согласно одной из самых распространенных на сегодняшний день гипотез, вода при образовании Земли появилась путем выплавления и дегазации вещества мантии (от лат. отрицат. частицыde и франц.gaz — газ) — удаление растворенных газов из мантии. Скорее всего, первоначально большую роль сыграла ударная (катастрофическая) дегазация вещества мантии, вызванная падением на Землю крупных метеоритных тел.

Первоначально возрастание объема поверхностной гидросферы протекало очень медленно, так как значительная часть воды расходовалась на другие процессы, в том числе на присоединение воды к минеральным веществам (гидратацию, от греч. hydro — вода). Объем гидросферы стал интенсивно расти после того, как темпы выделения связанных в горных породах вод превысили темпы их аккумуляции. Одновременно с этим шло поступление в гидросферу ювенильных вод (от лат.juvenilis - юный) — goдзcмныx вод, образовавшихся из кислорода и водорода, выделяющихся из магмы.

Вода и сейчас выделяется из магмы, попадая на поверхность нашей планеты при извержении вулканов, при образовании земной коры океанического типа в зонах растяжения литосфсрных плит, и так будет происходить еще многие миллионы лет. Объем гидросферы сейчас продолжает нарастать со скоростью около 1 км 3 воды в год. В связи с этим предполагают увеличение объема водной массы Мирового океана в течение ближайшего миллиарда лет на 6-7 %.

Исходя из этого еще совсем недавно люди были уверены, что запасов воды хватит навсегда. Но на самом деле в связи со стремительными темпами потребления количество воды резко сокращается, и ее качество также резко уменьшилось. Поэтому одной из важнейших проблем на сегодняшний день является организация рационального использования вод и их охрана.