Вода утворює водну оболонку нашої планети – гідросферу (від грецьких слів «гідро» – вода, «сфера» – куля).
¾ поверхні земної кулі займає вода, а частина займає суша. Гідросфера включають три основні частини: Світовий океан, води суші та воду в атмосфері.
На Світовий океан припадає понад 96% планети. Материки та острови ділять його на окремі океани: Тихий, Атлантичний, Індійський та Північний Льодовитий.
Води суші – це річки, озера, болота, льодовики та підземні води. Частка річок, озер і боліт дуже мала – всього 0,02% від обсягу гідросфери.
Набагато більше води укладено у льодовиках – близько 2% обсягу гідросфери. Не треба плутати їх із тим льодом, який утворюється при замерзанні води. Льодовики утворюються зі снігу. Вони виникають там, де снігу випадає більше, ніж встигає розтанути. Поступово сніг накопичується, ущільнюється і перетворюється на кригу. Льодовики розташовуються на материку Антарктида та острові Гренландія, а також на вершинах високих гір.
Підземні води становлять близько 2% гідросфери.
Є вода і в атмосфері, вона знаходиться там, у вигляді водяної пари, крапельок води, кристаликів льоду. Атмосферна волога становить лише 1/1000 частина загального запасу води Землі, та її роль велика. Вона живить річки, озера, льодовики, насичує водою Землю. Без неї неможливим був би кругообіг води на нашій планеті.
Гідрологія – наука, що вивчає природні води, їх взаємодія з атмосферою і літосферою, а також явища і процеси, що протікають в них (випаровування, замерзання тощо).
Предметом вивчення гідрології є всі види вод гідросфери в океанах, морях, річках, озерах, водосховищах, болотах, ґрунтових та підземних вод.
Гідрологія досліджує кругообіг води в природі, проводить аналіз гідросфери, дає оцінку та прогноз стану та раціонального використання водних ресурсів. Користується методами, що застосовуються у географії, фізиці та інших науках. Дані гідрології моря використовуються при плаванні та веденні бойових дій надводними кораблями та підводними човнами.
Гідрологія поділяється на океанологію, гідрологію суші та гідрогеологію.
Значення води для нашої планети, людини та живих організмів
Вчені абсолютно праві: немає на Землі речовини, більш важливої для нас, ніж звичайна вода, і в той же час не існує іншої такої речовини, у властивостях якої було б стільки протиріч і аномалій, скільки в її властивостях.
Майже 3/4 поверхні нашої планети зайнято океанами та морями. Твердою водою – снігом та льодом – покрито 20% суші. Від води залежить клімат планети. Геофізики стверджують, що Земля давно б охолола і перетворилася на млявий шматок каменю, якби не вода. У неї дуже велика теплоємність. Нагріваючись, вона поглинає тепло; остигаючи, віддає його. Земна вода і поглинає, і повертає дуже багато тепла і тим самим вирівнює клімат. А від космічного холоду оберігають Землю ті молекули води, які розсіяні в атмосфері — у хмарах і у вигляді парів без води не можна обійтися — це найважливіша речовина на Землі.
Води Землі більш ніж достатньо. Але не можна забувати і про те, що життя на планеті Земля, як вважають вчені, вперше з'явилося у воді, а потім вийшло на сушу. Свою залежність від води організми зберегли під час еволюції багато мільйонів років. Вода – головний "будівельний матеріал", з якого складається їхнє тіло. У цьому легко переконатись, проаналізувавши цифри наступної таблиці:
Помідори, морква, гриби 90%
Останнє число цієї таблиці свідчить про те, що у людині вагою 70 кг міститься 50 кг води! Але ще більше її в людському зародку: у триденному – 97%, у тримісячному – 91%, у восьмимісячному – 81%.
Проблема "водного голоду" полягає у необхідності підтримки певної кількості води в організмі, оскільки йде постійна втрата вологи в ході різних фізіологічних процесів. Для нормального існування в умовах помірного клімату людині необхідно отримувати з питтям та їжею близько 3,5 літрів води на добу, у пустелі ця норма зростає щонайменше до 7,5 літрів. Без їжі людина може існувати близько сорока днів, а без води набагато менше – 8 днів. За даними спеціальних медичних експериментів при втраті вологи в розмірі 6-8% від ваги тіла людина впадає в напівнепритомність, при втраті 10% – починаються галюцинації, при 12% людина вже не може відновитися без спеціальної медичної допомоги, а при втраті 20% настає Неминуча смерть.
Багато тварин добре пристосовуються до нестачі вологи. Найбільш відомий і яскравий приклад цього – "корабель пустелі", верблюд. Він може дуже довго жити у спекотній пустелі, не споживаючи питної води. При цьому він без шкоди для своєї працездатності втрачає до 30% початкової ваги. Так, в одному зі спеціальних випробувань, верблюд за 8 днів роботи під літнім сонцем, що палить, втратив 100 кг із 450 кг своєї початкової ваги. А коли його підвели до води, він випив 103 літри та відновив свою вагу. Встановлено, що до 40 літрів вологи верблюд може отримати шляхом перетворення жиру, накопиченого в горбу.Цілком не вживають питну воду такі пустельні тварини, як тушканчики і кенгурові щури, – їм вистачає вологи, яку вони отримують з їжею, і води, що утворюється в їхньому організмі при окисленні власного жиру, так само як у верблюдів.
Ще більше води споживають для свого зростання та розвитку рослини. Качан капусти "випиває" за добу більше одного літра води, одне дерево в середньому – понад 200 літрів води. Звичайно, це досить приблизна цифра – різні породи дерев у різних природних умовах витрачають дуже різну кількість вологи. Так саксаул, що росте в пустелі, витрачає мінімальну кількість вологи, а евкаліпт, в який в деяких місцях називають "дерево-насос", пропускає через себе величезну кількість води, і з цієї причини його насадження використовують для осушення боліт.
Перехід води з одного стану до іншого
З деякими властивостями води ми вже знайомі. Вода прозора, безбарвна, без запаху та смаку, текуча. Вода може бути рідкою (у морях, океанах, річках, озерах), твердою (у вигляді снігу та льоду) або газоподібною.
Лід – твердий стан води. Товстий шар льоду має блакитний колір, що пов'язано з особливостями заломлення ним світла. Стиснення льоду дуже низька. Лід при нормальному тиску існує тільки при температурі 0° С або нижче і має меншу щільність, ніж холодна вода. Саме тому айсберги плавають у воді. При цьому, оскільки відношення щільностей льоду і води при 0° постійно, лід завжди виступає з води на певну частину, а саме на 1/9 свого обсягу.
Досвід: Візьмемо кубик льоду об'ємом 169 см3. Опустимо у воду і виміряємо висоту виступаючої частини льоду над водою. Висота 0,4 див, що становить 17см3. Отже, це 1/9 частина.
Вода, що знаходиться в газоподібному стані, називається водяною парою. Коли говорять про вологість повітря, зазвичай мають на увазі кількість водяної пари.
Як можна перевести воду з одного стану в інший? Щоб відповісти на це питання, проведемо досвід.
Досвід: Візьмемо грудочку снігу 19 грам, температура снігу -1 ° С, покладемо його в колбу і будемо нагрівати сніг. І в склянці утворюється вода. 1 хвилину вона закипить. Якщо нагрівати 11 хвилин, то вона вся випарується. водяна пара . Водяна пара – це домішка-невидимка.
Температуру, при якій вона кипить, називають температурою кипіння. Зазвичай ця температура дорівнює 100°С. у вигляді гейзерів.
Таким чином, при нагріванні вода переходить з твердого стану в рідкий, а потім рідкого стану в газоподібний.
При охолодженні вода переходить з рідкого стану в твердий. Цей процес ми часто спостерігаємо в природі, при замерзанні водойм восени.
• Якби всі льодовики розтанули, то рівень води на Землі піднявся б на 64 м і близько 1/8 поверхні суші було б затоплено водою.
• Морська вода при звичайній її солоності 35 ‰ замерзає при температурі −1,91 °C.
Процеси: випаровування, транспірація, конденсація
При нагріванні та кипінні вода перетворюється на пару, це випаровування. Випаровування – це процес переходу води з рідкого стану в газоподібний. Випаровування відбувається при будь-якій температурі, але при кипінні водяна пара утворюється особливо швидко. Калюжі після дощу висихають і спекотного літа, і холодної осені. Але влітку вони висихають швидше. Вітер прискорює випаровування, тому калюжі висихають швидше у вітряну погоду. Вода випаровується з поверхні Світового океану, озер, річок, водосховищ.
Випаровується не лише вода, а й інші рідини. Лід поступово теж випаровується. Тому над льодовиками піднімається водяна пара. Білизна висихає на морозі.
Значна кількість води з поверхні суші випаровують рослини. Транспірація – це процес переходу води з рідкого стану до газоподібного, при диханні живих організмів. У тому, що кожна рослина випаровує воду, можна переконатися, зробивши нескладний досвід.
Досвід: Лист кімнатної рослини перлгонії помістіть у скляну колбу, не відрізаючи її від рослини. Шийка колби закрийте ватою. Через деякий час на стінках колби з'являться крапельки води. Звідки взялася вода в колбі? Її випарував лист.
Випаровування води листям рослин відрізняється від випаровування з поверхні водойми. У рослин це складний процес життєдіяльності. Рослини випаровують воду через дрібні отвори в аркуші – продихи. Продихання у більшості рослин знаходяться в шкірці на нижній стороні листа. Періодично то, відкриваючись, то закриваючись, вони регулюють надходження повітря до листя. Число продихів на 1 мм 2 листа коливається від декількох сотень до тисячі. На одному аркуші липи їх понад мільйон, а на аркуші капусти – кілька мільйонів. Продихання дуже малі. Кінчик тонкої голки здається гігантом у порівнянні з малютком-продихом.Незважаючи на малі розміри, через продихи випаровується більше 90% води, поглиненої рослиною.
Чим більше листя, тим більше випаровують води. Зазвичай велике листя має рослини вологих місць. Батьківщина наших кімнатних рослин з великим листям – бегонії, фікуса – вологі тропічні ліси.
Визначити, скільки води випаровує рослина, допоможе інший досвід.
Досвід: У посудину з водою помістили втечу (стебло з листям) традесканції. На поверхню води в посудину налили трохи олії. Шар масла перешкоджає випаровуванню з поверхні води. Посудину з водою поставте на ваги і врівноважте чашки ваг гирями. Вже через добу чаша терезів, на якій знаходиться посудина, підніметься. Знову врівноважте чашки терезів, поклавши кілька гирь на чашку, що піднялася. Підрахуйте, скільки води (у грамах) випарували за добу листя зрізаного пагона.
Кількість води в посудині
1 день спостереження 158 гр 510 млгр
2 день спостереження 158 гр 10 млгр
3 день спостереження 157 гр 300 млгр
Висновок 1 гр 210 млгр випарували листя зрізаної втечі
Одна рослина капусти випаровує за добу до 1 літра води, дуб – 50 літрів, береза – 60 літрів, соняшник до 100 л води.
У природі широко поширений і інший процес – перетворення водяної пари на воду. Спробуйте дихнути на дзеркало. Його поверхня покриється крапельками води. Звідки вона взялася? Відповідь дають досліди.
Досвід: Якщо над окропом поставити невелику скляну або металеву пластинку, то на ній утворюються крапельки води. Це водяна пара перетворюється на воду, тобто відбувається конденсація. Так само відбувається конденсація водяної пари і тоді, коли ми дихаємо на дзеркало.
Легко спостерігати конденсацію водяної пари, якщо над носиком чайника з окропом потримати блюдце.
Значення процесів випаровування, транспірації та конденсації для природи та людини
Випаровування має велике значення в житті людини та тварин. Утруднення випаровування може спричинити перегрівання організму. Виходячи з води після купання навіть у спекотний день, відчувається прохолода. Це тому, що з випаровуванні води температура лежить на поверхні тіла знижується.
Сонце сильно нагріває різні предмети: каміння, пісок, залізо та ін. Також воно нагріває листя, стебла рослини. Випаровування води в сонячний день охолоджує рослини, захищає їх від перегріву. При цьому температура на поверхні листя знижується до температури повітря та нижче. Ось чому під кроною дерев навіть у суху та спекотну погоду прохолодно та легко дихається. Проте надмірне сильне випаровування викликає в'янення рослин, котрий іноді загибель їх. Ось чому у рослин виникли різні пристосування до зменшення випаровування. Так листя багатьох рослин посушливих місць видозмінено на колючки, наприклад у кактусів. Випаровування залежить не тільки від температури повітря, а й від інших умов навколишнього середовища, наприклад, від часу доби. Вдень рослини випаровують порівняно багато води, а вночі дуже мало. Тому, щоб квіти довше зберегли свіжий вигляд, їх зрізають увечері. У тіні рослини випаровують води менше, ніж на сонці. При сильному та сухому вітрі випаровування йде швидше, ніж у тиху погоду.
З конденсацією водяної пари ми зустрічаємося у повсякденному житті. Літнього вечора або рано вранці, коли повітря стає холоднішим, випадає роса. Це водяна пара, що знаходиться в повітрі, при охолодженні осідає на траві, листі та інших предметах у вигляді маленьких крапельок води. Хмари також утворюються внаслідок конденсації водяної пари.Піднімаючись над землею і водоймами у верхні, холодніші шари повітря, ця пара і утворює хмари, що складаються з найдрібніших крапель води. Якщо температура повітря досить низька, то крапельки замерзають. З таких хмар випадає сніг, котрий іноді град.
Вся вода на Землі перебуває у безперервному русі. Випаровуючись із поверхні суші, океанів, морів та інших водойм, вона як пари поповнює запаси атмосферної вологи. Майже 90% водяної пари припадає на нижній 5-ти кілометровий шар атмосфери. Більшість цієї вологи надходить із поверхні Світового океану та зони вологих екваторіальних лісів.
Зі зниженням температури пар конденсується. Тому на висоті, де температура повітря знижується, утворюються хмари. Вітри переносять хмари. А з ними і атмосферну вологу з одних районів океану до інших, з районів океану до суші. Випадаючи у вигляді дощу, снігу чи граду, атмосферна волога, продовжуючи свій рух, живить підземні води, річки та озера, утворює льодовики, зволожує ґрунт, всмоктується, а потім випаровується рослинами. Ліс, наприклад, випаровує води в 10 разів більше, ніж така ж за площею водойма. Вода, що випала на сушу, знову частково випаровується, поповнюючи запаси атмосферної вологи, і знову випадає у вигляді опадів на землю.
Воду, яку повітряні потоки приносять із океану на сушу, річки повертають у результаті океан. Так відбувається вічний кругообіг води в природі. При цьому вона переходить з одного стану в інший, переміщається земною кулею з одних районів в інші.
Які сили надають руху величезні маси води, що становлять водну оболонку планети, її гідросферу?
Головна сила – сонячне тепло.Під його впливом вода випаровується, тануть сніги та льодовики, виникає вітер, який переносить воду з одних місць до інших. При нестачі тепла вода конденсується.
Важливу роль відіграє також сила тяжіння, під дією якої падають дощові краплі, тече вода з вищих місць у нижчі. Під дію сили тяжіння вода просочується вглиб землі, ковзають льодовики. Процес руху води в природі, починаючись у Світовому океані і закінчуючись у ньому, носить круговий характер і називається кругообіг води в природі. Завдяки якому вода на нашій планеті не вичерпується.
Кругообіг води в природі не тільки надає руху всій водній оболонці Землі, а й пов'язує між собою всі частини гідросфери в єдине ціле, постійно поповнюючи запаси води в різних її частинах. Однак швидкість заповнення водних запасів у різних частинах гідросфери неоднакова. Найчастіше відбувається зміна атмосферної вологи – кожні 9 діб, або 40 разів на рік. Вода у всіх річках Землі повністю змінюється за 12 діб, чи 30 разів на рік. Повільніше заповнюються запаси підземних вод та вода у пустелі. Найрідше це заповнення відбувається у полярних льодовиках – один раз за 8 тисяч років, в Антарктиді – за десятки мільйонів років.
З кругообігом води відбувається переміщення тепла по поверхні Землі, а також при випаровуванні здійснюється очищення води. Кругообіг води в природі забезпечує взаємозв'язок гідросфери з літосферою, повітряною оболонкою Землі, рослинним та тваринним світом.
На Землі немає важливішої речовини, ніж звичайна вода.
Від води залежить клімат планети. Геофізики стверджують, що Земля давно б охолола і перетворилася на млявий шматок каменю, якби не вода. У неї дуже велика теплоємність.Нагріваючись, вона поглинає тепло; остигаючи, віддає його. Земна вода і поглинає, і повертає багато тепла і тим самим вирівнює клімат. А від космічного холоду охороняють Землю ті молекули води, які розсіяні в атмосфері — у хмарах та у вигляді пари.
Вода – головний "будівельний матеріал", з якого складається тіло людини та всіх інших живих організмів.
Вода Землі перебуває у трьох станах: рідкому, твердому і газоподібному може переходити з одного стану до іншого. Завдяки процесам: випаровування, транспірація, конденсація всі води беруть участь у світовому кругообігу. Тому вода на Землі не вичерпується.
Значення світового кругообігу води Землі велике. Уявіть собі, що на сушу перестали випадати атмосферні опади, які приносять океан. Поступово вся вода на ній зникне, тому що частина її випарується, а частина стіче в океан. Без води суші що неспроможні існувати ні рослини, ні тварини.
За рахунок кругообігу води всі частини гідросфери тісно об'єднані та пов'язують між собою інші оболонки нашої планети: літосферу, атмосферу, біосферу.
Без води обійтися не можна – це найважливіша речовина на Землі.
Світовий океан повільно поринає в мантію Землі, пише LiveScience. Це відбувається через розкол суперконтиненту Пангеї. Через війну на морському дні стали. | 06.01.2025, ІноЗМІ
Океан є великою ванною, що вміщає 1,3 мільярда кубометрів води, і, схоже, що хтось відкрив водосток. Щодня сотні мільйонів літрів води прямують із дна океану у напрямі мантії Землі, утворюючи таким чином частину дуже вологого процесу регенерації, яку вчені називають глибоководним циклом.Ось як вона працює: спочатку вода проникає у твердий поверхневий шар на дні океану та в мінерали, які потім разом прямують усередину Землі у тих місцях, де стикаються між собою тектонічні плити. Певна частина цієї води десь залишається (у деяких дослідженнях висловлюється припущення про те, що до рівня мантії Землі просочується така кількість води, яка може утримуватися у двох океанах), проте значна кількість води повертається на поверхню через підводні вулкани та гідротермальні виходи. систему не можна назвати досконалою, і вчені вважають, що нині значно більше води доходить до мантії Землі, ніж викидається на поверхню — але проблем тут немає. Загалом цей цикл є лише одним елементом системи, що визначає підйом або зниження рівня океану. мати більше значення, ніж передбачалося раніше.За допомогою створення моделі течій у глибоководних циклах за останні 230 мільйонів років вони виявили, що існували такі періоди в історії Землі, коли колосальна кількість води, що проникала в мантію Землі, відігравала важливу роль у формуванні рівня моря; у такі періоди лише глибоководні цикли могли призвести до зниження на 130 метрів рівня моря, а відбувалося це через вкрай значущий чинник — руйнування суперконтиненту під назвою Пангея (Pangaea). з кореспондентом порталу "Лайв сайнс" (Live Science) Крістер Карлсен (Krister Karlsen), співробітник Центру з вивчення еволюції та динаміки Землі (Centre for Earth Evolution and Dynamics) Університету міста Осло та керівник групи авторів проведеного дослідження. Приблизно 200 мільйонів років тому суперконтинент Пангея (він складався з семи відомих нам сьогодні континентів), почав розколюватися, і величезні частини суші почали розповзатися в різні боки. . Коли ці континентальні платформи розійшлися, утворилися нові океани (почалося все з Атлантичного океану, приблизно 175 мільйонів років тому), на морському дні стали утворюватися величезні тріщини, і частини стародавньої підводної кори кинулися в порожнечі.Колосальна кількість води виявилася замкненими між шматками земної кори, які рухалися від поверхні нашої планети до її глибин. Основуючись на даних попередніх досліджень щодо тектонічних пластів Землі за останні 230 мільйонів років, дослідники змоделювали приблизну кількість води, яка прямувала в мантію Землі, а потім залишала її. Чим швидше занурювалася насичена водою платформа вглиб Землі, тим далі вона занурювалася, поки вода, що міститься в ній, не випаровувалося через високу температуру мантії Землі. Згідно з розрахунками цієї групи дослідників, подібна ситуація в достатній мірі сприяла створенню дисбалансу, що призводило протягом мільйонів років до втрати колосальної кількості води. визначати рівень моря процеси як зміну клімату чи розміри льодового покриття. Навіть коли величезна кількість води занурюється в мантію Землі, реальний рівень моря може різко піднятися і також різко падати (до десятків метрів), а ці періоди можуть бути значно коротшими. в основному, з антропогенною зміною клімату (існують різні оцінки, проте рівень моря, ймовірно, підніметься на 2-5 метрів протягом наступного сторіччя).На жаль, усі ці мільйони галонів морської води, що спрямовуються нині у напрямку мантії Землі, не можуть захистити нас від цієї небезпечної тенденції. Клімат може вплинути на рівень моря в період від нуля до 100 років, – підкреслив Карлсен. циклами, становить близько 1/10000 від цієї величини.