Распространение воды на Земле. Происхождение природных вод
Гидросфера (греч. НуЛго — вода и зрНшга — шар) — водная оболочка земного шара, объединяющая Мировой океан, подземные воды и поверхностные воды суши. Единство гидросферы определяется постоянным водообменом между всеми ее частями и переходом воды из одного состояния в другое.
Существует и более широкое толкование понятия «гидросфера», при котором в нее включают также и водяной пар атмосферы, и биологическую воду, содержащуюся в живых организмах. Однако в этом случае понятие «гидросфера» теряет свою конкретность, так как его можно распространить и на атмосферу, и на биосферу (как, впрочем, и их на гидросферу). В то же время при составлении водных балансов необходимо учитывать и влагу, находящуюся в атмосфере, как равноправную участницу мировых круговоротов воды.
За верхнюю границу гидросферы условно принимают поверхность земного шара; нижняя ее граница менее четкая, но основная масса включающихся в гидросферу подземных вод заключена в осадочной рыхлой толще.
Общий объем поверхностных и приповерхностных подземных вод на Земле составляет около 1,39 млрд км3'. Различные виды природных вод и их роль в гидросфере показаны в таблице 4. Безусловно, основная часть этих вод сосредоточена в Мировом океане, поэтому можно сказать, что гидросфера — это прежде всего океаносфера.
Соленых вод на Земле 97,4% — это прежде всего океаническая вода и частично минерализованная озерная и подземная. На долю пресной воды приходится всего 2,6%, из них около 2,0% сосредоточено во льдах. Лишь около 0,6% жидкой воды находится в реках, озерах и подземных резервуарах, причем пятая часть — в озере Байкал. Поэтому проблема
1 Если включать в гидросферу все воды Земли, в том числе воды земной коры и мантии в различных состояниях, то по объему первое место занимают подземные воды, второе — Мировой океан, третье — ледники.
пресной воды — одна из глобальных экологических проблем человечества.
Та б л и ца 4
Мировые запасы воды в различных звеньях гидросферы, а также в атмосфере и биосфере
(по Атласу океанов с дополнениями)
Части гидросферы |
Объем |
В |
о/ /о | ||
воды | от общего | |
в тыс. км! | объема | |
Мировой океан | 96,4 | |
Воды на поверхности суши: | ||
ледники и постоянный снеж- | 1,86 | |
ный покров; | ||
озера, | 0,013 | |
в том числе пресные; | 0,007 | |
водохранилища; | 0,0004 | |
речные воды; | 0,0002 | |
воды в болотах | 0,0008 | |
Подземные воды (гравитаци- | ||
онные и капиллярные), | 1,69 | |
в том числе пресные | 0,76 | |
Подземные льды зоны много- | ||
летнемерзлых пород | 0,022 | |
Вся гидросфера, | ||
в том числе запасы прес- | ||
ной воды | 2,65 |
В настоящее время вода покрывает 86% поверхности Земли: 71% — площадь Океана и 15% — суммарная площадь воды на суше: ледники, озера, водохранилища, реки, болота. Так что нашу планету впору называть не Землей, а Океаном или Водой.
Науку, изучающую свойства природных вод, происходящие в них процессы и взаимодействие вод с другими элементами географической оболочки, называют гидрологией, в том числе ее часть, изучающую Мировой океан, — океанологией. В курсе землеведения даются
лишь наиболее важные гидрологические понятия, изучаются те свойства и процессы разных видов природных вод, которые необходимы для познания общих географических закономерностей Земли.
Происхождение природных вод. Химически связанная вода была в веществе холодного газопылевого протопланетного облака, из которого возникла Земля. Геохимические исследования показывают, что на земной поверхности вода появилась на определенном этапе развития Земли около 4,0 — 3,5 млрд лет назад за счет горячих растворов, водяных паров и других летучих веществ в результате дегазации магмы. Максимум темпов нарастания гидросферы приходится на нижний рифей 1,5 млрд лет назад. Гидросфера развивалась в тесном взаимодействии с атмосферой, литосферой, а затем и с живой природой.
Поступление воды из недр происходит до сих пор при извержении вулканов, особенно в рифтах срединно-океанических хребтов, а ведь раньше вулканическая деятельность была гораздо активнее. Примером могут служить
глубинные ювенильные воды и рассолы (с соленостью до 270%0 и температурой до 44 — 57 °С), поступающие из источников в осевом рифте Красного моря. В некоторых впадинах этого рифта толщина слоя воды с аномально высокой соленостью и температурой составляет 200 — 300 м, что является показателем высокого дебита этих источников. Пресная вода на суше — результат прохождения «океанической» воды через атмосферу. В верхних слоях атмосферы вода образуется из атомов водорода, принесенных солнечным светом, который реагирует с кислородом атмосферы (так называемый солнечный дождь). Гидросфера не только получает, но и теряет воду за счет фотосинтеза и распада воды Н2О на ОН и Н или О и Н2 в высоких слоях атмосферы. При этом легкие атомы водорода улетучиваются в межпланетное пространство, образуя земную корону. Существующие оценки современной диссипации водорода в космическое пространство показывают, что в среднем Земля теряет около 0,1 км воды в год.