Тема 6 гидросфера

6.1. Общие представления о гидросфере

Гидросфера – сплошная оболочка Земли, содержащая воду во всех агрегатных состояниях в пределах Мирового океана, криосферы (оболочка Земли, характеризующаяся содержанием воды в твердой фазе), литосферы и атмосферы и принимающая непосредственное участие в планетарном круговороте влаги (гидрологическом цикле). Иерархическая классификация гидросферы приведена на рисунке 16.

Рис. 16. Иерархическая классификация вод гидросферы.

Мировой океан делится на Атлантический (АО), Индийский (ИО), Тихий (ТО) и Северный Ледовитый (СЛО). В свою очередь каждый из них разделяется на океанские бассейны (ОБ), моря (М), заливы (З) и проливы (Пр.). Криосфера состоит из покровных ледников (ПЛ), горных ледников (ГЛ), морских льдов (МЛ), сезонного снежного покрова (ССП) и льдов многолетнемерзлых пород (МП). Воды литосферы делятся на поверхностные (Пов.) и подземные (Под.), при этом поверхностные воды разделяются на озера и водохранилища (ОВ), болота (Б) и реки (речной сток, РС). Наконец атмосфера состоит из водяного пара (ВП) и облачности (Об.).

Верхняя граница гидросферы проводится по поверхности океана, так как пары воды в атмосфере составляют небольшую часть гидросферы. Нижняя граница проводится по дну океана, в литосфере – по границе распространения подземных вод. Химически связанная вода – вода в минералах - в состав гидросферы не включается. По мнению В.Н. Михайлова и А.Д. Добровольского границы гидросферы совпадают с границами ГО, так как гидросфера это непрерывная оболочка, образованная при взаимодействии всех сфер ГО.

Гидросфера занимает 361 млн. км²и содержит 1 454 000 тыс. км³воды. Главная масса воды сосредоточена в океанах – 1338,0 млн. км³, или 96,5 % всей воды гидросферы, из них около 35 тыс. км³приходится на айсберги (табл. 3).

Таблица 3

Объем воды различных частей гидросферы

Части гидросферы	Объем
	тыс. км^3	% от общего объема	% от объема пресных вод
Мировой океан	1 338 000	96,5	–
Подземные воды	23 700	1,72	30,9
Ледники	26 064	1,74	68,7
Озера	176	0,013	0,26
Почвенная влага	16,5	0,001	0,05
Воды атмосферы	12,9	0,001	0,037
Болота	11,5	0,0008	0,033
Водохранилища	6,0	0,0004	0,016
Реки	2,0	0,0002	0,006

Происхождение воды.Гидросфера Земли – одна из древнейших оболочек нашей планеты, которая, вероятно, возникла около 4,0- 3,5 млрд. лет назад. Она развивалась вместе и в тесном взаимодействии с литосферой, атмосферой, а затем и с живой природой.

Основная масса гидросферы сформировалась в результате процессов выплавления и дегазации вещества мантии Земли и определялась глубинными геофизическими процессами. Дегазация является следствием мощного механизма химико-плотностной гравитационной дифференциации вещества мантии на границе с ядром, приводившего к возникновению в мантии конвективной циркуляции. Тугоплавкие компоненты остались в мантии, легкоплавкие в виде базальта образовали земную кору, а летучие, в их числе водяной пар, поднялись на поверхность. По мере охлаждения земной поверхности из водяного пара формировалась водная оболочка – гидросфера. Примерно 4,0 млрд. лет назад первичная гидросфера тонким слоем покрывала всю Землю и воды ее были минерализованы. В мезо-кайнозое в связи с образованием материков и крупных океанических впадин гидросфера приобрела очертания близкие к современным. В настоящее время происходит выделение воды из мантии со скоростью 1 км³в год (ювинильнаявода), в связи с этим предполагают увеличение объема водной массы океана на 6 – 7 % в течение ближайшего миллиарда лет. Гидросфера теряет воду вследствие улетучивания водорода в космос, изъятия воды организмами и реакции фотосинтеза.

Вода – одно из самых распространенных на Земле химических соединений. Природные воды образуют океаны, моря, ледники, реки, озера, в виде паров присутствуют в атмосфере, проникают в почву и горные породы. Вода – простейшее и устойчивое соединение водорода с кислородом: 11,19 % водорода и 88,81 % кислорода (по массе). Вода гидросферы представляет собой природный раствор, в котором кроме воды присутствуют соли, газы и организмы. Соленостьвод – содержание (в граммах) всех минеральных веществ, растворенных в 1 кг морской воды. Соленость выражается в г/кг, или в тысячных долях – промилле (S, ‰). Соленость воды океана равна 35‰, т.е. 35 г солей в 1кг воды. По степени минерализации воды подразделяются:

– по преобладающему аниону на три класса: гидрокарбонатные, сульфатные, хлоридные;

– по преобладающему катиону каждый класс делится на три группы: кальциевые, магниевые, натрий-калиевые.

Пребывание одновременно в газообразном, жидком и твердом состояниях и абсолютная подвижность определили вездесущность воды, она пронизывает всю ГО и производит в ней разнообразную работу. Вода обладает способностью самоочищения: при прохождении через грунт она фильтруется; испаряется только чистая вода, все примеси остаются на месте. Но этот процесс идет до известного предела, загрязнение воды промышленными отходами нередко переходит процесс самоочищения.

Воды гидросферы участвуют во всех влагооборотах на Земле – большом, малом и внутриматериковом. Большой и малый влагообороты связаны между собой переносом водяного пара с океана на сушу и поверхностным и подземным стоком с суши на океан.

Влагооборот находит количественное выражение в годовом водном балансе– соотношение прихода и расхода воды за определенный промежуток времени (год, месяц). На суше объем атмосферных осадков больше, чем объем испаряющейся воды. Разность в 44,2 тыс. км³составляют воды, переносимые на сушу в виде водяного пара и возвращающиеся в океан поверхностным и подземным стоком. Над океаном объем испарившейся воды больше, чем объем атмосферных осадков. Компенсируются потери за счет притока поверхностных и подземных вод. Для всего земного шара количество испарившейся воды равно количеству атмосферных осадков за один и тот же промежуток времени.

Мировой океан– пространство Земли, покрытое водами океанов и морей, представляющее собой непрерывную водную оболочку. Название «Мировой океан» было предложено Ю.М. Шокальским. В структуре МО выделяют океаны моря, заливы и проливы.

Океан– часть МО, расположенная между отдельными материками и отличающаяся своеобразной конфигурацией береговой линии и особенностями подводного рельефа, со специфической схемой течений, атмосферной циркуляцией, особенностями горизонтального и вертикального распределения температуры и солености воды, растительным и животным миром. По этим признакам в 1928 г. Международным гидрографическим бюро (МГБ) принято деление Мирового океана на четыре океана: Атлантический, Индийский, Тихий и Северный Ледовитый. В 1953 г. публикуются уточненные границы океанов и морей, которые официально признаны странами – членами МГБ. С официальной точкой зрения не согласился Второй Международный океанографический конгресс (Москва, 1966 г.), который признал целесообразным в соответствии с особенностями гидрологического режима выделить Южный океан с границами вблизи оконечностей материков (Африки, Австралии и Южной Америки) и островов, максимально приближенных к субтропической зоне конвергенции. Согласно другой точке зрения Северный Ледовитый океан рассматривается как средиземный бассейн и поэтому должен быть включен в Атлантический океан.

Общие сведения о Мировом океане и его отдельных частях приводятся в таблице 4.

Таблица 4