Гидросфера, ее состав и структура

Что такое Гидросфера земли из чего она состоит

Гидросферой называют водную оболочку Земли, то есть, всю воду планеты, связанную единым круговоротом.

Гидросфера – самая тонкая оболочка планеты, отсутствующая на других планетах Солнечной системы. Вода на некоторых планетах и их спутниках встречается, но в количествах, не позволяющих говорить о водной оболочке других планет.

Общий объем гидросферы составляет примерно 1390,00 миллионов кубических километров.

Из каких частей состоит гидросфера

Вода находится на нашей планете повсюду и в разном состоянии. Больше всего ее в жидкой форме. Сюда можно отнести:

океаны;
моря;
озера и водохранилища;
реки;
подземные воды.

Здесь нужно понимать, что соленая вода составляет примерно 95% и только 5% — пресная (та, которую потребляет большинство живых организмов).

На планете огромные запасы подземных вод. Ученые оценивают их примерно в 5% от всей гидросферы планеты, но существует теория об огромном подземном океане глубоко в недрах. Правда, мне в это верится с трудом.

В состав гидросферы также входит лед. На планете огромное количество ледников, которые сосредоточены на полюсах нашей планеты. Но если смотреть в абсолютном количестве, то в гидросфере они составляют всего лишь 2%. Узнав это, я был очень удивлен.

Водяной пар также является частью гидросферы, но очень-очень маленькой. Хотя благодаря ему выпадают осадки.

Строение и функции гидросферы

Гидросфера Земли — это термин, который используется для описания совокупности всех водных запасов планеты. В него входят не только пресноводные и соленые водоемы, расположенные на поверхности, но также подземные источники и вода, находящаяся в парообразном и замерзшем состоянии. На планете непрерывно происходит круговорот воды.

Сотни тонн воды каждый день испаряются с поверхности Мирового океана. Одна часть здесь же выпадает в виде дождя, а другая относится ветрами на континенты. Попавшая из Мирового океана жидкость питает подземные источники, испаряется или же возвращается обратно благодаря рекам.

Гидросфера является важнейшей составляющей живой и неживой природы. В каждой клетке любого организма присутствует запас воды. Без данного компонента становятся невозможными обменные процессы. Кроме того, вода необходима для поддержания существующих климатических условий на планете. Фазовые превращения сопровождаются выделением или поглощением тепла.

Вода, присутствующая в атмосфере, создает парниковый эффект, повышающий температуру на планете в среднем на 18°C. Кроме того, поддержанию климатических условий, пригодных для жизни, способствуют существующие подводные течения, которые переносят разогретые экваториальные воды к полюсам.

Использование водных ресурсов

Водопотребители.
Это отрасли, использующие воду для определенных целей, но не возвращающие ее. Среди них теплоэнергетика, сельское хозяйство, черная и цветная металлургия, целлюлозно-бумажная и химическая промышленность.
Водопользователи.
Это отрасли, которые используют воду для своих нужд, но потом всегда ее возвращают. Например, службы хозяйственно-питьевого потребления, морской и речной транспорт, судоходство, рыбное хозяйство.

Стоит отметить, что для жизнеобеспечения города с населением 1 млн человек необходимо более 300 тысяч м³ чистой воды в сутки, причем более 75% вод возвращаются непригодными для живых организмов, т.е. загрязненными.

Что такое гидросфера

Гидросфера представляет собой водную оболочку Земли, расположенную между атмосферой (газовой оболочкой) и литосферой (твердой земной корой).

В состав гидросферы входит вода, которая представлена в 3 состояниях:

жидком;
твердом (ледники);
газообразном (в виде водяного пара, входящего в состав нижних участков атмосферы).

В состав данной системы входит большое количество различных химических элементов: различных минеральных солей, газов, других соединений.

Гидросфера является динамической, постоянно меняющейся системой, образующей круговорот воды в природе, когда жидкость испаряется из источников, поднимаясь в виде газа в атмосферу, а затем конденсируется, выпадая в виде осадков.

Теории формирования

В современном научном обществе существуют 2 основных теории формирования гидросферы.

теллурическая теория;
космическая теория.

Приверженцы теллурической теории считают, что земная кора, атмосфера и водная оболочка планеты формировались в одно и то же время, разделяясь в результате процессов плавления и высвобождения газов, запертых в твердых веществах.

Известно, что Земля сформировалась из протопланетного облака, в составе которого уже находились различные элементы, но они входили в состав твердых частиц. Когда планета достигла довольно большого размера, в ней стали происходить определенные изменения, которые связаны с силами гравитации и распадом радиоактивных элементов в недрах Земли. Все это привело к разогреву планеты, что в свою очередь стало причиной дифференциации ее составных элементов.

Самые легкие из них, постепенно превращаясь в пар, сформировали основу атмосферы, а затем и гидросферы, более тяжелые вошли в состав земной коры и недр планеты (наиболее объемные элементы, например железо и никель, составляют земное ядро и мантию).

Космическая теория гласит, что вся вода, которая содержится на нашей планете, имеет внеземное происхождение. Она была доставлена кометами и метеорами, прилетающими из космоса. В тот период времени, когда планета только сформировалась, она подвергалась постоянным ударам космических тел, в состав которых входили мельчайшие частички воды. Конечно, их количество было весьма незначительным, но благодаря тому, что эта атака продолжалась на протяжении миллионов лет, на поверхности и в недрах планеты скопились масштабные водные запасы.
Существует мнение, что обе этих теории являются верными. Согласно этому мнению, часть гидросферы сформировалась в результате естественных планетарных процессов, характерных для планет земного типа, другая часть прибыла к нам вместе с космическими телами.

Общие свойства всех частей гидросферы

Несмотря на различие в составе, состояниях и местах расположения, все части гидросферы связаны между собой и представляют единое целое. Все ее части принимают активное участие в глобальном круговороте воды.

Круговорот воды – непрерывный процесс перемещения водных массивов под воздействием энергии солнца. Это связующее звено всей земной оболочки, обязательно условие существования жизни на планете.

Кроме того, вода выполняет ряд важнейших функций:

Накопление большого количества тепла, благодаря чему на планете поддерживается стабильная средняя температура.
Производство кислорода. В водной оболочке обитает большое количество микроорганизмов, продуцирующих ценный газ, необходимый для существования всего живого на Земле.
Ресурсная база. Воды Мирового океана и поверхностные воды представляют большую ценность в качестве ресурсов для обеспечения жизнедеятельности человека. Отлов промысловой рыбы, добыча полезных ископаемых, использование воды в промышленных целях – и это лишь неполный список использования воды человеком.

Влияние гидросферы на человеческую деятельность может быть и негативной. Природные явления в виде половодий и наводнений представляют большую угрозу, и могут настигнуть практически в любом регионе планеты.

Гидросфера и человек

С развитием научно-технического прогресса антропогенное воздействие на гидросферу стало набирать большие обороты. Человеческая деятельность стала причиной появления геоэкологических проблем, в результате которых водная оболочка Земли начала испытывать следующие негативные влияния:

загрязнение вод химическими и физическими загрязнителями, которые существенно ухудшают качество воды и условия жизни населяющих животных и растений;
резкое уменьшение или истощение водного ресурса, при котором невозможно его дальнейшее восстановление;
утрата водным объектом своих природных качеств.

Основная проблемы гидросферы – загрязнение

Для решения данной проблемы на производствах необходимо применять новейшие технологии защиты, благодаря которым водные бассейны не будут страдать от всевозможных видов загрязнений.

Общие сведения

Дефицит чистой пресной воды — главная и актуальная проблема, которая стоит перед людьми. Основная часть планеты покрыта океанами, реками, озерами, морями. Их наличие является обязательным условием жизни всех организмов на земле. Также немаловажны водные запасы и для хозяйственной сферы.
По данным Википедии, каждый год на планете люди расходуют более 3400−3600 тонн воды. Основное количество этого большого объема (приблизительно 75%) уходит на сельскохозяйственные нужды. Без воды не сможет обойтись металлургия, химическая и целлюлозная промышленность, она требуется для бытовых нужд людей. Следствие хозяйственной деятельности — огромный объем сточных вод.

Быстрое увеличение количества людей, которые проживают на планете, привело к тому, что в определенных странах уже появились сообщения о нехватке пресной воды. Загрязнение гидросферы скоро лишит человечество и этих довольно скромных запасов.

Уже сейчас основная часть водных источников на земле загрязнена. Ежегодно люди вырабатывают примерно 3500 км³ отходов, основная часть попадает в океаны и моря. Естественно, природа может самостоятельно восстанавливаться, однако и для ее защитных механизмов есть определенные ограничения. Современные технологии водоподготовки позволяют стабилизировать положение, но не у каждой страны есть на это средства.

Виды загрязнений

Сегодня известно больше 500 веществ и их производных, которые способны загрязнять естественные водоемы. Однако это не единственная опасность. Можно назвать такие классы загрязнителей вод:

Химические — наличие в воде разных неорганических и органических соединений в объемах свыше допустимых показателей. Это самый распространенный тип антропогенного загрязнения гидросферы. Список отравляющих веществ впечатляет: это нефть, металлы, удобрения. Самый большой «вклад» в отравление водных ресурсов разной «химией» привносят промышленные заводы — в их сточных водах можно найти всю таблицу Менделеева. Этот вид загрязнения является невидимым, для определения потребуются лабораторные анализы.
Тепловые — это увеличение температуры водоемов вследствие сброса большого объема горячих вод атомными и тепловыми станциями. И хоть тепловое загрязнение может показаться наиболее безобидным из всего перечня, но это неверно. Увеличение температуры уменьшает количество кислорода в воде, это негативно отражается на экосистеме.
Физические источники загрязнения гидросферы происходят из-за попадания в водоемы нерастворимых веществ. Они бывают различного размера, от микроскопических частиц пластмасс до довольно крупных отходов. К примеру, в океанах уже есть большие участки, забитые мусором. Они настолько огромны, что их можно заметить даже с космоса.
Радиоактивные — значительное превышение содержания в воде радионуклидов. Главным источником ухудшения состояния водоемов являются полигоны для испытания ядерного оружия, кладбища токсичных отходов, атомные станции. Радионуклиды скапливаются в планктоне, после передвигаются по пищевой цепочке, попадая в результате к людям в виде пойманной рыбы. Естественно, эта пища негативно отражается на человеческом здоровье.
Биологические — это увеличение в воде разных грибков, водорослей, патогенных организмов. Основная причина — высокое содержание органических и неорганических соединений.

Тяжелыми металлами

В процессе деятельности крупных заводов в пресную воду сбрасываются промышленные стоки, состав которых изобилует различного рода тяжелыми металлами. Многие из них, попадая в организм человека, оказывают на него пагубное воздействие, приводящее к сильному отравлению, смерти. Такие вещества называют ксенобиотиками, то есть элементами, которые чужды живому организму. К классу ксенобиотиков относят такие элементы, как кадмий, никель, свинец, ртуть и многие другие.

Известны источники загрязнений воды данными веществами. Это прежде всего металлургические предприятия, автомобильные заводы.

Естественные процессы на планете тоже могут способствовать загрязнению. Например, вредные соединения в большом количестве содержатся в продуктах вулканической активности, которые время от времени попадают в озера, загрязняя их.

Но, безусловно, антропогенный фактор здесь имеет решающее значение.

Радиоактивными веществами

Развитие ядерной промышленности нанесло существенный вред всему живому на планете, в том числе и водоемам с пресной водой. В процессе деятельности ядерных предприятий образуются радиоактивные изотопы, в результате распада которых выделяются частицы с разной проникающей способностью (альфа-, бета- и гамма-частицы). Все они способны нанести живым существам непоправимый вред, так как при попадании в организм данные элементы повреждают его клетки и способствуют развитию онкологических заболеваний.

Источниками загрязнений могут служить:

атмосферные осадки, выпадающие в районах, где проводятся ядерные испытания;
сточные воды, сбрасываемые в водоем предприятиями ядерной промышленности.
суда, работающие с использованием ядерных реакторов (при аварии).

Неорганические загрязнения

Основными неорганическими элементами, ухудшающими качество воды в водоемах, считаются соединения токсичных химических элементов. К ним относятся ядовитые соединения металлов, щелочи, соли. В результате попадания данных веществ в воду состав ее меняется, она становится непригодной для употребления живыми организмами.

Основным источником загрязнения являются сточные воды крупных предприятий, заводов, шахт. Некоторые неорганические загрязнители усиливают свои негативные свойства, находясь в кислой среде. Так, кислые сточные воды, поступающие из угольной шахты, несут в себе алюминий, медь, цинк в концентрациях, весьма опасных для живых организмов.

Примером могут служить экологические проблемы Азовского моря.

Канализационные стоки

Ежедневно в водоемы поступает огромное количество воды из канализационных стоков.

В такой воде содержится масса загрязняющих веществ. Это и частицы моющих средств, мелкие остатки пищи и бытовых отходов, фекалий. Эти вещества в процессе своего разложения дают жизнь многочисленным патогенным микроорганизмам.

Попадание их в организм человека может спровоцировать ряд серьезных заболеваний, таких как дизентерия, брюшной тиф.

Из больших городов такие стоки попадают в реки, затем моря и океан.

Синтетическими удобрениями

В синтетических удобрениях, используемых человеком, содержится много вредных веществ, таких как нитраты и фосфаты. Попадание их в водоем провоцирует чрезмерный рост специфической сине-зеленой водоросли. Разрастаясь до огромных размеров, она препятствует развитию других растений в водоеме, при этом сама водоросль не может служить пищей для живых организмов, обитающих в воде. Все это приводит к исчезновению жизни в водоеме и его заболачиванию.

Как разрешить проблему загрязнения воды

Безусловно, пути решения этой проблемы есть.

Известно, что большая часть загрязняющих элементов поступает в водоемы вместе со сточными водами крупных предприятий. Очистка воды – один из путей решения проблемы загрязнения воды. Владельцы предприятий должны озаботиться установкой качественных очистных сооружений. Наличие таких устройств, конечно, не способно полностью прекратить выброс отравляющих веществ, но значительно снизить их концентрацию вполне им под силу.

Гидросфера, ее состав и структура

Весьма важное значение для развития биосферы имеет гидросфера (произошло от греческих слов hydor – вода и spharia – cфера). Это прерывистая водная оболочка Земли, она занимает 70% земной поверхности и располагающаяся между атмосферой и твердой земной корой (литосферой) и представляющая собой совокупность океанов, морей и поверхностных вод суши. Кроме того в состав гидросферы также включают подземные воды, лед и снег Арктики и Антарктики, а также атмосферную воду и воду, содержащуюся в живых организмах. Основная масса воды гидросферы сосредоточена в морях и океанах, второе место по объему водных масс занимают подземные воды, третье место – лед и снег арктических и антарктических областей. Поверхностные воды суши, атмосферные и биологически связанные воды составляют доли процента от общего объема воды гидросферы.

Химический состав гидросферы приближается к среднему химическому составу морской воды.

Земля уникальна потому, что на ней много воды в жидкой фазе, которая играет очень важную роль в формировании других особенностей планеты. Главнейших из них является изобилие жизни. Гидросфера необходима для существования биосферы, поскольку жизнь зародилась в гидросфере, и большинство растений и животных состоит в основном из воды.

Велика роль гидросферы в поддержании относительно неизменного климата, что позволило жизни воспроизводиться в течение трех с лишним миллиардов лет. Ископаемые останки животных, растений и микроорганизмов указывают на то, что жизнь, появившись в период раннего докембрия, не прерывалась и развивалась по пути увеличения разнообразия и совершенствования.

Для жизни необходимы температуры в диапазоне от 0 до 100 о С (пределы жидкой фазы воды), значит, температура на протяжении большей части истории планеты отличалась относительным постоянством.

В наиболее обширной части гидросферы – океаносфере – выделяют три области. В поверхностной толще (до глубины 100 м) света достаточно для фотосинтеза, здесь могут жить зеленные растения; соленость воды меняется в зависимости от района. Батиальная область (от 100 до 1500 м), куда свет проникает лишь в верхние горизонты, отличается слабым механическим движением воды и постоянной соленостью. Абиссальная область (глубже 1500 м) лишена солнечного света. Температура в ней не превышает 4 о С; растительных организмов нет, однако животные распространены до самых глубоководных впадин.

Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее играют важнейшую роль в развитии биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Воды гидросферы находятся в постоянном взаимодействии с атмосферой, земной корой (литосферой). Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов в другие составляют сложный круговорот воды в биосфере.

Природные воды подразделяются на поверхностные и подземные воды. При этом, природная вода представляет собой сложную, непрерывно изменяющуюся систему, содержащую минеральные и органические вещества, находящиеся во взвешенном, коллоидном и истинно растворенном состоянии, а также газы. Во взвешенном состоянии в природных водах содержатся глинистые, песчаные, гипсовые и известковые частицы, в коллоидном – различные вещества органического происхождения, кремнекислота, гидроксид железа и другие, в истинно растворенном состоянии находятся в основном минеральные соли, обогащающие воды ионами, в виде растворенных газов – углекислота, сероводород, метан.

Поверхностные воды характеризуются большим содержанием нерастворимых веществ, в частности органических соединений. Помимо частиц песка и глины они содержат лесс, илистые вещества, различные карбонатные соединения, гидроксиды алюминия, марганца и железа, высокомолекулярные органические примеси гумусового происхождения, иногда в виде органоминеральных комплексов, планктон и др. Размеры взвешенных частиц варьируются от коллоидных до грубодисперсных частиц. Содержание взвешенных веществ в поверхностных водоисточниках изменяется от нескольких единиц до десятков тысяч мг/л.

Подземные воды, в отличие от поверхностных, отличаются небольшим количеством органических веществ и значительным содержанием минеральных солей, а иногда и растворенных газов (H₂S, CO₂, CH₄). При наличии гидравлической связи между поверхностными и подземными водами последние отличаются повышенной окисляемостью. Наблюдается прямая зависимость между глубиной залегания подземных вод и степенью их минерализации. Подземные воды часто характеризуются значительной жесткостью и повышенным содержанием железа, марганца, фтора.

1.5. Литосфера, ее состав и структура

Литосфера (произошло от греческих слов lithos – камень и spharia- сфера) – внешняя сфера твердой оболочки Земли, обладающая большой прочностью, переходящая без отчетливой границы в подстилающий слой – астеносферу (от греческого asthenes – слабый). Вещество астеносферы способно к вязкому или пластичному течению. По-видимому, именно в астеносфере происходят процессы, вызывающие горизонтальные и вертикальные движения больших участков земной коры. Мощность литосферы колеблется в пределах 50-200 км. Верхняя часть литосферы образует земную кору, а нижняя – верхнюю часть мантии Земли. Граница между этими частями литосферы определяется по скачку в изменении скорости распространения продольных и поперечных упругих сейсмических волн (так называемая граница Мохоровичича, или поверхность М).

Под земной корой обычно понимают сиалитную (состоящую в основном из кремнезема и алюминия) оболочку Земли, имеющую среднюю плотность около 2,7 г/см 3 . Земной коре, представляющей собой, в отличие от гидросферы, сплошную оболочку нашей планеты, свойственна горизонтальная и вертикальная неоднородность. На основании геофизических данных об изменении плотности вещества земной коры сверху вниз выделяют следующие слои: осадочный, гранитный, базальтовый. Их средняя плотность составляет 1,8-2,5; 2,5-2,75; 2,75-3,0 г/см 3 соответственно. Средняя плотность вещества, подстилающего кору, составляет 3,1-3,3 г/см 3 .

Осадочный слой в основном сложен неизмененными или слабо измененными осадочными породами (глинами, песчаниками, конгломератами, известняками, доломитами, гипсами и т.д.), образовавшимися на поверхности Земли в результате переотложения продуктов выветривания и разрушения более древних пород, химического и механического выпадения осадков из воды, жизнедеятельности организмов. Мощность осадочного слоя крайне изменчива: местами его нет, местами он достигает толщины 15-25 км. Средняя мощность его значительно больше в пределах материков, чем океанов. Общий объем осадочного слоя составляет примерно 10% от объема всей земной коры, причем основная часть слагающих его пород приходится на материки и шельфы.

Гранитный слой состоит главным образом из магматических пород группы гранита (богатых кремнеземом) и метаморфических пород, образовавшихся вследствие сильного изменения (в основном под действием высокой температуры и давления) осадочных и магматических пород. Он нередко выходит на земную поверхность в областях развития наиболее древних толщ нашей планеты. Мощность слоя достигает иногда 25-30 км.

Базальтовый слой, вероятно, сложен преимущественно основными, т.е. относительно бедными кремнеземом, породами типа базальтов и метаморфическими породами. Мощность его как и выше расположенных слоев, непостоянна. Под материками она достигает 30 км, в то время как под океаном колеблется в пределах от 2-3 до 10-15 км.

В биосферу входит только самая верхняя часть земной коры, причем нижняя граница биосферы имеет нечеткий, расплывчатый характер, поскольку распространенность живых организмов от границы литосферы с атмосферой и гидросферой в глубь Земли резко уменьшается. Отчетливая миграция жизни отмечается лишь до глубины в несколько десятков метров, однако подземными водами микроорганизмы достигают и значительно больших глубин, порядка 2-3 км. Известны единичные случаи нахождения микроорганизмов в нефтеносных водах и нефти, добытых при бурении с глубин около 4,5 км. Положение границы может сильно изменяться в зависимости от геологического строения местности, гидрогеологических условий и геотермического градиента. Геотермический градиент характеризует прирост температуры горных пород земной коры при углублении на каждые 100 м. В различных местах он имеет неодинаковую величину обычно в пределах от 0,5-1 до 20 o С, и в среднем составляет около 3 о С. Основным же физическим фактором, определяющим границы деятельности микроорганизмов в земной коре, является температура. Подавляющее большинство микроорганизмов не выдерживает длительного пребывания при температуре, близкой к 100 о С, поэтому нижней границей биосферы считают ту глубину, где температура близка к 100 о С. В действительности же распространение жизни ограничено не только температурными условиями, но и другими факторами и не всегда достигает предела, обусловленного возрастанием температуры.

1.6. Почва: характеристика, свойства

Педосфера – сложная, специфическая биогенная оболочка земного шара, располагающаяся на суше материков и мелководье морей и озер. Она выполняет роль земной геомембраны, аналогичную функциям биомембран живых организмов. Это своеобразная кожа Земли, через которую осуществляется постоянный обмен веществом и энергией между геосферами планеты – атмосферой, гидросферой, литосферой и живыми организмами биосферы. Почва – геомембрана – регулирует этот обмен, пропуская одни вещества или энергетические потоки и отражая, задерживая, поглощая другие.

Почва – особое природное образование, обладающее рядом свойств, присущих живой и неживой природе; состоит из генетически связанных горизонтов (образуют почвенный профиль), возникающих в результате преобразования поверхностных слоев литосферы под совместным действием воды, воздуха и организмов; характеризуется плодородием. В результате сложных биологических и химических взаимодействий на границе почвы и верхних слоев литосферы происходит образование осадочных пород.

Почвенная оболочка образовалась в результате взаимодействия геофизических оболочек планеты, она – продукт переработки первозданных горных пород и организмов. Почва обладает развитым плодородием, т.е. способностью производить урожай растений.

Основоположник классического почвоведения В.В.Докучаев дал следующее определение почве: это особое естественно-историческое тело, образующее верхнюю рыхлую оболочку земной коры, сформированную при совокупном воздействии элементов физико-географической среды и организмов.

Почва неоднородна по вертикали. Она представляет собой комплекс горизонтов, различающихся физическими свойствами, окраской, общим обликом и т.д. Совокупность генетических почвенных горизонтов объединяется в понятие “профиль почвы”.

Каждая почва имеет свой, характерный для нее профиль, т.е. последовательность и характер горизонтов. Генетические горизонты почвы тесно связаны и являются продуктом химического и физического взаимодействия, аккумуляции, миграции и дифференциации вещества при почвообразовании. Количество, сочетание, степень выраженности и свойства этих горизонтов являются устойчивыми и характерными признаками для определенных типов и разновидностей почв.

Мощность почвенного профиля зависит от условий почвообразования и от продолжительности почвообразовательного процесса. Так, в полярном климате, где неблагоприятные условия для жизнедеятельности организмов, низкие температуры, мерзлота, замедленное физическое и химическое выветривание пород, образуются малоразвитые почвы с мощностью не более 10-20 см.

В условиях жаркого, влажного тропического климата, где жизнедеятельность организмов повышена, а продукты выветривания и почвообразования не удаляются эрозионными процессами, мощность почв достигает десятков метров. Таким образом, она не ограничивается пахотным слоем, а определяется глубиной преобразующего воздействия наземных климатических факторов, корневой системой растений и почвенной фауны.

Почва обладает специфическими физическими свойствами (которых нет у горных пород): рыхлостью, структурой, водопроницаемостью, водоудерживающей способностью, аэрацией и поглотительной способностью. Благодаря высокой дисперсности почва может удерживать в поглощенном состоянии различного рода ионы, газы и пары. Специфические физические свойства почвы создают благоприятные условия для развития корневых систем растений и заселения ее высшими и низшими организмами.

Важнейшим химическим свойством почвы является накопление в верхнем горизонте профиля гумуса, продукта отмирания растений, почвенных животных и микроорганизмов. Органическое вещество гумуса служит материальной основой жизнедеятельности почвенных микроорганизмов. В состав гумуса входят важнейшие элементы, соединения которых необходимы для питания растений: азот, фосфор, калий и др.

Почвенная влага содержит различные газы, растворенные соли, питательные и токсические вещества. В почвенном воздухе найдены повышенные количества углекислоты, углеводороды, водяные пары. Почва в отличие от горной породы биогенна. Верхняя часть почвенного профиля пронизана массой корневых систем, которые, непрерывно отрастая, отмирая, разлагаясь, являются основой для жизни микроорганизмов и животных. В 1 грамме почвы гумусового горизонта насчитывают сотни миллионов и миллиардов микроорганизмов. Многочисленные насекомые, роющие животные густо населяют почву и являются после отмирания источником органического вещества для жизнедеятельности микроорганизмов. Почвенные бактерии и грибы принимают активное участие в образовании гумусовых веществ, неспецифических органических соединений, специфических ферментов, антибиотиков, иногда токсинов.

Таким образом, почва представляет собой многофазную, полидисперсную систему, состоящую из различных по размеру механических элементарных частиц, минеральных или органических, микроагрегатов, крупных структурных единиц и их групп. Значительная часть почвы (около 50%) занята твердой фазой. Остальная часть представлена живым веществом, водой и воздухом.

Гидросфера – состав, структура и роль в жизни человека

Земля состоит из нескольких геосфер, без которых её существование было бы невозможным. Эту тему подробно изучают на уроках географии. Каждая из географических оболочек нашей планеты имеет определённый состав и особое значение для человека и мира в целом. Одну из первостепенных ролей для поддержания жизни организмов играют различные водоёмы, входящие в гидросферу.

История происхождения
Составляющие водной оболочки
Свойства гидросферы
Значение для человека
Опасные явления
Занимательные факты

История происхождения

С греческого языка гидросфера переводится как «водный шар». Она пронизывает все геосферы планеты. Именно в воде зародилась первая жизнь.

Учёные всё ещё не могут прийти к окончательному утверждению о происхождении водной оболочки Земли. Сегодня специалисты выдвигают два предположения возникновения гидросферы:

Гипотеза «холодного» начала. Если верить этой версии, в самом начале времён было первичное холодное облако из пыли. Оно регулярно нагревалось, изменяло агрегатное состояние и через какой-то период сформировалось в жидкость.
Гипотеза «горячего» начала. Эта теория предполагает схему, по которой наша планета сначала представляла смесь химических элементов, нагретую до высоких температур. Со временем она стала охлаждаться и разделяться на газ и жидкость, которые сформировали атмосферу и гидросферу.

Специалисты приводят различные аргументы, чтобы доказать одну из этих гипотез, но пока сложно сказать, какая теория ближе к истине. Последние исследования в геохимии указывают на то, что вода и гидросфера могли образоваться за счёт дегазации оболочки Земли.

Составляющие водной оболочки

Узнать о составе водной оболочки Земли можно уже из её определения. Гидросфера представляет собой совокупность всей жидкости в любых её агрегатных состояниях, которая расположена между атмосферой и твёрдой земной оболочкой. Она входит в наружную оболочку планеты (биосферу). Эта геосфера включает воды на поверхности и под землёй, а также внутри живых организмов. Подземные водоёмы просачиваются до нижней части земной коры. Основное количество водяного пара обнаружено в тропосфере.

Общий объём жидкости на Земле составляет около 1,39 млрд км 3 . По массе гидросфера превышает атмосферу в 275 раз и занимает 71% от всей площади планеты. Наибольшая часть вод приходится на океаны. Они составляют 96% водной оболочки планеты.

Обычно учёные выделяют 3 основные группы в составе гидросферы:

Мировой океан. Составляет основную часть всей жидкости на Земле. Он включает 4 океана: Тихий, Атлантический, Индийский и Северный Ледовитый. Совокупность этих жидкостей не является цельной. Её разделяют материки и острова. Основной характеристикой Мирового океана выступает постоянный солевой состав. В эту часть гидросферы поступают речные стоки, атмосферные осадки, а также пресная вода, которая не влияет на концентрацию солей из-за низкого содержания в своём составе этого вещества.
Континентальные поверхностные воды. В этот сегмент гидросферы входят водные бассейны, находящиеся на поверхности Земли. Они представлены морями, реками, озёрами, водохранилищами и болотами, объём которых достигает всего 0,02% от гидросферы. Жидкости могут быть пресными или солёными, естественными или искусственными. Моря делятся на внутренние и окраинные. Они могут располагаться внутри или между материками и островами.
Подземные воды. Эти жидкости находятся под землёй и составляют 2% от водной оболочки. Концентрация солей подземных вод нередко достигает больших показателей. В них могут содержаться разные химические элементы и газы. По глубине залегания воды делят на минеральные, артезианские, грунтовые, почвенные и межпластовые.

При описании строения гидросферы следует учитывать её агрегатное состояние. В природе вода встречается в трёх видах: газообразном, жидком и твёрдом. Последнее состояние характерно для ледников, которые составляют 1,65% от всего объёма гидросферы. В них содержится большая часть пресных вод. В газообразном состоянии вещество встречается в атмосферной влаге, образующей облака.

Свойства гидросферы

Несмотря на отличия в составе, состоянии и месте нахождения, все части гидросферы на Земле взаимосвязаны и представляют единое целое. Их взаимодействие в круговороте воды представлено непрерывным процессом перемещения водных масс вод воздействием солнечной энергии. Это условие обязательно для существования жизни на Земле. Кроме того, водные массы взаимодействуют с другими геосферами, обуславливая единство природной системы.

Гидрологический цикл характеризуется перемещением жидкости из океанов в атмосферу, через которую они перемещаются над литосферой и попадают обратно в поверхностные и подземные воды. Круговорот вещества включает несколько стадий:

осаждение;
испарение;
транспирация;
инфильтрация;
перколяция (просачивание);
сток.

Эти процессы происходят на расстояниях 15 км в атмосферу и до 5 км вглубь земной коры. Примерно одна третья часть солнечной энергии, достигающей поверхности Земли, участвует в испарении жидкости из океанов. Сформированная парообразная влага конденсируется в облаках, дожде и снегу.

Влажность выступает главным фактором в определении погоды. Это движущая сила штормов, которая разделяет электрический заряд и способствует образованию молний. Осадки в виде дождей питают почву, увеличивают объём подземных вод, служат пищей для живых организмов и пополняют реки, через которые растворённые химические элементы и отложения переносятся в Мировой океан.

Водные массы участвуют и в круговороте углерода. Под воздействием жидкости и растворённого углекислого газа из континентальных пород выветривается кальций, который затем переносится через атмосферу в океаны. Там вещество образует карбонат кальция. Соединение осаждается на дне водоёма и со временем превращается в известняки. Некоторые карбонаты затем переходят в недра планеты. Этот процесс происходит из-за тектоники плит. Потом они расплавляются и выделяют в атмосферу углекислый газ.

Значение для человека

При изучении геосфер специалисты стараются раскрыть все их свойства, чтобы люди могли использовать дары планеты для различных нужд. Важно определить, какова роль гидросферы в жизнедеятельности человека.

Ни один живой организм на Земле не может существовать без воды. Вещество создаёт условия для зарождения жизни. Поэтому исследование других планет сводится к поиску этой жидкости, которая может подтвердить возможное на них существование живых организмов.

Сегодня биологи утверждают, что тело человека состоит на 75−80% из воды и её растворов. Вещество помогает реализовывать необходимые функции обмена веществ и других процессов в организме. Одно из главных свойств воды — транспортная функция. Жидкость доставляет до всех органов кислород и полезные микроэлементы. Также вода считается отличным помощником в борьбе с лишним весом. Она значительно снижает калорийность потребляемых продуктов и отбивает желание съесть что-нибудь сладкое.

Если человек теряет хотя бы 2−3% воды от своей массы, то его начинает мучить жажда. Если её вовремя не утолить, уровень жидкости продолжит стремительно уменьшаться, а это может привести к галлюцинациям. Если организм потеряет больше 20% важного вещества, тогда возможен летальный исход.

Хотя гидросфера считается основой всего живого на Земле, человек пока неспособен бережно к ней относиться. Многочисленные факторы заставляют водную оболочку менять свою структуру и становиться неприемлемой для нормальной жизнедеятельности. Деятельность людей вызвала множество экологических проблем, которые привели к тому, что гидросфера стала испытывать отрицательные влияния:

загрязнение водоёмов химическими и физическими веществами, ухудшающими условия жизни флоры и фауны;
уменьшение и истощение водных ресурсов, которые невозможно восстановить;
потеря водой её природных качеств и свойств.

Воздействие человека на гидросферу стремительно увеличивается за счёт развития науки и техники. Только недавно некоторые предприятия начали применять новые разновидности защиты, благодаря которым водоёмы не будут загрязняться отходами производства.

Опасные явления

Сегодня существует много проблем, непосредственно связанных с водной оболочкой нашей планеты. Одна из них — повышение уровня моря. Эта проблема может затронуть как человечество, так и все существующие экосистемы. Учёные считают, что увеличение уровня моря объясняется расширением океанических вод из-за повышенных показателей температуры и тающих ледников.

За последние несколько десять лет уменьшился в размерах арктический морской лёд. Из недавних исследований NASA известно, что он истощается со скоростью 9,5% за десятилетие. Это негативно влияет на концентрацию солей в океане, температуру и место проживания животных. К примеру, из-за разрыва льдов белые медведи не могут доплыть до суши и тонут. Поэтому количество этих зверей стремительно уменьшается. Кроме того, потеря льдов сказывается и на отражательной способности поверхностей планеты: тёмные воды океанов начинают поглощать много тепла.

Также изменяется количество осадков. Их увеличение может привести к наводнениям и оползням. Снижение объёма осадков вызывает засухи и пожары. Ураганы и феномен Эль-Ниньо тоже воздействуют на погодные условия. Изменение характера муссонов может вызвать засухи на обширных территориях, на которые влияют сезонные ветры.

Поскольку глобальная температура постоянно повышается, вечная мерзлота в тундре тает. Это приводит к нестабильности почвы, на которой располагаются дома. Кроме того, специалисты считают, что таяние вечной мерзлоты может сформировать большой объём двуокиси углерода и метана в воздух. Высвобожденные парниковые газы затем будут способствовать глобальному потеплению из-за выделения тепла в атмосферу.

Занимательные факты

В школе обычно дают только основную информацию о гидросфере. Однако об океанах, реках, озёрах и других водных источниках есть множество интересных фактов, о которых будет полезно узнать любому человеку:

Гидрологи выделяют 5 разных агрегатных состояний воды в жидком виде и 14 видов льда.
Средняя глубина поверхностных водных объектов составляет 3,8 км.
Воду, которая содержится в ледниках, снегах и вечной мерзлоте, обычно выделяют в отдельный класс — криосферу.
Амазонка — самая большая и полноводная река на Земле. Почти 15% всей речной воды на планете сосредоточено в ней. Также интересен факт, что через реку длиной 7000 км не существует ни одного моста.
Большей частью всех озёр на планете покрыта территория Швеции.
Самая мутная река в мире — Хуанхэ. Это объясняется множеством разрушенных горных пород, которые попадают в неё и переносятся в Жёлтое море.
В слишком солёной воде не могут существовать живые организмы. Ярким примером выступает Мёртвое море.
Самая глубокая река на планете называется Конго. Её максимальная глубина составляет 230 м.
Около 20% всей пресной воды на планете сосредоточено в озере Байкал.
В Польше есть две пересекающиеся реки Велна и Нельба. Их воды не смешиваются из-за различных показателей температуры и скорости течения.
Летом озеро Синевир настолько прозрачное, что видно его дно и камушки на глубине 20 м.
Пресная вода составляет небольшой процент по сравнению с солёной. Кроме того, её объём регулярно уменьшается. Учёные утверждают, что через несколько лет человечество столкнётся с проблемой нехватки пресной воды.

Без гидросферы не представляется жизнь на Земле и существование всех других геосфер. Специалисты считают, что изучены ещё не все свойства водной оболочки планеты. Вода служит источником жизни для различных организмов, включая человека. Но негативное влияние на гидросферу может нарушить её баланс. Людям необходимо бережно относиться к гидросфере и стараться сохранить водоёмы чистыми.

Гидросфера: строение, функции, проблемы загрязнения, мировой круговорот воды

Гидросферой называют водную оболочку Земли, то есть, всю воду планеты, связанную единым круговоротом.
Гидросфера – самая тонкая оболочка планеты, отсутствующая на других планетах Солнечной системы. Вода на некоторых планетах и их спутниках встречается, но в количествах, не позволяющих говорить о водной оболочке других планет.

Общий объем гидросферы составляет примерно 1390,00 миллионов кубических километров.

Состав гидросферы

Гидросфера на планете Земля состоит из 2 частей:

Воды Мирового океана;
Воды суши.

Больше всего воды на Земле содержится в Мировом океане – 96 %, оставшиеся 4% приходится на воду находящуюся на суше. Вода имеющаяся на суше включает:

подземные воды;
ледники;
реки, озера, болота;
водяные пары.

Доля пресных вод – не более 2,5% всех вод на планете (в основном сосредоточены в ледниках). Не менее 70% воды содержит каждый живой организм на Земле – вода в биосфере выполняет роль универсального растворителя.

Круговорот в природе воды играет важнейшую роль не только в поддержании жизни, но и в формировании климата, поскольку Мировой океан занимает около 70% поверхности Земли и активно участвует в теплообмене.

Свойства гидросферы

Наиболее важными свойствами гидросферы являются:

Единство и глобальность – определяются её термодинамическими свойствами, относительно лёгкими переходами между агрегатными состояниями, единым происхождением (дегазация магмы) и присутствием растворённых веществ;
Особенности химического строения – дипольная молекула превращает воду в универсальный, химически активный растворитель, а водородные связи делают её свойства отличными от свойств кислотных оксидов и ковалентных гидридов и дают возможность для существования разнообразных структур;
Высокая подвижность.

Последнее свойство обеспечивает один из важнейших процессов на планете – глобальный круговорот воды.

Круговорот воды в природе

Он осуществляется под действием двух естественных движущих сил:

гравитации;
солнечного тепла.

Подсчитано, что не менее половины солнечной энергии, поступающей на землю, расходуется на испарение воды. Однако солнечный свет заставляет двигаться пары воды не только в вертикальном направлении (в отличие от силы тяжести).

Неравномерное распределение энергии Солнца по поверхности планеты приводит к тепловым изменениям, что создаёт условия для конвекции океанических течений. Также на перемещение воды влияют ветра.

Под действием силы тяжести испарившаяся влага выпадает в виде осадков либо в Мировой океан, либо на сушу, где частично поглощается почвой, а частично, с речными потоками, стекает в океаны. Влага из почвы всасывается растительностью, расходуется в биохимических процессах и снова испаряется с поверхности листьев.

Ещё одним слагаемым, обуславливающим поступление пресной воды в океаны, являются откалывающиеся от ледников айсберги, дрейфующие от кромки материков, особенно от Антарктиды. Из бессточных областей вода в океаны поступает с грунтовыми водами и в виде испарений. В этом наиболее явно прослеживается неразрывная связь между атмосферой и гидросферой.

В круговом обороте воды выделяются два звена:

океаническое;
материковое.

Как в любом физическом процессе, в нём выполняются законы сохранения массы и энергии.

Воздействие на гидросферу

Человек оказывает двоякое негативное влияние на гидросферу:

Нарушая баланс круговорота (например, меняя потребление или испарение путём создания водохранилищ или использования в сельскохозяйственных нуждах)
Загрязняя водные ресурсы (сбрасывая в гидросферу промышленные, бытовые и сельскохозяйственные отходы, в том числе, с дождевыми стоками и осадками).

До определённой степени загрязнения гидросфере присуще самоочищение, обусловленное деятельностью ихтиофауны (начиная с простейших микроорганизмов, перерабатывающих часть загрязняющих веществ, и заканчивая высшими хищниками, которые в итоге поглощают эти вещества, перемещающихся вверх по пищевой цепочке).

В очистке водоёмов большую роль играют растения, поглощая значительную долю избыточных микроэлементов и предотвращая эвтрофикацию (зарастание поверхности). В то же время повышенная кислотность, загрязнение тяжёлыми металлами и органическими соединениями угнетают флору и фауну, снижая способность водоёмов к самоочищению.

Таким образом, природные воды могут выступать как в качестве индикаторов, так и в качестве интеграторов процессов, происходящих в речных бассейнах.

При этом в связи с ростом населения планеты параллельно растёт уровень загрязнения водоёмов и спрос на чистую пресную воду, поскольку 80% заболеваний в мире обусловлено низким качеством воды (по данным ВОЗ).

Загрязнение Мирового океана

Конечным звеном миграции загрязнённых вод является Мировой океан, загрязнение которого практически необратимо.

Химическое

Особенно серьёзной проблемой представляется загрязнение гидросферы нефтепродуктами.

По данным с аэроснимков, около 10% водной поверхности Земли покрыто нефтяной плёнкой, которая нарушает тепловой баланс Океана, препятствует нормальному доступу света и кислорода в толщу воды, угнетая живые организмы, оказывает на них токсическое действие.

Серьёзно страдают воды прибрежных урбанизированных территорий по причине перенаселённости и высокой концентрации промышленности в этих местах.

Как и в случае с атмосферой, вода в Мировом океане, внутренние моря и крупнейшие реки, как правило, не являются собственностью одного государства. Поэтому необходимо учитывать, что, например, нефтепродукты, попавшие в океан, не остаются на относительно небольшой площади, они склонны к миграции.

Наиболее серьёзные нефтяные загрязнения наблюдаются возле северо-западного побережья Африки и у восточных берегов Китая. Кроме того, косвенно наличие нефтяной плёнки оказывает влияние на климат, поскольку загрязнение полярных областей снижает альбедо поверхности ледников, способствуя их таянию. На огромные расстояния мигрируют также пестициды (как с водными, так и с воздушными массами) – они обнаружены в тканях полярных животных, хотя никогда не применялись в этих областях.

Радиоактивное и тепловое

Помимо химического загрязнения, существует также проблема радиоактивного и теплового загрязнения океанов. Первое происходит в результате подводных ядерных взрывов, сброса отходов АЭС и аварий судов, работающих на атомных двигателях.

Тепловое загрязнение характерно прежде всего для устьев рек и прибрежных зон, поскольку обусловлено осуществлением промышленных сбросов в водоёмы и использованием воды как охладителя в теплообменных процессах . Это загрязнение приводит к интенсивному развитию патогенных микроорганизмов и к снижению количества растворённого в воде кислорода, что в значительной мере ухудшает условия жизни планктона и ихтиофауны.

Гидросфера

Гидросфера – водная оболочка Земли. В данном разделе мы будем говорить о воде во всех ее формах на нашей планете. Гидросфера состоит из следующих частей: вода океанов, морей, суши и вода, находящаяся в живых организмах. К водам суши относятся реки, озера, болота, подземные воды, искусственные водоемы и так далее.

Говоря о том, что такое гидросфера, мы подразумеваем гигантский водный массив, общий объем которого составляет без малого 1,4 млрд км3. Большая часть этой воды приходится на соленый мировой океан. На 96,4% гидросфера состоит из воды океанов и морей. Только менее 3% на Земле пресной воды.

Таблица: Источники воды в гидросфере

Источник вод в гидросфере	Процент от общего объема
Мировой океан	96,4%
Ледники и постоянные снега	1,86%
Подземная вода	1,71%
Озера	0,013%
Почвенная влага	0,001%
Болота	0,0008%
Реки	0,0002%

Цифры в таблице являются округленными.

“Вода, нельзя сказать, что ты необходима для жизни – ты и есть жизнь!” – де Сент-Экзюпери

Свойства воды

Вода на Земле находится в трех состояниях:

Жидкое – сама вода.
Твердое – лед, снег. Достигается при температуре от -0 градусов по Цельсию.
Газообразное – пар. Достигается при температуре воды +100 градусов по Цельсию.

Все три состояния очень тесно связаны друг с другом и благодаря Солнцу и силе тяжести образуют круговорот воды в природе.

Вод обладает уникальными свойствами в плане теплообмена. Она нагревается медленнее чем суша, но удерживает тепло гораздо дольше чем суша. Именно поэтому говорят, что в вблизи морей идеальный климат – летом вода приносит прохладу, а зимой тепло. Кроме того можно выделить еще 2 очень важных свойства воды:

Она создает и изменяет рельеф планеты. Делается это благодаря течениям.
Все организмы состоят из воды: животные до 75%, растения от 80% до 99%. Достаточно сказать, что если человек теряет 11% влаги – сердце останавливается.

Важнейшие свойства воды: она медленно нагревается и остывает, при замерзании увеличивается в объемы, растворяет большинство веществ .

Ученые доказали, что жизнь зародилась в воде, поэтому ее значимость очень сложно переоценить.

Таблица: свойства вод в различных частях Мирового океана

Океан,часть океана	Глубина, в метрах	Температура поверхности воды	Соленость в ‰	Прочие особенности
Марианский желоб (Тихий океан)	11022	>+30	34-35	Самая глубокая точка Земли
Красное море (Индийский океан)	до 2400	>+30	более 37	Самое соленое море в мире
Атлантический океан (пересечение южного тропика и атлантического хребта)	до 2200	+20 +25	более 36	–
Шпицберген (Северный Ледовитый океан)	до 400	0 +5	33-34	Возможны айсберги
Антарктида (Южный океан)	до 4000	ниже 0	менее 32	Плавучие льдины круглый год
Охотское море (Тихий океан)	до 400	+10 +15	до 33	Высота приливов 13 метров
Антарктида (Южный океан)	до 400	ниже 0	менее 32	зимой сплошной лед

Сплошная и непрерывная оболочка

Доказать, что гидросфера сплошная и непрерывная оболочка Земли довольно просто. Ее состав, прежде всего количественный, практически не меняется со временем. Благодаря круговороту воды происходит переход воды из одного состояния в другое, из одной формы в другую. Но в целом ее количественное значение не меняется. Например, капля воды из мирового океана испаряется, переносится ветром, собирается в тучи и выпадает на землю в виде осадков. После этого вода попадает в подземные почвы, а дальше через реки и моря вновь попадает в океан. В результате происходит постоянный процесс, который и обеспечивает непрерывность оболочки.

Роль воды на Земле

Что такое гидросфера в плане ее значимости для нашей планеты и для человека? На этот вопрос ответить очень легко. Человек на ¾ состоит из воды и из всего пространства Земли ¾ занимает вода. Поэтому роль воды на нашей планете крайне высока. Ученые проводили исследования, которые показали, что:

если человек потеряет 6-8% влаги от своего тела – у него обморок.
если человек теряет 10-12% влаги от своего веса – у него останавливается сердце.

Без воды невозможна жизнь человека (мы постоянно пьем), работа промышленности (вода используется практически во всех процессах производства), реки и озера используются для судоходства, вода снабжает человека пищей (рыба и морепродукты). Уже больше полувека силу движения воды используют для строительства гидроэлектростанций, которые добывают энергию.

Часто морскую воду называют жидкой рудой. Это связано с тем, что из нее можно добывать очень многое. Всем известно, что морская вода поставляет людям соль, но она также может поставлять и многие другие минеральные вещества. Из 106 химических элементов, которые сегодня известны науке, 70 находятся в морской воде!

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:

Океаническая литосфера состоит из океанических пород, которые имеют большую плотность по сравнению с континентальными.
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.

Читайте также:

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.