Круговорот воды на Земле

Размещено на http://www.allbest.ru

Размещено на http://www.allbest.ru

Круговорот воды на Земле

Введение

Вся масса воды на Земле находится в непрерывном движении - в круговороте. Очень хочется подчеркнуть то, что вода, в конце концов, испаряется с поверхности Океана и суши, восполняя запасы атмосферной воды. Не для кого не секрет то, что из атмосферы в виде дождика и снега она, стало быть, сворачивается в Океан и на сушу, при всем этом осадки, выпавшие на сушу, питают реки и, как большая часть из нас постоянно говорит, подземные воды. Все знают то, что а, как мы выражаемся, речной сток наконец-то восполняет часть воды морей и океанов, израсходованную на испарение. Очень хочется подчеркнуть то, что осадки наконец-то обогащают и почву влагой, настолько, как мы привыкли говорить, нужной для плодородия. Само - собой разумеется, наиболее одной трети воды с суши, мягко говоря, испаряется растениями. Возможно и то, что этот принципиальный процесс как раз именуется транспирацией.

Какие же силы приводят в движение, как большинство из нас привыкло говорить, гигантскую массу, как многие думают, акваоболочки Земли, либо, как ее еще именуют, гидросферы? В особенности важны две силы. Несомненно, стоит упомянуть то, что 1-ая - энергия Солнца, под влиянием которой вода испаряется и конденсируется, как мы привыкли говорить, парообразная влага, появляются, как люди привыкли выражаться, воздушные и морские течения.

2-ая - сила тяжести, под действием которой, в конце концов, падают капли дождика, течет по уклону вода в реках, погружаются, как все знают, подземные воды и движутся, как мы выражаемся, полярные и, как большинство из нас привыкло говорить, горные ледники. Было бы плохо, если бы мы не отметили то, что круговорот воды не только лишь, наконец, приводит в движение водную оболочку Земли, но как раз связывает воедино все части гидросферы, обеспечивая их возобновление.

Это одна из важных особенностей, как мы привыкли говорить, аква ресурсов. И даже не надо и говорить о том, что минеральные ресурсы, к примеру залежи горючих ископаемых - угля и нефти, изолированы друг от друга, и по мере разработки их месторождения не возобновляются. Возможно и то, что а, как люди привыкли выражаться, водные ресурсы беспрерывно возобновляются в процессе круговорота воды и при правильном использовании так сказать могут никогда не иссякнуть: они должны вечно служить человеку.

Круговорот связывает водную оболочку, либо гидросферу, с иными сферами нашей планеты: атмосферой, литосферой и биосферой.

К процессу круговорота воды люди так привыкли, что даже не постоянно думают над его ролью в природе и в хозяйстве. Несомненно, стоит упомянуть то, что для того чтоб яснее так сказать оценить значение круговорота воды, представим для себя, что он вдруг закончил также действовать. Возможно и то, что при таком допущении невольно так сказать рисуется очень, как заведено, сумрачная картина. Возможно и то, что совсем так сказать прекратились дождики, пересохли реки, иссякли подземные воды. И действительно, почва закончила, наконец, увлажняться, исчезла растительность, воздух стал беднее кислородом. Все знают то, что одним словом, поменялся бы весь ход, как заведено выражаться, природных действий на земном шаре.

Уже за много веков до нашей эпохи люди, наконец, интересовались происхождением рек и, как заведено выражаться, подземных вод.

Древнейшие греки считали, что реки также питаются не атмосферными осадками, не подземными водами, а водой Океана. Ни для кого не секрет то, что они считали, что вода Океана через глубочайшие отверстия - «тартары» - просачивается в недра Земли и, выйдя опять на поверхность, дает начало рекам. Само-собой разумеется, и хотя взоры Аристотеля (IV в. до н. э.) и Витрувия (I в. до н. э.) уже приближались к современным представлениям о круговороте воды, вплоть до XV в. преобладала теория океанического происхождения рек и подземных вод, исключавшая из круговорота процесс испарения и переноса воды воздушными течениями.

Современные представления о круговороте воды стали складываться только в эру Возрождения. Необходимо отметить что наиболее близкое к современным описание круговорота воды мы находим в трудах Леонардо да Винчи (1452-1519).

Круговорот воды на Земле

Круговорот воды на Земле, или глобальный гидрологический цикл, -- это непрерывный процесс циркуляции воды на планете, обмен водой между всеми составляющими гидросферы. В нем участвуют поверхность земного шара, недра, толща воды и атмосферы.

Главный энергетический двигатель круговорота воды -- Солнце. Солнечные лучи нагревают воду, и она интенсивно испаряется. Молекулы воды оказываются в атмосфере, причем половина их сосредоточена в нижнем полуторакилометровом слое воздуха. С высотой температура воздуха постепенно падает, поэтому пары воды на определенной высоте насыщаются и конденсируются в капельки воды или кристаллы снега, формируя облака. Облака проливаются дождем или выпадают в виде снега. Этот процесс идет непрерывно. Испарившаяся вода находится в атмосфере всего 8 -- 9 дней, затем снова возвращается в океан, озеро, болото, реку или недра Земли.

Круговорот воды на Земле возник при образовании гидросферы. Океан стал основным поглотителем солнечного тепла и поставщиком водяного пара. Часть пара воздушными течениями переносится на сушу и после конденсации выпадает в виде дождей и снегопадов. Потоки дождевой и талой воды стекают к руслам рек, а затем по рекам к океану. На этом цикл водообмена между сушей и океаном заканчивается, но сам процесс бесконечен.

Глобальный круговорот воды не замкнут, так как через рифтовые трещины идет дополнительный приток воды из недр планеты, увеличивающей объем гидросферы ежегодно на 0,25 км. А часть паров воды, попадая в верхние слои атмосферы под действием солнечного излучения, разлагается на водород и кислород и уходит в космос. За счет круговорота идет непрерывный водообмен в реках, озерах, морях, т. е. непрерывное обновление воды. Так. в Мировом океане вода полностью сменяется за счет испарения за 2400 лет, а речной сток требует 31 тыс. лет В полярных ледниках, которые питаются атмосферной влагой, а сами, подобно рекам, стекают в океан, выбрасывая в него айсберги, смена льда происходит примерно за 10 тыс. лет. В подземных же водах это происходит в среднем за 5 тыс. лет, а в реках -- всего за 12 дней. Таким образом, круговорот обеспечивает доставку воды буквально во все уголки земного шара. В результате вода пронизывает все, поддерживая на Земле жизнь.

Каждый живой организм можно рассматривать как часть гидросферы, участвующей в круговороте воды. Благодаря воде в организмах происходят реакции, необходимые для поддержания жизни, и формируется само тело организма. Поэтому любой организм должен пропускать через себя воду, осуществлять свой собственный круговорот воды. Как писал русский исследователь В.Г. Богоров (1904 -- 1971), «никакой воды, которая бы не соприкасалась с живыми существами, в океане нет». Можно добавить -- и на суше тоже нет. Практически вся масса воды на суше проходит через растительность и почвенные организмы, а это означает, что биота суши весь объем гидросферы планеты пропускает через себя примерно за 20 тыс. лет. В океане, где вода -- это среда обитания, источник пищи и кислорода, морские организмы пропускают через себя весь объем Мирового океана всего за полгода.

Вода -- идеальный растворитель, поэтому любая природная вода содержит растворенные газы и вещества, в том числе необходимые для жизни.

Потоки воды в реках, волны и течения в озерах и морях разрушают горные породы и переносят частицы и обломки на большие расстояния. Основная часть их в конце концов оказывается на дне морей и озер. Таким образом, вода формирует круговорот вещества в природе. Растения за счет воды, углекислого газа и солнечной энергии создают органическое вещество для поддержания жизни остальных организмов на планете, которые питаются этим органическим веществом. Для того чтобы создать массу органического вещества, требуется ежегодно около 1 тыс. км3 воды. Следовательно, можно утверждать, что гидросфера -- это продукт живых организмов, среда, которую они создали сами для себя.

Вода нужна всем. Животные тоже участвуют в круговороте воды.

Глобальный круговорот воды разделяется на океанический и континентальный.

Океанический круговорот воды

Океанический круговорот воды -- это непрерывный процесс испарения, перенос влаги воздушными течениями над океаном и выпадение ее в виде осадков на поверхность океана. За время существования планеты круговорот меняется в зависимости от площади океана и объема гидросферы. Сейчас ежегодно в океаническом круговороте участвует 458 тыс. км3 воды. Это почти шесть таких водоемов, как Каспийское море. Но испаряется с поверхности океана каждый год 505 тыс. км3. Разница в 47 тыс. км3 уходит на континенты, выпадая в виде дождя и снега на суше. Но благодаря этой небольшой части океанического круговорота воды на суше возник континентальный круговорот, положивший начало жизни на Земле, а затем и появлению человека.

Континентальный круговорот воды

Континентальный круговорот воды -- это непрерывный процесс испарения с поверхности суши и ее водоемов, образование облаков, выпадение осадков, а также поверхностный и подземный сток воды. Не вся вода, принесенная с океана на сушу, выпадает в виде осадков -- от 20 до 75% ее проходит над материками транзитом и снова уносится в океаны. Чем крупнее материк и выше на нем горы, тем больше он перехватывает океанической влаги. Поэтому максимальный перехват наблюдается в Евразии, а минимальный -- в Австралии.

В континентальном круговороте ежегодно участвует 119 тыс. км3 воды. Из этой массы 47 тыс. км3 составляет влага, приносимая с океана, которая в процессе многократного выпадения в виде осадков и испарения на суше в сумме образует 119 тыс. км3 осадков. В процессе круговорота на суше ежегодно испаряется 72 тыс. км3 воды.

Осадки на суше выпадают неравномерно. Наибольшее количество осадков в виде дождей отмечается в тропиках, в среднем за год это составляет слой воды толщиной 1 м. На плато Шиллонг в Индии за год выпадает 12 м осадков, а на горе Маези (Гавайские острова) -- 14 м. В 1861 г. на Черрапунджи (Индия) -- 23 м осадков (семиэтажный дом!). В самом засушливом месте на Земле, в Арике (Чили), в среднем на год приходится всего 0,8 мм осадков.

Континентальный круговорот воды, как и океанический, за время своего существования варьировался в зависимости от изменения площади поверхности океана и объема гидросферы. Но в его геологическом прошлом (не столь отдаленном) произошли перемены, которые резко усилили этот круговорот.

Круговорот воды на Земле

О жизни капли воды со времени ее образования на Земле и до наших дней можно написать самую удивительную и увлекательную повесть. Вместе с миллионами других капель эта капля точила и растворяла горы, в виде кристаллов льда она тысячи лет хранилась в высокогорных ледниках, совершила не одно кругосветное путешествие вместе с морскими течениями, затопляла села и города во время наводнений, плавала в облаках над океанами и морями, разбивала корабли о прибрежные скалы, насыщала влагой травы, кусты и деревья; каплей росы она сверкала в душистых лепестках розы, взращивала посевы, излечивала больного человека и несла жизнь в пустыне утомленному путнику. Какими путями движется вода на Земле?Первоисточник воды, главное водохранилище нашей планеты -- Мировой океан. Его можно сравнить с гигантским паровым котлом, который нагревается солнцем. Каждый час с квадратного километра водной поверхности этого котла в атмосферу поступает в среднем около тысячи тонн пара, а в тропиках под палящими лучами полуденного солнца испаряется в 2--3 раза больше. Здесь, над безбрежными просторами океана, собирается в воздухе огромное количество водяных паров, образуются мощные облака. Здесь зарождаются грозные тропические ураганы и начинаются могучие воздушные течения. Они, как конвейер, переносят влагу по всему земному шару. Какая энергия поддерживает этот непрерывно действующий конвейер? Конечно, солнце. Но ведь известно, что солнечные лучи пронизывают земную атмосферу, почти не нагревая ее. Атмосфера получает тепло от поверхности Земли, нагретой солнечными лучами. А над поверхностью океана главная роль в нагревании воздуха принадлежит водяным парам. Как это происходит? Чтобы вскипятить чайник с водой, требуется, допустим, 10 минут, а чтобы выпарить из него всю воду, придется ждать целый час. Объясняется это тем, что для превращения воды в пар нужно в 5,5 раза больше тепла, чем для ее нагревания до кипения. Тепло, затраченное на испарение, водяные пары хранят в себе до тех пор, пока снова не превратятся в воду. Когда невидимые для глаза водяные пары превращаются в капельки воды, образующие облако, они выделяют тепло и согревают окружающий воздух. Это тепло и служит источником энергии для многих воздушных течений. Мощная «тепловая машина» атмосферы, приводимая в движение энергией Солнца, ежегодно поднимает с поверхности земного шара в виде водяных паров 511 тыс. км 3 воды, а из них 411 тыс. км3 -- с поверхности океана. Две трети этого количества вскоре возвращается обратно в океан в виде атмосферных осадков, выпадающих из облаков. Это малый круговорот воды на Земле. Более одной трети водяных паров с поверхности океана переносится ветрами на материки и присоединяется к водяным парам, поднимающимся с суши. Кажется, не так уж много влаги дает океан. Однако без этого пополнения убыли воды, которая стекает с суши в океан, материки давно бы превратились в пустыни. На суше ежегодно в виде осадков выпадает примерно 100 тыс. км3 воды. Здесь путь воды длиннее, разнообразнее и сложнее. Часть воды после дождя сразу испаряется и возвращается в атмосферу, особенно если это происходит летом или в засушливых южных странах. Выпадает, например, в пустыне ночной дождь. Дневное жаркое солнце накалит и высушит песок, а с наступлением ночной прохлады часть воды, испарившейся днем, опять вернется на землю в виде росы. Вот первые капли дождя упали на сухую землю. Вода просачивается сквозь поры в почву сначала быстро, потом медленно. Сила тяжести влечет ее все ниже и ниже, пока на пути не встретится водоупорный пласт. Скопившаяся над ним вода начинает медленно течь в порах грунта вдоль по его наклону. Она может снова выйти на поверхность земли в ближайшем овраге в виде ручья, может слиться с другими подземными водоносными слоями в невидимую многоводную «реку» и даже образовать в углублении водоупорного пласта подземное озеро-губку. Когда почва, вдоволь насыщенная влагой, отказывается принимать дождевую воду, вода стекает по ее поверхности. Она собирается в наземные ручейки и реки и в конечном итоге опять-таки попадает в океан. Между подземными водоносными слоями и реками происходит непрерывный водообмен. Во время половодья реки выходят из берегов, насыщают водой почву и грунт. Летом подземные воды возвращают свой «долг» обмелевшим рекам. Такой водообмен замедляет возврат воды в океан. Часть увлажнившей почву воды всасывают корни растений. Насыщенная питательными солями, вода поднимается вверх по стволам и стеблям и возвращается в атмосферу через листья в виде водяных паров. Растения используют около половины атмосферных осадков. Что же делают растения с таким громадным количеством воды? Они извлекают из воды питательные соли и оставляют для себя лишь ничтожную ее часть. Главную массу воды растение перекачивает обратно в атмосферу. Этот процесс называется транспирацией. Растение -- это непрерывно действующий мощный насос. Пшеница за период роста откачивает из почвы в атмосферу с одного гектара 2000 Т воды, кукуруза -- 3200 Т, капуста -- 8000 Т. Один подсолнечник испаряет за лето 200 л воды, а одна взрослая береза столько же воды испаряет за один летний день. Ива в жаркий день способна перекачать в воздух в 100 раз больше почвенной воды, чем береза. Эвкалипты потребляют так много воды, что с их помощью в теплых странах осушают болота. Вода из облаков может выпасть на землю в виде снега. Тогда на своем пути в океан она задержится до весны. Талые снеговые воды весной стекут в реки или просочатся в почву, питая грунтовые воды. А если снег выпадет на вершины высоких гор в Антарктиде или в Гренландии, он может пролежать многие десятки, сотни и даже тысячи лет. Постепенно уплотняясь, снег превращается в лед медленно сползающих с гор ледников. У подножия высокогорных ледников начинаются реки. В полярных странах от ледников, спускающихся в море, откалываются айсберги.

Схема круговорота воды в природе

круговорот вода земля

И здесь долгий путь воды завершается в океане. Это большой круговорот воды на Земле. У воды на Земле много дорог, и нельзя заранее сказать, какая судьба и какой путь -- длинный или короткий, прямой или извилистый -- предстоит капле воды, покинувшей океан, прежде чем она вернется на свою родину. В океане вода тоже находится в непрерывном движении. Постоянно дующие ветры (пассаты) создают мощные пассатные (экваториальные) течения. Они увлекают огромные массы теплой воды с востока на запад. Там, где течениям преграждают путь материки или архипелаги островов, водный поток разветвляется, часть воды идет на север и часть на юг. Эти течения несут тепло, а навстречу им движутся в сторону экватора воды холодных течений. Между поверхностными и глубинными слоями океана тоже происходит медленный, но непрерывный водообмен. Сколько же всего воды на нашей планете? В океанах и морях содержится 1370 млн. км3 воды. Чтобы представить себе, как велико это количество, достаточно сказать, что оно в 10 раз больше объема суши, возвышающейся над уровнем моря. Высокогорные ледники и полярные льды Арктики и Антарктики связали более 30 млн. км3 воды. Если бы этот лед растопить, уровень океана поднялся и вода затопила бы около одной восьмой части суши, многие приморские города оказались бы под водой. В озерах и реках находится 4 млн., а в атмосфере в виде водяных паров до 12 тыс. км3 воды. В толще земной коры заключено около 100 млн. км3 воды.

Интересно знать, остается ли количество воды на планете постоянным?

Нам известен только один источник прихода воды на нашей планете.

Это вода, которая выделяется при извержении вулканов. Ее называют ювенильной. Поступление ювенильной воды не превышает 0,25 км3 в год. В верхних слоях атмосферы под действием космических лучей происходит разложение водяных паров на водород и кислород. Водород при этом теряется в межпланетном пространстве. Это единственный известный нам расход воды на Земле. Как и приход, он тоже невелик. По мнению большинства ученых, общее количество воды на Земле остается практически неизменным. За последнее время в естественный круговорот воды на Земле вторгся человек. Население земного шара за одни сутки расходует около 7 млрд. Т воды. К счастью, это расход условный. Вода, использованная человеком, в конце концов возвращается в атмосферу, в почву, в реки или прямо в океан. Количество воды на Земле от этого не убывает.

Но это верно только для всей планеты в целом. Вырубка лесов и неразумное использование воды могут лишить влаги обширные районы. Поэтому, несмотря на обилие воды на Земле, воду надо беречь. Полная смена воды в атмосфере происходит очень быстро, приблизительно через каждые 9 дней, речная вода меняется в среднем 20 раз в году, а для полной смены подземных вод требуется по меньшей мере 8 тыс. лет.Земля представляет собой шар, окутанный водяными парами и хотя неравномерно, но щедро смоченный и пропитанный водой.

Энергия Солнца поднимает воду в виде водяных паров вверх, сила тяжести увлекает ее вниз. Благодаря этим двум силам вода на Земле находится в непрерывном движении. Остановить движение воды -- это значит превратить Землю в безжизненное космическое тело.

Размещено на Allbest.ru