Гидросфера - состав, структура и роль в жизни человека

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 км³. 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.