Гидросфера, ее границы, циркуляция вод при разных климатических условиях и их влияние на свойства биосферы

При нагревании воды часть теплоты затрачивается на разрыв водородных связей. Этим объясняется высокая теплоемкость воды.

Водородные связи между молекулами воды полностью разрушаются при переходе воды в пар.

Сложность структуры воды обусловлена не только свойствами ее молекулы, но и тем, что вследствие существования изотопов кислорода и водорода в воде имеются молекулы с различным; молек

улярным весом (от 18 до 22). Наиболее распространенной является “обычная” молекула с молекулярным весом 18. Содержание молекул с большим молекулярным весом невелико. Так, “тяжелая вода” (молекулярный вес 20) составляет менее 0,02% всех запасов воды. В атмосфере она не обнаружена, в тонне речной воды ее не более 150 г, морской—160—170 г. Однако ее присутствие придает “обычной” воде большую плотность, влияет на другие ее свойства. 5

Удивительные свойства воды позволили возникнуть и развиться жизни на Земле. Благодаря им вода может играть незаменимую роль во всех процессах, совершающихся в географической оболочке.

2.3 Круговорот воды

Одним из важнейших процессов в географической оболочке является круговорот воды (влагооборот), который, взаимодействуя с атмосферой, литосферой и биосферой, связывает в единое целое все части гидросферы. Движущими силами его являются приток к поверхности Земли солнечной радиации и сила тяжести. Под воздействием тепловых процессов происходит испарение, конденсация водяных паров, таяние, замерзание и другие фазовые переходы воды. Под влиянием силы тяжести происходит выпадение атмосферных осадков, движение поверхностных и подземных вод и т.д.

Началом круговорота воды является испарение с поверхности океанов, морей, континентов, островов. Ежегодно с поверхности земного шара испаряется 577 тыс. км3 воды. Большая часть (505 тыс. км3) приходится на Мировой океан и только 72 тыс. км3 - на сушу. Водяные пары, поступившие в атмосферу, перемещаются вместе с воздушными массами, конденсируются и выпадают в виде атмосферных осадков. Объем их, согласно общему закону сохранения материи, равен объему испарившейся воды. Такой круговорот воды в целом для земного шара (большой круговорот) представляет собой замкнутую систему, в которой испарение с поверхности земного шара тождественно равно атмосферным осадкам, выпадающим на него. М.И.Львович в круговороте воды выделяет три основных звена: океаническое, атмосферное и материковое, в последнее oн включает звенья меньших размеров: литогенное, почвенное, речное, озерное, ледниковое, биологическое и хозяйственное. Ни одно из перечисленных звеньев, кроме большого круговорота, не представляет собой замкнутой системы.

Большая часть воды, испарившейся с поверхности Мирового океана, конденсируется в атмосфере в виде осадков и вновь поступает на его поверхность, завершая тем самым малый (океанический) круговорот: океанатмосфераокеан. Меньшая часть испарившейся с поверхности Мирового океана влаги перемещается воздушными потоками на сушу и частично выпадает на нее в виде осадков. Часть атмосферных осадков испаряется с суши, попадает в общий воздушный поток, движущийся в глубь материка, и вновь выпадает в виде осадков, тем самым завершая малый внутриматериковый круговорот: сушаатмосферасуша. Такие малые внутриматериковые круговороты могут повторяться несколько раз.

Большой круговорот воды на Земле можно представить следующим образом. Вода, испарившаяся с поверхности Мирового океана, переносится воздушными потоками на сушу, выпадает на нее в виде осадков и частично стекает обратно в Мировой океан, частично аккумулируется в области внутреннего стока, обычно в крупных бессточных озерах. Испаряясь с поверхности этих озер, влага в общем потоке водяных паров вновь попадает в Мировой океан.

В действительности механизм влагообмена океанатмосфераcушаокеан значительно сложнее, так как в формировании общего количества осадков над материками заметное участие принимают внутренние осадки, сформировавшиеся как в периферийных, так и внутренних областях суши. Представленная же схема большого круговорота воды на земном шаре этого фактора не учитывает.

Круговорот воды в природе:

А1 – осадки, выпадающие над сушей; А2 – осадки, выпадающие над океаном; Б1 – испарение с суши; Б2 – транспирация растительностью; Б3 – испарение с озер и рек; Б4 – испарение с океана; В1 – инфильтрация воды в почву; В2 – потребление воды растительностью; В3 – подземный сток воды в реки и озера; В4 – подземный сток воды в океан; Г – поверхностный сток в озера и реки.

В течение года в Мировом влагообороте принимает участие всего 0,037% общей массы гидросферы. Так как скорость переноса отдельных видов воды неодинакова, то и время их расходования и возобновления различно. Наиболее быстро возобновляются биологические воды, входящие в состав растений и живых организмов. Смена атмосферной влаги и запасов воды в руслах рек осуществляется за несколько дней. Запасы воды в озерах возобновляются в течение 17 лет, в крупных озерах этот процесс может длиться несколько сот лет. Так, в озере Байкал полное возобновление водных запасов происходит в течение 380 лет. Наиболее длительный период восстановления имеют запасы воды в подземных льдах зоны многолетней мерзлоты — 10 000 лет. Полное возобновление океанических вод происходит через 2500 лет. Однако за счет внутреннего водообмена (морских течений) воды Мирового океана в среднем совершают полный оборот в течение 63 лет.

Круговорот воды играет громадную роль в географической оболочке. В процессе круговорота воды осуществляется перераспределение тепла. Тепло, затрачиваемое на испарение в одном месте, высвобождается при конденсации влаги в другом. Круговорот воды — важнейшее звено в энергетическом обмене между гидросферой и атмосферой. Скрытая энергия, поступившая в атмосферу сводяными парами с поверхности земного шара, частично преобразуется в механическую энергию, обеспечивающую перемещение воздушных масс. Наряду с энергетическим обменом, взаимодействие гидросферы и атмосферы в процессе влагооборота сопровождается и обменом веществами (газовый и солевой обмен).

Некоторые элементы круговорота воды поддаются управлению человеком. Искусственное воздействие на процессы влагообмена в подземном слое воздуха применяют довольно широко: накопление воды в водохранилищах; уменьшение (увеличение) испарения; искусственное вызывание дождя; меры, способствующие задержанию воды (создание лесонасаждений, воздействие на почву) и т.д. Цель таких преобразований круговорота воды — сделать водные ресурсы доступными для хозяйственного использования, направить воду туда, где она более необходима. Однако следует иметь в виду, что вторжение в природу должно быть минимальным, так как гидросфера едина и всякое изменение ее в одном месте обязательно приводиткизменениям в других.

 Скачать реферат