Распределение воды на земле

Гидросферу представляет собой совокупность всех видов природных вод Земли, находящихся в жидком, твердом и газообразном состояниях. В верхней части земной коры гидросфера представлена подземными водами, на литосфере – поверхностными водами или ледниками, и в атмосфере – преимущественно водяным паром.

В жидком состоянии вода распределена на Земле неравномерно – наибольшая ее часть приходится на Мировой океан, непрерывно охватывающий все океаны и моря планеты и покрывающий около 71% площади Земли.

Балтийское море
В каком состоянии находится вода, которую ты видишь на фотографии? В какое время года была сделана фотография? 

Круговорот воды в природе

Вода в гидросфере непрерывно находится в циркуляции: она постоянно меняет как свое местоположение, так и агрегатное состояние. Такой процесс называют круговоротом воды в природе. Воду на Земле приводит в движение энергия Солнца, изменяющая агрегатное состояние воды из твердого в жидкое или из жидкого в газообразное, заставляя ее перемещаться (воздушные массы, течения). Малый круговорот выглядит следующим образом: солнечное излучение нагревает воду Мирового океана, что приводит к ее испарению. Поднимающийся водяной пар достигает холодного слоя атмосферы, где он остывает и конденсируется, образуя облака. При достаточной концентрации воды в облаке частицы начинают сталкиваться, укрупняться, и под воздействием силы тяжести они в виде осадков возвращаются в Мировой океан. Несмотря на то, что малый круговорот представляет собой неполную картину, он все же крайне существенен, поскольку составляет очень большую часть круговорота воды в природе.

Совокупную циркуляцию воды называют большим круговоротом, который охватывает также и сушу. Вода, испарившаяся с поверхности Мирового океана, перемещается воздушными потоками, и, оказываясь над сушей, выпадает на нее в виде осадков. С земной поверхности часть воды стекает в водоемы, откуда течет обратно в Мировой океан. Другая часть воды впитывается в почву, образуя подземные воды, которые также возвращаются в Мировой океан посредством источников и проточных водоемов.

На разных этапах гидрологического цикла вода перемещается с разной скоростью. Среднее время, которое требуется на прохождение одного этапа гидрологического цикла, называют средним временем обновления. Выше всего скорость в атмосфере, где среднее время обновления составляет 9–10 дней. В Балтийском же море, например, среднее время обновления составляет около 20 лет, а в материковых ледниках или подземных водах и вовсе 10 000–20 000 лет.

Свойства воды в гидрологическом цикле постоянно меняются. Например, протекающие через горные породы подземные воды обогащаются минеральными веществами, а из моря, несмотря на его соленость, в атмосферу испаряется пресная вода. С сельскохозяйственных земель вода, в больших количествах содержащая питательные вещества, поступает в реки, которые несут их в водно-болотные угодья, озера и моря.

Сравнение объема Земли с объемом всей содержащейся в гидросфере водой и пресной водой 
​Диаметр Земли составляет 12 700 км, если же придать форму шара всей содержащейся на планете воде, ее диаметр составит всего 1400 км. Масса гидросферы составляет около 0,023% от совокупной массы Земли.
Изучение круговорота воды в природе
​Гидрологический цикл, среднюю скорость обновления и водный баланс изучают по содержанию растворенных в воде веществ. Часто с этой целью также используются красители. Например, чтобы определить скорость и направление движения подземных вод, окрашивают воду в месте инфильтрации воды атмосферных осадков. В числе прочего такой метод позволил изучить пещерные системы в Венгрии, возникшие в результате воздействия подземных вод на известняк. Используемые красители не представляют опасности для природы, распадаясь через несколько недель.

Почему вода на Земле циркулирует? Какое влияние циркуляция оказывает на свойства воды? 

В чем заключается различие между большим и малым круговоротом воды? 

Распределение воды в гидросфере
​Почти 97% воды приходится на соленый Мировой океан. Основной объем пресной воды содержится в ледниках. Вода, пригодная для использования человеком, содержится в реках, озерах и почве, образуя менее 1% гидросферы.
Большой (мировой) круговорот воды в природе
Водяной пар попадает в атмосферу преимущественно в результате испарения воды с поверхности Мирового океана, внутренних водоемов, поверхности Земли и растений, однако еще одним путем является сублимация. Сублимация представляет собой процесс, при котором вода переходит из твердого состояния (льда) в газообразное (водяной пар), минуя стадию жидкого состояния (испарение снега и льда).

Участие того или иного региона в круговороте воды и его водный баланс зависят от его геологического строения, рельефа и места расположения (климат, растительность). Например, из выпавших над Эстонией атмосферных осадков (в среднем 650 мм/год) в атмосферу испаряется 60%, в реки стекает 30%, а оставшиеся 10% впитываются в почву, образуя подземные воды. В Австралии (осадков 465 мм/год) в атмосферу испаряется около 90%, посредством рек в Мировой океан возвращается 9%, а в почву впитывается лишь 1%.

Водный баланс местности необходимо определять для планирования экономного водопользования. Например, на основании информации о водном балансе в пустынных местностях высчитывают максимальный объем воды, который можно откачать из рек для полива полей. Сравнив водный баланс Эстонии и Австралии, несложно сделать вывод, что в Эстонии для сельскохозяйственных нужд можно использовать подземные и поверхностные воды, в Австралии же нужно накапливать воду атмосферных осадков.

Резервуар для сбора воды в Австралии
Сбор дождевой воды для бытового использования очень распространен в Австралии. Около четверти домохозяйств имеют собственную систему сбора дождевой воды. В густонаселенных районах во время засухи устанавливаются ограничения на использование воды. В этом случае дождевая вода, собранная в резервуаре, является хорошей альтернативой воде из водопровода.
Сухое русло реки в Западной Австралии
Реки в экваториальном климате в Западной Австралии в засушливый период пересыхают. Когда наступает сезон дождей, русла быстро наполняются водой, но вода быстро испаряется.

Почему среднее время обновления в атмосфере выше, чем в подземных водах? 

Что демонстрирует водный баланс? Почему важна эта информация? 

Безответственная эксплуатация водных ресурсов

Аральское море когда-то было крупным соленым озером в Средней Азии, располагавшимся среди пустынь. Его исчезновение – наглядный пример безответственной эксплуатации водных ресурсов, в результате которой был нарушен естественный круговорот воды.

Озеро питали две крупных реки – Амударья и Сырдарья. В 1960-х годах из этих рек начали осуществлять забор воды с целью орошения полей, в результате чего сток воды в озеро сократился, и его площадь стала стремительно уменьшаться. С 1960-х годов объем Аральского моря сократился на 90% – на данный момент от него осталось три небольших озера. Регион полностью лишился некогда прибыльного рыболовного промысла. Исчезла окружавшая Аральское море богатая растительность, а на месте бывшего озера образовалась огромная песчано-солончаковая пустыня. После исчезновения моря изменился и местный климат: зимы стали холоднее, а лето – жарче.

Сегодня такая же судьба ожидает и Мертвое море.

Береговая линия Аральского моря в 2000–2008 годы
Аральское море в 2014 году

Определения

  • Мировой океан – непрерывная оболочка Земли, охватывающая все океаны и моря планеты и покрывающая около 71% площади Земли
Palun oota