Лекция 4. 1.Понятие о гидросфере. Свойства и происхождение воды

Тема: ПОНЯТИЕ О ГИДРОСФЕРЕ. МИРОВОЙ ОКЕАН

Вопросы:

1.Понятие о гидросфере. Свойства и происхождение воды

2.Круговорот воды на Земле. Значение воды в жизни человека

3.Мировой океан, его части. Свойства морской воды

4.Течение Мирового океана

5.Жизнь в океане, его ресурсы. Охрана вод Мирового океана

1. Понятие о гидросфере. Свойства и происхождение воды

Вода – самый распространенный на Земле минерал. Она образует одну из оболочек Земли – гидросферу.

Гидросфера – это водная оболочка Земли, которая включает в себя химически не связанную воду: Мировой океан, воды суши, ледники, подземные воды. Общий объем гидросферы равен 1,5 млрд. км³. Главная масса воды сосредоточена в океанах (≈94%). Пресной воды на Земле лишь 2% от общей массы.

Вода обладает уникальными свойствами:

1. Вода – единственный минерал, существующий в естественных условиях в твердом, жидком и газообразном состоянии. Переход состояний обеспечивает круговорот воды в природе.

2. Изотопный состав воды многообразен. В состав молекулы воды могут входить различные изотопы водорода и кислорода. Например, если в молекуле воды содержится изотоп водорода дейтерий, такую воду называют тяжелой.

3. Вода – самое теплоемкое тело на Земле. Поэтому очень высока ее теплота плавления и испарения. Это аккумулятор тепла на Земле, т.к. влажные массы воздуха, поступив на более холодную территорию, выделяют большое количество тепла за счет перехода воды из газообразного состояния в жидкое или твердое. При испарении воды происходит обратный процесс – поглощение тепла.

4. При понижении температуры от +4°С до 0⁰С вода увеличивает свой объем, вот почему разрушаются скалы, в трещинах которых замерзла вода.

За счет изменения плотности воды с изменением температуры происходит и дыхание водоемов. Осенью при падении температуры воды ниже 4⁰С плотность верхнего слоя воды, обогащенного кислородом, возрастает, он опускается на дно, водоем делает вдох. Весной – такая холодная вода опускается на дно, а накопивший углекислый газ придонный слой поднимается – водоем делает выдох. Этот газообмен необходим для живых организмов водоема.

1.Вода обладает самым высоким после ртути поверхностным натяжением и смачиванием. С этим связана циркуляция воды в почве, движение соков в растениях, кровообращение у животных.

2.Вода – универсальный растворитель и легко реагирует со многими веществами.

3.Вода обладает магнитными свойствами, т.к. ее молекула – диполь. С этим связана биологическая активность талой воды, «живой» воды, получаемой в специальных аппаратах. Молекулы в такой воде расположены упорядоченно, она заряжена, лучше усваивается живыми организмами и стимулирует их жизнедеятельность. Яркий пример, подтверждающий это явление – любовь детей к сосулькам. Магнитное поле Земли влияет на направление морских течений. Кроме того, вода текуча, прозрачна, у нее нет запаха и цвета.

Образование воды на Земле связано с образованием и эволюцией планеты. Существует гипотеза о том, что первоначально вода находилась в связанном состоянии в веществе газово-пылевого облака. После образования планеты вода высвободилась в самостоятельную фазу. Первоначальный раствор изменился под воздействием биосферы. Испарение с поверхности океана и конденсация паров привели к образованию пресных водоемов. Подтверждением этой теории является сходство состава продуктов извержения вулканов и состава океанических вод. Формирование вод океанов происходило путем дегазации вулканических извержений. Первоначальный раствор изменялся под воздействием биосферы.

В верхних слоях атмосферы происходит диссипация – процесс потери воды. Существует гипотеза о том, что через миллионы лет Земля потеряет воду.

2. Круговорот воды на Земле

Единый процесс обмена вод называют круговоротом воды, охватывающим гидросферу, атмосферу, литосферу и биосферу.

Движущими силами круговорота воды является тепловая энергия Солнца и сила тяжести.

В круговороте воды выделяют три звена: атмосферное, океанское, материковое.

Атмосферное звено представляет собой перенос влаги при движении воздуха и образовании осадков. Из атмосферы выпадают осадки в течение года: на сушу 720 мм, на океан 1140 мм. Вода в атмосфере сменяется за 8 суток.

Океанское звено характеризуется испарением воды, которая конденсируется в атмосфере и выпадает в виде осадков. Вся вода в океане сменяется каждые 63 года.

Материковое звено включает воды суши, ледники, подземные воды. Наиболее подвижны речные воды, вода в них сменяется через 10 – 12 лет.

Испарение воды с поверхности океана, конденсация водяных паров в атмосфере и выпадение атмосферных осадков на океан образует малый круговорот.

Другая часть водяных паров перемещается с воздушными массами на материки, где образуются и выпадают осадки. Атмосферные осадки, выпавшие над сушей, частично испаряются, и вновь поступают в атмосферу. Часть их фильтруется в грунт, образуют подземные воды и реки. Из части вод на суше формируется речной сток. Реки и подземные воды, имея уклон, стекают в сторону океана, завершают большой круговорот вод земного шара. В этом круговороте участвует океан, атмосфера и воды суши.

В круговороте ежегодно участвует около 52000 км³ или 0,03% общего объема воды. Отсюда следует, что воды обновляются за 3 тыс. лет. Из этого становится ясно, почему такую остроту приобретает проблема охраны вод Мирового океана.

Велик и хозяйственный круговорот воды. Вода нужна человеку для питья, в быту, на производстве. Человеку необходимо до 3 л питьевой воды в сутки. На санитарные нужды житель Москвы расходует 600 л воды, житель Брянска – 120 л воды в сутки. Для выплавки 1 т чугуна нужно 300 т воды; для производства 1 кг синтетического волокна – 5 т воды. Чтобы вырастить 1 кг зерна, на орошение пшеницы нужно израсходовать 100 кг воды.

Таким образом, вся жизнь человека и развитие цивилизации связано с водой.

3. Мировой океан, его части. Свойства морской воды

Под Мировым океаном понимают огромные водные пространства, покрывающие непрерывной оболочкой значительную часть земного шара.

Мировой океан делится на 4 основных части: Тихий, Атлантический, Индийский, Северный Ледовитый. Границами между ними служат материки и меридианы крайних точек этих материков.

Море – более или менее обособленная часть океана, отличающаяся от соседних по физическим, химическим, биологическим особенностям, рельефу дна, характеру течений и приливов.

Различают несколько типов морей:

Средиземные (расположенные в геосинклинальных областях между материками (Средиземное, Красное моря));

Внутренние (лежащие внутри материков (Балтийское, Черное));

Открытое (Баренцево, Карское);

Полузамкнутые (Северное);

Межостровные (Японское).

Между рельефом суши и рельефом морского дна есть сходства. А морском дне есть равнины, высокие плоскогорья и горные страны, но рельеф дна беднее, чем рельеф суши.

Моря образуют заливы и проливы.

Залив – более или менее обособленная часть океана, мало отличающаяся от окружающих водных пространств (Персидский, Гудзонов заливы).

Пролив – сравнительно узкая часть моря или океана, разделяющая материки или острова (Ла-Манш, Магелланов проливы).

Морская вода является газово-солевым (содержащим 44 химических элемента) веществом. Соотношение солей в морской воде постоянно, оно регулируется жизнедеятельность морских организмов.

Соленость морской воды измеряют в пропиле (1 пропиле = 1/1000 часть). Средняя соленость Мирового океана составляет 35 пропиле, т.е. в 1 л воды растворено 35 г соли. Наибольшая соленость отмечается в тропиках, где велико испарение, а приток воды небольшой. Меньшая соленость – на экваторе (из-за большого количества осадков), и в умеренных широтах (из-за малой испаряемости).

Соленость влияет на другие физические свойства воды (плотность, электропроводность, скорость звука, температура льдообразования).

Прозрачность морской воды – это глубина проникновения солнечного свет в воду. Относительная прозрачность – это глубина на которой перестает быть виден белый диск диаметром 30 см (диск Секки).

Прозрачность зависит от поглощения и рассеяния света, содержания взвешенных частиц. Совокупное действие этих факторов обусловливает цвет морской воды. Поток рассеянного света вызывает голубой или синий цвет – собственный цвет чистой воды. Наиболее прозрачное море – Саргассово, диск виден н6а глубине 30 м, вода синего цвета. При прозрачности 8-9 м цвет морской воды зеленый, при прозрачности 2 м и менее цвет желтоватый.

Температура морской воды у поверхности приблизительно соответствует широте местности. В жарком поясе на поверхности океанов она повышается к западу, а в умеренном – к востоку. Температура на поверхности воды зависит от климата, времени года и суток. На глубине свыше 3 -4 тыс. м во всех морях температура около 2⁰C. При этой температуре морская вода имеет наибольшую плотность. Температура воды также определяется морским течением.

4. Течение Мирового океана

Морские течения – горизонтальные перемещения воды на большие расстояния, со скоростью от 5 см до 4 м/с. Течения возникают по разным причинам.

Ветровые (дрейфовые) – под действием устойчивого ветра. Северо-восточный пассат образует Северное пассатное течение. Т.к. между пассатами Северного и Южного полушарий имеется экваториальная зона штиля, то по ней в сторону, противоположную дрейфовым пассатным течениям, образуется Экваториальное противотечение.

Под пассатным течением на глубине 100 – 400 м идут подповерхностные противотечения. В умеренных широтах западные ветры создают западные течения. В Южном полушарии находится течение Западный дрейф. В Северном полушарии развитию западного течения мешают материки. Муссоны формируют течения северной части Индийского океана и другие течения.

В районе ветра течения называют «вынужденными», за его пределами – «свободными».

Постоянный ветер приводит в движение сначала верхний слой воды, затем более глубокий слой глубиной до 200 – 300 м. Направление ветра и созданное им течение не совсем совпадают. Скорость течения убывает с глубиной, а направление течения под влиянием вращения Земли отклоняется и на некоторой глубине оказывается противоположным поверхностному. Т.о. направление дрейфового течения отклоняется под действием силы Кориолиса на 45⁰ вправо от направления ветра в северном полушарии в умеренных и высоких широтах.

Компенсационные – возмещают убыль воды в какой-либо части океана, которая вызвана устойчивым ветром с суши на море. Например, Калифорнийское течение.

Стоковые течения – вызваны наклонами уровня моря из-за стока речных вод, сильного испарения, выпадения атмосферных осадков или другими причинами. Например, течение в Бенгальском заливе.

Плотностные течения – образуются между морями с различной плотностью воды. Например, из Азовского моря более пресная вода устремляется в Черное море, близко к поверхности воды, глубже идет соленая вода из Черного моря в Азовское.

По физико-химическим свойствам воды течения подразделяются на теплые, холодные, соленые и опресненные.

Течения имеют большое значение. Они влияют на климат. Гольфстрим обусловливает незамерзание портов Европы, делает ее климат более влажным и мягким. Холодные течения у побережий служат причиной засушливого климата, формируя пустыни.

5. Жизнь в океане, его ресурсы и охрана вод Мирового океана

Богат и разнообразен растительный и животный мир Мирового океана. Ежегодно он создает 40 млрд. т биомассы. Моря и океаны населяют 180 тыс. видов организмов.

Органический мир океана состоит из трех групп: бентоса – обитателей дна (растения, черви, моллюски); планктона – обитателей водной толщи, неспособных активно перемещаться на большие расстояния; нектона – обитателей вод, свободно проплывающих большие расстояния (рыбы, китообразные).

Основа и начальное звено пищевой цепи океана – фитопланктон, например, диатомовые водоросли, населяющие верхний стометровый слой воды. Зеленые растения встречаются до глубины 200 м, в слое проникновения солнечных лучей.

Животные заселяют всю толщу воды, наиболее многочисленны и разнообразны они в прибрежных зонах.

Из используемых биологических ресурсов океана 85% составляет рыба. В результате происходит истощение рыбных запасов, вылов рыбы необходимо регулировать. Из млекопитающих океана промысловое значение имеют киты, тюлени, морские котики. Но многие из этих животных находятся на грани исчезновения, занесены в «Красную книгу». Приняты меры по их охране: международные соглашения об охоте, создание заповедников, искусственное разведение.

Человек недостаточно широко использует обильный мир беспозвоночных (устриц, кальмаров), их добыча составляет доли процента всех животных, а также водоросли, планктон. Мало используются водоросли (морская капуста, морской салат).

Планктон пока почти не используется, хотя он может служить продуктами питания и кормом для скота.

Минеральными ресурсами океана являются растворенные в нем соли и другие вещества. Из морской воды добывают поваренную соль, сульфаты, бром, магний, калий. На дне океанских желобов имеются запасы железо-марганцевых руд. Со дна морей, из зоны шельфа добывают нефть. Запасы ее в морях в 24 раза превышают запасы на суше.

Энергетические ресурсы океана заключаются в запасах атомного сырья – тяжелой и сверхтяжелой воды. Осваивается энергия приливов, ветровых волн, силы прибоя, морских течений. Например, на Кольском полуострове построена приливная электростанция.

Рациональное использование ресурсов и охрана вод Мирового океана – две взаимосвязанные проблемы.

С развитием промышленности и сельского хозяйства возрастает выброс в реки фосфатов, нитратов, которые выносятся в Мировой океан и загрязняют его.

Ежегодно в Мировой океан, внутренние водоемы и реки поступает до 900 км² вод, содержащих тяжелые металлы (ртуть, свинец).

Наиболее пагубное воздействие оказывает на жизнь океана нефтяное загрязнение. Ежегодно в воды Мирового океана поступает до 10 млн. т нефти. Из 1 т нефти образуется пленка на 12 км² поверхности воды. Она препятствует газообмену, испарению, губит рыб, планктон, морских птиц.

Кроме того, океан загрязнен промышленным и бытовым мусором.

Для борьбы с загрязнением созданы станции очистки в портах, построены суда для сбора нефтяной пленки.

Важная проблема – очистка вод суши. Агентами самоочищения воды являются бактерии и водоросли. Применяются механические, химические, биологические методы очистки вод в очистных сооружениях.

Единственный надежный способ оздоровить воды – создание замкнутого циклопроизводства, многократное использование обработанной воды.

Всемирная декларация прав человека, Конституция РФ, Закон об охране природы и Водное законодательство предусматривают меры по предотвращению загрязнения и очистки вод. Вы также можете и должны включиться в охрану воды. Экономия воды в быту, исправные краны, исполнение призыва «Не надо мусорить» - доступны всем.

Дата добавления: 2014-10-17; просмотров: 454; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!