Розділ «Глава 7. ГІДРОСФЕРА»

7.1. Загальна характеристика

Природні води Землі формують її гідросферу. Вона включає в себе Світовий океан, води суші (ріки, озера, сніговий покрив і льодовики), підземні і атмосферні води, а також воду живих організмів. Таке трактування гідросфери є найбільш правильним, бо воно включає в себе не тільки накопичення самої води (снігу, льоду) на земній поверхні, а і взаємопов'язані з ними води у верхній частині літосфери і нижній частині атмосфери. Зауважимо, що під гідросферою інколи розуміють переривчасту водну оболонку земної кулі, розташовану на поверхні земної кори та в її товщі, яка представлена сукупністю океанів, морів і водних об'єктів суші. Але таке розуміння гідросфери є неповним, воно значно звужує справжні межі водної оболонки як однієї з найважливіших геосфер Землі.

Загальний об'єм води в гідросфері становить близько 1390 млн км3 при цьому на долю Світового океану припадає 96,4 % (табл. 5). Із загальної кількості прісних вод на Землі на рідку фазу припадає лише 29 %, решта — це, головним чином, тверда фаза (лід).

Таблиця 5. Запаси води на земній кулі

Звертає на себе увагу асиметричність у розташуванні вод і суші на земній кулі: водами Світового океану вкрито 361 млн км2, тобто майже 3/4 поверхні нашої планети. Найбільш суттєво вода переважає над сушею в Південній півкулі. Характерно, що і на кожному з материків, обжитих людьми, водні ресурси розподілені також вкрай нерівномірно. Наприклад, в Азії одні райони дуже добре забезпечені водою (Східний Сибір, Далекий Схід, Південно-Східна Азія), а інші відчувають у ній гостру потребу (Центральна Азія, Казахстан, Аравійський півострів).

Встановлено, що з плином часу відбувається перерозподіл води в гідросфері, причому головними елементами в цій системі виступають Світовий океан і льодовики. У міжльодовикові періоди льодовики тануть і збільшується об'єм води в океанах. У льодовикові періоди відбувається зворотний процес: атмосферні опади нагромаджуються в льодовиках, зменшуючи об'єм Світового океану. Ці зміни в агрегатному стані води суттєво позначаються не тільки на морфології морських узбереж, а й значно впливають на еволюцію природи Землі в цілому та її окремих регіонів.

Характерною властивістю гідросфери є її єдність і безперервність. Це зумовлено спільністю походження всіх видів природної води, тісним взаємозв'язком між її окремими ланками, постійним переходом кожного з її видів у інший. Вода в географічній оболонці знаходиться в рідкому, газоподібному і твердому стані, що є однією із суттєвих причин регіональних особливостей природи. Вода на Землі є універсальним розчинником, вона взаємодіє з абсолютною більшістю речовин, не вступаючи з ними в хімічні реакції. Це забезпечує постійний обмін речовин, наприклад між організмами і навколишнім середовищем, між сушею і океаном.

Вода — це не тільки елемент природного середовища, а й активний геологічний та географічний фактор: вона є носієм механічної і теплової енергії, транспортує речовини, здійснює ерозійно-акумулятивну роботу. Вода внаслідок своєї рухомості відіграє найважливішу роль в обміні речовиною і енергією між геосферами і різними географічними районами.

По-справжньому універсальна роль води в природі пояснюється її своєрідними і здебільшого аномальними фізичними і хімічними властивостями. Завдяки цим властивостям вода визначає не тільки всі процеси у водних об'єктах, а і багато особливостей кліматичних, метеорологічних і геоморфологічних процесів на Землі.

Вода як один з найважливіших природо формуючих факторів має певні специфічні особливості. Так, усі тіла при переході з рідинного стану в твердий ущільнюються, а лід, навпаки, стає легшим. Ця властивість має виняткове значення для живих організмів, що населяють гідросферу: лід через меншу питому вагу залишається на поверхні і, маючи погану теплопровідність, перешкоджає промерзанню водної товщі. Так само й сніг захищає ґрунти від промерзання, а посіви озимих — від вимерзання.

Максимальну густину прісна вода має при +4 °С. Тому у водоймах на великих глибинах нагромаджується вода саме з такою температурою. Але температура, за якої вона досягає найбільшої густини, залежить від солоності: чим солоність більша, тим нижча температура води з найбільшою густиною. При збільшенні солоності сповільнюється замерзання води. Температура води найбільшої густини зменшується при збільшенні солоності повільніше, ніж температура її замерзання, і тільки при солоності +24,7 % вони збігаються. При подальшому збільшенні солоності температура води з найбільшою густиною завжди нижча від температури замерзання води. Це означає, що така вода, охолоджуючись, стає важчою і опускається, а з дна на поверхню піднімається вода більш легка і тепла. Внаслідок цього озера з високою солоністю довго не замерзають навіть при дуже низькій температурі, тоді як прісні озера швидко покриваються льодом.

При замерзанні вода збільшується в об'ємі на 10 %. При цьому вона розширюється з такою силою, що розриваються навіть металеві труби, якщо вони були заповнені водою. У цьому полягає одна з причин інтенсивного фізичного вивітрювання гірських порід, що призводить до утворення в них тріщин і поступового дроблення матеріалу.

Вода має найбільший (за винятком ртуті) поверхневий натяг з усіх відомих рідин. Ця властивість дає можливість руху води в рослинах і розчинених у ній поживних речовинах на значну висоту.

Теплоємність води з усіх відомих у природі тіл теж найбільша (за винятком водню і рідинного аміаку). При цьому теплоємність води з підвищенням температури спочатку зменшується і досягає мінімуму при ЗО °С, а потім знову зростає.

Водне середовище зіграло дуже важливу роль у виникненні і розвитку життя на Землі.

7.2. Кругообіг води

Серед численних рис і особливостей гідросфери слід особливо виділити рух. Гідросфера дуже динамічна. Рух є основою кругообігу води — грандіозного процесу обертання води в географічній оболонці, який зв'язує всі природні води, розподіляє їх на планеті, забезпечує прісними водами рослин, тварин і людей. З кругообігом води пов'язаний розвиток ерозійних процесів і розчленування поверхні Землі.

Суть кругообігу така. Вода, випаровуючись із поверхні океану і суші, поповнює атмосферу вологою. Внаслідок підняття повітря угору воно охолоджується, а водяна пара конденсується, утворюються атмосферні опади, які випадають переважно у вигляді дощу і снігу. Дощові і снігові опади частково поглинаються ґрунтами, а вода, яка не встигає просочитися крізь землю, утворює поверхневий стік. Вона стікає зі схилів, збирається у вимивинах, балках і ярах в потоки, за розгалуженою сіткою яких потрапляє до рік. Але це лише частина материкового стоку — поверхневого. Ріки живлять підземні води внаслідок просочування ґрунтових вод через товщу осадових порід. Частина найактивніших підземних вод виходить на поверхню у вигляді джерел або дренується ріками. Ріки найчастіше одержують постійний притік саме завдяки стійкому живленню підземними водами. Води озер і морів, як і Світового океану в цілому, поповнюються також атмосферними опадами і річковими водами. Таким чином відбувається безперервне відновлення вод, що були втрачені внаслідок випаровування з поверхні океану або суходолу.

Рушійними силами кругообігу води виступають сонячна енергія і сила тяжіння. Під впливом тепла відбуваються випаровування і активні висхідні переміщення водяної пари. Затрачена на випаровування енергія звільняється при конденсації вологи в атмосфері. Сила тяжіння є причиною падіння крапель дощу, течії рік, руху ґрунтових і підземних вод.