КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Тема 2. Природные воды и их свойства. Водный баланс Земли
Вода - самое распространенное и самое необыкновенное вещество на Земле. Только вода в нормальных земных условиях может находиться в трех состояниях: твердом, жидком и газообразном. При этом она резко отличается от всех других веществ в подобных состояниях. Переход воды из одного состояния в другое требует затраты тепла (испарение, таяние) или, наоборот, сопровождается выделением соответствующего его количества (конденсация, замерзание). Для испарения 1 г воды необходимо затратить 597 кал, па таяние 1 г льда - 80 кал. Высокая скрытая теплота плавления льда обеспечивает медленное таяние снега и льда. Интересно, что на температуру воды (льда) поглощение или выделение тепла при переходе ее из одного состояния в другое не влияет. Химически чистая вода Н2О (окись водорода) в условиях нормального давления кипит при + 100ºС, замерзает при 0º и имеет наибольшую плотность при +4ºС. При охлаждении ниже +4ºС плотность воды уменьшается, объем увеличивается, причем в момент замерзания происходит резкое увеличение объема на 10% от объема жидкой воды. Эта аномалия воды играет в природе очень большую роль.При замерзании водоемов лед остается на поверхности, предохраняя воду от дальнейшего охлаждения. Если бы вода, охлаждаясь, становилась всегда более плотной, водоемы замерзали бы снизу (со дна). Они могли бы промерзать полностью и не всегда успевали бы оттаять за лето, что отразилось бы на жизни в водоемах и, конечно, повлияло на климат. Вода в природе не бывает химически чистой, потому что она сильнейший растворитель. Это всегда газово-солевой раствор различной концентрации, т. е. различной солености. Соленость воды измеряют в граммах на литр (г/л) и в промилле (‰). Различают воду пресную (до 1‰), солоноватую (до 24,7‰), соленую (> 24,7‰).
Увеличение солености влечет понижение температуры замерзания и температуры наибольшей плотности воды.
Из таблицы видно, что температура наибольшей плотности при увеличении солености падает быстрее, чем температура замерзания, и при солености 24,7‰ они совпадают. При дальнейшем повышении солености температура наибольшей плотности воды всегда ниже температуры замерзания. Это значит, что такая вода, охлаждаясь, становится более плотной и опускается вниз, а па поверхность поднимается вода менее холодная. Поэтому сильносоленые глубокие озера могут не покрываться льдом даже при очень низкой температуре, а мелкие промерзают до дна. Когда соленая вода в океане охлаждается, она погружается и несет с собой в глубину кислород. Аномально высока теплоемкость воды. Она в 2 раза больше, чем дерева, в 5 раз больше, чем песка, в 10 раз больше, чем железа, в 3000 раз больше, чем воздуха. Это значит, что, охлаждая на 1º один кубический сантиметр воды, можно нагреть на столько же 3000 см3 воздуха. Отсюда ясно значение Океана как аккумулятора тепла, понятно смягчающее влияние на климат даже небольших водоемов. Теплопроводность воды невелика, поэтому в нагревании водоемов главная роль принадлежит перемешиванию. Лед, обладая еще меньшей теплопроводностью, хорошо предохраняет воду от охлаждения. Из всех жидкостей (кроме ртути) у воды самое большое поверхностное натяжение. Именно поэтому вода может подниматься по капиллярам, пронизывающим почву и многие породы, движется вверх в растениях. Обнаружилось, что вода в капиллярах имеет удивительные особенности, еще до конца не раскрытые. Она не замерзает даже при -30°, но становится более вязкой и тяжелой. Охлаждая ее до - 70º, получили не лед, а аморфное, стеклообразное вещество. Превращение этой воды в нормальную потребовало нагревания до 650-700°С. Некоторые ученые предлагают капиллярную воду считать четвертым ее состоянием.
Свойства воды сильно изменяются под влиянием давления и температуры. Если «чистая» вода, находясь под давлением 1 атм., замерзает при 0°, то под давлением 600 атм. она замерзает при -5°С, 2200 атм. - при -22° С. Но под давлением 3500 атм. она замерзает всего при -17°С, под давлением 6380 атм. - при +0,16°. При давлении 20670 атм. образуется горячий лед, его температура +76°. Такой лед может быть в недрах Земли. При очень низких температурах (не выше-1700С) и небольшом давлении образуется сверхплотный лед 1, не имеющий кристаллической структуры. Он играет большую роль в кометах и «холодных» планетах. Особенности воды объясняются строением ее молекул и их взаимным расположением. Молекула воды - равнобедренный треугольник с отрицательно заряженным атомом кислорода в вершине и двумя положительно заряженными атомами водорода в основании. Несимметричное расположение «+» и «-»зарядов в такой «согнутой» молекуле приводит к возникновению полярности, большого дипольного момента. Отсюда способность молекулы воды ориентироваться в электрическом поле, сильное (в 80 раз по сравнению с воздухом) ослабление взаимного притяжения противоположно заряженных частиц вещества, находящегося в воде (сильная растворяющая способность воды). Удивительные свойства воды позволили возникнуть и развиться жизни на Земле. Благодаря им вода может, как мы увидим, играть незаменимую роль во всех процессах, совершающихся в географической оболочке. Общий объем гидросферы 1 454 327 200 км³. В единой, хотя и прерывистой, водной оболочке выделяются: воды Мирового океана - 1 370 000 000 кмЗ, подземные воды - 60 000 000 кмЗ, почвенная влага - 82 000 кмЗ; воды на поверхности суши: ледники - 24 000 000 кмЗ, озера - 230 000 км3, реки - 1 200 км3 и вода в атмосфере - 14 000 км3. Все эти воды (все части гидросферы) объединяются благодаря способности воды быстро переходить из одного состояния в другое и легко перемещаться.
Непрерывный процесс перемещения воды под воздействием солнечной энергии и силы тяжести, охватывающей гидросферу, атмосферу, литосферу, организмы, называют Мировым влагооборотом или круговоротом воды. Воздушные течения переносят и ту влагу, которая испаряется с поверхности океана, и ту, которая испаряется с суши. Прежде чем влага, испарившаяся с суши, попадает снова в океан, она не один раз выпадает на сушу и снова испаряется. Таким путем происходит увлажнение поверхности, удаленной от океана, осуществляется внутриматериковый влагооборот. В течение года в Мировом влагообороте принимает участие всего около 0,037 % общей массы поды гидросферы. Полное обновление воды в разных частях этой сферы происходит за различные кроме времени. Так, для обновления подземных вод требуются сотни тысяч и даже миллионы лет (это зависит от глубины их залегания и интенсивности водообмена), для обновления ледников - 8000 лет. Океан обновляется в среднем за 3000 лет, проточные озера - за десятки лет, замкнутые – за 200-300 лет, почвенная влага - в среднем за год, вода в реках - 30 раз в году (через каждые 12 суток), а в атмосфере 40 раз в году (через каждые 9 суток). Процесс перемещения влаги - это одновременно процесс перераспределения тепла, затрачиваемого на испарение в одном месте и освобождающегося при конденсации влаги в другом. В течение года в этом участвует часть получаемого поверхностью Земли солнечного тепла. Значение влагооборота в природе огромно. Осуществляя перенос влаги и тепла, он связывает земные оболочки и играет исключительно важную роль в образовании комплексной природной оболочки Земли. Баланс влагооборота и в планетарном и местном масштабах не может оставаться неизменным; не может не изменяться распределение природных вод в гидросфере. Так, например, в ледниковые периоды до 150 млн. нм3 воды изымалось из «оборота», оказываясь в ледниках. Количество воды в Океане при этом уменьшилось, сокращалась его акватория, меньше становилось испарение и т. д. Заметные влияния начинает оказывать деятельность людей, вызывающая образование на фоне Мирового влагооборота местных влагооборотов. Например, в Средней Азии в связи с поливным земледелием стало больше влаги в воздухе, увеличилось количество осадков в горах, что привело к некоторому росту ледников, питающих реки. Единство гидросферы проявляется в том, что всякое изменение в одном ее месте приводит к изменениям в других.
Дата добавления: 2015-04-30; Просмотров: 1027; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |