Распространение воды на земном шаре

Общее количество воды на Земле и в земле составляет около 1,8 млрд км³ (1% массы Земли). Количество воды на земном шаре, исключая химически и физически связанную воду земной коры и мантии, по приблизительным подсчетам составляет 1,5 млрд км³. По В. И. Вернадскому, общий объем воды в земной коре (до глубины 16 км) составляет примерно 0,4 млрд км³. Различные исследователи оценивают количество воды, содержащейся в земной коре до мантии, от 0,0015 до 1,2 млрд км³. Все виды вод ниже поверхности земли составляют подземную гидросферу. Ее изучает гидрогеология.

Вода океанов и морей составляет 1,37 млрд км³. Пространство Земли, покрытое водами океанов и морей, представляет собой непрерывную оболочку и называется Мировым океаном. Воды Мирового океана и воды суши в жидком и твердом состоянии образуют гидросферу.

Гидросфера – это водная оболочка Земли. Она располагается между атмосферой и литосферой (земная кора и верхний слой мантии до астеносферы) и включает в себя все океаны, моря, озера, реки и другие континентальные водоемы. Гидросфера не образует сплошного слоя и покрывает земную поверхность на 71 %. Средняя глубина ее составляет около 3,8 км, наибольшая – свыше 11 км (11 023 м – глубина Мариинской впадины в Тихом океане).

Некоторые исследователи понимают под гидросферой совокупность всех форм проявления воды в природе, начиная со сплошного водного покрова, занимающего 2/3 поверхности Земли (моря, океаны), и кончая водой, которая входит в состав минералов и горных пород. В таком понимании гидросфера является непрерывной оболочкой Земли.

Вода непрерывно и повсеместно распределена по поверхности Земли. Она всегда содержится в атмосфере (до высоты 10–15 км) в виде паров. В жидком, твердом, парообразном виде она содержится в трещинах, порах горных пород, проникая до глубины нескольких тысяч метров, где горное давление еще недостаточно для того, чтобы зажать все пустоты и тем самым положить предел ее дальнейшему распространению. В горных породах вода заполняет поры (мельчайшие пустоты диаметром менее 1 мм), каверны, трещины. Горные породы, которые содержат или могут содержать в себе жидкости или газы, называют коллекторами. Глубже под землей вода существует уже в другом состоянии, входя в состав минералов и горных пород в виде конституционной, кристаллизационной и гидратной воды.

Ледяной покров планеты (ледники Антарктиды, Арктики, высокогорья) также относят к гидросфере. Масса гидросферы в 275 раз больше массы атмосферы, но составляет лишь одну четырехтысячную долю массы Земли. Она содержит 1,46 · 2024 г жидкой воды и льда. В континентальной земной коре – 4,42 · 1023 г воды, в океанической – 3,61·1023 г. Основная масса гидросферы – около 94% – сосредоточена в Мировом океане, площадь которого составляет 261 059 км², а общий объем – 1 370 млн км³. Приблизительно 4,5% ее приходится на долю континентальных водоемов и подземных вод и почти 1,5% концентрируется в материковых ледниках. В табл. 1 приведено распределение воды на Земле.

Таблица 1 - Объем гидросферы и интенсивность водообмена

Составляющие гидросферы	Объем всей воды, тыс. км^3 (%)	Объем пресных вод, тыс. км^3	Интенсивность водообмена, годы
Мировой океан	1 370 000 (94)	–	3 000
Подземные воды *	60 000 (4,12)	4 000	5 000
Ледники	24 000 (1,65)	24 000	8 600
Озера
Почвенная влага
Пары атмосферы			0,027
Речные воды	1,2	1,2	0,032
Вода в живых организмах(биологическая вода)	1,12	1,12	–

*В активном водообмене участвуют и могут использоваться всего лишь 4 тыс. км³ подземных вод, расположенных на небольших глубинах.

Общее количество воды можно определить лишь приближенно ввиду большой трудности подсчета ее запасов внутри Земли. К тому же у разных авторов эти данные немного отличаются. С большей точностью известны запасы воды в Мировом океане и атмосфере. По данным С. А. Чечкина, масса всей воды на Земле оценивается примерно в 2 · 1021 кг.

Сюда включены воды гидросферы и атмосферы, а также вода, находящаяся в различных состояниях в литосфере, мантии Земли и биологических объектах (табл. 2) [69].

Как следует из табл. 2, запасы воды в гидросфере составляют примерно 1,34–1,39 млрд км³, из них на приходится около 97%.

Общий запас воды в Мировом океане не является преобладающим на Земле: в физически и химически связанном состоянии ее гораздо больше в глубоких земных недрах. Воды геосфер тесно связаны между собой. При соответствующих условиях они могут переходить из одной сферы в другую, изменяя при этом физическое состояние на твердое, жидкое, газообразное. Но они едины и находятся в постоянном движении.

Указанное распределение вод между Мировым океаном, материками и атмосферой является относительно устойчивым для эпох равенства приходной и расходной частей водного баланса суши и Мирового океана. В периоды, когда такое равенство нарушается, происходят изменения размеров и уровней морей и океанов, площадей материков и островов и их увлажненности. Это характерно для современной эпохи увеличения количества воды в Мировом океане.

Таблица 2 Запас воды на Земле

Гидросфера, ее составная часть	Объем воды, 10^3 км^3	Автор, год
Гидросфера	1 387 983 1 337 758	А. А.Самохин, 1984 С. П. Паркер, 1980
В том числе: Мировой океан	1 338 000 1 349 928 1 370 000	А. А.Самохин, 1984 С. П. Паркер, 1980 Г. П. Калинин, 1968
подземные воды:
гравитационные и капиллярные	23 400	А. А.Самохин, 1984
до глубины 4 000 м	8 400	С. П. Паркер, 1980
свободная гравитационная вода	60 000	Г. П. Калинин, 1968
земной коры до глубины	5 000 м	29 000
ледники	26 064	А. А. Самохин, 1984
озера: пресноводные	176	А. А. Самохин, 1984
соляные озера и внутренние моря	130	С. П. Паркер, 1980
почвенная влага	100	С. П. Паркер, 1980
почвенная влага и грунтовые воды	16,5	А. А.Самохин, 1984
реки	67 2,12 1,3	С. П. Паркер, 1980 А. А.Самохин, 1984 С. П. Паркер, 1980
водяной пар атмосферы	12,9 13	А. А.Самохин, 1984 С. П. Паркер, 1980
болота	11,5	А. А.Самохин, 1984
Литосфера	1 800 000	А. Полдерварт, 1955
В том числе до глубины: 16 км	400 000	В. И. Вернадский, 1936
25 км	1 300 000	В. И. Вернадский, 1936
Мантия Земли	200 000 000	А. П. Виноградов, 1959

Гидросфера значительно моложе самой планеты – ее возраст составляет около 2,5–3,0 млрд. лет. На первых этапах своего существования поверхность Земли была полностью безводной, да и в атмосфере водяной пар практически отсутствовал. Образование гидросферы обусловлено процессами отделения воды из вещества мантии (например, при извержении вулканов). Гидросфера в настоящее время составляет неразрывное единство с литосферой, атмосферой и биосферой. Именно для последней – биосферы – весьма важное значение имеют уникальные свойства воды как химического соединения, например: изменения в объеме при переходе воды из одного фазового состояния в другое (при замерзании, при испарении); высокая растворяющая способность по отношению почти ко всем соединениям на Земле. Вода имеет наибольшие величины поверхностного натяжения, диэлектрической постоянной, теплоты парообразования и теплоты плавления.

Именно наличие воды по своей сути обеспечивает существование жизни на Земле в известной нам форме. Из воды, как простого соединения, и углекислоты растения способны под действием солнечной энергии в присутствии хлорофилла образовывать сложные органические соединения, что, собственно, и является процессом фотосинтеза.

Вода на Земле распространена неравномерно – большая часть ее сосредоточена на поверхности. Более 98 % всех водных ресурсов Земли составляют соленые воды океанов, морей и некоторых озер, а также минерализованные подземные воды. Общий объем пресной воды на Земле равен 28,25 млн км³, что составляет всего лишь 2 % общего объема гидросферы. При этом наибольшая часть пресных вод сосредоточена в материковых льдах Антарктиды, Гренландии, полярных островов и высокогорных областей. Эта вода в настоящее время малодоступна для практического использования человеком.

Между атмосферой, гидросферой и литосферой происходит постоянное взаимодействие и обмен количеством энергии и вещества. В литосфере большая часть воды содержится в физически и химически связанном виде. По В. И. Вернадскому, общий ее объем в земной коре до глубины 20–25 км равен приблизительно 1,3 млрд км³, что примерно соответствует объему воды в океане. Объем свободной гравитационной воды в пятикилометровой толще земной коры в пределах суши определяется в 60 млн км³. Объем воды в атмосфере сравнительно невелик, около 14 тыс. км³. В мантии, по данным А. П. Виноградова, находится не менее 13–15 млрд км³ химически связанной воды, т. е. примерно в 13–15 раз больше, чем в Мировом океане и на суше.

Количество воды в различных частях гидросферы приведено в табл. 1, 2. Обращают на себя внимание малые единовременные запасы воды в атмосфере и реках. Но эти воды наиболее подвижны в процессе круговорота воды в природе и непрерывно возобновляются. Поэтому эти воды наряду с подземными водами зоны активного водообмена почти всегда пресные.

Та часть гидросферы, которая образует самостоятельный водный слой на поверхности Земли, называется океаносферой.

Дата добавления: 2014-01-07