Гидросфера Земли

Гидросфера – водная оболочка Земли. Она включает в себя всю химически не связанную воду, независимо от агрегатного состояния. Большую часть гидросферы составляют воды Мирового океана (96,6 %), 1,7 % — это  подземные воды, примерно столько  же приходится на ледники и постоянные снега и менее 0,01 % — поверхностные воды суши (реки, озера, болота). Незначительное количество воды содержится в атмосфере и входит в состав всего живого. Гидросфера едина. Её единство в общности происхождения всех природных вод из мантии Земли, в единстве их развития, в пространственной непрерывности, во взаимосвязи всех природных вод в системе Мирового круговорота воды в природе. 
 
Мировой круговорот воды процесс непрерывного перемещения воды под воздействием солнечной энергии и силы тяжести, охватывающий гидросферу, атмосферу, литосферу и живые организмы. Круговорот воды слагается из испарения с поверхности Мирового океана, переноса водяного пара воздушными потоками, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков, их просачивания и поверхностного и подземного стока суши в Океан. В процессе Мирового круговорота воды в природе происходит постепенное её обновление во всех частях гидросферы. Этот процесс требует различных промежутков времени: подземные воды обновляются за сотни, тысячи и миллионы лет, полярные ледники — за 8 — 15 тыс. лет, Мировой океан за 2,5 — 3 тыс. лет, замкнутые, бессточные озера — 200 — 300 лет, проточные за несколько лет, а реки за 12 — 14 суток.

Гидросфера представляет собой одну из геологических оболочек нашей планеты. Она включает в себя океаны, моря, все водные объекты суши (реки, озера, болота и водохранилища), подземные воды, ледники и снежный покров. Основным компонентом гидросферы является вода. Часто гидросферу рассматривают как глобальную открытую систему, которая занимает 75% поверхности земного шара. Гидросфера содержит 1,5 млрд. км3 воды, 96% из которых приходится на долю Мирового океана. В подземных и почвенных водах, реках, озерах, болотах, водохранилищах и ледниках запасы воды измеряются миллионами км3. В атмосфере воды значительно меньше, и ее объем не превышает 15 тыс. км3.

Границы гидросферы В  широком смысле границы гидросферы определяются границами распространения  воды как химического соединения. Верхняя граница обнаружения  воды находится на высоте 8–18 км, где  молекулы воды разлагаются под действием УФ-излучения. Нижняя граница водной оболочки располагается на глубине около 10 км ниже дна океана и на 6–14 км ниже уровня земной поверхности. По определению В. И. Вернадского, нижняя граница гидросферы – это та область земной коры, где при высоких температурах (до 1800° С) протекают не только процессы разложения, но и синтез молекул воды. С точки зрения экологии, границы гидросферы определяются более четко и совпадают с границами водных объектов: морских и пресноводных водоемов и водотоков суши. Гидросфера – динамически активная оболочка. Горизонтальный перенос и перемешивание масс воды определяет постоянное перераспределение их свойств, передачу на огромные расстояния и глубины. Мировой океан как составная часть гидросферы Как уже упоминалось, около 96% объема гидросферы приходится на долю Мирового океана. Его главной особенностью является консервативность и устойчивость во времени.

 
Круговорот воды на Земле называется гидрологическим циклом. Он включает поступление воды в атмосферу  при её испарении и возвращение её назад в результате конденсации и выпадения осадков

Таким образом, круговорот воды в природе включает три основные петли: 1) поверхностный сток – вода становится частью поверхностных вод; 
 
2) испарение (транспирация) – впитываемая почвой вода удерживается в качестве капиллярной, а затем возвращается в атмосферу, испаряясь с поверхности или поглощаясь растениями; 
 
3) грунтовые воды – вода попадает под землю и движется сквозь неё, питая колодцы и родники, т.е. вновь попадает в систему поверхностных вод. 

Физические  свойства воды.

 
Вода обладает рядом необычных  особенностей: 

1.  
   При таянии льда его плотность увеличивается (с 0,9 до 1 г/см³). Почти у всех остальных веществ при плавлении плотность уменьшается.
2.  
   При нагревании от 0 °C до 4 °C (точнее, 3,98 °C) вода сжимается. Соответственно, при остывании - плотность падает. Благодаря этому могут жить рыбы в замерзающих водоёмах: когда температура падает ниже 4 °C, более холодная вода как менее плотная остаётся на поверхности и замерзает, а подо льдом сохраняется положительная температура.
3.  
   Высокая температура и удельная теплота плавления (0 °C и 333,55 кДж/кг), температура кипения (100 °C) и удельная теплота парообразования (2250 КДж/кг [1]), по сравнению с соединениями водорода с похожим молекулярным весом.
4.  
   Высокая теплоёмкость жидкой воды.
5.  
   Высокая вязкость.
6.  
   Высокое поверхностное натяжение.
7.  
   Отрицательный электрический потенциал поверхности воды.

Химические  свойства воды.

 
Вода является наиболее распространённым растворителем на Земле, во многом определяющим характер земной химии, как науки. Большая часть химии, при её зарождении как науки, начиналась именно как химия водных растворов веществ. Её иногда рассматривают, как амфолит — и кислоту и основание одновременно (катион H+ анион OH-). В отсутствие посторонних веществ в воде одинакова концентрация гидроксид-ионов и ионов водорода (или ионов гидроксония), pKa ≈ ок. 16. 
 
Сама по себе вода относительно инертна в обычных условиях, но её сильно полярные молекулы сольватируют ионы и молекулы, образуют гидраты и кристаллогидраты. Сольволиз, и в частности гидролиз, происходит в живой и неживой природе, и широко используется в химической промышленности. 
 
(Мировой океан), непрерывная водная оболочка Земли, окружающая материки и острова и отличающаяся общностью солевого состава. По существу Земля — это водная планета, так как Мировой океан занимает 70,8% ее территории. В Северном полушарии на долю водной поверхности приходится 60,6%, а в Южном — 81%. 
 
Мировой океан делится материками на четыре океана. Самый крупный и глубокий из них — Тихий океан. По площади — 178,62 млн. км²— он занимает половину всей водной поверхности Земли. Средняя его глубина (3980 м) больше средней глубины Мирового океана (3700 м). В его пределах находится и самая глубоководная впадина — Марианская (11022 м). В Тихом океане сосредоточено более половины объема воды Мирового океана (710,4 из 1341 млн. км3). 
 
Второй по размерам — Атлантический океан. Его площадь 91,6 млн. км², средняя глубина 3600 м, наибольшая — 8742 м (возле Пуэрто-Рико), объем 329,7 млн. км³. Далее по размерам идет Индийский океан, который имеет площадь 76,2 млн. км², среднюю глубину 3710 м, наибольшую —7729 м (возле Зондских островов), объем воды 282,6 млн. км³. Самый маленький и самый холодный — Северный Ледовитый океан, с площадью всего 14,8 млн. км² (4% Мирового океана), средней глубиной 1220 м (наибольшая — 5527 м), объемом воды 18,1 млн. км³. Иногда выделяютЮжный океан — условное название южных частей Атлантического, Индийского и Тихого океанов, прилегающих к Антарктическому материку. В составе океанов выделяются моря.

Ручей также иногда называют потоком, но слово поток довольно общий термин для любого тела проточной водой. 

Пруд — это небольшое озеро, чаще всего имеет естественное углубление. Слово «озеро» довольно общий термин — это относится к любому накоплению воды в окружении земли — хотя часто озеро бывает значительных размеров. Очень большое озеро, которое содержит соленую воду, как известно, могут назвать морем (за исключением озера Кинерет, которое на самом деле является пресноводным озером). 
Море может быть присоединено, или являться частью океана. Например, Каспийское море является большим соленым озером, окруженное сушей; Средиземное море прилагается к Атлантическому океану, а Саргассово море является частью Атлантического океана, в окружении воды. 

Реки - естественные водные потоки, текущие в выработанном ими  русле и питающиеся за счет поверхностного и подземного стока с их бассейнов. Всякая река имеет истоки устье, или дельту. Реки с притоками образуют речную систему, характер и развитие которой обусловлены главным образом климатом, рельефом, геологическим строением и размерами бассейна, то есть той прилегающей местности, откуда идет сток (см. бассейн речной). Между речными бассейнами проходит граница — водораздел. 
 
К важнейшим характеристикам относятся: водоносность, структура стока по источникам питания, тип водного режима, длина реки, площадь водосбора, уклон водной поверхности, ширина и глубина русла , скорость течения воды, ее температура, химический состав вод и др.

 
Озёра - природные водоемы в углублениях суши (котловинах ), заполненные в пределах озерной чаши (озерного ложа) разнородными водными массами и не имеющие одностороннего уклона. Для озер характерно отсутствие непосредственной связи с Мировым океаном. Озера занимают около 2,1 млн. км²или почти 1,4% площади суши. 
 
ЛЕДНИКИ́ - движущиеся по земной поверхности естественные массы льда, образованные в результате многолетнего накопления, уплотнения и перекристаллизации снега. Общая площадь современных ледников около 16,3 млн. км². Ледники занимают около 11% площади суши, а их общий объем достигает 30 млн. км³. Естественно, что ледники могут существовать только там, где устойчиво наблюдаются низкие температуры воздуха и выпадает достаточно много снега. Обычно это приполярные или высокогорные районы. Ледники могут иметь форму потока, купола (щита) или плавучей плиты (в том случае, когда они сползают в водоем). Отколовшиеся части ледников, пустившиеся в морское плавание, носят название айсбергов.

 
Болота — избыточно увлажненные  участки земной поверхности, заросшие влаголюбивой растительностью. Общая  площадь болот на поверхности  Земли составляет 2 млн. км². Они располагаются в тех областях, где уровень грунтовых вод находится вблизи поверхности. По местоположению и условиям водного питания различают верховые, промежуточные, низинные и приморские болота. Верховые болота располагаются на выровненных водоразделах, на речных террасах и на склонах возвышенностей. Они подпитываются атмосферными осадками. Промежуточные болота питаются за счет как атмосферных осадков, так и подземных вод. Низинные болота располагаются в понижениях рельефа и часто возникают на месте обмелевших и заросших озер. Питаются за счет атмосферных осадков, подземных и поверхностных вод. Приморские болота занимают низменные морские побережья в областях с влажным климатом. В областях с тропическим климатом они покрываются мангровыми зарослями и иногда затапливаются приливами.

Болота выполняют важную гидрологическую роль и являются стабильными источниками питания  рек. Они регулируют половодья и  способствуют самоочищению речных вод.

Испаре́ние — процесс перехода вещества из жидкого состояния в газообразное (пар) с поверхности жидкости. Процесс испарения является обратным процессу конденсации (переход из парообразного состояния в жидкое).  
Процесс испарения зависит от интенсивности теплового движения молекул: чем быстрее движутся молекулы, тем быстрее происходит испарение. 

Испаряемость -  выражается в мм слоя испарившейся воды. Испаряемостью называют максимально возможное испарение, не ограниченное запасами влаги. Таково испарение с чашки испарителя, куда регулярно добавляется вода. Испарение с поверхности водоема или избыточно увлажненной почвы также может быть названо испаряемостью. Однако в случае большой испаряющей поверхности оно меньше, чем испарение, определенное по испарителю. Величина испаряемости характеризует, насколько погода и климат в данной местности благоприятствуют процессу испарения. Величина испаряемости характеризует, насколько погода и климат в данной местности благоприятствуют процессу испарения. Однако испаряемость не всегда совпадает с фактическим испарением с поверхности почвы. Для почвы с недостаточным увлажнением величина фактического испарения меньше, чем для водной поверхности при тех же условиях, т. е. меньше испаряемости; просто потому, что не хватает влаги, которая могла бы испаряться.

ВЛАЖНОСТЬ ВОЗДУХА, содержание водяного пара в воздухе; одна из наиболее существенных характеристик погоды и климата. Количественно влажность воздуха может определяться упругостью водяного пара, абсолютной влажностью, относительной влажностью, дефицитом влажности, точкой росы.

Абсолютная влажность 
Абсолютная влажность - количество влаги (в кг) содержащийся в одном кубическом метре воздуха. Из-за малой величины обычно измеряют в гр/м3. Но связи с тем, что при определенной температуре воздуха в воздухе может максимально содержаться только определенное количество влаги (с увеличение температуры это максимально возможное количесвто влаги увеличивается, с уменьшением температуры воздуха максимальное возможное количество влаги уменьшается) ввели понятие Относительной влажности 
 
Относи́тельная вла́жность 
— отношение парциального давления паров воды в газе (в первую очередь, в воздухе) к равновесному давлению насыщенных паров при данной температуре. Эквивалентное определение — отношение массовой доли водяного пара в воздухе к максимально возможной. Измеряется в процентах. 
 
Давление насыщенных паров воды сильно растёт при увеличении температуры (см. график). Поэтому при изобарическом (то есть, при постоянном давлении) охлаждении воздуха с постоянной концентрацией пара наступает момент (точка росы), когда пар насыщается. При этом «лишний» пар конденсируется в виде тумана или кристалликов льда. Процессы насыщения и конденсации водяного пара играют огромную роль в физике атмосферы: процессы образования облаков и образование атмосферных фронтов в значительной части определяются процессами насыщения и конденсации, теплота, выделяющаяся при конденсации атмосферного водяного пара обеспечивает энергетический механизм возникновения и развития тропических циклонов (ураганов).