Как происходит круговорот. Круговорот воды в природе — Окружающий мир
Вода является самым распространенным веществом в биосфере. Круговорот воды в природе – это непрерывный замкнутый процесс перемещения воды между гидросферой, атмосферой и литосферой на Земле. Это становится возможным, благодаря способности воды изменять свое состояние. На нашей планете вода существует в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном.
Основные запасы воды – это соленые воды морей и океанов (97%). Только 3% воды из общего объема гидросферы – пресные. Причем 70% пресной воды находится в твердом состоянии в ледниках (2,24%). На грунтовые воды приходится 0,61% пресной воды, а на воды озер, рек и атмосферной влаги, соответственно, - 0,016%, 0,0001% и 0,001%. Из-за непрерывной циркуляции воды на земном шаре ее общее количество остается постоянным.
Круговорот воды осуществляется, благодаря испарению, передвижению водяного пара в атмосфере, конденсации его, выпадению осадков и наличию стоков. Начинается круговорот с испарения воды с подстилающей поверхности водоемов. С воздушными течениями водяные пары перемещаются из одной области в другую. Большая часть воды испаряется с поверхности Мирового океана и при конденсации в виде осадков возвращается обратно. Меньшая доля испарившейся воды переносится на сушу воздушными течениями. Объем воды, которая испаряется над сушей и выносится воздушными течениями в океан, незначителен. Таким образом, при испарении моря и океаны теряют значительно больше воды, чем получают влаги при выпадении осадков, на суше – наоборот. Но в моря и океаны с материков постоянно поступает сток речной воды. Это обеспечивает постоянство объема воды на планете.
В связи с процессами конденсации влаги происходит выпадение осадков. Часть влаги атмосферных осадков испаряется, часть образует временные или постоянные водостоки и водоемы. Определенная массовая доля влаги атмосферных осадков просачивается в грунт, формируя подземные воды.
В природе различают несколько типов круговоротов воды в зависимости от места, где влага испарилась, и где выпали осадки. Выделяют большой (мировой) и малые (океанический и континентальный) круговороты воды. При большом круговороте водяной пар, образовавшийся над морями и океанами, переносится воздушными течениями на континенты, конденсируется там с выпадением осадков, и влага снова попадает в океан в виде стоков. Данный вид круговорота сопровождается изменением качества воды, так как при испарении соленая вода становится пресной, а грязная вода очищается.
В процессе малого океанического круговорота водяные пары, сформировавшиеся над океаном, подвергаются конденсации, и в виде осадков возвращаются в океан. Малый внутриконтинентальный круговорот – это конденсация над поверхностью суши испарившейся воды, и последующее выпадение осадков над материками. Конечный этап малого континентального круговорота – также Мировой океан.
Скорости транспортировки воды в различных состояниях отличается, так же, как различны временные промежутки расходов воды и время ее обновления. Самая высокая скорость водообмена – в живых организмах (несколько часов). В ледниках полярных областей круговорот воды протекает тысячи лет. Воды Мирового океана полностью обновляются за 2,7 тысячи лет.
Вода - одна из основ появления органической жизни во Вселенной. Это один из важных элементов на нашей планете. Вода играет немаловажную роль в развитии человека, являясь основой его жизнедеятельности. В школе на уроках естествознания нам рассказывали о круговороте воды на планете. Схема этого процесса очень проста (Рис. 1). Вода испаряется с поверхности океанов и суши, молекулы пара поднимаются вверх, там вода конденсируется в виде облаков и выпадает в виде осадков на землю. В горах снег тает и образуются ручейки, которые сливаясь вместе создают реку… Задумывались ли вы над тем сколько должно постоянно таять снега в горах, а ведь там снег лежит круглогодично и не тает, чтобы поддерживать течение даже одной реки?
Рис. 1. Схема круговорота воды в природе
Приведённая выше схема даёт правильное объяснение только некоторым природным явлениям и далека от реальных процессов, происходящих с водой на планете. Эта схема не объясняет почему образуются облака зимой, при 30 градусном морозе вода испаряться не может. Нам говорят, что на середину континента облака приносит с морей и океанов ветер, но в безветренную погоду облака так же образуются над сушей. Эта схема не может объяснить разницу между суммарным количеством осадков и количеством испаряющейся воды. Ещё большей загадкой служит количество воды, переносимой реками.
Учёные подсчитали количество воды на планете - 1 386 000 млрд. литров. Однако такая огромная цифра только путает, ведь оценка осадков, пара в атмосфере, годовых стоков вод производится в разных единицах измерения. Поэтому многие не могут связать очевидные вещи в единое целое. Мы попробуем провести анализ цифр в привычных всем единицах измерения жидкости - литрах.
Если брать во внимание всю планету, то за год выпадает в среднем примерно 1000 миллиметров осадков . В метеорологии один миллиметр осадков эквивалентен одному литру воды на квадратный метр.
Площадь поверхности Земли примерно 510 072 000 квадратных километров. Значит осадков выпадает примерно 510 072 млрд. литров над всей площадью. Это составляет треть от всех водных запасов планеты.
Исходя из основ круговорота воды в природе должно испаряться воды столько же сколько выпадает осадков. Однако, испарения с поверхности океанов составляют по разным данным примерно 355 млрд. литров в год. Выпадает осадков на несколько порядков больше нежели испаряется с водной поверхности. Парадокс!
При таком круговороте планету должно затопить уже давно. Возникает и другой вопрос - откуда берётся лишняя вода? Изучив справочные материалы, можно найти ответ - вода содержится в огромном количестве в атмосфере. Это 12 700 000 млрд. кг водяного пара .
Литр воды при испарении даёт килограмм пара, то есть в парообразном виде 12 700 000 млрд. литров распределено в атмосфере. Казалось бы, найдено недостающее звено, но снова имеем противоречие. Наличие воды в атмосфере величина приблизительно постоянная и если бы вода безвозвратно проливалась на землю в таком количестве из атмосферы, то за несколько лет на планете жизнь стала бы невозможной.
Подсчёт расхода воды в реках так же даёт противоречивые данные. Например, по данным Википедии со ссылкой на официальные источники объём падающей воды только одного Ниагарского водопада составляет 5700 кубических метров в секунду. В пересчёте на литры это составит 179 755 млрд. литров в год.
Но отвлечёмся от расчётов, чтобы полюбоваться красотами Венесуэлы. Как видно на (Рис.2) вершина горы представляет собой плоское плато, где нет снега или озёр для достаточного поддержания водопадов. Тем не менее у подножия этой горы берут свои начала реки бассейнов Амазонки, Ориноко и Эссекибо.
И объяснить наличие истока водопадов на горе Рорайма согласно школьной схеме круговорота воды в природе невозможно.
Рис. 2. Фото водопада Кукенана, Гора Рорайма, парк Канаима, Венесуэла, Бразилия и Гайана.
Из истории науки известно, что ещё В.И. Вернадский предполагал наличие газового обмена между Землёй и космосом. Вернадский предполагал, что в земной коре происходит распад одних и синтез других веществ. В 1911 году он выступил с докладом "О газовом обмене земной коры" в Петербурге на Втором Менделеевском съезде. Сейчас это считается научным фактом.
Намного позже ирландские, канадские и китайские геофизики смоделировали условия, которые характерны для недр Земли и показали, что вода возникла в результате её синтеза в недрах планеты. Материалы исследований были опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters .
Привычную нам росу можно встретить только утром на траве, но земледельцам хорошо известно, что существует подземная роса, а также дневная, осаждающаяся внутри пашни. Так Овсинский И.Е. в своей книге «Новая система земледелия» рассказывает об этих явлениях. Подтверждением синтеза воды в природе стали случаи «ледяного цунами» (Рис. 3), снятые на видео в 2013 году в штате Миннесота США и в Канаде. Снег синтезировался весной в мае, и такие случаи не единичны.
Рис. 3 Фото ледяного цунами 2013 год, штат Миннесота, США. Источник: www.wptv.com
Учёными установлен факт, что при своём движении в космосе Земля теряет часть вещества атмосферы. Тем не менее атмосфера у планеты остаётся, а это означает, что потерянное вещество восстанавливается. Это верно и для других веществ образующих нашу планету.
Такими фактами синтеза веществ, стало восстановление нефти в выработанных скважинах. Оказалось, что в давно открытых месторождениях добыто 150% нефти от ранее подсчитанных запасов. И таких мест оказалось очень много: граница Грузии и Азербайджана (два месторождения, дающие нефть более 100 лет), Карпаты, Южная Америка и др. Месторождение «Белый тигр» во Вьетнаме выдаёт нефть из толщи фундаментальных пород, где нефти быть не должно.
В России Ромашкинское нефтяное месторождение, открытое более 70 лет назад, входит в десятку супергигантских по международной классификации. Оно считалось выработанным на 80%, но каждый год запасы в нём пополняются на 1,5-2 млн. тонн. По новым расчётам, нефть можно будет добывать до 2200 года и это не предел .
На Старых промыслах Грозного первая скважина была пробурена в конце 19 века, а к середине прошлого выкачано 100 млн. тонн нефти. Позднее месторождение сочли истощённым, а спустя 50 лет запасы стали восстанавливаться .
Исходя из этих фактов можно сделать вывод, что синтез элементов на планете не является чудом или аномалией - это закономерное явление. Вода синтезируется при определённых условиях и в определённых областях неоднородности нашей планеты. Круговорот воды в природе несомненно существует, но это процесс преобразования материи, который связан с процессом возникновения нашей планеты Земля.
Для понимания почему происходит синтез веществ на планете, необходимо знать, как сформировалась наша планета. Ответ на эти вопросы мы находим в книгах русского учёного Николая Викторовича Левашова.
Наша вселенная образована семью первичными материями, обладающими конкретными свойствами и качествами. Сливаясь друг с другом первичные материи образуют гибридные формы материй. Из них образуются вещества нашей планеты.
Слияние первичных материй возможно только при определённых условиях. Таким условием является изменение мерности пространства.
Мерность - это квантование (разделение) пространства в соответствии со свойствами и качествами первичных материй. Изменение мерности достаточное для образования гибридных форм (вещества) возникает при взрыве сверхновой звезды. При этом от эпицентра взрыва распространяются концентрические волны возмущения мерности пространства, которые создают зоны неоднородности пространства, в которых формируются планеты. Подробнее об образовании планетарных систем можно прочитать в статье Облако Оорта.
Когда в эти зоны попадают первичные материи, они начинают сливаться и образовывать гибридные формы материи, в том числе и физически плотное вещество. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока вся зона неоднородности не заполнится. В результате процесса синтеза вещества происходит постепенное восстановление мерности в зоне неоднородности до уровня, который был до взрыва сверхновой звезды.
В результате процесса синтеза физически плотного вещества и других гибридных форм из первичных материй, в зоне неоднородности мерности образуются шесть материальных сфер, которые вложены друг в друга. Эти сферы созданы из гибридных форм первичных материй, различаются количеством первичных материй, входящих в состав каждой из этих шести сфер. Именно такую структуру имеет наша планета Земля (Рис. 4.)
Физически плотная сфера (1) Земли, состоит из 7 первичных материй, вещество этой сферы имеет четыре агрегатных состояния — твёрдое, жидкое, газообразное и плазменное. Разные агрегатные состояния возникают, как результат колебания мерности на небольшую величину.
Рис. 4. Планета Земля в зоне неоднородности пространства. (Источник: Левашов Н.В. Сущность и Разум. Том 1. 1999. Гава 1. Качественная структура планеты Земля. Рис. 6.)
Каждое вещество имеет свой уровень мерности, в котором данное вещество устойчиво и распределяется согласно перепаду мерности от центра образования планеты. Тяжёлые элементы имеют максимальную, а лёгкие элементы - минимальную мерность внутри зоны неоднородности.
Вода образована синтезом лёгких элементов - кислорода и водорода и представляет собой жидкий кристалл. Атмосфера на 20% состоит из кислорода. Водород самый лёгкий среди газов, однако в атмосфере его количество незначительное - 0,000055% . Тем не менее на нашей планете идут дожди - молекулы воды из газообразного состояния (пар в атмосфере) переходят в жидкое (Рис. 5).
Если колебания мерности произошли на уровне границы твёрдого вещества и атмосферы, выпадает роса, если на уровне облачности, процесс каплеобразования приобретает цепной характер, идёт дождь. Атмосфера теряет своё вещество. Неоднородность пространства остаётся некомпенсированной. После завершения формирования планеты, создавшие её формы материи продолжают своё движение через нашу планетарную неоднородность уже не сливаясь друг с другом. Но при возникновении соответствующих условий первичные материи вновь образуют вещество. Вода в виде пара в атмосфере восстанавливается.
Многие учёные склоняются к теории о том, что водород и другие газы поступают из недр Земли . Это предположил ещё в 1902 г. Э. Зюсс. Он считал, что вода связана с магматическими очагами, откуда она в составе газообразных продуктов выделяется в верхние участки земной коры .
Условия, достаточные для синтеза сложных молекул возникают в недрах планеты, так как первичные материи, проходя через планетарную неоднородность, увлекают за собой лёгкие элементы, синтез которых возможен в пределах всей неоднородности. В состав магмы действительно входит вода в виде пара, а ещё магма содержит в себе практически все элементы таблицы Менделеева.
Стремясь занять свой уровень мерности, молекулы водорода и кислорода попадают в зоны неоднородности, где возможен синтез воды. Пар, поднимаясь из недр, достигает границ твёрдой поверхности, где из-за незначительных перепадов мерности молекулы воды из газообразного состояния переходят в жидкое. Так образуются реки.
Границы диапазонов устойчивости вещества являются уровнями разделения между атмосферой, океанами и твёрдой поверхностью планеты. Граница устойчивости кристаллической структуры планеты повторяет форму неоднородности, поэтому поверхность твёрдой коры имеет впадины и выступы.
Рис. 5. Распределение веществ на планете. (
Единство природных вод Земли требует рассмотрения подземных вод в их неразрывной связи и взаимодействии со всеми видами природных вод и с горными породами, в которых они формируются, накапливаются и передвигаются. Поэтому ниже изложены сведения о круговороте воды в природе, видах воды в горных породах и основных закономерностях их передвижения; рассмотрены виды подземных вод и основные свойства горных пород по отношению к воде.
Вода - одно из самых распространенных в природе веществ. Она встречается в парообразном, жидком и твердом состояниях во всех основных сферах Земли: в атмосфере (пары, облака, снег, град, дождь), гидросфере (океаны, моря, озера, реки, болота, ледники, снег), литосфере (подземные воды, пары, лед, связанная вода), биосфере (во всех живых организмах и растениях).
Общий объем воды в Мировом океане равен 1338 млн км 3 , количество наземных вод (со льдом) - 24,5 млн км 3 , в атмосфере содержится около 14 000 км 3 воды, а в горных породах земной коры - примерно 400 млн км 3 , причем на долю так называемой связанной воды, видимо, приходится основная их часть. Таким образом, всего на нашей планете (в океанах, на поверхности суши и в земной коре) имеется примерно 1,8 млрд км 3 воды. При этом доля пресных вод не превышает 2% (35 млн км 3).
Все виды воды взаимосвязаны друг с другом. Вода и ее фазовые состояния изучаются различными дисциплинами: парообразная вода - физикой и метеорологией, твердая (лед) - гляциологией и мерзлотоведением; жидкая поверхностная - океанологией и гидрологией, подземная - гидрогеологией.
Воды атмосферы, гидросферы и литосферы находятся в непрерывном взаимодействии и перемещении. Испаряясь с поверхности океанов, морей, озер, рек и других водоемов, а также с поверхности суши, вода в парообразном состоянии переходит в атмосферу, откуда при благоприятных условиях вновь выпадает на поверхность Земли в виде дождя, снега, града, составляя звенья общего круговорота воды на Земле, который является одним из самых грандиозных процессов, определяющих формирование поверхности Земли, обмен веществ и энергии.
Выпадающие на поверхность Земли атмосферные осадки частично стекают через реки в моря и океаны (поверхностный сток), частично просачиваются (инфильтруются) через почву, обеспечивая питание влагой растений и пополнение подземных вод, а частично снова испаряются в атмосферу. Подземные воды, в свою очередь, передвигаясь по пластам трещиноватых и пористых горных пород, поступают в поверхностные водотоки и водоемы (реки, озера, моря, океаны), обеспечивая их подземное питание, и таким образом снова вступают в общий круговорот воды в природе, начинающийся с испарения поверхностных вод.
В ходе круговорота постоянно возобновляются водные ресурсы в атмосфере, на поверхности Земли, в биосфере и верхней части литосферы. Так, в атмосфере в среднем содержится около 14 тыс. км 3 воды, преимущественно в виде пара. Однако благодаря постоянному пополнению атмосферной влаги путем испарения ежегодно на поверхность Земли выпадает 577 тыс. км 3 осадков.
Если перемещение влаги в атмосфере и на поверхности Земли совершается довольно быстро, то с глубиной водообмен существенно замедляется, однако и глубокие подземные воды участвуют в общем круговороте воды.
Процессы перехода воды из одной геосферы Земли в другую, составляющие общий круговорот воды в природе, слагаются из испарения (И), осадков (О), поверхностного ((? пов) и подземного ((? ПО дз) стоков.
Различают большой , малый и внутриматериковый, или местный, круговороты. При большом круговороте часть воды, испарившейся с водной поверхности океанов и морей, ветром переносится на сушу и там выпадает в виде осадков, которые затем расходуются на поверхностный и подземный стоки, а также на испарение. При малом круговороте вода, испарившаяся в пределах океанов и морей, выпадает здесь же. При внутриматериковом круговороте испарившаяся в пределах материков (с поверхности озер, болот, рек, с суши и при помощи растительности) вода вновь выпадает на материке.
На рис. 5.1 показаны общая схема круговорота воды в природе и отдельные его составляющие.
Определяющее влияние на переход воды из одного состояния в другое и ее перемещение из одной сферы Земли в другую, т.е. на развитие процессов круговорота воды в природе, оказывают климатические факторы. В формировании отдельных составляющих круговорота существенную роль играют геоморфологические, геолого-литологические, физико-географические и другие факторы, которые в значительной мере предопределяют поверхностный сток, инфильтрацию атмосферных осадков (т.е. их просачивание через почву в пористые и трещиноватые горные породы), испарение, транспирацию (испарение влаги растительностью), подземный сток и развитие других важных процессов. Поэтому при изучении гидрогеологических условий какого-либо района или месторождения важно учитывать климатические, геоморфологические, геолого-литологические, физико-географические и другие его особенности и условия, которые влияют на водный баланс изучаемого района.
Все атмосферные осадки разделяются на два типа: осадки, выпадающие на поверхность из облаков (дождь, град, снег, крупа), и осадки, образующиеся непосредственно на поверхности горных пород вследствие понижения температуры воздуха до точки росы (роса, иней, изморозь, гололед). Уравнение водного баланса в общем виде было предложено в 1884 г. А.И. Воейковым:
где Х 0 - среднее годовое количество атмосферных осадков в виде дождя, снега, инея или росы; У 0 - общий сток, т.е. часть осадков,
7 - осадки (о - снег, б - дождь); 2 - хорошо проницаемые породы; 3 - слабопроницаемые породы; 4 - непроницаемые породы
Рис. 5.1.
5 - источник; б - направление движения воды и водяных паров которая стекает поверхностным или подземным путем; Z 0 - часть осадков, которая расходуется на испарение и транспирацию (за вычетом конденсации).
Осадки. Систематические наблюдения за атмосферными осадками очень важны для народного хозяйства. С помощью приборов наблюдения проводятся с середины XIX в., в результате были установлены определенные закономерности - чередование водообильных лет (дожди, наводнения) с маловодными (засухи). Количество осадков измеряется толщиной слоя воды в миллиметрах в год и изменяется в широких пределах. Так, некоторые районы Индии получают 12 000-14 000 мм, а некоторые районы Чили - только 1 - 17 мм. Величина осадков сильно меняется и на территории России. Так, на Черноморском побережье Кавказа выпадает 1200-3000 мм осадков, в Москве - 500-600 мм.
В Нечерноземной зоне годовое количество осадков в среднем равно 400-600 мм, причем на питание подземных вод идет от 110 (верховья Волги и Западной Двины) до 20 мм (бассейн реки Нары - юго-восток Рязанской области). На европейской части выпадает 480-500 мм осадков в год, из них стекает 170-180 мм, остальная часть идет на испарение и снова включается во влагооборот или остается в почве (рис. 5.2).
Установлено, что влагооборот на юге России осуществляется 4 раза в год, а в целом на всей территории европейской части России - 2,5 раза в год (Кирюхин, Толстихин, 1987).
Испарение представляет собой переход вещества из жидкого или твердого состояния в парообразное. В год с поверхности океана в тропиках испаряется слой воды толщиной в 1,5 м, а в полярных странах - 0,5 м. Различают испарение и испаряемость. Испарение - это фактическая величина испарения с поверхности Земли, а испаряемость - максимально возможное испарение с водной поверхности при существующих метеорологических условиях. Обе эти величины подвержены суточным и годовым колебаниям: днем и летом они больше, чем ночью и зимой.
Испарение следует учитывать при решении вопросов оросительной и осушительной мелиорации. В тундре испарение составляет 70-120 мм, а испаряемость - 200-300 мм, в степи - соответственно 240-550 и 600-1100 мм, в пустыне - 50-100 и 1500- 2000 мм. Годовое испарение и испаряемость в засушливых районах больше годового количества осадков. Испарение влаги растениями называется транспирацией. При образовании 1 г растительной ткани испаряется 300-400 г воды. За вегетативный период травы и культурные растения испаряют с 1 га 229-254 мм, пшеница - 200-300 мм, хвойные деревья - 102-154 мм.
Рис. 5.2.
величина питания (мм/год): 7 - 110-80; 2 - 80-70; 3 - 70-60; 4 - 60-50;
5 - 50-40; 6 - 40-30; 7 - 30-20
Круговорот воды в природе – это непрерывное перемещение воды под воздействием солнечной энергии и силы тяжести. Значение круговорота воды велико, так как он не только объединяет все части гидросферы, но и связывает между собой все оболочки Земли (атмосферу, литосферу, биосферу и гидросферу).
Вода во время круговорота может быть в трех состояниях: жидком, твердом, газообразном. Она переносит огромное количество веществ, необходимых для жизни на Земле.
Под действием солнечных лучей Мировой океан и суша нагреваются. В результате этого вода переходит из жидкого состояния в газообразное (пар) и поднимается вверх. Океан поставляет 86 % влаги в атмосферу, и лишь 14 % парообразной влаги образуется за счет испарений с суши. Вода, испаряющаяся с поверхности океана, является пресной. Таким образом, океан можно считать колоссальной фабрикой пресной воды, без которой невозможно существовать жизни на Земле. Известно, что с высотой температура в атмосфере понижается. Пары воды, встречаясь со всеми более холодными слоями воздуха, начинают остывать и образовывать облака. На суше испарение воды идет не только с поверхности ручьев, рек и озер. Пары воды попадают в атмосферу и в результате вулканической деятельности, и испаряются поверхностью растений.
Часто воды, испарившиеся с океана, возвращаются в него в виде осадков, которые выпадают из облаков, расположенных над морями и океанами. Так происходит малый круговорот воды в природе (рисунок 1).
Рис. 1. Схема малого круговорота воды
При большом круговороте воды в природе часть облаков под воздействием ветра переносится на материк (рисунок 2).
Там из них тоже могут выпадать осадки в жидком или твердом виде. Часть атмосферных осадков попадает в реки. Они, впадая друг в друга, в конечном счете, несут воды в моря Мирового океана или в замкнутые водоемы типа Каспийского или Аральского морей, восполняя их потери при испарении. Другая часть воды, выпавшая на землю в виде атмосферных осадков, просачивается вниз с поверхности суши и с подземными водами стекает опять в Мировой океан или реки. Это очень важный этап в круговороте воды, так как он регулирует речной сток во времени. Если бы его не было, вода в реках была бы лишь в кратковременные периоды выпадения осадков или таяния снегов.
Третья часть воды, выпавшая на землю в виде осадков, может проникать в почву, а оттуда подниматься по корням растения и испаряться через листья. Этот этап круговорота очень важен для растений, так как с водой из почвы через корни поступают растворенные минеральные вещества, необходимые для жизнедеятельности растений.
Рис. 2. Схема большого круговорота воды
На приведенных схемах (рис. 1, 2):
z – слой испарения (индекс «о» – относится к океану, индекс «с» – относится к суше), представляющий собой отношение полного объема испарившейся воды () к площади земного шара (), мм.
х, y – обозначают, соответственно, слои осадков и стока, которые рассчитываются также через отношение объемов к площади земного шара.
Уравнение водного баланса для океана:
z o = x o + y (2)
Уравнение водного баланса для суши:
x c = z c + y (3)
Решая совместно уравнения 2 и 3 можно получить уравнение мирового водного баланса :
z o + z c = x o + x c (4)
При исследованиях гидрологических процессов на суше важно учитывать, что суша подразделяется на две области:
Область внешнего стока (80 % суши), откуда осадки поступают в Мировой океан и которая дренируется крупнейшими реками мира.
Область внутреннего стока (20 %), являющаяся бессточной, не дающей стока в Мировой океан, например: бассейны Каспия, Арала, Балхаша, пустыни Гоби, Сахара, Калахари, и т.д. Есть там и крупные реки: Волга, Амударья .
Главный водораздел земного шара делит всю сушу на два склона:
1) со стоком в Атлантический и Северный Ледовитый океаны (60% суши) и
2) со стоком в Тихий и Индийский океаны.
Водораздел проходит по Америке от мыса Горн по Андам до Берингова пролива, затем по восточному нагорью Азии в широтном направлении и продолжается вдоль восточной окраины Африки и её южной оконечности .
Не вся вода возвращается с суши в океан одновременно. В процессе круговорота воды в природе происходит постепенное обновление вод во всех частях географической оболочки:
Подземные воды обновляются за сотни, тысячи и миллионы лет;
Покровные ледники – за несколько тысяч лет (в Антарктиде – за десятки миллионов лет);
Воды Мирового океана – за 2,5-3 тыс. лет;
Замкнутые бессточные озера – за 200-300 лет;
Проточные озера – за несколько лет;
Реки – за 12-15 суток;
Водяной пар атмосферы – за 8 суток;
Вода в организмах – за несколько часов.
Существенную роль в круговороте воды в природе с недавних пор стала играть деятельность человека. Уничтожение лесов, осушение и орошение земель, создание водохранилищ и плотин, расходование воды на хозяйственные нужды – все это в значительной мере изменило гидрологические процессы на Земле. И хотя хозяйственная деятельность мало повлияла на общий объем гидросферы, она заметно влияет на отдельные ее части. Сток одних рек уменьшился, других – увеличился, изменилось внутригодовое распределение стока.
В результате изъятия воды из вод суши во многих районах мира возросло испарение, потому что именно на испарение идет значительная часть воды, изымаемой человеком из источников. Часть воды, которую потребляет человек и которая входит в состав производимой им продукции, надолго выпадает из всеобщего круговорота, поэтому ее называют «безвозвратно изъятой». Этот термин, конечно, достаточно условен, так как эта вода не исключается полностью, но ее возвращение может произойти с большой задержкой во времени и на совершенно другой территории.
Другой проблемой является загрязнение большого объема вод в результате хозяйственной деятельности человека. Именно угроза загрязнения водных масс представляет сейчас главную опасность, гораздо большую, чем угроза физической нехватки воды. Загрязненная вода, поступающая в ходе круговорота воды в Мировой океан ведет к гибели живых организмов и нарушению биологического равновесия.
Водой покрыта большая часть Земли. Она является важнейшим элементом для всех живых организмов и играет фундаментальную роль в их жизнедеятельности.
Вода наполняет моря, реки и океаны, находится в облаках или , а при конденсации выводится из атмосферы в виде снега, дождя или росы. Она пребывает в постоянном движении и способна менять свое состояние из твердого в жидкое или газообразное.
Этот процесс называют круговоротом воды в природе и считают залогом существования жизни на нашей планете.
Что такое круговорот воды?
Круговорот воды в природе – это цикличное передвижение жидкости внутри биосферы Земли. Его суть заключается в испарении воды с земной поверхности и переноса воздушными массами в другие уголки планеты с последующей конденсацией и возвратом обратно на землю.
Общее количество воды на земном шаре всегда остается неизменным, но она непрерывно циркулирует и обеспечивает тем самым постоянный обмен влагой между поверхностью земли и атмосферой.
Впервые на подобный процесс обратили внимание китайские жители. Впоследствии связь между дождями и сточными водами в водоемах заметили в Индии, а примерно пять столетий назад о водообмене узнали в Европе.
Самые ранние соображения о круговороте высказывал Леонардо да Винчи, однако полноценное учение об этих процессах принадлежит французскому ученому Пьеру Перро, разработавшему в XVII веке концепцию гидрологического цикла.
Как происходит круговорот воды?
Двигателем водообмена является Солнце. Оно нагревает воду в морях, океанах, в результате чего та испаряется, превращается в пар и поднимается в воздух. Аналогичные процессы происходят на земле – под воздействием повышенных температур вода на поверхности почвы преобразуется в паровые частицы либо испаряется из растений через их наружные органы.
Поднявшись в воздух, пар перемещается ветром до тех пор, пока не попадет в область с пониженной температурой. Здесь он превращается в капли воды либо льдинки и продолжает передвигаться в облаках, а затем падает на сушу и в моря в виде осадков.
Значительная часть жидкости при падении перехватывается растениями, оставшаяся попадает на грунт или в водоемы. В дальнейшем она снова нагревается, испаряется и поднимается в атмосферу, то есть круговорот имеет цикличность и происходит непрерывно.
Какие бывают виды круговоротов в природе?
В зависимости от изменений, происходящих с водой, выделяют несколько видов водообмена. Большой круговорот подразумевает испарение пара с поверхности океана, его перенос на материки и выпадение на сушу. Жидкость в океаны при таких процессах возвращается в виде стоков.
По мере движения она полностью меняет свои характеристики, то есть соленая вода становится пресной, а грязная – чистой. Малый круговорот представляет собой явление, при котором вода испаряется с океанов, конденсируется и снова попадает в океаны.
При внутриконтинентальном круговороте такие же процессы происходят на суше, то есть та вода, которая поднялась с земной поверхности, снова выпадает на суше.
Как часто происходит круговорот воды?
Цикличность круговорота и полное обновление воды в разных регионах Земли имеет различную скорость. Считается, что океаны обновляются в среднем один раз за 3,2 тысячи лет, а ледники – за 5–10 лет. Круговорот на поверхности почвы происходит всего за 1–2 месяца, в пресных водоемах – за 15–17 лет, в реках – за 17–19 дней.
Быстрее всего водообмен осуществляется в атмосфере – на полное обновление в воздухе воде необходимо всего 10 суток. По мнению ученых, чтобы растения смогли полностью переработать всю массу воды, находящуюся , им потребуется 11 млн. лет.
На что влияет круговорот воды в природе?
Значение круговорота для нашей планеты сложно переоценить. Он объединяет между собой все земные оболочки и оказывает прямое влияние на формирование климата.
Благодаря перемещению воды, по земному шару переносится большое количество полезных веществ, необходимых для поддержания жизнедеятельности всех существ. Кроме того, за счет круговорота жидкость попадает практически во все уголки планеты, а воды Мирового океана хорошо очищаются от загрязнений.