Пресные воды
В реках, в атмосфере, в почве, в снегах, во льдах и, наконец, в живых организмах — везде есть пресная вода. Невозможно точно подсчитать, сколько ее в природе, ведь она беспрестанно течет, просачивается, испаряется. В отличие от соленых вод она не образует морей и океанов, объем которых можно определить довольно точно.
Тем не менее нам известны два факта:
— пресная вода — это редкость: ее на Земле всего 50 млн. км3, т.е. менее 4% от всей гидросферы;
— пресная вода — почти всегда «пленная царевна»: более 99% ее заключено в ледниках, подземных слоях, облаках или живых организмах. На свободе в реках или озерах менее 1 % всей пресной воды.
Огромные глыбы льда, айсберги, отрываются от полярной материковой шапки у берегов Антарктиды и продираются через обширные поля морского льда. Материковые льды,образованные из спрессованного снега, покрывают площадь 15,2 млн. км2, из которых 14,3 млн. — полярные ледники. Морские ледяные поля простираются в среднем на 12 млн. км2.
Это озеро в канадском природном парке Банф располагается на дне древнего ледника. Если растопить весь лед на Земле, то уровень моря поднимется на 60 м и более пятой части мировой суши уйдет под воду.
образует обширную болотистую местность — Камарг. Ежегодно Рона выносит сюда 25 млн. м3 всякого материала.
Откуда берется пресная вода?
Вулканы выбрасывают водяной пар, но мало. Основной его источник — испарение. Ежегодно таким путем образуется около 500 ООО млрд. м3 пресной воды, 85% из этого внушительного объема дают океаны (но 90% возвращается в них же в виде дождя) и 15% — поверхность материков. Материки получают больше осадков (около 110 000 млрд. м3 в год), чем сами испаряют воды. 10% облаков, образовавшихся над морями, проливаются дождем над сушей, вернее, над первым же встреченным повышением рельефа.
Куда исчезает пресная вода?
Облако формируется в среднем не более 10 дней, а продолжительность его жизни ненамного превышает это время. Иначе говоря, водяные пары в атмосфере довольно быстро обновляются. Запас воды, всегда содержащийся в воздухе, ограничен довольно скромной величиной — 13 000 млрд. м3. Выпав в виде осадков на землю, большая часть воды (около 75%) скоро снова вернется в атмосферу через испарение. Остальное более или менее долгим путем возвратится в океан.
Кратчайшая дорога туда — свободное стекание, но иногда бег вод на время замедляется остановками в озерах. Капле выпавшего на землю дождя требуется в среднем более полутора месяцев, чтобы достигнуть моря. Потому-то реки и озера и содержат более 150 000 млрд. м3 воды, т.е. почти в 5 раз больше, чем получают и изливают в год. Путь инфильтрации (просачивания) весьма медленный: он занимает около 40 лет и отбирает в 80 раз больше воды! Но самый долгий путь — «через ледники» — более 700 лет! Они содержат 27 миллионов миллиардов м3 воды. И больше всего ее в огромной шапке антарктического континента.
В зависимости от места и времени года ритмичность выпадения осадков и количество пресной воды меняются. Этим в сильной степени предопределяются различия в климате. Но и вся Земля в целом с течением времени претерпевает изменения. Так, в периоды похолодания, или, как их называют, «ледниковые» периоды, количество испарений и осадков уменьшается, а ледяной покров разрастается, поскольку льды не успевают таять. Уровень воды повсеместно понижается. А если при этом потребности людей в пресной воде постоянно растут? Каких-то сто лет назад они использовали только 400 млрд. м3 воды. Сегодня им уже требуется 2900 млрд. м3, а для 2015 г. ожидаемая цифра — 8000 млрд. м3. Однако воды, которая легкодоступна в заселенных районах, не больше 9000 млрд. м3. Значительная ее часть, гораздо быстрее загрязняясь человеком, не будет успевать очищаться в естественном цикле испарение- осадки. Людям придется либо сократить потребление воды, либо увеличить количество очистных сооружений для ускорения оборота использованных вод. Но в экономически развитых районах вода и так служит по многу раз. Например, стакан воды, зачерпнутой в дельте Рейна, уже был десятикратно выпит или использован с момента своего естественного появления в реке.
Амазонка с ее бассейном в 7 млн. км2, длиной 700 км, дебитом (ежесекундным расходом воды) до 280 ООО м у ее впадения в Атлантический океан — настоящий гигант среди рек. За ней следует Нил длиной 6700 км.
В разных странах третья часть всех поверхностных вод течет согласно воле человека, построившего разветвленные системы гидросооружений. Самый сильный регулятор в них — плотины. Они помимо прочего позволяют использовать воду для орошения, получения электроэнергии, речного судоходства.
Самые большие озера и бессточные моря
Континент —Название— Площадь (км2)
Африка -Оз. Виктория- 70 000
Северная Америка -Большие озера -246 000
Южная Америка -Оз. Титикака -8 300
Азия -Каспийское море -372 000
Аральское море- 65 500
Оз. Байкал -30 500
Европа -Ладожское озеро -17 500
Австралия -Оз. Эйр-8 200
Источник
Откуда взялась вода на Земле
Ученые до сих пор спорят о появлении воды на Земле. Один товарищ занялся поисками гипотез. Нашел аж шесть штук. Нет согласия в этом мире! Откуда вода на Земле — варианты ответа.
Гипотезы о происхождении воды на Земле
Первая гипотеза. Горячее происхождение Земли
Считается, что некогда Земля была расплавленным огненным шаром, который, излучая тепло в пространство, постепенно остывал. Появилась первородная кора, возникли химические соединения элементов и среди них соединение водорода с кислородом, или, проще говоря, вода.
Пространство вокруг Земли все более заполнялось газами, которые непрерывно извергались из трещин остывающей коры. По мере охлаждения пары образовывали облачный покров, плотно окутавший нашу планету. Когда температура в газовой оболочке упала настолько, что влага, содержащаяся в облаках, превратилась в воду, пролились первые дожди.
Тысячелетие за тысячелетием низвергались дожди. Они-то и стали тем источником воды, которая постепенно заполнила океанические впадины и образовала Мировой океан.
Вторая гипотеза. Холодное происхождение Земли
Была Земля холодная, а потом начала разогреваться. Разогрев стал причиной вулканической деятельности. Извергаемая вулканами лава выносила на поверхность планеты пары воды. Часть паров, конденсируясь, заполняла океанические впадины, а часть образовала атмосферу. Как теперь подтверждено, главной ареной вулканической деятельности на первых стадиях эволюции Земли действительно являлось дно современных океанов.
Согласно этой гипотезе вода содержалась уже в той первичной материи, из которой сложилась наша Земля. Подтверждением такой возможности является наличие воды в падающих на Землю метеоритах. В «небесных камнях» ее до 0,5 %. На первый взгляд мизерное количество. Как то не убедительно!
Третья гипотеза
Третья гипотеза опять же исходит из «холодного» происхождения Земли с последующим ее разогревом.
На какой-то стадии разогрева в мантии Земли на глубинах 50— 70 км из ионов водорода и кислорода начал возникать водяной пар. Однако высокая температура мантии не позволяла ему вступать в химические соединения с веществом мантии.
Под действием гигантского давления пар выжимался в верхние слои мантии, а затем и в кору Земли. В коре более низкие температуры стимулировали химические реакции между минералами и водой, в результате разрыхления пород, образовались трещины и пустоты, которые немедленно заполнялись свободной водой. Под действием давления воды трещины раздавались, превращались в разломы, и вода через них устремлялась на поверхность. Так возникли первичные океаны.
Однако деятельность воды в коре Земли этим не исчерпывалась. Горячая вода довольно легко растворяла в себе кислоты и щелочи. Эта «адская смесь» разъедала все и вся вокруг, превращаясь в своеобразный рассол, который и придал морской воде присущую ей и поныне соленость.
Тысячелетия сменяли друг друга. Рассол вширь и вглубь неумолимо расползался под гранитными основаниями континентов. Проникнуть же в собственно гранит ему дано не было. Пористая структура гранита, подобно тонкому фильтру, задерживала взвеси. «Фильтр» засорялся, а засорившись, начинал играть роль экрана, преграждавшего путь воде.
Если все это имело место, то под материками на глубине 12— 20 км расстилаются океаны сжатой и насыщенной растворенными солями и металлами воды. Вполне возможно, что такие океаны раскинулись и под многокилометровой толщей базальтового дна наземных океанов.
В пользу приведенной гипотезы свидетельствует резкое возрастание скорости сейсмических волн на глубине 15—20 км, т. е. как раз там, где должна пролегать граница предполагаемого раздела между гранитом и поверхностью рассола, граница резкого изменения физико-химических свойств вещества.
Приведенную гипотезу подтверждает и так называемый дрейф материков. Гранитные громады материков перемещаются. Они «плывут», хотя скорость их движения составляет всего несколько сантиметров в столетие. Отчего же не предположить, что океаны рассолов выполняют роль своеобразной пленки под «днищами» материков, подобно пленке масла в подшипнике между цапфой и валом.
Если рассолы существуют, то в будущем человечество наверняка использует их как богатейшую жидкую руду, в которой растворены ценнейшие элементы и их соединения.
Четвертая гипотеза английского астрофизика Хойла
Она была опубликована сравнительно недавно, в 1972 г. Гипотеза представляет собой следствие из гипотезы происхождения Солнечной системы.
Суть ее такова: конденсация протопланетного облака, окружавшего наше прото-Солнце, протекала неравнозначно на разных расстояниях от Солнца. Чем дальше от него, тем температура облака была ниже. Ближе к Солнцу могли конденсироваться, скажем, металлы как вещества более тугоплавкие. А там, где проходят орбиты Урана, Нептуна и Плутона, по расчетам Хойла, температура составляла примерно 350 К, что уже достаточно для конденсации паров воды.
Именно этим обстоятельством можно объяснить «водную» природу Урана, Нептуна и Плутона, образовавшихся в процессе слияния частиц льда и снега. «Водную» природу указанных планет подтверждают новейшие астрономические наблюдения.
Однако в процессе формирования внешних планет имело место гравитационное «выталкивание» глыб льда в область внутренних планет. Те из глыб, которые обладали достаточными размерами, не успев полностью испариться от солнечных лучей, достигали Земли и падали на нее в виде своеобразного ледяного «дождя». Очевидно, такие «дожди» были более обильными на Марсе и весьма скудными на Венере.
Расчеты, выполненные Хойлом, подтверждают возможность образования земных океанов из ледяных дождей, для чего потребовалось всего несколько миллионов лет.
Пятая гипотеза
Она, как и четвертая, предполагает чисто космическое происхождение воды, но из других источников. Дело в том что на Землю из глубин космоса непрерывно низвергается ливень электрически заряженных частиц. И среди этих частиц изрядную долю составляют протоны — ядра атомов водорода. Пронизывая верхние слои атмосферы, протоны захватывают электроны и превращаются в атомы водорода, которые тут же вступают в реакцию соединения с кислородом атмосферы. Образуются молекулы воды. Расчет показал, что космический источник такого рода способен дать почти 1,5 т воды в год, и эта вода в виде осадков достигает земной поверхности.
Полторы тонны… По глобальным меркам — ничтожное количество. Но следует иметь в виду, что образование такой космической воды началось одновременно с возникновением планеты, т. е. более 4 млрд. лет назад.
Шестая гипотеза
Как установлено учеными, примерно 250 млн. лет назад на Земле был единый континент. Затем, неизвестно по каким причинам, он треснул, и части его начали расползаться, «уплывать» друг от друга.
Доказательствами существования некогда единого материка является не только подобие береговых линий, но также сходство флоры и фауны, сходство геологических структур побережий. Короче говоря, ныне мало кто сомневается в единстве континентов Земли в прошлом. Недоумение вызывает другое: как могут, подобно гигантским «айсбергам», уплывать друг от друга глыбы материков, если их корни уходят вглубь на десятки километров? И что приводит их в движение?
Исследования последних лет подтвердили: да, материки «плывут», расстояние между ними непрерывно увеличивается. Передвижение материков блестяще объясняет гипотеза расширяющейся Земли. Гипотеза утверждает: первоначально Земля имела радиус вдвое меньший, чем сейчас. Материки, слитые тогда воедино, опоясывали планету.Океанов не существовало. И вот на границе протерозоя и мезозоя (250—300 млн. лет назад) Земля начала расширяться. Единый материк дал трещины, которые, наполнившись водой, превратились в океаны. И с тех пор по наше время радиус Земли увеличился вдвое!
Изобретение атомных часов позволило с абсолютной точностью определить долготу и широту земных объектов по звездному небу. Измерения показали, что наша планета… продолжает расширяться!
Расширяется, например, Европа. Москва и Ленинград «плывут» на восток со скоростью 1 см в год. А Гамбург, расположенный в центре Европы, остается на месте.
Скорость расширения европейского континента огромна. Ведь за каких-нибудь 20 млн. лет (ничтожнейший срок для геологической эпохи) в результате такого перемещения может образоваться чаша будущего океана шириной в 4000 км.
Однако до сих пор у сторонников гипотезы расширяющейся Земли не было доводов, с помощью которых они могли бы объяснить, почему Земля расширяется.
Теперь такие доводы есть.
Напомним прежде всего (и мы к этому еще вернемся), что Вселенная на 98 % состоит из водорода, т. е. из элемента, рождающего воду. На 98 % из водорода состоит и наша Земля. Он пришел к нам вместе с теми частицами холодной космической пыли, из которой образовались все планеты Солнечной системы. А среди этих частиц находились и атомы металлов.
Вот тут-то мы и сталкиваемся с интереснейшим явлением. Оказывается, металлы способны поглощать огромное количество водорода — десятки, сотни и даже тысячи объемов на один свой объем. Далее: чем больше водорода поглощает (или присоединяет) металл, тем плотнее он становится, т. е. все более уменьшается в объеме. Да, мы не оговорились — уменьшается. Так, щелочные металлы, присоединяя водород, уменьшаются в объеме в 1,5 раза уже при атмосферном давлении. Что же касается других металлов (например, железа и никеля, из которых, по мнению ученых, сложено ядро Земли), то при нормальном атмосферном давлении (105 Па) уменьшение объема у них весьма незначительно.
Однако по мере уплотнения пылевого облака происходило его гравитационное сжатие, и давление внутри прото-Земли возрастало. Соответственно росла и степень поглощения водорода металлами группы железа. Сжатие порождало антипод давления — разогрев.
А так как наибольшему сжатию подвергались центральные области образовавшейся планеты, то там стремительнее росла и температура.
И вот на какой-то стадии разогрева, когда температура в ядре Земли достигла определенного критического значения (переход количественного роста в новое качественное состояние!), начался обратный процесс — выделение водорода из металлов.
Распад металловодородистых соединений, т. е. восстановление металлических структур, вызвал резкое увеличение объема вещества ядра Земли. Расширение металлического ядра проявилось с такой силой, что мантия и кора планеты, не выдержав, дали трещины.
Таким образом, дегазация водорода сопровождалась расширением Земли. Между тем водород, пронизывая огромную толщу планеты, захватывал по пути атомы кислорода, и на поверхность ее вырывались уже пары воды. Конденсируясь, вода заполняла разломы в коре. Постепенно образовались океаны.
Итак, шесть гипотез происхождения земной воды. Со временем выяснится, в какой из них истина. Возможно, окажутся верными все шесть, в какой-то степени каждая. Пока же вопрос «Откуда взялась вода на Земле?» остается открытым.
Источник
