Водна оболонка Землі називається гідросферою. Вода - найпо ширеніша у природі речовина. Вона необхідна для забезпечення життєдіяльності живих організмів, які на 50.. .90 %(а іноді й більше) складаються з води. У зв’язаному стані вода міститься в мінералах гірських порід, ґрунті. Переважна кількість води нашої планети пе ребуває у її мантії. Площа морів і океанів становить 361,2 млн км2, тобто 70,8 % загальної поверхні Землі. Моря і океани утворюють безперервне водне середовище, яке називається Світовим океаном. Льодовики вкривають ще 16,3 млн км2 (близько 12 %). Меншу площу займа ють річки й озера - 2,3 млн км2(1,7 %), болота і перезволожені ґрун ти - 3 млн км2 (табл. 8.1).
Мохо землетрусу
Як у межах щитів, так і в межах плит виділяються місця, що зазна ють періодично змінних (вверх-вниз) рухів. Такі вікові коливальні рухи називаються епейрогенічними. Саме цей тип тектонічних рухів харак терний для платформ: якщо в одному місці відбувається повільне опус кання земної поверхні, то в іншому - вона підіймається. В межах Ук раїни найбільшого підняття (понад 10 мм за рік) зазнають ділянки Українського кристалічного щита в районі Кривий Ріг - Кременчук, район м. Хмельницького, вся Волинь і, особливо, ділянка Сарни Кузнецовськ. В той же час зазнає опускання північ Чернігівщини, ра йон м. Житомира, значні території між Донецьком і Харковом.
Сумарна маса гідросфери дорівнює близько 1464_1512-101 т, 5 маса води у Світовому океані оцінюється в 1338-101 т, тобто маса 5 Світового океану становить 88,5...91,4 % маси гідросфери. Таблиця 8.1. Площа гідросфери та її складових на поверхні
Землі, млн км2(Запольський, 2000) Світовий океан Льодовики Річки озера й Болота, перезволо жені фунти Гідросфера Періодич (без снігового покриву) 361,2 16,3 2,3 3,0 382,8 ний сніговий покрив 60,2
В свою чергу маса гідросфери становить усього 0,033 % маси Землі. Якщо воду гідросфери рівномірно розподілити по поверхні плане ти, то вона вкриє її шаром завтовшки 3 км. Лише незначну частину гідросфери (біля 3 складають прісні води. До того ж основна маса прісної води (до 77 перебуває у льодових щитах Гренландії і Ан тарктиди, айсбергах, у зоні вічної мерзлоти. Розподіл води гідро сфери між різними її складовими наведено у таблиці 8.2. Таблиця 8.2. Розподіл маси гідросфери в її складових (Запольський, 2000) Складова гідросфери Маса води, 10і5т Частка сумарної маси, % 91,363 6,828 1,776
Світовий океан Підземні і грунтові води Сніжно-льодовикові утвори Озера, ставки Ґрунтова волога Болота Атмосферна волога Річки, струмки Всього
* у дужках наведено значення маси з інших літературних джерел
Найменше відомостей є про підземні води, особливо ті, що гли боко залягають, тому оцінки маси цих вод за різними літературни ми джерелами дуже різняться. В атмосфері вміст води незначний - маса атмосферної вологи на екваторі становить 3...4 % маси атмосфери, і лише 0,1 % маси атмосфери в полярних широтах. Маса атмосферної води становить приблизно 0,001 % запасів її в гідросфері. Тому за верхню межу гідросфери прийнято вважати поверхню Світового океану і вод них об’єктів суші. Складніше визначитися з нижньою межею гідросфери з огляду на те, яку саме частину підземних вод включати у водну оболонку Землі. Єдність природних вод проявляється в їх колообігу, тобто в процесі водообміну Світового океану, материків і атмосфери. Об’єм підземних вод, що приймають активну участь в кругообігу з по верхневими водами, відносно невеликий (біля 4000 км3). Підземні води більш глибоких земних надр також беруть участь у процесах водообміну на Землі, але тривалість їх колообігу обчислюється мільйонами років. Тому за нижню межу гідросфериприблизно вва жають нижню поверхню осадових гірських порід середньої потуж ності (3...5 км). Води геосфер тісно пов’язані між собою. За певних умов вони можуть переходити із однієї сфери в іншу, змінюючи при цьому свій фізичний стан на твердий, рідкий чи газоподібний. Проте вони взаємозв’язані й перебувають у постійному русі, здійснюючи ма лий та великий колообіги води (рис 8.1). Малий колообіг води відбувається за схемою: океан (випаровування) - атмосфера (кон денсація) - океан (опади). Внутрішньоматериковиймалий колообіг здійснюється внаслідок випаровування вологи з поверхні Землі. Завдяки внутрішньоматериковому колообігу вологи кількість опадів на суші збільшується. Великий колообіг води здійснюється в результаті переносу вологи повітрям з океану на сушу за схемою: океан (випаровування) - атмосфера (конденсація, перенесення во логи на сушу) - суша (опади, стікання води з суші в океан) - океан. Колообіг води був спричинений в свій час процесами, які роз почалися в надрах нашої планети після її утворення. Ці процеси і досі продовжують підживлювати гідросферу. Однак головним рушієм колообігу води у наш час є енергія Сонця і сила гравітації. Під впливом тепла відбувається випаровування, конденсація водя ної кори й інші процеси. Затрачена на випаровування енергія звільняється при конденсації вологи в атмосфері. Сила тяжіння є причиною падіння крапель дощу, течії рік, руху Грунтових і підзем них вод.
Надходження Гідрогену в космічний простір
/////
Таблиця 8.3. Річний водний баланс Землі (Львович, 1986) Елементи водного балансу Периферійна частина суші:
Об’єм, км3
Шар, мм
Опади Річковий стік Випаровування Замкнена (безстічна) частина суші:
106000 44230 61770
910 380 530
Опади Випаровування Світовий океан:
7500 7500
238 238
Опади Стік річкових вод Випаровування Земна куля:
411600 44230 455830
1140 120
1260
Опади Рис. 8.1. Загальна схема колообігу води Випаровування
525100 525100
1030 1030
З річного водного балансу Землі (табл. 8.3) видно, що малий кругообіг води охоплює майже в чотири рази більшу кількість води, ніж великий. Кількість випаровування і опадів однакова тільки для планети в цілому - близько 900... 1000 мм. На суші в середньому за рік сума опадів дорівнює 700. ..750 мм, випаровування 460...500 мм. Над океанами опадів випадає понад 1000 мм, але вимірювання тут дуже нерегулярні. На Землі спостерігається досить висока відновлюваність основ них джерел. З метою характеристики інтенсивності кругообігу води М. І. Львович (1986) ввів поняття активності водообміну, яке визначається за співвідношенням об’єму частини гідросфери до при буткового або видаткового елементів її балансу, які формуються у процесі колообігу води. Встановлено, що активність обміну вод океану становить 3000 років. Ще більш повільний обмін підземних вод (за винятком поверхневої активної зони водообміну, де підземні води змінюються кожні 300 років). Водообмін льодовиків здійснюється за 15000 років. Води річок змінюються кожні 11 днів, а атмосферні ще швидше - в середньому через кожні 9 днів. В процесі кругообігу відбувається опріснення водних ресурсів.
Походження гідросфери тісно пов’язане з розвитком Землі. Вік нинішньої гідросфери складає біля 2,5...З млрд років. Гіпотези по ходження гідросфери (як і атмосфери) зводяться до двох основних типів: - першорядний, залишковий характер гравітаційно диферен ціальної початкової матерії; - вторинне походження в процесі виплавлення і дегазації речо вин із надр Землі. Більшість дослідників проблеми походження гідросфери і атмо сфери вважають, що гідросфера сформувалась в результаті дега зації океанічної мантії Землі та вулканічної діяльності. Леткі хімічні речовини поступово виділялись із земних надр протягом тривало го геологічного часу. Дегазація, на думку А. С. Моніна і О. С. Сорохтіна (1953), почалась після досягнень такої температури надр Землі, за якої стало можливим часткове плавлення силікатів - міне ралів ендогенного походження, на долю яких припадає понад 3/4 всіх мінералів земної кори. Після початку дегазації мантії на земній поверхні поступово утворилося стільки води, що виникли перші
ізольовані морські басейни. Одночасно з водою із мантії дифунду вали гази з вмістом S, Cl2, F2 Вг2, І2 С02, СО та інші активні ком , , поненти, котрі вступали у реакції з водонасиченими вулканічними породами, утворюючи легкорозчинні солі й карбонати. А тому вже в археї морська вода була солоною. У подальшому (пізній архей, біля 3,3...2,6 млрд років тому) ок ремі моря з’єднались одне з одним, утворивши протоокеани, які розділялись гребенями серединно-океанічних хребтів та ядрами майбутніх материків. Поступовий підйом рівня води у розрізнених протоокеанах на межі архею і протерозою (біля 2,6 млрд років тому) привів до об’єднання їх в єдиний Світовий океан. У ранньому про терозої через витрати на гідратацію гірських порід океанічної кори темпи зростання об’єму океанічних вод знизились. Після повного насичення водою океанічної кори об’єм Світового океану став зро стати, досягнувши в наш час понад 1,3 млрд км3, що забезпечило перекриття гребенів серединно-океанічних хребтів шаром води 2,5...2,7 км. Водні маси протоокеанів формувались і за рахунок вулканічних процесів. Первісна атмосфера складалась переважно із газів вул канічного походження (С02 N2, NH3 СН4, HCN, H2 НСІ, водя , , S, ної пари та інших газоподібних сполук). Після охолодження зем ної кори нижче точки кипіння води почалась конденсація водяної пари у вигляді дощу. Спочатку через ще високу температуру зем ної поверхні дощі рідко досягали земної поверхні. У подальшому, в міру охолодження земної кори, опади стали більш інтенсивними, вода поступово просочувала суху земну поверхню та заповнювала пониження рельєфу. Думка про вулканічне походження гідросфери підкріплюється розрахунками вчених. Мархінін С. К. (1985) вирахував, що за час формування земної кори, як геосфери вулканічного походження, із мантії могло надійти від 854 101 до 1138-10’5т води, тобто понад 5 50 % усієї маси сучасної поверхневої гідросфери. Крім того, на по верхню Землі надходять т. зв. ювенільні води (від лат. juvenalis юний), тобто та частина підземних вод, яка піднімається із магма тичних джерел і вперше включається у загальний кругообіг при родних вод. Щорічно цієї води у складі сульфатів і гідротерм на земну поверхню надходить приблизно 2-Ю8 т, або біля 910’7 т за всю геологічну історію Землі. Тобто ці два джерела (дегазаційна вода глобального вулканізму із океанічної магми і ювенільна вода) є основними для формування усієї гідросфери Землі.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Структура та походження гідросфери» з дисципліни «Геофізична екологія»
складають прісні води. До того ж основна маса прісної води (до 77 