Гидросфера (от древнегреческого ὕδωρ ( húdōr ) «вода» и σφαῖρα ( sphaîra ) «сфера») [1] [ 2] представляет собой совокупную массу воды , обнаруженную на , под и над поверхностью планеты , малой планеты. , или естественный спутник . Хотя гидросфера Земли существует уже около 4 миллиардов лет, [3] [4] она продолжает менять свою форму. Это вызвано расширением морского дна и дрейфом континентов , которые перестраивают сушу и океан. [5]
Было подсчитано, что на Земле имеется 1,386 миллиарда кубических километров (333 миллиона кубических миль) воды. [6] [7] [8] Сюда входят воды в газообразном, жидком и замороженном виде в виде почвенной влаги, грунтовых вод и вечной мерзлоты в земной коре (до глубины 2 км); океаны и моря , озера , реки и ручьи , водно-болотные угодья , ледники , ледяной и снежный покров на поверхности Земли; пар, капли и кристаллы в воздухе; и часть живых растений, животных и одноклеточных организмов биосферы. На соленую воду приходится 97,5% этого количества, тогда как на пресную воду приходится лишь 2,5%. Из этой пресной воды 68,9% находится в виде льда и постоянного снежного покрова в Арктике, Антарктике и горных ледниках ; 30,8% приходится на пресные подземные воды; и только 0,3% пресной воды на Земле находится в легкодоступных озерах, водохранилищах и речных системах. [9]
Общая масса гидросферы Земли составляет около 1,4 × 10 18 тонн , что составляет около 0,023% от общей массы Земли. В любой момент времени около 2 × 10 13 тонн из них находится в виде водяного пара в атмосфере Земли (для практических целей 1 кубический метр воды весит 1 тонну). Примерно 71% поверхности Земли, площадь около 361 миллиона квадратных километров (139,5 миллиона квадратных миль), покрыто океаном . Средняя соленость океанов Земли составляет около 35 граммов соли на килограмм морской воды (3,5%). [10]
По словам Мерриама Вебстера, слово «гидросфера» появилось в английском языке в 1887 году, в результате перевода немецкого термина « гидросфера» , введенного Эдуардом Зюссом . [11]
Круговорот воды относится к переносу воды из одного состояния или водоема в другое. Резервуары включают атмосферную влагу (снег, дождь и облака), ручьи, океаны, реки, озера, грунтовые воды , подземные водоносные горизонты , полярные ледяные шапки и насыщенную почву. Солнечная энергия в виде тепла и света ( инсоляция ) и гравитация вызывают переход из одного состояния в другое в течение периодов от часов до тысяч лет. Большая часть испарений происходит из океанов и возвращается на землю в виде снега или дождя. [12] : 27 Сублимация – это испарение снега и льда. Транспирация – это истечение воды через мельчайшие поры или устьица деревьев. Эвапотранспирация — это термин, используемый гидрологами для обозначения трех процессов вместе: транспирации, сублимации и испарения. [12]
Марк де Вильерс описал гидросферу как замкнутую систему , в которой существует вода. Гидросфера сложна, сложна, взаимозависима, всепроникающа, стабильна и «кажется, специально создана для регулирования жизни». [12] : 26 Де Вильерс утверждал, что «на Земле общее количество воды почти наверняка не изменилось с геологических времен: то, что у нас было тогда, у нас есть и сейчас. Воду можно загрязнять, злоупотреблять и использовать не по назначению, но она не создается он не уничтожается, а лишь мигрирует. Нет никаких свидетельств того, что водяной пар уходит в космос». [12] : 26
Ежегодно в оборот воды на Земле вовлечено 577 000 км 3 воды. Это вода, которая испаряется с поверхности океана (502 800 км 3 ) и с суши (74 200 км 3 ). Такое же количество воды выпадает в виде атмосферных осадков: 458 000 км 3 в океане и 119 000 км 3 на суше. Разница между осадками и испарением с поверхности суши (119 000 - 74 200 = 44 800 км 3 /год) представляет собой общий сток рек Земли (42 700 км 3 /год) и прямой сток подземных вод в океан (2100 км 3 /год). . Это основные источники пресной воды для обеспечения жизненных потребностей и экономической деятельности человека. [9]
Вода – основная жизненная необходимость. Поскольку две трети Земли покрыто водой, Землю еще называют голубой планетой и водной планетой. [примечания 1] Гидросфера играет важную роль в существовании атмосферы в ее современном виде. В этом отношении важную роль играют океаны. Когда Земля сформировалась, у нее была очень тонкая атмосфера, богатая водородом и гелием, похожая на нынешнюю атмосферу Меркурия. Позже газы водород и гелий были выброшены из атмосферы. Газы и водяной пар, выделившиеся при охлаждении Земли, стали ее нынешней атмосферой. В атмосферу попали и другие газы и водяной пар, выделяемые вулканами. По мере охлаждения Земли водяной пар в атмосфере конденсировался и выпадал в виде дождя. Атмосфера еще больше охладилась, поскольку атмосферный углекислый газ растворился в дождевой воде. В свою очередь, это привело к тому, что водяной пар конденсировался и выпадал в виде дождя. Эта дождевая вода заполнила впадины на поверхности Земли и образовала океаны. Предполагается, что это произошло около 4000 миллионов лет назад. Первые формы жизни зародились в океанах. Эти организмы не дышали кислородом. Позже, когда появились цианобактерии , начался процесс превращения углекислого газа в пищу и кислород. В результате атмосфера Земли имеет совершенно другой состав, чем атмосфера других планет, и позволяет жизни развиваться на Земле .
Деятельность человека оказала влияние на круговорот воды. Инфраструктура, такая как плотины, оказывает явное и прямое влияние на круговорот воды, блокируя и перенаправляя водные пути. Загрязнение, вызванное деятельностью человека, изменило биогеохимические циклы некоторых водных систем, а изменение климата значительно изменило погодные условия. [13] Забор воды экспоненциально увеличился из-за сельского хозяйства, государственного и бытового использования, а также инфраструктуры. [14]
По данным Игоря А. Шикломанова , для полного восполнения и пополнения океанических вод требуется 2500 лет, вечной мерзлоты и льда — 10 000 лет, глубоких грунтовых вод и горных ледников — 1500 лет, озер — 17 лет, рек — 16 дней. [9]
«Удельная водообеспеченность – это остаточное (после использования) количество пресной воды на душу населения». [9] Ресурсы пресной воды распределены неравномерно в пространстве и времени и могут переходить от наводнений к нехватке воды в течение нескольких месяцев на одной и той же территории. В 1998 г. 76% всего населения имели удельную водообеспеченность менее 5,0 тыс. м³ в год на душу населения. Уже к 1998 году 35% мирового населения страдало от «очень низкого или катастрофически низкого запаса воды», и Шикломанов предсказал, что ситуация ухудшится в XXI веке, когда «большая часть населения Земли будет жить в условиях низкого или катастрофически низкого уровня воды». низкий уровень водоснабжения» к 2025 году. Лишь 2,5% воды в гидросфере составляют пресные воды, и только 0,25% этой воды доступны для нашего использования.
Деятельность современного человека оказывает кардинальное воздействие на гидросферу. Например, отвод воды, человеческое развитие и загрязнение – все это влияет на гидросферу и природные процессы внутри нее. Люди забирают воду из водоносных горизонтов и изменяют направление рек с беспрецедентной скоростью. Водоносный горизонт Огаллала используется в сельском хозяйстве США; если водоносный горизонт высохнет, с мировых рынков исчезнут продукты питания и волокна на сумму более 20 миллиардов долларов. [15] Водоносный горизонт истощается настолько быстрее, чем пополняется, что в конечном итоге водоносный горизонт иссякнет. Кроме того, только одна треть рек имеет свободное течение из-за широкого использования плотин, дамб, гидроэнергетики и деградации среды обитания. [16] Чрезмерное использование воды также привело к тому, что прерывистые ручьи стали более сухими, что опасно, поскольку они чрезвычайно важны для очистки воды и среды обитания. [17] Другие способы воздействия человека на гидросферу включают эвтрофикацию , кислотные дожди и закисление океана . Люди также полагаются на здоровье гидросферы. Он используется для водоснабжения, судоходства, рыболовства, сельского хозяйства, энергетики и отдыха. [18]
