Кругообіг води та його значення для географічної оболонки.

Серед численних рис і особливостей гідросфери слід особливо виділити РУХ. Гідросфера дуже динамічна. Саме рух є основою кругообігу води – грандіозного процесу обертання соди в географічній оболонці, який зв’язує всі природні води, розподіляє їх на планеті, забезпечує прісними водами рослини, тварин і людей. З кругообігом пов’язано формування ерозійних процесів і розчленування поверхні Землі.

Суть кругообігу: вода, випаровуючись з поверхні океану і суші, поповнює атмосферу вологою. Внаслідок підняття повітря вгору воно охолоджується, а водяна пара конденсується, утворюються атмосферні опади, які випадають переважно у вигляді дощу та снігу. Опади частково поглинаються ґрунтами, а вода, яка не встигає просочитися крізь землю формує поверхневий стік. Вона стікає зі схилів, збирається у вимоїнах, ярах та балках у потоки, по розгалуженій мережі яких потрапляє в річки. Але це лише частина поверхневого стоку.

Річки живлять підземні води внаслідок просочування ґрунтових вод через товщу осадових порід. Частина найактивніших підземних вод виходить на поверхню у вигляді джерел, або дренується річками. Річки найчастіше одержують постійний приплив саме завдяки стійкому живленню підземними водами. Води озер і морів, як і Світового океану в цілому, поповнюються також атмосферними опадами і річковими водами. Таким чином відбувається безперервне відновлення вод, що були втрачені внаслідок випаровування з поверхні океану і безстічних озер (рис. 1).

Рис. 1. Схема кругообігу води в природі:

1 – випаровування з поверхні океану, моря; 2 – опади на поверхню океану, моря; 3 – опади на поверхню суші; 4 – випаровування зповерхні суші; 5 – поверхневий і підземний стік у річку; 6 - річковий стік в океан,море, безстічну водойму; 7 – підземний стік вокеан, море, безстічну водойму; 8 – волого обмін між сушею і океаном через атмосферу.

В залежності від просторів, які охоплює кругообіг води та його складності розрізняють малий і великий кругообіги.

Малий кругообіг відбувається за схемою: океан (випаровування) → атмосфера (конденсація) → океан (опади). Внутрішньоматериковий малий кругообіг здійснюється внаслідок випаровування вологи з поверхні Землі. Завдяки внутрішньоматериковому кругообігу вологи кількість опадів на суші збільшується. Таким чином існують малі кругообіги внутрішньо океанічні та внутрішньоматерикові.

Великий кругообіг води здійснюється за умовами переносу вологи повітряними масами з океану на сушу. Він є основним джерелом відновлення ресурсів прісних вод на суші.

Завдяки малому та великому кругообігу формується водний баланс земної кулі (табл. 2).

Таблиця 2

Річний водний баланс

Малий кругообіг охоплює майже в чотири рази більшу кількість води, ніж великий. Кількість випаровування і опадів однакові лише для планети в цілому (900-1000 мм). На суші в середньому за рік опади становлять 700-750 мм, випаровування 460-500 мм. Над океанами опадів випадає понад 1000 мм, але вимірювання тут дуже нерегулярні.

Кругообіг охоплює не тільки окремі ланки гідросфери, але й, взаємодіючи з літосферою, атмосферою та біосферою, зв’язує окремі компоненти географічної оболонки в єдине ціле, що надає цій унікальній природній системі строго визначених закономірностей в її функціонуванні.

Рушійними силами кругообігу води виступають: 1) сонячна радіація і 2) сила тяжіння. Під впливом тепла відбувається випаровування, конденсація водяної пари й інші процеси. Затрачена на випаровування енергія звільняється при конденсації вологи в атмосфері. Сила тяжіння служить причиною падіння крапель дощу, течії річок, руху ґрунтових і підземних вод.

На Землі спостерігається досить висока відновлюваність основних джерел прісних вод. З метою характеристики інтенсивності кругообігу (М.І. Львович, 1986) ввів поняття АКТИВНОСТІ ВОДООБМІНУ. Воно визначається за співвідношенням об’єму частини гідросфери до прибуткового, або видаткового елементів її балансу, які формуються в процесі кругообігу води.

Підрахунки показали, що активність обміну вод океанустановить 3 000 років. Обмін підземних вод більш повільний (за винятком поверхневої активної зони водообміну, де підземні води змінюються кожні 300 років). Дуже мала активність властива полярним льодовикам, де водообмін здійснюється, в середньому, один раз за 15 000 років. Разом з тим, води річок змінюються кожні 11 днів, а атмосферні – в середньому через кожні 9 днів. ЧИМ МЕНШ АКТИВНИЙ ВОДООБМІН, ТИМ ВИЩА МІНЕРАЛІЗАЦІЯ ВОДИ. Особливо яскраво це проявляється в глибинних підземних водах, які збагачуються розчинними елементами гірських порід.

У процесі кругообігу відбувається опріснення водних ресурсів, але якщо з океану в атмосферу потрапляє „хімічно чиста вода”, то в океани і моря вона буде поступати з різними домішками. Ступінь опріснення залежить від активності водообміну. Чим він активніший, тим менша мінералізація води.

МАКСИМАЛЬНА МІНЕРАЛІЗАЦІЯ характерна для тупікових (М.І. Львович) ланок водообміну (океан, глибинні підземні води, безстічні озера замкнутої частини суші). Винятком є полярні льодовики – „законсервована гідросфера”.

Глобальний кругообіг води, пов’язуючи між собою водну оболонку Землі, розсіяну в повітряній тропосфері і поховану в земній корі гідросферу, служить переконливим доказом єдності географічної оболонки. Кругообігом охоплені всі структурні одиниці географічної оболонки включаючи „біостром”, де відбувається поглинання рослинністю води з наступною транспірацією.

Одночасно з процесом кругообігу води відбувається і процес ПЕРЕРОЗПОДІЛУ ТЕПЛА, яке витрачається на випаровування в одному місці і звільняється при конденсації вологи в іншому. Протягом року в цьому бере участь понад ¼ частини сонячного тепла, одержаного поверхнею Землі. Баланс обміну вологи і в планетарному і в місцевому масштабах часто змінюється. Часто змінюється також і розподіл природних вод у гідросфері. Так, наприклад, під час зледенінь до 150 млн. км³ води виходило з обігу, будучи зв’язаним у льодовиках. При цьому кількість води в Океані зменшувалась, зменшувалось також випаровування і скорочувалась його акваторія.

Помітний вплив на обіг вологи має ЛЮДСЬКА ДІЯЛЬНІСТЬ, що викликає утворення на фоні Світового обміну вологою місцевих волого обмінів. Наприклад, в Середній Азії, у зв’язку з поливним землеробством, стало більше вологи в повітрі, збільшилась кількість опадів у горах, що призвело до деякого зростання льодовиків, які живлять річки. На водообіг впливають також канали, водосховища та інші гідротехнічні споруди.

Лабораторні завдання:

1. Побудуйте колову діаграму, на якій зобразіть, відповідно до об’єму,

основні об’єкти гідросфери.

2. Побудуйте колові діаграми процентного вмісту простих і складних

молекул. Для побудови використайте дані таблиці 2. Сумарний вміст всіх

молекул Н2О, (Н2О)2, (Н2О)3 прийміть за 100%. Проаналізуйте їх, які

властивості води вони пояснюють.

Таблиця 3

Відсоток простих і складних молекул при зміні температури

3. Побудуйте і опишіть схему кругообігу води на Землі.

4. Побудуйте графік зміни температури замерзання і температури найбільшої

густини води залежно від солоності, використовуючи дані з таблиці 3. Солоність відкладайте на горизонтальній осі, а температуру – на

вертикальній. Масштаб: горизонтальний 1 см = 5‰, вертикальний 1 см = 1 ºС. Проаналізуйте графік і поясніть як проходитиме процес замерзання води, солоність якої більша за 24.75‰.

Таблиця 4

Залежність температури замерзання і температури найбільшої густини від солоності.

Контрольні запитання:

1. Дайте визначення гідросфери і назвіть її об’єм та об’єкти, які до неї

входять.

2. Що таке вода і чому її називають незвичайною речовиною на Землі?

3. Які фізичні властивості води є аномальними і чим це пояснюється?

Чому лід не тане у воді?

4. Яка роль фізичних властивостей води в природі?

5. Охарактеризуйте особливості хімічного складу води.

6. Які чинники визначають кругообіг води у природі?

7. Які речовини найчастіше забруднюють гідросферу?

8. Назвіть і проаналізуйте основні ланки великого і малого кругообігів.

9. За якою схемою відбувається внутрішньоматериковий кругообіг?

10. Які оболонки земної кулі зв’язує великий кругообіг?

11. Назвіть і охарактеризуйте рівняння водного балансу земної кулі.

12. Яке значення кругообігу води в природі?

13. Як людська діяльність впливає на кругообіг води?

14. Що таке активність водообміну?

15. У чому полягає різниця між хімічно чистою і природною водою?

Тема 3.П І Д З Е М Н І В О Д И