Гидросфера Земли

Когда-то очень давно первая рыба выползла на берег, и началась эволюция, вершиной которой считает себя человек. Мы давно обжились на суше, называем себя землянами, без специального сложного оборудования не можем опуститься в водные глубины. Но суша составляет всего одну четверть поверхности планеты, колоссальная водная оболочка которой таит еще множество загадок и тайн.

Планета Океан

Да, нашу Землю справедливее было бы назвать именно так. Взгляните на снимки из космоса: сколько вы видите суши? А сколько воды?

Есть несколько теорий появления воды на нашей планете. Наиболее популярны две из них. Согласно первой, вода прилетела к нам из космоса. Да, не удивляйтесь! Потоки космического ветра несут в себе протоны, а это ядра атомов водорода. Попав в земную атмосферу, протоны притягивали к себе электроны, превращаясь в водород, а в соединении с кислородом — в воду. Вторая теория — земная, согласно ей, вода выделялась в виде газов и паров из горных пород при извержениях вулканов. Интересно, что и та, и другая теория вполне подтверждается математическими подсчетами. И земная, и космическая вода за время существования планеты вполне могла заполнить Мировой океан.

Вид океана из космоса
Вид океана из космоса

Вода — удивительное вещество. Она обладает аномальными физическими и химическими свойствами. Только вода может пребывать в трех состояниях: жидком, твердом и газообразном. У нее крайне высокие для соединения водорода точки кипения и плавления, чрезвычайно сильное поверхностное натяжение, огромная теплоемкость и свойства универсального растворителя. С какой стороны ни взгляни, вода уникальна. И только благодаря ей стала возможна жизнь на Земле.

Вы когда-нибудь задавались вопросом, что такое океан? Очень долгое время, чуть ли не до середины прошлого века считалось, что это просто впадины в рельефе, заполненные водой. Но так ли это?

Люди искали все новые и новые земли, а под днищами их кораблей лежал огромный, совершенно неизвестный им мир. Первая экспедиция, отправившаяся на изучение океана, была снаряжена Великобританией. Она длилась с 1872 по 1876 год, и экипаж корвета «Чел- ленджер» собрал столько сведений, что почти сто ученых изучали и анализировали их в течение еще двадцати последующих лет. Опубликованные результаты этой экспедиции заняли пятьдесят томов!

Человек впервые узнал, что в океане существует жизнь не только у поверхности, но и в самых мрачных и холодныхглубинах; что рельеф океанского дна не менее прихотлив, чем суша, — здесь есть и глубочайшие впадины, и высочайшие «горные вершины»; что здесь кипят неизвестные на земле геологические процессы; что морские течения определяют климат планеты не в меньшей степени, чем солнце и ветра... Все это изучает теперь океанография.

Саргассово море
Саргассово море — единственное в мире море без берегов. Его границы определяются четырьмя течениями: Северо-Атлантическим, Северным Пассатным, Канарским и Гольфстримом. Площадь составляет около 6 млн км2, покрытых водорослями саргассум. Занесено в Книгу рекордов Гиннесса как самый большой участок спокойной воды

Вся вода планеты называется Мировым океаном. 96,4% его объема приходится на моря и океаны. В твердом состоянии хранится 1,86% — это вечные снега и ледники. Подземные воды составляют 1,7%, а на все полноводные реки, грохочущие водопады и огромные озера остается всего 0,02%! Оставшиеся сотые доли процента — это вода, растворенная в живых организмах.

Постоянно перемещающиеся и перемешивающиеся огромные массы воды с растворенными в них минералами, газами, органическими веществами, накапливающие колоссальное количество тепла, позволяют Мировому океану регулировать круговорот веществ всей планеты!

ОКЕАНЫ ЗЕМЛИ

  • Индийский
  • Атлантический
  • Тихий
  • Северный Ледовитый

Жизнь в океане

Жизнь в океане не просто существует — она кишит в нем! От самой поверхности, купающейся в солнечных лучах и тепле, до темных ледяных глубин, никогда не видевших света. Более 10 000 видов растений и более 160 000 видов животных — и никто не даст гарантии, что мы знаем уже обо всех. Сенсацией стало открытие, что в океанских водах продолжают жить виды, которые человек считал вымершими уже десятки миллионов лет тому назад. Например, у восточного и южного побережья Африки и в Индонезии обитают два вида рыбы латимерии, единственные представители современного рода кистеперых рыб. Такие виды называют живыми ископаемыми, или реликтами.

Этим огромным «населением» ведает наука гидробиология, изучающая все виды растений и животных, от крошечных бактерий до огромных китов.

Самым важным, начальным звеном во всей бесконечно длинной цепи органической жизни на Земле многие ученые считают обитающий в океанской воде планктон. Фитопланктон размножается с огромной скоростью и, благодаря хлорофиллу в своих клетках, создает первичное органическое вещество. Результатом этого процесса является выделение кислорода, в котором нуждается любое живое существо на Земле. Кроме того, фитопланктон — это низшее звено пищевой цепи. Его поедает растительноядный зоопланктон, его в свою очередь — хищный зоопланктон, который поедают рыбы, а рыб — морские животные.

Планктон
Планктон (греч. «блуждающие») — мельчайшие организмы, дрейфующие в воде (бактерии, водоросли, личинки беспозвоночных). Является первым звеном пищевой цепи водных обитателей. Термин ввел немецкий океанолог Виктор Хензен в конце 1880-х

Итак, как нам уже известно, «престижный этаж» занимают мельчайшие представители морской флоры и фауны. Рыбы могут плавать как у самой поверхности, так и опускаться до самого дна, но большинство видов обитают на глубине не больше пары сотен метров.

Морские животные, особенно хищники, могут погружаться и на большую глубину, как, например, акулы. Рекорд по погружению принадлежит кашалоту: он может нырять на глубину до трех километров!

На глубинах в несколько километров селятся кальмары и осьминоги. Ниже нашли приют такие рыбы, как большерот и рыба-удильщик. Наконец, как и каждый дом, океан имеет свой «подвал» — нижние придонные слои. И представьте себе, они тоже обитаемы!

Правда, условия жизни здесь совсем не те, что на более высоких этажах. Основное население «подвала» — придонные животные, пища которых — остатки пищи, опускающиеся на дно. Объем этих остатков так невелик, что жителям глубин приходится пропускать через себя огромное количество воды, отфильтровывая съедобную часть. Иногда им на пир перепадают затонувшие трупы больших рыб или крупные отбросы с морских судов, но это редкость.

Кстати, именно на нижних этажах можно встретить самые древние из организмов, зародившихся на Земле: кремниевые губки, плеченогих моллюсков и морские лилии — еще одно живое ископаемое, считавшееся давно вымершим.

Сколько лет океану?

Пока люди считали, что океан — это просто впадины в рельефе, заполненные водой, никто всерьез не задавался вопросом: а как этот самый океан, собственно, возник? Но, обретя возможность проводить глубоководные исследования, человек получил массу новых сведений и еще больше — вопросов. На самом дне таился парадокс: океанское дно было... моложе самого океана. Общий возраст Земли оценивается учеными примерно в 4,5 миллиарда лет. Есть научные доказательства, что океаны существуют не менее 2,5-3 миллиардов лет. Но на их дне нет отложений и образований старше примерно 150 миллионов лет. Как такое возможно?

Если представить, что вода из Мирового океана вдруг исчезла, то нашим глазам предстанет система подводных горных гряд, опутывающая всю планету. Их называют срединно-океаническими хребтами. Общая их протяженность более 60 000 километров.

Подземные моря
Подземные моря — одно из крупных открытий XX в. Представляют собой огромные резервуары с пресной или соленой водой, залегают на различной глубине в пористых породах под пустынями, от 30 м(Каракорум) до 150-200 м (Сахара). На сегодняшний день малоизучены

В отличие от привычных нам гор на суше, эти цепи невысоки и никогда не бывают крутыми, их склоны всегда пологие. Есть у них и еще одна особенность: вдоль самой высокой части хребтов идут глубокие разрезы-ущелья — их называют рифтовыми. В этих районах происходят постоянные вулканические извержения, а землетрясений случается до сотни в день. Именно рифтовые ущелья открывают глубинные породы Земли. Согласно исследованиям, самые молодые породы находятся прямо по краям рифтов и на их склонах, самые старые отложения — дальше всего от вершин хребтов, у подножий материков.

Здесь-то и таится разгадка нашего парадокса. Рифты представляют собой разломы, края которых постоянно расходятся: они непрерывно выпускают на поверхность расплавленные магматические породы, которые симметрично разливаются по склонам хребтов, постепенно отодвигая океанскую кору от их вершин. Скорость образования и передвижения новой коры составляет от 0,5 до 19 сантиметров в год в зависимости от местоположения. На полюсах минимум, максимум — в Тихом океане. По геологическим меркам, скорости просто немыслимо высокие, и для образования молодого дна Тихого океана понадобилось бы не более 100 миллионов лет.

Остается еще один вопрос: куда же девается «старое» дно? Ведь, отодвигаясь все дальше и дальше от рифтовых ущелий, оно в конце концов должно дойти до материковой части, а ведь, ее не сдвинешь с места натеками лавы. И тут на помощь приходят глубоководные впадины, или желоба, расположенные как раз вдоль материков. Вот здесь-то дно океана словно «подныривает» под основание материка, уходя внутрь планеты, где смешивается с глубинными породами, расплавляется и в виде магмы начинает новое путешествие — снова к рифтам.

Правда, иногда этому погружению что-то мешает, и тогда ползущее дно и материковая часть сталкиваются и сминаются, как, видимо, и случилось на восточном побережье Тихого океана, доказательством чему служит огромная горная цепь Андийских Кордильер.

Влияние океана на погоду

Многим из нас доводилось, и не раз, ходить по земле босиком. Вспомните, как быстро остывает она под ногами, даже летним вечером. И вспомните заодно, какой холодной кажется вода в пруду самым жарким днем. Зато вечером над ним поднимется призрачная пелена тумана: вода, ставшая теплее воздуха, начинает испаряться. По сути, то же самое происходит в масштабах всей нашей планеты.

Все океаны, как и суша, прогреваются Солнцем, но, как и земная поверхность, неравномерно. Верхний слой океанских вод, от 25 до 100 метров вглубь, имеет примерно одинаковую температуру. Она достаточно высока у экватора и постепенно понижается к полюсам. Если спускаться ниже, происходит резкий скачок в сторону охлаждения. Еще ниже вода остывает еще больше, но уже постепенно.

Принципиальное отличие океана от суши в том, что вода обладает гораздо большей теплоемкостью. Нагреваясь медленнее земли, она и остывает медленнее. Все лето собирая тепло, моря и океаны всю зиму отдают его обратно в атмосферу. Близость к морю определяет мягкость климата: чем дальше от побережья, тем суше и жарче лето и холоднее зима.

Постоянное перемешивание вод в Мировом океане обеспечивают океанские или морские течения. Из-за влияния ветра, перепада солености вод в разных районах, разницы в уровне или прогреве — если они являются достаточно постоянными — образуется постоянное движение воды в определенном направлении. Хорошо известны несколько океанских течений. Среди них — холодное течение Западных Ветров, образовавшееся под влиянием сильных западных ветров у Антарктики. В своем приполярном круговращении оно не задевает никакой суши, но смешивает и понижает температуру сразу трех океанов: Тихого, Атлантического и Индийского. Океанское течение Гольфстрим — крупнейшее теплое течение Северного полушария, которое переносит теплые воды Атлантики в высокие широты. Своим влажным, мягким и теплым климатом Англия обязана именно Гольфстриму. Не обогревай он ее берегов, все было бы куда суровее...

Источник природных ресурсов

Не менее важен для человека тот факт, что морская вода является колоссальным источником природных ресурсов. Дайте воде время, и она растворит практически любой химический элемент. Поэтому, просачиваясь сквозь горные породы, а потом испаряясь в атмосферу и снова возвращаясь в океан, вода обогащает его практически всеми элементами таблицы Менделеева. Месторождения полезных ископаемых на суше хорошо изучены, многие уже выработаны, иные — на грани выработки, и вопрос о ресурсах, с точки зрения ученых и экономистов, стоит довольно остро.

Конечно, больше всего в морской воде солей, но, по приблизительной оценке, в одном ее кубическом километре содержится ценных природных элементов на миллиард долларов! Почему же мы до сих пор ведем добычу на земле? Потому что, увы, наши технологии пока еще очень несовершенны. И хотя ученые разных стран получают патенты на добычу йода, кальция, серебра и золота, в промышленных масштабах человек пока научился получать из морской воды только поваренную соль, магний, бром и пресную воду.

Влияние ледников

Каждый год жители средних широт могут наблюдать, как замерзает вода в реках и озерах и как выпадает снег. Эти льды являются сезонными, с наступлением весны они тают без следа. Но часть воды постоянно «хранится» в виде льда. Некоторая часть «вечных» льдов и снегов находится в районах высокогорья. Безусловно, самое большое скопление льдов наблюдается на полюсах Земли. Годами выпадающий там снег не тает, а скапливается и слеживается слоями. Со временем под тяжестью образовавшихся сверху новых слоев снег в глубине меняет структуру и спрессовывается в лед.

Горные ледники
Горные ледники

Но если высокогорные льды оказывают влияние только на местный климат, то от полярных ледников зависит климат всей планеты. Даже для обывателей уже не секрет, что глобальное потепление сильно влияет на таяние льдов. Площадь ледниковых полярных шапок в последние десятилетия существенно уменьшилась. От них откалываются огромные куски, отправляющиеся в дрейф по океану.

Конечно, айсберги существовали всегда, и не раз они становились причиной катастроф на море (вспомним ставший уже печально легендарным «Титаник»). Но сейчас объемы откалывающихся льдов становятся пугающими. Их таяние может привести к поднятию уровня Мирового океана и затоплению многих прибрежных зон.

Вода на суше

Пусть объемы вод в океанах и реках несопоставимы, но именно с пресной водой мы на суше имеем дело каждый день. Именно ее запасы — самый ценный водный ресурс для человечества. Больше всего пресных водных запасов имеют Антарктида, Северная Америка и Азия, за ними идут Южная Америка и Африка, а меньше всего их в Австралии и Европе. Где же искать воду?

Не самым явным, но достаточно серьезным ресурсом являются подземные воды: почвенные, грунтовые, глубинные и артезианские. Они постоянно пополняются просачивающимися вглубь земли атмосферными осадками. На поверхность они выходят в виде источников и ключей. Достаточный запас воды находится в болотах и заболоченных почвах. Но, разумеется, главными «хранилищами» являются реки и озера.

По мнению различных ученых, в умеренном климате человеку в сутки необходимо примерно 2,5-3,5 литра воды, причем значительная ее часть содержится в пище. И если без еды человек может прожить около сорока дней, то без воды — не больше восьми дней. Потеря человеком 10% процентов жидкости вызывает галлюцинации, при утрате 12% — без врачебной помощи ему уже не восстановиться, а при потере 20% жидкости неизбежна смерть.

Не поддаются даже приблизительному вычислению потребности в воде промышленности и энергетики, колоссально ее потребление в сфере агрономии.

Так что проблема «водного голода» человечества отнюдь не надуманна, и ученые работают над ее решением. Ведь без этого невозможен дальнейший прогресс цивилизации.


Поделиться ссылкой