Распределение и круговорот воды на земном шаре

2. Распределение и  круговорот воды  на земном шаре.

     Вся масса воды на Земле находится  в непрерывном движении — в  круговороте. Вода испаряется с поверхности  Океана и суши, восполняя запасы атмосферной влаги. Из атмосферы  в виде дождя и снега она  возвращается в Океан и на сушу, при этом осадки, выпавшие на сушу, питают реки и подземные воды. А речной сток восполняет часть воды морей и океанов, израсходованную на испарение. Осадки обогащают и почву влагой, столь необходимой для плодородия. Более одной трети воды с суши испаряется растениями. Этот важный процесс называется транспирацией.

     Главный энергетический двигатель круговорота  воды – Солнце. Солнечные лучи нагревают воду, и она интенсивно испаряется. Молекулы воды оказываются в атмосфере, причем половина их сосредоточена в нижнем полуторакилометровом слое воздуха. С высотой температура воздуха постепенно падает, поэтому пары воды на определенной высоте насыщаются и конденсируются в капельки воды или кристаллы снега, формируя облака. Облака проливаются дождем или выпадают в виде снега. Этот процесс идет непрерывно. Испарившаяся вода находится в атмосфере всего 8-9 дней, затем снова возвращается в океан, озеро, болото, реку или недра Земли.

     Круговорот  воды на Земле возник при образовании  гидросферы. Океан стал основным поглотителем солнечного тепла и поставщиком водяного пара. Часть пара воздушными течениями переносится на сушу и после конденсации выпадает в виде дождей и снегопадов. Потоки дождевой и талой воды стекают к руслам рек, а затем по рекам к океану. На этом цикл водообмена между сушей и океаном заканчивается, но сам процесс бесконечен.

     Глобальный  круговорот воды не замкнут, так как  через рифовые трещины идет дополнительный приток воды из недр планеты, увеличивающей  объем гидросферы ежегодно на 0,25 км. А часть паров воды, попадая в верхние слои атмосферы под действием солнечного излучения, разлагается на водород и кислород и уходит в космос. За счет круговорота идет непрерывный водообмен в реках, озерах, морях, т.е. непрерывное обновление воды. Так. в Мировом океане вода полностью сменяется за счет испарения за 2400 лет, а речной сток требует 31 тыс. лет В полярных ледниках, которые питаются атмосферной влагой, а сами, подобно рекам, стекают в океан, выбрасывая в него айсберги, смена льда происходит примерно за 10 тыс. лет. В подземных же водах это происходит в среднем за 5 тыс. лет, а в реках – всего за 12 дней. Таким образом, круговорот обеспечивает доставку воды буквально во все уголки земного шара. В результате вода пронизывает все, поддерживая на Земле жизнь.

     Каждый  живой организм можно рассматривать  как часть гидросферы, участвующей  в круговороте воды. Благодаря  воде в организмах происходят реакции, необходимые для поддержания  жизни, и формируется само тело организма. Поэтому любой организм должен пропускать через себя воду, осуществлять свой собственный круговорот воды. Как писал русский исследователь В.Г. Богоров (1904-1971), «никакой воды, которая бы не соприкасалась с живыми существами, в океане нет». Можно добавить – и на суше тоже нет. Практически вся масса воды на суше проходит через растительность и почвенные организмы, а это означает, что биота суши весь объем гидросферы планеты пропускает через себя примерно за 20 тыс. лет. В океане, где вода – это среда обитания, источник пищи и кислорода, морские организмы пропускают через себя весь объем Мирового океана всего за полгода.

     Вода  – идеальный растворитель, поэтому любая природная вода содержит растворенные газы и вещества, в том числе необходимые для жизни.

     Потоки  воды в реках, волны и течения  в озерах и морях разрушают горные породы и переносят частицы и обломки на большие расстояния. Основная часть их в конце концов оказывается на дне морей и озер. Таким образом, вода формирует круговорот вещества в природе. Растения за счет воды, углекислого газа и солнечной энергии создают органическое вещество для поддержания жизни остальных организмов на планете, которые питаются этим органическим веществом. Для того чтобы создать массу органического вещества, требуется ежегодно около 1 тыс. км³ воды. Следовательно, можно утверждать, что гидросфера – это продукт живых организмов, среда, которую они создали сами для себя.

     Это одна из важнейших особенностей водных ресурсов. Минеральные ресурсы, например залежи горючих ископаемых — угля и нефти, изолированы друг от друга, и по мере разработки их месторождения не возобновляются. А водные ресурсы непрерывно возобновляются в процессе круговорота воды и при правильном использовании могут никогда не иссякнуть: они должны вечно служить человеку.

     Круговорот  объединяет не только различные воды Земли. Он связывает водную оболочку, или гидросферу, с другими сферами  нашей планеты: атмосферой, литосферой и биосферой.

     К процессу круговорота воды люди настолько привыкли, что даже не всегда задумываются над его ролью в природе и в хозяйстве. Для того чтобы яснее оценить значение круговорота воды, представим себе, что он вдруг перестал действовать. При таком допущении невольно рисуется весьма мрачная картина. Вовсе прекратились дожди, пересохли реки, иссякли подземные воды. Почва перестала увлажняться, исчезла растительность, воздух стал беднее кислородом. Одним словом, изменился бы весь ход природных процессов на земном шаре.

     Уже за много столетий до нашей эры  люди интересовались происхождением рек и подземных вод.

     Древние греки считали, что реки питаются не атмосферными осадками и не подземными водами, а водой Океана. Они полагали, что вода Океана через глубокие отверстия  — «тартары» — проникает в  недра Земли и, выйдя снова на поверхность, дает начало рекам. И хотя взгляды Аристотеля (IV в. до н. э.) и Витрувия (I в. до н. э.) уже приближались к современным представлениям о круговороте воды, вплоть до XV в. преобладала теория океанического происхождения рек и подземных вод, исключавшая из круговорота процесс испарения и переноса влаги воздушными течениями.

     Современные представления о круговороте  воды стали прочно складываться лишь в эпоху Возрождения. Первое наиболее близкое к современным описание круговорота воды мы находим в трудах Леонардо да Винчи (1452—1519).

     Глобальный  круговорот воды разделяется на океанический и континентальный.

     Океанический  круговорот воды

     Океанический  круговорот воды – это непрерывный процесс испарения, перенос влаги воздушными течениями над океаном и выпадение ее в виде осадков на поверхность океана. За время существования планеты круговорот меняется в зависимости от площади океана и объема гидросферы. Сейчас ежегодно в океаническом круговороте участвует 458 тыс. км³ воды. Это почти шесть таких водоемов, как Каспийское море. Но испаряется с поверхности океана каждый год 505 тыс. км³. Разница в 47 тыс. км³ уходит на континенты, выпадая в виде дождя и снега на суше. Но благодаря этой небольшой части океанического круговорота воды на суше возник континентальный круговорот, положивший начало жизни на Земле, а затем и появлению человека.

     Континентальный круговорот воды

     Континентальный круговорот воды – это непрерывный процесс испарения с поверхности суши и ее водоемов, образование облаков, выпадение осадков, а также поверхностный и подземный сток воды. Не вся вода, принесенная с океана на сушу, выпадает в виде осадков – от 20 до 75% ее проходит над материками транзитом и снова уносится в океаны. Чем крупнее материк и выше на нем горы, тем больше он перехватывает океанической влаги. Поэтому максимальный перехват наблюдается в Евразии, а минимальный – в Австралии.

     В континентальном круговороте ежегодно участвует 119 тыс. км³ воды. Из этой массы 47 тыс. км³ составляет влага, приносимая с океана, которая в процессе многократного выпадения в виде осадков и испарения на суше в сумме образует 119 тыс. км³ осадков. В процессе круговорота на суше ежегодно испаряется 72 тыс. км³ воды.

     Осадки  на суше выпадают неравномерно. Наибольшее количество осадков в виде дождей отмечается в тропиках, в среднем за год это составляет слой воды толщиной 1 м. На плато Шиллонг в Индии за год выпадает 12 м осадков, а на горе Маези (Гавайские острова) – 14 м. В 1861 г. на Черрапунджи (Индия) – 23 м осадков (семиэтажный дом!). В самом засушливом месте на Земле, в Арике (Чили), в среднем на год приходится всего 0,8 мм осадков.

     Континентальный круговорот воды, как и океанический, за время своего существования варьировался в зависимости от изменения площади  поверхности океана и объема гидросферы. Но в его геологическом прошлом (не столь отдаленном) произошли перемены, которые резко усилили этот круговорот.