1. Вода, ее происхождение и количество на земном шаре.

Вода - одно из наиболее важных веществ на Земле. Вода не только покрывает более ¾ всей ее поверхности, не только парит над ней в виде облаков, но и наполняет живительной влагой сушу. У человека вода составляет 63 % массы тела, у грибов – 80%, у некоторых медуз 98 %. Все основные наземные экосистемы, включая человеческую, зависят от наличия пресной воды, содержащей менее 0,01% солей. При исследованиях других планет солнечной системы, первое, на что обращается внимание, - это вода. Без воды жизнь существовать не может.

Образование воды на планете началось по мнению некоторых геологов 250 - 300 млн. лет назад, когда на земном шаре был только один континент, опоясывающий всю нашу планету. Первоначально «холодная» Земля с течением времени разогревалась изнутри за счет термоядерных процессов, в результате чего возникла вулканическая деятельность, которая привела к выбросу лавы. С раскаленной лавой на поверхность Земли стал поступать водяной пар. Часть этого пара конденсировалась и заполнила со временем океанические впадины, а часть участвовала в формировании земной атмосферы. В процессе остывания разогретой мантии планеты происходила активная химическая реакция между водородом и кислородом, вследствие чего образовался водяной пар, который создавал вокруг планеты газообразный покров. В состав покрова входили также газы, постоянно извергавшиеся из трещин земной коры. По мере остывания из водяных паров атмосферы сформировался облачный покров, распространившийся плотным слоем над всей планетой. Выпадающие из него осадки с течением времени привели к образованию мелководного первичного океана (панталаса), который покрыл всю поверхность Земли. Суша образовалась позднее в результате тектонических процессов.

Основная масса пресной воды заключена в ледниках и постоянно залегающем снежном покрове (68,%), при этом большая часть ее накапливается ледниками Антарктиды (61,7%). Значительный объем пресной воды хранится в водоносных слоях земной коры (30,1%) и в подземных льдах многолетнемерзлых пород (0,86%). В руслах рек ее сосредоточено всего 0,006%, а в атмосфере - примерно в 10 раз больше (0,04%). Если учесть запасы пресной воды в озерах, которые можно использовать, то их всего около 0,3% от общих мировых запасов. Правда, эта вода возобновляется за относительно небольшое время (табл. 2): в руслах рек в среднем - за 16 дней, в атмосфере в среднем - за 8 дней. Запасы воды в озерах представляют собой ресурсы, возобновляемые за довольно большой период времени (за 17 лет), и их использование - взятие “кредита” у природы.

2. Круговорот воды на земном шаре.

Круговорот воды в природе представляет собой непрерываемый процесс, постоянно действующий механизм, который не остановится, пока на нашей планете есть солнечная энергия, гидросфера и атмосфера, а подстилающая поверхность разделена на океаны и континенты.

Схема этого процесса дана на рис. 1 котрый есть на распечатке, на котором можно рассмотреть круговорот воды между океаном и сушей, состоящий из атмосферной и наземной его ветвей. Как видно из рисунка, часть водяного пара, испарившегося с океана, Е0 поступает в атмосферу, а затем выпадает в виде осадков на поверхность океана Р0 . Остальная часть водяного пара океанического происхождения выносится на материк атмосферными воздушными течениями. Из этого переносящегося в горизонтальном направлении (адвективного) потока влаги а на ближайшей к океану части материка могут образоваться облачность и выпадать осадки Ра . В дальнейшем по мере перемещения водяного пара над сушей к адвективной влаге будет добавляться влага, испарившаяся с суши и внутренних водоемов Е = Ес + Ев . Она перемешивается с водяным паром, поступившим с океана. Из этой влаги затем могут образоваться осадки, состоящие из адвективного Ра и местного Рм водяного пара, то есть Рс = Ра+ Рм . После осуществления на материке процессов влагооборота часть адвективной С’ = а - Ра и местной С” = Е - Рм влаги выносится за пределы материка на другой его склон - С = С’ + С”. Соотношение С’ и С” зависит от интенсивности процессов круговорота над материком или отдельными его регионами.

Осадки, выпавшие на сушу, формируют очень важную для человека воду - речной сток: поверхностный и подземный стоки в реки Qр, речной Q и подземный Qп стоки в океан или в бессточное море.

На поверхность нашей планеты выпадает за год 577 . 1012 м3/год атмосферных осадков. При этом водные ресурсы самой атмосферы составляют всего 12,9 . 1012 м3. Это означает, что влага в процессе выпадения осадков и повторного их испарения успевает за год совершить несколько циклов влагооборота. Число смен водяного пара в атмосфере (при наличии испарения) равно 45. Если бы не испарения, то из воздуха, поступившего с океана на материк, выделялось бы только половина (0,5) содержащейся в нем влаги. В дальнейшем же при неизменной температуре воздуха водяной пар выносился бы без выпадения осадков. Это подчеркивает важность всех звеньев круговорота при возобновлении пресной воды на поверхности Земли. Установлено, что при относительной влажности воздуха ниже 40% осадки либо совсем не выпадают, либо незначительны. Полное обновление водяного пара в атмосфере земного шара происходит за 8,1 дня. Влага за один оборот водяного пара вдоль параллели длиной 24 000 км меняется 13,5 раз, что позволяет оценить условия использования водяного пара при испарении с поверхности земного шара и горизонтальном переносе водяного пара в атмосфере.

Вода выпавшая на сушу, затем расходуется на:

просачивание (или инфильтрацию),

улетучивание ( или точнее, испарение),

сток.

Просачивание особенно важно для наземных экосистем, так как способствует снабжению почвы водой, которая накапливается в верхних слоях, богатых гумусом и растительностью.

Испарение - процесс противоположный инфильтрации . Испарение играет важную роль в водном режиме местности, при этом сами растения выделяют своей листвой достаточно значительное количество воды. Корни деревьев, длина которых достигает несколько метров, способствует движению воды из почвы в атмосферу. Количество воды, выделяемое растениями, тем больше, чем лучше они снабжаются. Гектар леса испаряет от 20 до 50 т воды в день.

Суммарное испарение, т.е. масса воды, испаряемая деревьями и испарившейся с поверхности почвы, играет главную роль в кругообороте воды на континентах.

Сток рек восполняет потери воды от испарения и просачивания. Поверхностный сток и ресурсы подземных водоносных слоев обеспечивает питание водных потоков, которые в конце концов возвращаются в гидросферу.