«Гидросфера и методы ее изучения. Части гидросферы. Мировой круговорот воды. Значение гидросферы» — тема урока 1 по географии в 6 классе, предусмотренная Федеральной рабочей программой основного общего образования. На уроке школьники знакомятся с водной оболочкой Земли, выясняют, где находится вода на планете, как учёные исследуют водные объекты, почему вода непрерывно перемещается между океаном, сушей и атмосферой и какую роль гидросфера играет в природе и жизни человека.
Из космоса Земля выглядит голубой планетой, потому что вода покрывает большую часть её поверхности. Однако гидросфера — это не только океаны и моря. К ней относятся реки, озёра, болота, ледники, подземные воды, водяной пар, облака и даже вода, содержащаяся в живых организмах. Все эти запасы связаны между собой мировым круговоротом воды и образуют единую природную систему.
Что такое гидросфера
Гидросфера — водная оболочка Земли, объединяющая всю воду планеты в жидком, твёрдом и газообразном состояниях. Слово образовано от греческих слов hydor — «вода» и sphaira — «шар».
У гидросферы нет чёткой внешней границы, как у твёрдой оболочки. Вода находится на поверхности Земли, проникает в горные породы, входит в состав почвы и живых организмов, а в виде пара и мельчайших капель присутствует в атмосфере. Верхняя часть гидросферы соприкасается с воздушной оболочкой, нижняя — с литосферой, а жизнь связывает её с биосферой.
Вода встречается в трёх агрегатных состояниях:
- жидком — океаны, моря, реки, озёра, болота, подземные воды, дождевые капли;
- твёрдом — ледники, снежный покров, морской лёд, подземные льды, кристаллы снега и града;
- газообразном — невидимый водяной пар в воздухе.
Переходы между состояниями происходят постоянно. Вода испаряется, замерзает, тает, конденсируется и выпадает в виде осадков. Благодаря этим превращениям отдельные части гидросферы не изолированы друг от друга.
Сколько воды на Земле
Вода покрывает около 71 % поверхности Земли. Общий объём воды оценивают примерно в 1,386 миллиарда кубических километров. Почти вся она солёная: около 96,5 % находится в океанах, морях и заливах. Пресная вода составляет примерно 2,5 % общего запаса, причём большая её часть заключена в ледниках или скрыта под землёй.
| Хранилище воды | Примерная доля всей воды Земли |
|---|---|
| Мировой океан | Около 96,5 % |
| Ледники и постоянный снежный покров | Около 1,74 % |
| Подземные воды | Около 1,69 % |
| Озёра | Около 0,013 % |
| Вода в атмосфере | Около 0,001 % |
| Реки | Около 0,0002 % |
Числа округлены, но хорошо показывают главное: доступная человеку пресная вода составляет лишь малую часть гидросферы. Реки содержат совсем небольшой объём, хотя именно речную воду люди особенно часто используют для питья, хозяйства, промышленности и орошения.
Части гидросферы
Гидросферу принято делить на три крупные части: воды Мирового океана, воды суши и воду в атмосфере. В каждой части есть разные водные объекты и формы хранения воды.
Мировой океан
Мировой океан — непрерывное водное пространство, окружающее материки и острова. Он объединяет океаны, моря, заливы и проливы. Границы между океанами проводят условно, потому что вода свободно перемещается между ними.
Океан является крупнейшим хранилищем воды и главным источником водяного пара. Он получает солнечное тепло, медленно нагревается и медленно остывает, переносит энергию течениями и смягчает климат прибрежных территорий. В его водах обитает множество организмов.
Океаническая вода содержит растворённые соли. Средняя солёность Мирового океана составляет около 35 промилле, то есть в одном килограмме океанической воды в среднем растворено около 35 граммов солей. В разных районах солёность меняется из-за испарения, осадков, речного стока и таяния льда.
Воды суши
Воды суши делят на поверхностные и подземные. К поверхностным относятся реки, озёра, водохранилища, болота, ледники и временные потоки. Подземные воды находятся в порах, трещинах и пустотах горных пород.
Река — постоянный или временный поток воды, текущий в выработанном им углублении — русле. Реки получают воду из дождей, снега, ледников, озёр и подземных источников. Они переносят воду с возвышенных участков в понижения, другие реки, озёра, моря и океаны.
Озеро — естественный водоём в замкнутом углублении суши, не имеющий непосредственного соединения с океаном. Озёра бывают пресными и солёными, проточными и бессточными, глубокими и мелкими.
Болото — избыточно увлажнённый участок суши с влаголюбивой растительностью и накоплением торфа. Болота удерживают воду, замедляют сток, питают реки и служат средой обитания многих растений и животных.
Ледники — движущиеся массы льда, образовавшиеся на суше из многолетнего снега. Они являются крупнейшим хранилищем пресной воды. Покровные ледники занимают Антарктиду и большую часть Гренландии, а горные ледники располагаются в высоких горах.
Подземные воды заполняют трещины и поры в горных породах. Близкие к поверхности воды могут питать колодцы, родники и реки. Более глубокие водоносные горизонты иногда находятся под давлением. Запасы пополняются медленно, поэтому чрезмерный водозабор способен привести к снижению уровня.
Вода в атмосфере
В атмосфере вода существует в виде водяного пара, капель и кристаллов льда. Водяной пар невидим. Облака становятся заметными, когда пар конденсируется в мельчайшие капли или превращается в кристаллы.
Общий атмосферный запас невелик по сравнению с океаном, но быстро обновляется. Вода испаряется с поверхности, переносится воздушными потоками и возвращается дождём, снегом, градом или другими осадками. Благодаря этому влага попадает из океана на материки.
Как связаны части гидросферы
Между частями гидросферы постоянно происходит обмен. Океаническая вода испаряется и переходит в атмосферу. Облака переносятся ветром, осадки выпадают над сушей, питают реки, озёра, ледники и подземные горизонты. Реки и подземный сток возвращают воду в океан.
Связь можно увидеть на простом примере. Снег, выпавший в горах, весной тает. Талая вода стекает в ручьи и реки, часть просачивается под землю. Река несёт воду к морю. С морской поверхности вода испаряется, и спустя некоторое время её молекулы могут снова попасть в облако и выпасть в другом месте.
Одна и та же вода многократно меняет местонахождение и состояние. Поэтому загрязнение реки или подземного горизонта не всегда остаётся местной проблемой: поток способен перенести растворённые вещества на большое расстояние.
Методы изучения гидросферы
Наука, изучающая воды Земли, их свойства, распространение и движение, называется гидрологией. Океаны исследует океанология, ледники — гляциология, подземные воды — гидрогеология. Учёные используют наблюдения, измерения, отбор проб, карты, спутниковые данные, математические модели и специальные приборы.
Наблюдения на гидрологических постах
На берегах рек и озёр создают гидрологические посты. Здесь регулярно измеряют уровень воды, температуру, скорость течения, расход воды, толщину льда и количество наносов. Многолетние ряды наблюдений помогают определить обычный режим реки, заметить опасный подъём уровня и оценить изменение водности.
Уровень показывает высоту водной поверхности относительно условной отметки. Расход воды — объём, проходящий через поперечное сечение реки за одну секунду. Его обычно выражают в кубических метрах в секунду.
Отбор и анализ проб
Пробу воды берут в подготовленную ёмкость на определённой глубине и в точно отмеченном месте. В лаборатории определяют температуру, прозрачность, цвет, запах, кислотность, солёность, содержание кислорода, минеральных и загрязняющих веществ.
Одна проба показывает состояние воды только в конкретный момент. Для надёжного вывода исследования повторяют в разные сезоны и в нескольких точках. Так можно установить, как меняется качество воды выше и ниже города, предприятия или места впадения притока.
Исследование глубин и дна
Глубину водоёмов измеряют эхолотом. Прибор посылает звуковой сигнал ко дну и принимает отражение. Зная скорость звука в воде и время прохождения сигнала, вычисляют расстояние. Многократные измерения позволяют создать карту глубин.
Для изучения дна применяют грунтовые трубки, драги, подводные аппараты и камеры. Учёные исследуют осадки, формы рельефа и живые организмы. В глубоких районах океана аппараты должны выдерживать огромное давление.
Спутниковые методы
Искусственные спутники наблюдают огромные территории. По снимкам определяют площадь морского льда, положение береговой линии, распространение паводка, температуру поверхности океана, цвет воды и состояние ледников. Радиолокационные приборы могут получать данные ночью и сквозь облачность.
Спутники не заменяют наземные измерения. Они дают общую картину, а пробы и приборы на месте позволяют проверить, что именно вызвало изменение. Наиболее точный результат получают при совместном использовании разных способов.
Буйковые станции и исследовательские суда
В морях и океанах устанавливают буи с датчиками. Они измеряют температуру, солёность, высоту волн, направление течений и свойства воздуха. Часть данных автоматически передаётся через спутник.
Исследовательские суда выполняют промеры глубин, опускают приборы в толщу воды, собирают пробы и изучают морское дно. Автономные аппараты способны месяцами перемещаться по заданной программе и работать там, где постоянное присутствие человека слишком дорого или опасно.
Картографирование и моделирование
Результаты наблюдений наносят на карты и помещают в географические информационные системы. Карта помогает увидеть бассейн реки, направление течения, глубины, зоны затопления и размещение источников загрязнения.
Математические модели воспроизводят движение воды с помощью расчётов. Их применяют для прогноза паводков, распространения загрязнения, изменения берегов и уровня моря. Модель опирается на реальные измерения и нуждается в постоянной проверке.
Что такое мировой круговорот воды
Мировой круговорот воды — непрерывное перемещение воды между Мировым океаном, сушей, атмосферой и живыми организмами под действием солнечной энергии и силы тяжести.
Солнце нагревает поверхность океанов, морей, озёр, рек и влажной почвы. Часть воды испаряется. Растения также выделяют влагу через листья. Водяной пар поднимается, охлаждается и конденсируется. Возникают облака, из которых выпадают осадки.
После выпадения на сушу вода движется разными путями. Одна часть испаряется, другая стекает по поверхности, третья просачивается в грунт, четвёртая накапливается в снегу и ледниках. Поверхностный и подземный сток в конце концов возвращает значительную долю воды в океан.
Главные процессы круговорота
- Испарение — переход жидкой воды в водяной пар.
- Транспирация — выделение водяного пара растениями.
- Конденсация — превращение водяного пара в капли воды.
- Образование облаков — скопление капель воды и кристаллов льда в атмосфере.
- Выпадение осадков — возвращение воды на поверхность в виде дождя, снега или града.
- Поверхностный сток — движение воды по склонам и речным руслам.
- Инфильтрация — просачивание воды в почву и горные породы.
- Подземный сток — медленное движение воды в водоносных горизонтах.
- Таяние и замерзание — обмен водой между жидкими запасами, снегом и льдом.
У круговорота нет единственной начальной точки. Его удобно начинать описывать с океана, потому что там находится основная масса воды и оттуда испаряется много влаги. Но одновременно вода испаряется с суши, движется под землёй и задерживается в ледниках.
Большой и малый круговороты воды
Малый океанический круговорот происходит, когда вода испаряется с океана и выпадает обратно над океаном. Малый круговорот над сушей наблюдается, когда вода испаряется с поверхности суши и возвращается осадками на сушу.
Большой круговорот связывает океан и материки. Влага испаряется с океана, переносится воздушными массами на сушу, выпадает осадками, а затем возвращается в океан по рекам, под землёй или после движения ледников.
Деление условно, потому что в природе все потоки соединены. Часть воды может на сотни тысяч лет задержаться в леднике или глубоком подземном горизонте, а молекула в атмосфере обычно находится недолго. Скорость обновления разных запасов неодинакова.
Роль Солнца и силы тяжести
Солнечная энергия обеспечивает испарение. Чем сильнее нагрета поверхность и чем суше воздух, тем быстрее вода переходит в пар. Ветер уносит насыщенный влагой воздух и поддерживает новое испарение.
Сила тяжести возвращает капли и снежинки на поверхность, заставляет воду стекать вниз по склонам и двигаться по руслам. Она же влияет на движение ледников и просачивание влаги в породы. Без Солнца и силы тяжести круговорот в знакомом нам виде был бы невозможен.
Значение гидросферы для природы
Вода необходима всем известным земным организмам. Она входит в состав клеток, участвует в химических реакциях, переносит вещества и помогает регулировать температуру тела. В водной среде возникла жизнь, и сегодня океаны, реки, озёра и болота остаются местом обитания огромного числа видов.
Гидросфера регулирует климат. Океан накапливает солнечное тепло и переносит его течениями. Вода имеет высокую теплоёмкость, поэтому нагревается и остывает медленнее суши. У побережий обычно меньше суточные и годовые колебания температуры.
Осадки увлажняют почву и обеспечивают рост растений. Реки переносят частицы пород, формируют долины, поймы и дельты. Ледники вырабатывают широкие долины, шлифуют скалы и переносят обломочный материал. Подземные воды растворяют породы и могут создавать карстовые пещеры.
Круговорот способствует естественному обновлению воды. При испарении большинство солей и твёрдых примесей остаётся в водоёме, а водяной пар переносит влагу. Но круговорот не способен мгновенно устранить все загрязнения: многие вещества сохраняются и накапливаются в организмах или донных отложениях.
Значение гидросферы для человека
Людям нужна пресная вода для питья, приготовления пищи и гигиены. Большие объёмы расходуются в сельском хозяйстве, промышленности и энергетике. Вода охлаждает оборудование, участвует в производстве материалов, используется для выращивания культур и содержания животных.
Реки, моря и каналы служат транспортными путями. На гидроэлектростанциях энергия движущейся воды превращается в электрическую. Водные объекты дают рыбу и другие биологические ресурсы, используются для отдыха, спорта и туризма.
Вода распределена по планете неравномерно. В одних районах выпадает много осадков и развита густая речная сеть, в других длительные засухи создают дефицит. Даже богатый водой регион может испытывать нехватку чистой воды из-за загрязнения, изношенных сетей или слишком большого водозабора.
Как деятельность человека изменяет гидросферу
Строительство плотин меняет скорость течения, задерживает наносы и влияет на миграцию рыб. Забор воды уменьшает сток рек и уровень подземных горизонтов. Осушение болот ускоряет отток воды и сокращает естественные места её хранения.
Сточные воды, нефтепродукты, удобрения, пластик и другие загрязнители ухудшают качество воды. Избыток соединений азота и фосфора вызывает бурное развитие водорослей. После их отмирания кислород расходуется на разложение, и условия для рыб становятся хуже.
Изменение климата отражается на испарении, осадках, таянии ледников, морском льде и уровне океана. В одних регионах засухи становятся продолжительнее, в других возрастает риск сильных ливней и наводнений. Поэтому наблюдения за гидросферой нужны для хозяйственного планирования и безопасности населения.
Почему пресную воду нужно беречь
Круговорот создаёт впечатление неисчерпаемости воды, но доступный запас ограничен. Загрязнённая вода может пройти естественное очищение, однако этот процесс требует времени. Глубокий подземный горизонт иногда восстанавливается десятилетиями и столетиями.
Охрана водных ресурсов связана с очисткой стоков, контролем промышленных сбросов, экономным орошением, ремонтом водопроводов и защитой берегов. Сохранение лесов и болот помогает удерживать влагу, снижать быстрый поверхностный сток и поддерживать питание рек.
Основные понятия урока
| Понятие | Определение |
|---|---|
| Гидросфера | Водная оболочка Земли, объединяющая всю воду планеты |
| Мировой океан | Единое непрерывное водное пространство Земли |
| Воды суши | Поверхностные и подземные воды материков и островов |
| Гидрология | Наука о водах Земли, их свойствах, движении и распространении |
| Испарение | Переход воды из жидкого состояния в газообразное |
| Конденсация | Переход водяного пара в жидкое состояние |
| Инфильтрация | Просачивание воды в почву и горные породы |
| Мировой круговорот воды | Непрерывное перемещение воды между океаном, сушей, атмосферой и организмами |
Часто задаваемые вопросы
Что входит в состав гидросферы?
В состав гидросферы входят Мировой океан, поверхностные и подземные воды суши, ледники, снег, вода в атмосфере, почве и живых организмах.
Какая часть гидросферы самая большая?
Самая большая часть — Мировой океан. В нём сосредоточено около 96,5 % всей воды планеты.
Почему пресной воды мало?
Почти вся вода Земли солёная. Из небольшого пресного запаса большая часть заключена в ледниках и подземных горизонтах, поэтому легко доступна лишь малая доля.
Что движет мировым круговоротом воды?
Испарение обеспечивает солнечная энергия, а выпадение осадков, поверхностный сток, движение рек и ледников происходят под действием силы тяжести.
Какими приборами изучают гидросферу?
Используют водомерные рейки, термометры, расходомеры, пробоотборники, эхолоты, датчики на буях, спутниковые приборы и подводные аппараты.
Почему вода в реках не заканчивается?
Реки постоянно получают питание от осадков, таяния снега и льда, озёр, болот и подземных вод. Количество воды меняется по сезонам, а в засушливое время отдельные реки могут пересыхать.
Очищается ли вода во время круговорота?
При испарении большинство солей остаётся, а почва и породы частично фильтруют воду. Однако многие загрязнители сохраняются, поэтому природное самоочищение не отменяет необходимость очистки сточных вод.
Выводы
Гидросфера объединяет всю воду Земли независимо от её местонахождения и состояния. Её главные части — Мировой океан, воды суши и вода в атмосфере. Между ними постоянно происходит обмен, образующий мировой круговорот воды.
Учёные исследуют гидросферу на гидрологических постах, в лабораториях, на судах, с помощью буёв, эхолотов, подводных аппаратов и спутников. Наблюдения позволяют оценивать запасы и качество воды, прогнозировать паводки, изучать океан и следить за изменениями ледников.
Гидросфера обеспечивает жизнь, участвует в формировании климата и рельефа, даёт человеку питьевую воду, пищу, энергию и транспортные пути. При этом доступной пресной воды немного, а её распределение неравномерно. Поэтому сохранение чистоты водных объектов и разумное использование запасов имеют значение для природы и общества.
