Гидрологический цикл. Уникальные свойства воды.

Гидросфера – совокупность всех водных объектов земного шара: океанов, морей, рек, озер, водохранилищ, болот, подземных вод, ледников, снежного покрова. Вода – основа гидросферы – одно из самых распространенных химических соединений на Земле. Это единственное вещество, которое в природных условиях на поверхности нашей планеты встречается в твердом, жидком и газообразном состоянии. Она является главной составной частью живых организмов.

Основную часть воды на Земле составляет соленая вода морей и океанов, покрывающие 2/3 поверхности Земли. Несмотря на кажущееся изобилие воды, лишь ничтожная часть ее пригодна для питья. Бóльшая часть пресной воды на Земле сосредоточена в ледниках Антарктиды, Гренландии и Арктики, а также в подземных запасах, пока малодоступных для человека.

Круговорот воды в природе (гидрологический цикл) — процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из испарения, конденсации и осадков.

Моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше — положение обратное. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным.

Постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока, получил название - круговорота воды в природе. Атмосферные осадки частично испаряются, частично образуют временные и постоянные водостоки и водоемы, частично просачиваются в землю и образуют подземные воды.

Различают несколько видов круговоротов воды в природе: 1. Большой, или мировой, круговорот - водяной пар, образовавшейся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: При испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная - очищается. 2. Малый, или океанический, круговорот - водяной пар, образовавшейся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан. 3. Внутриконтинентальный круговорот - вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадают на сушу в виде атмосферных осадков.

В конце концов осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана.

Скорость переноса различных видов воды изменяется в широких пределах, так и периоды расходов, и периоды обновления воды также разные. Они изменяются от нескольких часов до нескольких десятков тысячелетий. Атмосферная влага, которая образуется при испарении воды из океанов, морей и суши и существует в виде облаков, обновляется в среднем через восемь дней. Воды, входящих в состав живых организмов, восстанавливаются в течение нескольких часов. Это наиболее активная форма водообмена. Период обновления запасов воды в горных ледниках составляет около 1 600 лет, в ледниках полярных стран значительно больше - около 9 700 лет. Полное обновление вод Мирового океана происходит примерно через 2 700 лет.

Свойства воды

К свойствам воды относятся бесцветность, отсутствие запаха и вкуса, прозрачность, текучесть.

Вода способна переносить много веществ и притом разными способами. Если положить в стакан чистой воды ложку соли или сахара, то они быстро растворятся в воде, перестанут быть видимы в ней. Но это не значит, что соль или сахар исчезли вовсе или превратились в другое вещество. Вкус раствора легко узнать, и по вкусу можно определить, какое вещество положили в воду: соль или сахар. Просто молекулы растворенного вещества перемешались с молекулами воды.

Как и все прочие вещества, вода при нагревании расширяется. Конечно, это расширение невелико и мало заметно. Если налить воды в колбу с длинным узким горлышком и нагревать ее, то можно заметить поднятие уровня воды в горлышке. Соответственно, при охлаждении вода сжимается.

У теплового расширения воды есть одна очень важная особенность. Как ведет себя вода при замерзании? Продолжает ли сжиматься?

Можно проделать такой опыт. Налить холодной воды в бутылку столько, чтобы выливалась, и плотно закупорив пробкой, поставить на мороз. Через некоторое время вода в бутылке замерзнет и саму бутылку разорвет на куски. Льдышка в форме бутылки окажется шире самой бутылки. Значит, вода при замерзании расширяется и с довольно большой силою. В домах с водяным отоплением при аварии в зимнее время, отопительные батареи могут охладиться настолько, что вода в них замерзнет - и разорвет батареи. В зимнее время, случается, лопаются и водопроводные трубы, поэтому их положено закапывать на такую глубину, где земля не промерзает. Иными словами, расширение воды при замерзании - явление довольно известное и не всегда безопасное.

Но у него есть и другое, очень важное, значение. Если вода при замерзании расширяется, то лед должен быть легче воды, поскольку при охлаждении то же самое количество воды начинает занимать уже больший объем. Как расширившийся теплый воздух "всплывает" в окружающем плотном холодном воздухе, так и лед всплывает на поверхность воды.

Благодаря этому свойству наши реки и озера зимою не промерзают до дна. Если бы лед был плотнее воды, он тонул бы в ней, а вода постоянно оказывалась бы поверх его на самом морозе и быстро вся замерзала. На самом же деле температура воды у дна держится около 4-х градусов тепла, а ледяной покров на реке, будучи еще занесен пушистым снегом, вполне способен сохранить внутри воду от замерзания. Конечно, к весне слой льда делается все толще, если бы зима стояла круглый год, реки, в конце концов, промерзли бы и до дна. Но за время обычной зимы этого не происходит.

Известно, что в природе вода может находиться в трех различных состояниях, таких как: газообразное, жидкое или твердое.

Облака, снег и дождь представляют собой различные состояния воды. Облако состоит из множества капелек воды или кристалликов льда, снежинка - это совокупность мельчайших кристалликов льда, а дождь-это всего лишь жидкая вода.

Вода, находящаяся в газообразном состоянии, называется водяным паром. Когда говорят о количестве влажности в воздухе, обычно подразумевают количество водяных паров. Если воздух описывается как «влажный», это означает, что в воздухе содержится большое количество водяных паров.

Лед - твердая фаза воды. Толстый слой льда имеет голубоватый цвет, что связано с особенностями преломления им света.