big-archive.ru

Большой информационный архив

                       

Понятие «гидросфера»

Проблеме происхождения воды в последние годы большое внимание уделяют главным образом геохимики, астрофизики, геологи. Эта большая проблема интересует все человечество в первую очередь в связи с возникновением и поддержанием жизни на Земле, развитием при участии воды основных геологических процессов и в связи с возрастающей интенсивностью преобразования природы в результате деятельности человеческого общества.

В современный период исследователи, занимающиеся данной проблемой, разрабатывают гипотезы происхождения воды и развития гидросферы. Пока можно с уверенностью сказать, что ни одна из существующих гипотез не вышла из стадии рабочей гипотезы, накопления, предварительной систематизации и обобщения материалов. Тем не менее наступившая эра космических полетов человека, запуска теперь уже многочисленных спутников в высокие слои атмосферы и за ее пределы существенно раздвинула рамки наших представлений о строении и составе атмосферы, отчасти и межпланетного пространства.

С другой стороны, развитие геотектоники и геохимии способствовало обогащению наших представлений о внутреннем строении Земли, о происходящих в ней процессах дифференциации геосфер, в том числе гидросферы в ее разнообразных видах.

Известно, что около 71% поверхности земного шара покрыто скоплениями воды в океанах и морях и только остальные 29% занимает суша. Откуда возникла такая огромная масса воды, всегда ли преобладала площадь акваторий над площадью территорий, в каком направлении идет дальнейшее развитие гидросферы — все эти вопросы не могут не интересовать широкие круги специалистов разных направлений, сталкивающихся с проблемами теории и практики водного хозяйства.

Следует напомнить, что объем воды гидросферы не исчерпывается тем ее количеством, которое сосредоточено в океанах и морях. Более 40% ее заключено в недрах литосферы и небольшая, но активно участвующая во влагообороте масса воды находится в атмосфере.

Расчеты массы воды, заключенной в различных оболочках Земли, выполненные в последние годы рядом ученых, дали неодинаковые результаты. В виде примеров приведем данные общей массы воды гидросферы по подсчетам отдельных исследователей, включая сюда воду океанов и морей, озер и рек, а также заключенную в ледниковых покровах, в атмосфере и в недрах земной коры.

В. И. Вернадский (1933) один из первых сделал попытку подсчитать общую массу воды, заключенной в различных геосферах Земли. Согласно его подсчетам, в океане, на поверхности суши, в верхней части земной коры (до 16 км), в метаморфических и магматических породах нижней части земной коры содержится 1,67•1024 г воды, если учесть максимальные количества воды, принимаемые им для недр земной коры. А. Польдерварт (A. Poldervaart, 1955) общий вес воды гидросферы принимает равным 1,64 -1024 г. По сравнению с другими исследователями А. Польдерварт сильно занижает количество воды,, содержащейся в осадочных отложениях. И. Кальп (Kulp, 1951) общий вес воды гидросферы характеризует величиной порядка 2,2•1024 г. Сюда он включает воду атмосферы, океанов и морей, пресную воду на поверхности суши в жидком и твердом состояниях, воду осадочных, метаморфических и изверженных пород земной коры. По А. П. Виноградову (1967), общий вес воды, содержащейся в различных видах гидросферы, в том числе в осадочных и изверженных породах земной коры, составляет около 1,6∙1024 г. В. Ф. Дерпгольц (1966) массу всей гидросферы определяет величиной порядка 2,53∙1024 г, принимая среднюю мощность земной коры континентального типа равной 35 км, а океанического — 4,7 км и площади, занимаемые корой этих типов равными соответственно 40 и 60%.

Как видно из приведенных данных, общая масса воды, заключенной в разных геосферах, пока еще не подсчитана достаточно надежно. Отчасти это связано с тем, что разные авторы кладут в основу расчетов неодинаковые площади и мощности земной коры или разное относительное содержание воды в осадочных, метаморфических и изверженных породах. Однако порядок величин остается одним и тем же. Минимум-максимум общей массы гидросферы в различных ее видах колеблется не столь значительно, как можно было бы ожидать при общепланетарных подсчетах.

Для более полного представления о составе вод гидросферы в табл. 1, по Дерпгольцу (1966) и Польдерварту (1957), приведены подробные данные, относящиеся к поверхностным и подземным водам. Из таблицы видно, что поверхностные воды составляют около 58%, а подземные — около 42% всей массы гидросферы. В составе поверхностных вод основную массу составляют воды Мирового океана (97%) и очень малую долю вода, заключенная во льдах (2%), в реках и озерах (<1%). Среди подземных вод обращает на себя внимание соотношение между свободной (гравитационной) и связанной водой: связанной воды почти в 3,8 раза больше, чем свободной (79% и 21% соответственно). При этом основная масса связанной воды заключена в земной коре материкового типа. По отношению к массе гидросферы во всех ее видах масса связанной в земной коре воды составляет внушительную долю — около 1/3 (33%). Изменение массы воды, связанной в земной коре, в течение геологической истории Земли могло существенно влиять на интенсивность влагооборота и общее «высыхание» земной планеты, если по каким-либо причинам имело место замедление диффузного поднятия растворов из недр мантии, например вследствие наращивания с течением времени мощности и плотности земной коры или увеличения площади, занимаемой материковой корой, или, наконец, по причине уменьшения проницаемости земной коры для растворов, поднимающихся из глубоких недр.

Разнообразие состава гидросферы, а также одновременное присутствие воды в различных геосферах, в частности в атмосфере, биосфере и литосфере, показанное в табл. 1, вызывает у исследователей различное толкование термина «гидросфера». Само название гидросфера, обозначающее жидкую земную оболочку, было впервые предложено Э. Зюссом (Suess, 1888). В. И. Вернадский (1954, 1965) под гидросферой понимает земную оболочку, представленную в виде скопления поверхностных вод, в первую очередь океанических и морских. Чаще всего он отождествляет гидросферу с Всемирным океаном (1965), рассматривая остальные виды земных вод вне гидросферы, хотя в то же время неоднократно подчеркивает связь и единство природных вод.

Идею о связи и единстве всех видов вод земной планеты, неразрывность подземных вод с материковыми и океаническими отстаивает Б. Л. Личков (1960). А. П. Виноградов (1959), по видимому, также разделяет идею единства природных вод; тем не менее, характеризуя содержание легколетучих веществ в разных оболочках Земли, в том числе Н2О, он делит природные воды на воду гидросферы, атмосферы, осадочных и изверженных пород.

Во всех аналогичных взглядах невольно подчеркивается противопоставление вод океанов и морей, называемых гидросферой,

водам литосферы, несмотря на то что их авторов нельзя заподозрить в отрицании идеи единства природных вод.

Логичнее в понятие гидросферы включать все виды природных вод, составляющие единую земную оболочку — гидросферу. В пределах атмосферы, биосферы и литосферы эта оболочка нигде не прерывается, что согласуется с непреложным фактом повсеместного наличия воды в любых природных образованиях от элементарных до самых сложных. Эта оболочка не составляет какого-либо исключения по общим законам своего развития. Как и другие оболочки, в своем развитии она подвержена процессам дифференциации и трансформации, т. е. переходу одного ее вида в другой, например из жидкого состояния в твердое или парообразное, из связанного в свободное (гравитационное) и обратно. С этой точки зрения, связанная на современной стадии развития Земли вода земной коры в следующей стадии может перейти в свободную воду океанов и морей, если будет нарушено динамическое равновесие между геосферами и внутри каждой сферы, в том числе гидросферы. Современное скопление огромных масс воды в океанах и морях представляет собой не что иное, как воду, в значительной мере связанную в далеком прошлом в глубоких недрах Земли. В этом заключается конкретное проявление взаимосвязи всех видов гидросферы, объективное доказательство идеи единства природных вод.

Может показаться, однако, неубедительным такое доказательство единства всех видов гидросферы, так как оно исключает четкое обособление ее в пространстве. Такое возражение не основательно уже по одному тому, что в природе земной планеты нет строгой пространственной обособляемости геосфер и земных оболочек, напротив, между ними повсюду наблюдается взаимопроникновение и взаимодействие: в литосфере всегда присутствуют вода, воздух, живое вещество; в атмосфере — вода, живое вещество и некоторые составные части литосферы, в водах гидросферы — живое вещество, элементы литосферы и атмосферы. Вернадский (1954), расчленяя земную кору на отдельные оболочки, помещает биосферу в тропосфере, коре выветривания, стратосфере, метаморфической оболочке и даже в гранитной оболочке, подчеркивая тем самым, что проникновение биосферы в другие геосферы — обычное явление в развитии природы Земли. Аналогичный вывод, основанный на наблюдаемых в природе Земли фактах, можно распространить на любую геосферу и в первую очередь на гидросферу.

Однако неизбежно встает вопрос о верхних и нижних границах гидросферы. Достаточно убедительный ответ на этот вопрос находим в одной из работ Дерпгольца (1963, стр. 649), который под гидросферой понимает «сплошной пояс, окружающий нашу планету, нижняя граница которого близка зоне, где проходит слой Мохо (Мохоровичича), а верхняя постепенно исчезает в верхней атмосфере... ». По-видимому, к этому определению границ гидросферы трудно добавить что-либо менее спорное. В понимании Дерпгольца, гидросфера охватывает весь комплекс земных оболочек, в том числе и атмосферу. Идея Вернадского о взаимном проникновении геосфер, о которой вскользь было упомянуто раньше, полностью разделяется Дерпгольцем.

 

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

 

                       

  Рейтинг@Mail.ru    

Внимание! При копировании материалов ссылка на авторов книги обязательна.