Конспект лекций по географии для студентов 1 курса экологического факультета Макарова М. Г., к г. н., доцент кафедры геоэкологии экологического факультета 1

Вид материала

Конспект

Содержание Лекция 9. Гидросфера. Мировой океан. V, занимаемому ею при данной температуре, т.е. r = m/ Основные понятия Части Мирового океана. Морем называется обособленная часть океана, отличающаяся физико-географическими, главным образом гидрологическими и климатически

Подобный материал:

• Учебное пособие а. Л. Корнеев корнеев Александр Леонидович кандидат юридических наук,, 2943.34kb.
• Конспект лекций по курсу "Информатика и использование компьютерных технологий в образовании", 1797.24kb.
• Геоэкология родниковых вод сергиево-посадского района московской области, 410.89kb.
• Составитель – доцент кафедры географии и геоэкологии БелГУ, к г. н. Шерстюков, 94.15kb.
• Рабочая учебная программа дисциплины «Согласовано» Декан юридического факультета, 549.82kb.
• Конспект лекций по курсу макроэкономика для студентов заочников факультета бухгалтерского, 2421.87kb.
• Щербицкий Евгений Павлович в 1965 г окончил кгпи. Доцент кафедры экономической географии., 1629.92kb.
• Макарова Т. И, 446.02kb.
• Календарно- тематический план лекций кафедры терапевтической стоматологии рниму им., 54.75kb.
• Бакалаврская программа № Кафедра региональной экономики и географии экономического, 143.68kb.

Лекция 9. Гидросфера. Мировой океан.

Содержание:

1. Общая характеристика гидросферы.
   
2. Строение и свойства воды.
   
3. Мировой океан. Части Мирового океана
   
4. Уровень океанов и морей.
   
5. Прозрачность морской воды
   
6. Взаимодействие атмосферы и океаносферы.
   
7. Физико-химические свойства морской воды.
   
8. Термический и ледовый режим Мирового океана.
   
9. Районирование толщи Мирового океана
   

Под гидросферой понимают совокупность всех форм воды, находящихся в твердом, жидком и газообразном состоянии.

1. Общая характеристика гидросферы.

Общий объем воды на Земле составляет 1,370*10¹⁸т. Кроме гидросферы она содержится во внутренних оболочках планеты: в земной коре. Почти вся вода в этих слоях находится в связанном состоянии - она входит в состав горных пород и минералов.

Гидросфера включает около 1,5 млрд. км³ воды. Мировой океан – 1,370 млрд. км³ (94%), воды суши – 0,13млрд. км³, из них 60 млн. км³ – подземные воды, 24 млн. км³ - ледники, 230 тыс. км³- озера, 1,2 тыс. км³ – реки, 75 тыс. км³ -вода почв,14 тыс. км³ -вода атмосферы.

Основные химические элементы, образующие гидросферу Земли - кислород - 86%, водород - 11%, натрий и хлор - 3%. В составе гидросферы содержится около 5*10¹⁶т. солей, будучи равномерно распределены по поверхности планеты, они образовали бы слой в 45м.

2.Строение и свойства воды.

Вода – единственный на Земле минерал, который в термодинамических условиях земной поверхности способен находится в трех физических состояниях: твердом, жидком и газообразном и быстро переходить из одного состояния в другое. Температура, при которой жидкая вода, пар и лед находятся в равновесии равна +0,01⁰С. Изменение состояния воды сопровождается выделением энергии.

Вода простейшее и устойчивое соединение кислорода с водородом и состоит из 11,11% водорода и 88,89% кислорода (по весу) (11,19% и 88,81% по массе). Аномалии физических свойств воды объясняются структурой ее молекулы (гидроль, дигидроль, тригидроль.).

В природе выделяют 9 видов молекул воды В природе стабильны изотопы кислорода ¹⁶О, ¹⁷О, ¹⁸О. Ообыкновенная вода - это Н₂ ¹⁶0, она составляет 99,73% всех видов вод, Н₂¹⁸О – 0,2% и на Н₂¹⁷О – только 0,04%. При испарении в пар переходит преимущественно Н₂¹⁶0, неиспарившаяся вода обогащается Н₂¹⁸О и Н₂¹⁷О. Кроме того, в природных водах содержится в очень малом количестве тяжелая вода Д₂О и Т₂О.

Д₂О кипит при температуре 101,42⁰С, замерзает при 0,8⁰С и наибольшую плотность имеет при 11,6⁰С. В тяжелой воде не живут живые организмы, семена, смоченные такой водой не прорастают.

Исключительное значение в природе имеют особенности поведения воды при замерзании. Температура замерзания дистиллированной воды принята за 0°С, а температура кипения при нормальном давлении - за 100° С. Вода имеет максимальную плотность при температуре +4⁰С, при понижении температуры ниже 4⁰С уменьшается ее плотность, а при замерзании объем увеличивается на 9%. Аномальное изменение плотности воды объясняется особенностями ее строения

Под плотностью воды r (г/см³) понимается отношение ее массы m к объему V, занимаемому ею при данной температуре, т.е.

r = m/ V

За единицу плотности принята плотность дистиллированной воды при 4° С.

Величина, обратная плотности, т. е. отношение единицы объема к единице массы, называется удельным объемом (см³/г):

v = V/m.

Плотность воды зависит от ее температуры, минерализации, давления, количества взвешенных частиц и растворенных газов.

Жидкая вода в тонких слоях бесцветна, в толстых имеет голубовато-зеленый оттенок. Чистая вода, без примесей, почти не проводит электрический ток.

Вода имеет большое поверхностное натяжение и может подниматься по тонким капиллярам на несколько метров вверх, что обеспечивает питания растений и является важным фактором почвообразования.

Вода – универсальный растворитель. Поэтому все природные воды – растворы. Даже в самой чистой природной воде - дождевой содержатся соли. Универсальная растворительная способность воды обеспечивает перенос веществ в географической оболочке, в том числе солевой обмен. Эта способность воды лежит в основе обмена веществами между организмом и средой, в основе питания живых организмов. Вода поддерживает растворенные в ней вещества в ионизированном состоянии. Биохимические реакции совершаются между ионами. Это свойство делает воду носителем жизни, все жизненно важные процессы протекают в живых организмах только в водных растворах.

Водяные пары хорошо пропускают коротковолновое излучение Солнца, но почти полностью поглощают встречное длинноволновое излучение земной поверхности. Это обеспечивает поглощение большого количества тепла водоемами и отепляющее воздействие на климат.

Вода самоочищается. При прохождении через грунт вода фильтруется; испаряется только чистая вода, все примеси остаются на месте. В процессе течения в реках, динамики в озерах и морях вода очищается. Но только до известного передела, загрязнение воды особенно промышленными отходами, нередко превосходит предел самоочищения.

Основные понятия: гидроль, дигидроль, тригидроль, плотность, удельный объем воды, тяжелая вода.

3. Мировой океан.

Непрерывная водная поверхность Мирового океана составляет 70,8% площади поверхности планеты.

Части Мирового океана. Название «океан» происходит от собственного имени мифической реки Океан. Сейчас на Земле выделяют 4 океана: Северный Ледовитый, Тихий, Атлантический и Индийский. Иногда говорят о Южном океане, имея в виду акваторию Мирового океана, окружающую Антарктиду.

Каждый океан обладает комплексом только ему присущих качеств: распределение солености, температурный и ледовый режим, характер глубин и господствующие донные отложения, а также свои системы течений, системы приливов и отливов и особая циркуляция атмосферы.

При взаимном проникновении частей материков в океан и частей океана в материки образуются со стороны суши острова и полуострова, а со стороны океана моря, заливы и проливы.

Морем называется обособленная часть океана, отличающаяся физико-географическими, главным образом гидрологическими и климатическими особенностями. Оно может находиться или между двумя материками, или вдаваться в материк, или, наконец, отделяться от океана полуостровами, островами и подводным рельефом.

В зависимости от характера контакта материка и океанов моря делятся на три группы:

1. 
   Средиземные.
   
2. Внутренние.
   
3. Окраинные.
   

Географическое положение моря во многом определяет его гидрологический режим. Внутренние моря слабо связаны с океаном, поэтому соленость их воды, течения и приливы заметно отличаются от океанских. Режим окраинных морей в сущности океанический.

Разница между морем и заливом не всегда уловима, и связана с историческими особенностями. В принципе залив меньше моря; каждое море образует заливы, наоборот же не бывает. Но в Старом свете небольшие акватории, называются морями, а в Америке и Австралии, где названия давали европейские первооткрыватели, даже большие моря называются заливами. Иногда почти одинаковые по площади и положению акватории называются одна морем, другая — заливом.

Выделяют четыре типа контакта материков и океанов: экваториальный, североатлантический, восточноазиатский и западноамериканский.

4. Уровень океанов и морей.

Хотя все части Мирового океана и представляют систему сообщающихся сосудов, уровень их не везде одинаков и он непрерывно изменяется. Для различных расчетов пользуются средним многолетним уровнем.

В изменении уровня океана в северном умеренном поясе, отличающемся мозаичностью береговой линии, наблюдаются определенные закономерности.

Причина изменения уровня моря заключается в переносе воды течениями. Средние уровни морей, определяемые в отдельных точках на основе многолетних наблюдений, близки к поверхности абсолютно спокойной воды. Они принимаются за исходные при определении абсолютных высот поверхности суши и глубин морей.

5.Прозрачность морской воды.

Вода прозрачна только для видимых лучей и сильно поглощает инфракрасные. В верхнем полуметровом слое поглощается инфракрасная радиация, а ниже последовательно — красные, желтые, зеленые и синие лучи. Фотопластинка в специальной фотокамере на глубине 100 м затуманивается при экспозиции 80 мин. Слабые признаки света обнаружены наблюдениями из батискафов до глубин 500 м, и совсем ничтожное его количество доходит до 1000 м.

Для фотосинтеза требуется сравнительно много света, поэтому с глубин 100—150, редко 200 м растения исчезают (нижняя граница фотосинтеза).

Проникновение света в воду зависит от ее прозрачности. Она выражается числом метров, т. е. глубиной, на которой еще виден белый диск диаметром 30 см.

За последние десятилетия отмечается большое техногенное загрязнение океанской воды, в частности нефтью. Поэтому охрана чистоты океанских акваторий стала международной задачей.

6.Взаимодействие атмосферы и океаносферы.

Океаносфера и атмосфера по динамике и структуре весьма близки и образуют единую систему. В тепловом отношении активнее океан, а в динамическом — атмосфера. Большая, чем у воздуха, плотность воды и повышенная динамическая устойчивость обусловливают более медленный по сравнению с атмосферой обмен веществами и энергией. Это способствует стабильности общепланетарных гидрометеорологических процессов.

Взаимодействие воздушной и водной оболочек начинается с тончайшего не больше 1 мм слоя. С него происходит испарение, он воспринимает удары и трение воздуха, на него падают лучи Солнца. При волнении ветром срываются капли воды с растворенной в них солью. Это — механическое испарение. Под действием солнечного тепла происходит физическое испарение. В результате в атмосферу проникают пар и аэрозоли. При этом происходит перераспределение ионов соли: хлориды остаются в растворе, а сульфаты становятся аэрозолями, а затем поступают в атмосферные осадки. При солевом обмене между океаном и атмосферой (солевом дыхании океана) меняется их сослав.

Горизонтальный и вертикальный переносы масс воды в океане осуществляются циркуляционными системами различных размеров. Принято делить их на микро-, мезо- и макроциркуляционные. Обращение воды обычно происходит в форме системы вихрей, которые могут быть циклоническими (масса воды движется против хода часовой стрелки и поднимается) и антициклоническими (с движением воды по ходу часовой стрелки и вниз).

При постоянном перемещении водных масс в одних местах они сходятся, в других расходятся. Сходимость называется конвергенцией, расходимость— дивергенцией. При конвергенции вода накапливается, уровень океана повышается, увеличивается давление и плотность воды и она опускается. При дивергенции (например, расхождении течений) происходит понижение уровня и подъем глубинной воды.

Вертикальная и горизонтальная циркуляция вызывается разностью плотностей воды. В среднем на поверхности она равна 1,02474(г/см³); с увеличением солености и с понижением температуры воды она повышается, с понижением солености и потеплением— падает.

7.Физико-химические свойства морской воды.

Океаническая вода на 96,5% состоит из чистой воды, а остальная часть приходится на растворенные соли, газы, взвешенные нерастворенные частицы. В воде океанов в растворенном состоянии находится 44 элемента таблицы Менделеева, из них хлориды составляют 68,7%, сульфаты 10%, карбонаты - 0,3%, прочие 0.2%.

Средняя соленость Мирового океана составляет 35 промилле. Изменения солености хорошо выражены до глубин 1500 м, глубже соленость остается неизменной в пределах от 34,7 до 34,5промилле, за исключением тектонически-активных районов.

Плотность морской воды также непостоянна, и меняется в пределах от 0,996 до 1,083 г/см³в зависимости от солености. При солености в 24 промилле температура наибольшей плотности равна температуре замерзания. С глубиной плотность воды увеличивается, на каждые 10 м глубины давление увеличивается на 1 атм.

8.Термический и ледовый режим.

Основным источником тепла, получаемым океаном является солнечная радиация. Кроме того, океан получает тепло за счет длинноволнового излучения атмосферы, теплоты, освобождающейся при конденсации влаги и льдообразовании, при химико-биологических процессах. В придонных частях определенную долю вносит тепло Земли. Расходует тепло океан главным образом на испарение воды с его поверхности, на нагревание прилежащего слоя воздуха, на нагревание поступающей холодной речной воды на таяние льдов.

Льды занимают до 15% площади Мирового океана. В северных районах образовавшийся за зиму лед растаять не успевает, поэтому здесь встречаются льды разного возраста. Толщина однолетнего льда - 1-2,5 м, многолетнего - 3 и более метров. Многолетние льды, занимающие центральные части северного Ледовитого океана называются паковыми льдами. Они занимают 70-80% общей площади льда этого океана.

Кроме морских льдов в океанах встречаются льды, образовавшиеся на суше - айсберги. Границы ледового покрова испытывают значительные сезонные колебания. Айсберги в южном полушарии поднимаются и до 40 град. Льды оказывают существенное влияние на климат.

9.Структура Мирового океана.

Структурой Мирового океана называется его строение - вертикальная стратификация вод, горизонтальная (географическая) поясность, характер водных масс и океанских фронтов.

В вертикальном разрезе толща воды распадается на большие слои, аналогичные слоям атмосферы

В современную эпоху океану свойственна четырехслойная стратификация:

• поверхностная область (сфера) - до глубины 200 м;
  
• батиальная область (сфера)- от 200 - 1500 м глубины;
  
• абиссальная область (сфера)- глубже 1500 м.
  
• гипабиссальная область (сфера) – свыше 4 км.
  

Основные понятия: части Мирового океана: острова, полуострова, моря, заливы и проливы, типы морей: средиземные, внутренние, окраины, типы контакта материков и океанов: экваториальный, североатлантический, восточноазиатский, западноамериканский, прозрачность морской воды, механическое и физическое испарение, солевое дыхание океана, циркуляционные систем: микро-, мезо- и макроциркуляционные системы, конвергенция, дивергенция, средняя соленость Мирового океана, паковые льды, айсберги.