6.1.11 Гідросфера

За сучасними уявленнями, гідросфера — це переривчаста волна оболонка Землі, яка знаходиться між атмосферою і твердою земною корою — літосферою. Вона являє собою сукупність океанів, морів, озер, рік, боліт, а також підземних вод. Гідросфера вкриває близько 71% земної поверхні; її об'єм становить приблизно 1370 мли км3 (1/800 загального об'єму планети); маса 1,4-1018 кг, з яких 98,3% зосереджено в океанах і морях. Хімічний склад гідросфери приблизно такий же, як і склад морської води. Крім того, вода є складовою частиною атмосфери, у якій вона знаходиться у вигляді пари, водяних крапельок і крижаних кристалів. Вола також є основною складовою частиною рослин і тварин.

Вода (Н2O) є продуктом поєднання найлегшого елемента — водню — з киснем. На поверхні Землі вода існує в трьох станах — твердому (лід), рідкому (вода) і газоподібному (водяна пара). Тиск і температура визначають стан, у якому перебуває вода. Точка на діаграмі температура — тиск, у якій вода співіснує в трьох станах, — рідкому, твердому й газоподібному — називається потрійною точкою. Це явище можна спостерігати при температурі 0,01 С и тиску 105 Паскаль. Вода має велику теплоємність, тобто потрібна велика кількість тепла для того, щоб перетворити її на водяну пару або щоб розтопити лід.

При вертикальному переміщенні води в озерах і морях її питомий об'єм змінюється залежно від температури й тиску. Лід має меншу щільність, ніж рідка вода. У результаті лід плаває на поверхні води. Коли вода замерзає, проникаючи в тріщини гірських порід, то об'єм води збільшується і породи із часом руйнуються. Лід, плава* юч и на воді, захищає життя в озерах і морях. Шар льоду ізолює воду від холодного повітря над нею і тим самим сповільнює подальше замерзання. Якби лід був щільнішим за воду, то, утворившись на поверхні водойми, він опускався б на дно, сприяючи утворенню нових порцій льоду на поверхні. У кінцевому підсумку озеро промерзло б до дна. Для життя в озерах та інших водоймах дуже важливим є те, що прісна вода з температурою 4 °С при тиску 1 атм. має мінімальний питомий об'єм, отже, максимальну щільність. Як тільки температура верхніх шарів на поверхні озера знизиться, холодна вода стане більш щільною, ніж шари, що лежать нижче, і вона опускається вниз, на дно. Однак, якщо температура в озері становитиме 4 °С, подальше охолодження не призведе до опускання води. Температура води на дні водойми взимку буде близько 4 С, хоч на поверхні озера може бути більш холодна вода і навіть лід.

Іншою важливою властивістю води є те, що вона — прекрасний розчинник. Більшість речовин якоюсь мірою розчиняються у воді, а багато речовин розчиняються дуже добре.

Морська вода є розчином складної суміші солей у воді. У морській воді відкритого океану незалежно від абсолютної концентрації кількісні співвідношення основних солей завжди приблизно однакові. Коли вміст солей збільшується, щільність води зростає, а температура замерзання й максимальна щільність знижуються. Солоність морської води визначається за вмістом хлоридів або за її електропровідністю. Наявність солей завжди трохи знижує теплоємність води. Тому зростання вмісту солей сприяє швидшому нагріванню води.

Коли морська вода замерзає, більша частина солей виділяється з льоду й переходить у рідину. Кількаразовим заморожуванням морську воду можна очистити й одержати прісну.