Катастрофы в природе: стихия воды. Голод, наводнения, потопы, сели, цунами

Если бы можно было сказать, откуда начинается Нил, то выяснились бы и причины, по которым вода в нём прибывает. Но мы знаем только то, что он блуждает по пустыням, разливается, образуя болота, среди которых живут различные племена, и возле Фил впервые собирает в одно целое отдельные блуждающие и разбросанные потоки.

Несмотря на то, что составляющие воду водород и кислород являются самыми распространенными веществами вопрос её появления на Земле остаётся предметом научных дискуссий. Выдвинуты две основные гипотезы. По первой вода внеземного происхождения и занесена на планету миллиарды лет назад кометами или содержащими воду астероидами. По второй, основная часть воды земного происхождения или она изначально имелась в составе протопланетного диска.

Вначале Земля не имела водной и газовой оболочек, но в процессе разогрева за счет энергии гравитационного сжатия, распада радиоактивных элементов (урана, тория, калия-40) и других факторов выделились различные газы, водяные пары и вода. Они сформировали атмосферу и гидросферу планеты.

Мировой океан возник в результате разогрева водосодержащих минералов и горных пород в конце периода формирования Земли как планеты. Его вода заполнила впадины и низины на земной поверхности. Мировой океан существует примерно 3,8—4,2 миллиарда лет, а современным океанам и морям не больше двухсот миллионов лет.

Вода на Земле находится в непрерывном движении. Она течёт в реках, перемещается в морях, океанах, земных недрах, а в виде водяных паров переносится воздушными течениями в атмосфере.

Около 71% земной поверхности покрыты водяной оболочкой – гидросферой. На Мировой океан приходится 96,6% всей воды составляющей примерно 1338,5 миллионов кубических километров. Большая часть водных ресурсов на планете это солёная вода морей и океанов, а меньшая – пресная вода озер, рек и ледников, подземных вод и водяного пара в атмосфере.

Современный химический состав океанических вод формировался в результате взаимодействия с горными породами на протяжении многих миллионов лет. На их химический состав влияла и влияет также зародившаяся в нём около 3,5 миллиардов лет назад жизнь – флора и фауна.

Поскольку жидкая вода хороший растворитель то в ней содержатся, в той или иной пропорции, различные вещества. Из-за этого большая часть земной воды солёная, т.е. такая в которой содержание солей превышает 0,1%.

Пригодная для потребления человеком пресная вода составляет около трёх процентов от всей воды на Земле. Это ледники, линзы воды в земных недрах, вода в почве и болотах, пресные озера, речная вода, водяные пары и ледяные частицы в атмосфере. Предполагается, что большие запасы воды заключены в минерале брусит находящимся под земной поверхностью на глубине 400—600 километра.

Количество воды относительно размеров Земли (D – диаметр аппроксимирующий сферы) и процентное распределение воды.

В земных условиях вода способна находиться в газообразном, жидком и твёрдом состояниях. Её важнейшим свойством является высокая удельная теплоёмкость, позволяющая не только поглощать солнечное тепло, но и относительно долго его сохранять. Поэтому, накопив за лето тепло, океаны и моря зимой согревают атмосферу, а океанические течения переносят полученное в тропических широтах тепло на север, смягчая климат северных территорий. Движение воды перераспределяет тепло и выравнивает климат Земли до пригодных для существования человека пределов.

По сравнению с другими минералами у воды высокая скрытая теплота испарения и плавления. Большинство минералов при плавлении расширяются, становясь на единицу объёма легче, а при затвердении сжимаются. Вода ведёт себя иначе и если заморозить кубометр воды, то объём полученного льда увеличится на 9%. Это позволяет айсбергам плавать на поверхности воды и полностью промерзать зимой даже небольшим водоёмам.

Треть от всего баланса внешнего теплооборота планеты расходуется на фазовые превращения льда. Затраты тепла на ежегодное таяние накопленного за год льда и снега составляют около 0,2% от всего потока солнечной радиации поглощаемой земной поверхностью. При этом затраты тепла Мировым океаном на таяние айсбергов и разрушение ледяных образований соразмерны выносимым в него теплом всеми реками.

Уникальные свойства воды сделали возможным существование известной жизни на Земле. Так, морская вода, в каждом литре которой в среднем содержится около 35 граммов различных веществ, способна замерзать при отрицательной температуре воздуха, но аккумулированное водой за тёплое время года тепло не позволяет полностью промерзать морям и океанам. С другой стороны, для испарения даже небольшого объёма воды необходимо значительное количество тепла – примерно в пять раз больше чем для её закипания и это позволяет не пересыхать летом даже небольшим водоёмам и речкам.

Физические и химические свойства воды при поглощении и отдаче тепла, наряду с поверхностным натяжением и диффузией, запустили механизм глобального кругооборота воды на Земле. Он получил название гидрологического цикла состоящего из испарения воды, переноса её паров воздушными течениями – адвекции, их конденсации в атмосфере с последующим выпадением осадков и гравитационным переносом воды реками в пониженные участки рельефа. При этом под воздействием солнечной радиации с земной поверхности атмосферные осадки частично испаряются, частично просачиваются под неё – процесс инфильтрации, где образуют подземные воды, а затем вновь поднимаются к поверхности.

Испаряющаяся вода становится частью атмосферного воздуха. Основной объём испарений приходится на Мировой океан и намного меньший на сушу. Из-за неравномерного прогревания полярной и тропической зон, перепадов давления и вращения Земли воздух вовлечен в процесс атмосферной циркуляции. Внутри воздушных масс происходит также вертикальное перемещение – конвекция обусловленная нагреванием воздуха на контакте с более тёплой поверхностью океана или суши.

С высотой и оказываясь в зонах пониженных температур водяной пар, охлаждается и неспособен пребывать в газообразном состоянии. Его конденсат образует облака, из которых большая часть атмосферной влаги выпадает на земную поверхность в виде града, дождя и снега. Объём атмосферных осадков выпадающих за период в три тысячи лет эквивалентен всей воде в Мировом океане.

Наука, занимающаяся изучением взаимодействия воды с атмосферой и литосферой, протекающих в водной среде процессов получила название гидрологии. Это многофакторное направление, поскольку помимо исследования фундаментальных свойств воды оно нацелено на решение важных прикладных задач. От связанных с промышленностью и сельским хозяйством вопросов, до изучения образования морских течений и механизма формирования климата Земли.

Океаны и моря. В начале прошлого века русский учёный Юлий Михайлович Шокальский разработал современную концепцию Мирового океана. Он ввёл понятие «Мировой океан», считая Индийский, Атлантический, Северный Ледовитый и Тихий его частями. В 1953 году подобное разделение Мирового океана одобрено Международным гидрогеографическим бюро.

В 2000 году Международная гидрографическая организация приняла решение выделить из состава Атлантического, Индийского и Тихого пятый океан. Он окружает Антарктиду и получил название Южного или Антарктического. В его состав вошли южные части Атлантического, Индийского и Тихого океанов расположенные между побережьем Антарктиды и 60-й параллелью южной широты. Площадь нового океана определена в 20,327 миллиона квадратных километров. Наибольшей глубины в 8428 метра он достигает в Южно-Сандвичевском жёлобе.

Исторически большие акватории в океанах получили название морей. В свою очередь составляющие Мировой океаны это крупные водные провинции, расположенные среди материков, обладающие устойчивой системой циркуляции вод и другими специфическими особенностями.

Мировой океан играет определяющую роль в формировании климата Земли. Под действием солнечной радиации с его поверхности вода испаряется, переносится на континенты и выпадает в виде атмосферных осадков. Благодаря тепловой инерции водной массы крупные водоёмы смягчают климат прилегающих районов, и уменьшают диапазон годовых и сезонных колебаний метеорологических элементов.

В свою очередь, морские течения переносят нагретые или охлаждённые воды в другие широты и тем самым распределяют тепло и холод на планете. На направление течений в Мировом океане оказывает влияние вызванная вращением Земли т. н. сила Кориолиса. В Северном полушарии она отклоняет течения вправо, а в Южном – влево.

Мировой океан неоднороден по основным характеристикам – температуре и солёности как в плане так и глубинам. Это приводит к перемещениям огромных водных масс и возникновению эффекта Эль-Ниньо в Тихом океане, когда поверхностные воды в центральной и восточной его части становятся значительно более тёплыми, чем обычно. Тепловые аномалии влияют на погоду на всём земном шаре, сопровождаются засухами, наводнениями, тайфунами и ураганами.