Что такое гидросфера Земли: определение, характеристики, особенности. Основы гидрологии Гидросферу изучают науки

Гидроломгия - наука, изучающая природные воды, их взаимодействие с атмосферой и литосферой, а также явления и процессы, в них протекающие (испарение, замерзание и т.п.). Предметом изучения являются все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озёрах, водохранилищах, болотах, почвенные и подземные воды. Гидрология занимается:

· исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий;
· проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом;
· даёт оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии, физике и других науках.

Понятие о гидросфере

Гидросфера - водная оболочка Земли. Она включает в себя все химически несвязанные воды, находящиеся в жидком, твердом (снег, лед) и газообразном состоянии. 96,5% вод приходится на Мировой океан, чуть больше 1,7 - на ледники и постоянные снега, 1,7% - на подземные воды и менее 0,01% - на поверхностные воды. Несмотря на многообразие форм, гидросфера едина, что определяется единством происхождения всех природных вод из мантии Земли, их непрерывностью и взаимосвязью в процессе круговорота воды в природе. Круговорот воды в природе - непрерывное перемещение воды под действием солнечной энергии (испарение, перенос воды в атмосфере) и силы тяжести (просачивание, сток). Составляющие этого круговорота - испарение с поверхности Мирового океана и суши и перенос водяного пара под действием солнечной энергии; конденсация водяного пара, выпадение осадков, их просачивание и сток (поверхностный и подземный) в океан под действием силы тяжести. Вода на Земле играет ту же роль, что и кровь в организме человека. Плановый рисунок речной сети очень напоминает структуру кровеносной системы человека. Вода все время переходит из Водного компонента в другой, перенося, как и кровь в организме, различные химические вещества с суши на море, с моря на сушу, из почвы в растения, из растений в воздух и так до бесконечности. Без воды не может существовать все живое на Земле. Вода - колыбель жизни. Но вода - это и основной «скульптор» рельефа земной поверхности. А что, как не вода, очищает землю от наших же «продуктов жизнедеятельности». Ее санитарная, очистительная роль особенно возрастает в последнее время в районах активной хозяйственной деятельности людей.

Сегодня ассоциация физико-географической науки - обширная семья отраслей географии, изучающих географическую оболочку, составляющие ее геосферы (атмосферу, гидросферу и верхнюю часть литосферы, комплексы почв, растительности и животного мира), территориальные и экваториальные природные комплексы разного масштаба и их компоненты. Семейство включает в свой состав науки о природных геосистемах (землеведение и ландшафтоведение) и их составляющих компонентах, геоморфологию, гидрологию, климатологию, географию почв, биогеографию. Важной частью этой семьи выступают палеогеография и историческая география. Научный потенциал семейства физико-географических наук определяется согласованностью, взаимодействием, взаимодополняемостью наук о природных геосистемах, наук об отдельных компонентах земной природы и наук об историческом развитии природы Земли.

Опыт жизни семейства физико-географических наук во второй половине ХХ столетия убедительно свидетельствует о важности развития его ядра - комплексной физической географии, объединяющей землеведение и ландшафтоведение, науки об организации географической оболочки. Акцентируя внимание на поиске закономерностей пространственно-временной организации столь сложного образования, как географическая оболочка, комплексная (или, как ее иногда называют, общая) физическая география выполняет важную интегрирующую роль не только в рамках самой географии. Ряд ее общих представлений и разрабатываемые ею модели служат основой объединения знаний о природе Земли, получаемых биологией, физикой, химией, геологией и другими науками о Земле. Иными словами, она в какой-то мере выполняет функции общего естествознания, формируя общую картину природы Земли.
На пороге ХХI в., приобретая черты непосредственной производительной силы, комплексная физическая география характеризуется ростом деятельного начала, получившего отражение в активном развитии конструктивного направления.
Осмысление общности судеб природы и человечества, развитие представлений академика В. И. Вернадского о переходе биосферы в ноосферу проявляются в возрастающем интересе к анализу геосистем сотворчества человека и природы.
Характерной чертой является сочетание тенденций к активной «теоретизации» науки, к преодолению традиционного для географии первой половины ХХ в. эмпиризма с тенденциями расширения эмпирических исследований, с глубокой трансформацией их методики, с обогащением их методами и средствами, представляемыми в распоряжение арсенала науки достижениями научно-технической революции (космической и вычислительной техникой, совершенствованием химических и физических методов).
Сильное влияние оказывают и общие тенденции развития науки - возрастающее воздействие общенаучных подходов (системного, математического, временного и т. д.) и связанных с ними приемов (моделирования и т. п). Стремление охарактеризовать эти тенденции и предопределило структуру данного раздела. Он начинается разделом, посвященным некоторым теоретическим вопросам, где основное внимание уделяется изменениям представлений о ландшафте, совершенствованию понятийной базы комплексной физико-географической науки . Далее охарактеризовано развитие экспериментальных исследований и такого современного направления работы географов, как построение и использование моделей. Среди исследований географа-конструктивного характера выделены вопросы, связанные с охраной природы и проектированием, в том числе и со стандартизацией в сфере охраны природы. Наконец, более подробно рассказано о мониторинге - важной научно-технической области применения географических знаний.

Воды планеты образуют гидросферу – прерывистую водную оболочку, расположенную на поверхности и в толще земной коры, включающую в себя океаны, моря, воды поверхности суши (реки, озера, подземные воды ) и воды, находящиеся в виде льда и снега на поверхности и под землей. В это определение не входит вода, находящаяся в виде водяного пара в атмосфере и содержащаяся в растениях и живых организмах .

Изучение свойств гидросферы и взаимодействия ее с окружающей средой, а также исследование процессов, в ней происходящих, и их закономерностей составляет содержание науки, называемой гидрология .

Первоначально гидрология как наука подразделялась на две части - гидрологию моря и гидрологию суши. В настоящее время гидрология моря выделилась в самостоятельную науку - океанологию, взадачу которой входит комплексное изучение процессов, протекающих в Мировом океане.

По объектам исследования гидрология суши подразделяется

на следующие направления:

1) гидрология рек;

2) гидрология озер и водохранилищ;

3) гидрология болот;

4) гидрология ледников.

Помимо деления по объектам исследования гидрология суши подразделяется по основным направлениям и методам исследования

на следующие разделы:

общую гидрологию , которая ставит своей задачей изучение общих свойств водных объектов суши, закономерностей, управляющих протекающими в них процессами, и общего взаимодействия этих вод с окружающей средой, включая и те изменения, которые происходят под влиянием деятельности человека;

гидрографию , которая занимается описанием конкретных водных объектов и вод отдельных территорий, а также закономерностей их географического распределения;

гидрометрию , в задачу которой входит разработка методов и приборов для наблюдений и измерений различных гидрологических величин (скорость течения, расход воды, твердый сток, ледовые явления и т. д.);

разработка оптимальной структуры размещения пунктов гидрологических наблюдений;

инженерную гидрологию (гидрологические расчеты и прогнозы), которая решает вопросы, связанные с запросами народного хозяйства

по определению различных гидрологических характеристик для нужд гидротехники, ирригации, мелиорации, строительного и экологического проектирования.

Гидрология изучает весь комплекс вопросов, относящихся к деятельности воды на Земле. Отсюда вытекает ее тесная связь, с другими географическими науками: метеорологией и климатологией, гидрогеологией, почвоведением, геоморфологией и др. Рассмотрим некоторые примеры.

Метеорология рассматривает перенос влаги ветрами, конденсацию, выпадение атмосферных осадков, твердых и жидких. Процессы стекания, трансформации и накопления осадков на водосборе рассматривает гидрология. Вопросы испарения, распределения осадков (особенно твердых осадков) изучаются одновременно и метеорологией, и гидрологией.

При рассмотрении процессов эрозии и аккумуляции гидрология теснейшим образом соприкасается сгеоморфологией - наукой о формах земной поверхности.

Изучением подземных вод, находящихся в земной коре, занимаетсягидрогеология. Почвенный покров и первые метры толщи горных пород –это область повышенного интереса гидрологии и гидрогеологии одновременно. Гидрологию ярусы подземных вод в первую очередь интересуют как емкости накопления воды и в разной степени замедленного ее истечения в русловую сеть речного бассейна; гидрогеология исследует распространение, формы залегания, запасы, режим и движение подземных вод.

Почвенные, подземные воды, воды атмосферы изучаются в гидрологии при исследовании взаимодействия гидросферы с другими сферами, круговорота воды в природе и формирования стока воды на водосборе.

Гидрология также тесно связана с другими естественными науками (физикой, химией, биологией ).

Так, законы движения жидкости и способы применения их к решению практических задач в конкретных условиях, создаваемых природой или человеком, – задачи гидромеханики и ее прикладного разделагидравлики .

Гидрофизика занимается изучением физических свойств природной воды, а изучением состава и химических свойств природных вод и их изменениями во времени и пространстве занимается раздел геохимии - гидрохимия .

Биологическими процессами, протекающими в воде, и их взаимодействием с окружающей средой занимаетсягидробиология .

Законы, на которых базируется гидромеханика и гидравлика, гидрофизика, гидрохимия и гидробиология, служат основой для исследования сложных процессов, происходящих в океанах, морях и водных объектах суши.