Hydrosfera: morza i oceany.

Hydrosfera

Hydrosfera to wodna powłoka Ziemi. Zasoby wodne hydrosfery to:

• wszechocean
• wody podziemne
• jeziora
• bagna
• rzeki
• lodowce i lądolody
• wilgoć glebowa
• woda w atmosferze. (9)

Wszechocean zawiera 97% ogólnych zasobów wodnych. Wody uwięzione w lodowcach i lądolodach ponad 2%, a tylko 1% to wody powierzchniowe na ladach.
Wody hydrosfery są w ciągłym ruchu, zwanym obiegiem wody w przyrodzie. Pewna ilość wody krąży stale miedzy atmosfera, hydrosfera i litosfera, przenosząc się z jednego środowiska na drugie, dzięki czemu wszystkie wody ziemi stanowią jedność.

Oceany:
Największym z oceanów jest Spokojny, który zajmuje 178,7mln km 2 - rozciąga się od zachodnich wybrzeży Ameryk po wschodnie krańce Azji, Australii i Oceanii. Kolejnym pod względem wielkości jest Ocean Atlantycki, który zajmuje 121,1 mln. km 2 (liczone wraz Morzem Arktycznym) - od zachodu oblewa wybrzeża Europy i Afryki , a od wschodu wybrzeża obu Ameryk . "Najmniejszym" oceanem jest Indyjski, którego powierzchnię szacuje się na 76 mln. km 2 . Położony jest między Afryką , Azją i Australią .

Formy powierzchni występujące na dnie oceanicznym podobnie, jak ukształtowanie powierzchni lasów, są bardzo różnorodne. Przedłużeniem lądu poniżej linii brzegowej jest - szelf zatopiona przez morze do głębokości około 200 m przybrzeżna część kontynentu. Granicę szelfu wyznacza gwałtowny wzrost głębokości - w tym miejscu zaczyna się stok kontynentalny. Jest to właściwa granica zasięgu poszczególnych kontynentów. Na stromych powierzchniach stoków kontynentalnych występują głębokie wcięcia nazywane podwodnymi kanionami. Przypuszcza się, że powstały one na skutek żłobienia stoku kontynentalnego przez osady lądowe naniesiona przez rzeki. Dlatego kaniony podwodne znajdują się w sąsiedztwie ujść wielkich rzek świata (np. Amazonka, Jordan) i są ich przedłużeniem. Poniżej stoków kontynentalnych znajdują się baseny oceaniczne. Zajmują one około 70% powierzchni dna oceanu. Głębie oceaniczne są podzielone od siebie grzbietami oceanicznymi. W dnie oceanu można także znaleźć samotne góry.
Potężnym i stałym zjawiskiem występującym na oceanach są prądy morskie. W znacznej mierze zawdzięczają one swe powstanie stałym wiatrom o określonym kierunku, zwłaszcza pasatom i wiatrom zachodnim. W rezultacie tworzą się charakterystyczne kręgi cyrkulacji wody oceanicznej.
Pasaty północno-wschodnie i południowo-wschodnie poruszają powierzchniową warstwę oceanu przekazując energię wiatru cząsteczkom wody. Ruch ten z czasem udziela się głębszym warstwom. Wskutek tego olbrzymie masy wody jako Prąd Południowo równikowy i prąd Północno równikowy podążają na zachód. Między nimi, jako następstwo różnicy poziomu wód między zachodnią i wschodnią częścią oceanu wytwarza się Równikowy Prąd Wsteczny. Po zachodniej stronie oceanu prądy równikowe napotykają na przeszkodę w postaci lądów. Ocierają się o nie skręcają na półkuli północnej - w kierunku północnym, a na południowej - w kierunku południowym (część wód Prądu Południoworównikowego na Atlantyku skręca na północny zachód łącząc się z wodami Prądu Południoworównikowego). Ponieważ ich wody są cieplejsze od otaczających je wód oceanicznych, nazywamy je prądami ciepłymi. Do prądów tych należą Prąd Zatokowy (Golfsztrom) i Prąd Brazylijski.
Prądy ciepłe, dopłynąwszy do 40 N i S dostają się w zasięg przeważających wiatrów zachodnich. Na półkuli południowej łączą się one z wodami zimnego prądu, zwanego Dryfem Wiatrów Zachodnich, opływającego wszechocean z zachodu na wschód. Na półkuli północnej wiatry zachodnie przesuwają nagrzane wody ku wschodowi. Część wód Prądu Zatokowego pod nazwą Prądu Północnoatlantyckiego i Prądu Norweskiego dociera do Europy ogrzewając jej północno-zachodnie wybrzeże.
Prądy równikowe odciągają masy wód od zachodnich wybrzeży kontynentów. Na to miejsce napływają zimne w stosunku do otoczenia wody z szerokości umiarkowanych. We wschodniej części oceanu, w strefie podzwrotnikowej i zwrotnikowej ukształtowały się, więc zimne prądy morski: Benguelski i Kanaryjski.
Występujące w okolicach podbiegunowych wiatry północno-wschodnie na półkuli północnej i południowo-wschodnie na półkuli południowej spowodowały powstanie zimnych prądów: Labradorskiego, Oja-siwo i Dryfu Wiatrów Zachodnich.
Oprócz prądów powierzchniowych w oceanach występują prądy głębinowe. Oziębiona w strefie podbiegunowej woda opada w kierunku dna i powoli przesuwa się w stronę równika. U wschodnich wybrzeży oceanów wznosi się ona ku górze, na miejsce ciepłych wód odpływających ku szerokościom umiarkowanym.
Wpływ prądów morskich na klimat jest ogromny. Spowodowane jest to tym, iż prądy morskie w krótkim odstępie czasowym potrafią nanieść o kilkaset mln. m 3 wody niż największe rzeki na świecie . Stąd też w wielkim stopniu oddziałują one na klimat obmywanych przez nie wybrzeży. W strefie zwrotnikowej zachodnie wybrzeża kontynentów są stosunkowo chłodne i bardzo suche, wybrzeża wschodnie - są ciepłe i wilgotne. W strefie umiarkowanej - odwrotnie wybrzeża zachodnie są stosunkowo ciepłe i wilgotne, a wschodnie chłodniejsze i bardziej suche.

Schemat krążenia wody w przyrodzie:
Krążenie wody w przyrodzie jest cyklem zamkniętym. Motorem, który wprawia w ruch obieg wody jest energia słoneczna i siła grawitacji. Głównymi elementami obiegu wody w przyrodzie są: opady atmosferyczne, odpływ wód, parowanie (3).
Ilość krążącej wody nie ulega zmianie. Istnieje równowaga pomiędzy woda, która paruje a opadami. Straty równoważone SA przez zyski, a ich zestawienie nazywamy bilansem wodnym.
Największe głębokości występują w rowach oceanicznych, najmniejsze na obszarach szelfów przybrzeżnych. Granice pomiędzy oceanami są umowne. Oceany nie tworzą oddzielnych basenów, lecz są częściami wszechoceanu.

Morza:
To części oceanów przylegające do kontynentów, całkowicie lub częściowo otoczone ladami, podlegające dużym wpływom (zwłaszcza klimatycznym) mas lądowych.
Biorąc pod uwagę położenie i sposób połączenia z wszechoceanem dzielimy je na:
Morza otwarte: połączone z oceanem bardzo szeroko (np. Morze Północne)
Morza przybrzeżne: oddzielone od oceanu łańcuchami wysp lub półwyspami (Morze Południowo-Chińskie)
Morza międzywyspowe: leżące miedzy wyspami (Morze Archipelagu Sundajskiego, Morze Celebes)
Morza Śródziemne:
• międzykontynentalne, leżące miedzy kontynentami (Morze Śródziemne, Morze Czerwone)
• wewnątrzkontynentalne: obejmowane brzegami jednego kontynentu (Morze Bałtyckie, Morze Czarne)

Zasolenie:
W skład wody morskiej wchodzą wszystkie pierwiastki chemiczne w różnym stężeniu. Dzieje się tak, dlatego ze dni ma stały kontakt z litosfera ziemska. Najwięcej jest chlorku sodu, który nadaje wodzie słony smak. W znacznych ilościach występuje tez: chlorek magnezu oraz siarczany: siarczan magnezu, wapnia i potasu. Inne pierwiastki występują w ilościach śladowych.

Poziomy rozkład zasolenia:
Zasolenie wody morskiej jest różne, zależy od temperatury, intensywności parowania, opadów i dopływu wód słodkich rzek. W strefach zwrotnikowych zasolenie osiąga wartość do 38%o., malejąc ku biegunom do około 25%o.
Bardzo wysokie zasolenie w strefach podzwrotnikowych związane jest z silnym parowaniem i małymi opadami atmosferycznymi. Morza śródziemne tej strefy maja zasolenie do, 46%o,, czego przykładem jest Morze Czerwone.
W strefie okołorównikowej zasolenie wynosi średnio 34 %o, jest to związane z deszczami zenitalnymi i wysładzającym wpływem potężnych rzek.
W strefach umiarkowanych na zasolenie wód maja wpływ rzeki, które wysładzają wodę morska oraz nierównomiernie rozmieszczone w ciągu roku opady atmosferyczne.
W strefach okołobiegunowych zasolenie jest mniejsze, wskutek odsalania się wody powierzchniowej związanego z jej zamarzaniem i topnieniem.

Pionowy rozkład zasolenia:
Wykazuje nieznaczne zmiany. Do głębokości około 400 m różnica zasolenia uwarunkowana jest szerokością geograficzna i intensywnością parowania. Poniżej tej głębokości zamiany są minimalne i zasolenie waha się w granicach 34-35 promili we wszystkich szerokościach geograficznych.

Temperatura:
Temperatura wód strefy gorącej i stref zimnych zmienia się w ciągu roku zaledwie o kilka stopni, a wód strefy umiarkowanej o kilkanaście. Woda ogrzewa się znacznie wolniej, ale tez znacznie wolniej oddaje swoje ciepło.

Poziomy rozkład temperatur:
Związany jest przede wszystkim z szerokością geograficzna. Temperatura powierzchniowych wód oceanicznych waha się od -2C. (Morze Białe) w okolicach polarnych do +28 C. w obszarach równikowych. Średnia roczna temperatura wód powierzchniowych oceanów wynosi +17,4 C. Najwyższe temperatury wód powierzchniowych występują w Morzu Czerwonym i Zatoce Perskiej +36 C.
Rozkład powierzchniowych wód wszechoceanu zakłócany jest miedzy innymi prądami morskimi. Zimne prądy płynące z obszarów okołobiegunowych znacznie ochładzają temp. Wód, natomiast ciepłe prądy z obszarów równikowych do okołobiegunowych ocieplają.

Pionowy rozkład temperatur:
Tylko w niewielkim stopniu zależy od szerokości geograficznej. Wyróżnia się 3 warstwy:
-powierzchniowa w największym stopniu zależy od szerokości geograficznej, sięga do głębokości 400 m i temperatura jej zależy od wpływów zewnętrznych.
- przejściowa: sięga do głębokości 400-1200 m, występuje tu spadek temp. Do +5C.
-głębinowa- charakteryzuje się stałą temperatura +1 C

Barwa wody morskiej:
Zmienia się wraz z oświetleniem: od szafirowej do brunatnej i szarej. Oświetlenie kuli ziemskiej zmienia się wraz z odległością od równika. Barwa wody morskiej bardziej nasłonecznionych obszarów niskich szerokości geograficznych naszej planety zmienia się od niebieskiej poprzez niebieskozielona i zielona do brunatnej i szarej w wysokich szerokościach geograficznych. Wody przybrzeżne są przeważnie zielonkawe, a otwarte oceany maja barwę niebieska.

Ruchy wody morskiej:
Przyczyna ruchu wód morskich i oceanicznych są wiatry oraz siła przyciągania księżyca u słońca.
Znane są 3 główne rodzaje ruchów wody morskiej:
-falowanie (wiatrowe i sejsmiczne)
-pływy (przypływy i odpływy)
-prądy morskie (ciepłe, zimne i obojętne)

Falowanie:
Wywołują je wiatry i ruchy sejsmiczne.
Fale wiatrowe wywoływane są przez wiatr. Na otwartym oceanie nie są zbyt wysokie osiągają wysokość ok. 6metrow, natomiast w czasie sztormu dochodzą do 20 metrów. Najwyższa notowana fala wiatrowa przekroczyła 30 m.
Fale sejsmiczne: tsunami, fale wywołane trzęsieniami ziemi, na otwartym oceanie jest niewidoczne ma około 50 cm, osiąga duże wysokości w strefie brzegowej, szybkość tsunami dochodzi do 800 km/godz.
Wahadłowy ruch wody od brzegu i w kierunku brzegu nazywamy przybojem, występuje on na wybrzeżach płaskich.
Przy wybrzeżach stromych fale spiętrzają się, wysokość ich dochodzi do kilkudziesięciu metrów- taki burzliwy ruch wody nazywamy kipielą.
Innym typem fal są fale martwe: są ta fale utrzymujące się po ustaniu wiatru, który je wywołał. Fale te mogą się rozprzestrzeniać również poza zasięgiem wiatru.

Pływy:
To regularnie powtarzające się podnoszenie i opadania wody morskiej. Wywołują je siły grawitacyjne księżyca, a w mniejszym stopniu także słońca. Pływy wiążą się również z ruchem obrotowym ziemi i jej grawitacja.
Powierzchnia wód podnosi się po stronie zwróconej do księżyca a także po przeciwnej stronie kuli ziemskiej - w miejscach tych następuje przypływ.
Na przeciwległych miejscach do przypływów występuje odpływ (obniżenie się poziomu wód)
Przypływy mórz występują rytmicznie w regularnych odstępach czasu, co 12 godz. i 27 min.
Przypływ syzygijny: bardzo wysoka amplituda pływów, występuje w czasie nowiu i pełni księżyca, gdy sumuje się siła przyciągania słońca i księżyca.
Przypływ kwadraturowy: niska amplituda pływów, występuje w czasie pierwszej i ostatniej kwadry księżyca, gdy siły przyciągania słońca i księżyca odejmują się.
Oba te przypływy powtarzają się dwa razy w miesiącu.

Wysokość przypływów zależy tez od szerokości geograficznej, głębokości wód przy wybrzeżach, kontaktu mórz z oceanami i pór roku. Wysokość fali przypływowej na otwartych powierzchniach oceanu wynosi ok. 11 m. W morzach typu śródziemnego na niedużych powierzchniach lub o utrudnionym kontakcie z oceanami przypływy są niewielkie (np. na Morzu bałtyckim 1-2 cm)
W estuariach, u wybrzeży kontynentów, wielkość przypływów wzrasta. Największe wysokości przypływów zanotowano w Zatoce Fundy (Kanada) 19-20 m i w Kanale La Manche: 16m.
Tak wysokie przypływy związane są piętrzeniem się fali przypływowej, która wkracza do zwężających się estuariów lub kanałów.

Prądy morskie:
Są to „potężne rzeki” bez dna i brzegów, płynące w powierzchniowych strefach wód oceanu, na znaczne odległości. Rozmiary tych „płynących rzek” bywają różne. Najpotężniejszym prądem morskim jest Dryf Wiatrów Zachodnich Zachodnich szerokości ok. 1000 km.
Średnia głębokość prądów waha się od 200 do 600 m.
Największa notowana prędkość wynosiła 10 km/h. Najszybciej poruszającym się prądem jest Prąd Florydzki.

Prądy morskie powstają głównie na skutek:
-stałych wiatrów, głównie pasatów
-różnic gęstości wody związanych z różnicą temperatury i zasolenia.

Na kierunek prądów morskich oddziałuje siła Coriolisa. Pod jej wpływem prądy na półkuli północnej odchylają się w prawo, a na półkuli południowej w lewo.
Po obu stronach równika istnieją, zatem ogromne zamknięte obiegi wody. Na półkuli północnej ich kierunek zgodny jest z ruchem wskazówek zegara, na południowej - przeciwny.
Na polkuli poludniowej, w wyniku powstania rozległego wyżu barycznego nad silnie wychłodzoną Antarktyda, wytworzył się pod wpływem stałych wiatrów zachodnich tylko jeden prąd morski, zwany Dryfem Wiatrów Zachodnich. Opływa on ziemie z zachodu na wschód miedzy 33 a 55 stopniem szerokości geograficznej południowej.
Temperatura wód jest podstawa podziału na prądy zimne, cieple i obojętne.
Prądy cieple płyną od równika w kierunku biegunów. Prądy zimne płyną od biegunów, niosąc wody chłodniejsze niż te, na które wpływają. Noszona woda, która jest równa bądź podobna należy do prądów obojętnych.
Wpływ ciepłych i zimnych prądów morskich na klimat jest ogromny.
Prądy cieple: wzrost temperatury, opady
Zimne: ocieplenie, brak opadów.

El Nino:
Zimna woda jest niezwykle bogata w tlen, a co za tym idzie stanowi bardzo dogodne środowisko życia dla wielu gatunków ryb. Takie zasobne łowiska znajdują się, na przykład we wschodniej części Pacyfiku, zasilanym w zimną i bogata w plankton wodę z południa. Co kilka lat ciepły prąd płynący z zachodu na wschód przekracza Ocean Spokojny, blokując wznoszenie się o wiele chłodniejszych wód zasobnych w tlen i ryby. Zjawisko to doprowadza do ruiny południowoamerykańskich rybaków i pociąga za sobą znaczne zmiany w klimacie.
Prąd ten nosi nazwę El Nino, czyli po hiszpańsku Dzieciątko i ma oznaczać Dzieciątko Jezus, ponieważ zwykle pojawia się w okolicach Bożego Narodzenia. Po raz pierwszy zaobserwowano go w 1726 roku, a jego ciepłe wody nawiedzają te obszary średnio co cztery lata, choć odstępny te są często nieregularne. Czasami Dzieciątko zjawia się po dwóch, a czasami każe na siebie czekać aż dziesięć lat.
El Nino, który nawiedził Pacyfik w latach 1982-1983, kazał się szczególnie dotkliwy. Temperatura wody sporej części Oceanu Spokojnego podniosła się aż o 10 C, co spowodowało znaczące ocieplenie klimatu, a co za tym idzie serię susz na całym świecie, od Afryki, poprzez Indie i Australię aż po wyspy na Pacyfiku.

Wody podziemne:
Wody opadowe wsiąkają (infiltrują) w podłoże. W zależności od rodzaju skał podłoża zatrzymują się na różnych głębokościach. W skalach luźnych (piaski, żwiry) infiltracja przebiega bardzo szybko. Natomiast w skałach zwięzłych (gliny, iły) jest ona bardzo powolna. Skały lite nie przepuszczają wody, tworząc warstwę nieprzepuszczalną. Woda zatrzymuje się na tym poziomie, tworząc warstwę wodonośną.
W zależności od głębokości warstwy wodonośnej wyróżniamy 2 rodzaje wód podziemnych:
1) wody zaskórne: zatrzymane na nieprzepuszczalnym podłożu, występują blisko powierzchni gruntu, ulegają wpływom warunków atmosferycznych [nie nadaje się do picia].
2) wody gruntowe: leżą na większych głębokościach, nie podlegają bezpośrednio wpływom warunków atmosferycznych. Maja stalą temperaturę, a dzięki grubej warstwie filtrującej, która zalega nad nimi, nie ulegają zanieczyszczeniu i nadają się do picia.
Budowa geologiczna i morfologiczna terenu ma zdecydowany wpływ na występowanie wód artezyjskich. Pod powierzchnia wody znajdują się na przemian warstwy przepuszczalne i nieprzepuszczalne. Jeśli tworzą one nieckowate zagłębienia, to woda wypełniająca dno niecki znajduje się pod ciśnieniem wód napływających z wyższych poziomów. Po przebiciu warstwy nieprzepuszczalnej woda w wyniku ciśnienia hydrostatycznego podnosi się, samoczynnie wytryskując na powierzchnie. Największe wysypisko studni artezyjskich (ok. 3000) znajduje się na terenie Wielkiego Basenu Artezyjskiego Artezyjskiego Australii, głębokość tych studni waha się miedzy 3 a 30 metrami. Baseny artezyjskie występują tez w północnej Afryce i w Europie (Basen Paryski, Londyński i w Polsce - Niecka Łódzka i Mazowiecka) oraz w Ameryce Pół. (Wielki basen Dakoty)

Bardzo głęboko pod powierzchnia wody znajdują się wody głębinowe (reliktowe).
Mogą tworzyć ogromne zbiorniki lub występować w postaci wód szczelinowych. Wody te są silnie mineralizowane i mogą mieć podwyższoną a nawet wysoka temperaturę. Skład chemiczny tych wód pozwala podzielić je na:
Solanki: o przeważającej ilości soli kuchennej i soli magnezu
Szczawy: z rozpuszczonymi kwaśnymi węglanami wapnia, sodu i domieszką żelaza
Radoczynne: zawierające niewielkie ilości pierwiastków promieniotwórczych.
Niektóre wody mineralne są wykorzystywane w lecznictwie.

Gejzer: gorące źródło, znajdujące się w pobliżu ogniska magmowego. Ciepło wnętrza ziemi powoduje nagrzanie wody w kanale łączącym ognisko magmowe z misa wypleniona woda powyżej punktu wrzenia (powyżej 100 stopni C.) Woda zamienia się wówczas gwałtownie w parę, wyrzucając cały słup wody znajdującej się w kanale na wysokość dochodzącą do kilkudziesięciu metrów. Na to miejsce napływa woda chłodniejsza i proces zaczyna się od nowa.

Jeziora:
To naturalne zagłębienie lądu wypełnione woda, które nie ma połączenia z morzem.
Na powstawanie jezior maja wpływ:
-ukształtowanie powierzchni (istnienie zagłębień, w których może gromadzić się woda)
-budowa geologiczna - skały nieprzepuszczalne, które zatrzymują gromadzącą się wodę.
-warunki klimatyczne - wystarczająco wysokie opady i temperatura nie powodująca intensywnego parowania.

Genetyczne typy jezior:
Polodowcowe: powstałe na skutek akumulacyjnej i erozyjnej działalności lodowców i lądolodów górskich. Ze względu na powstanie misy jeziornej i kształtu dna dzielimy je na :
Morenowe: powstałe na wskutek wypełnienia wodą zagłębień na obszarach zarówno moreny dennej jak i moren czołowych w wyniku nierównomiernej akumulacji osadów morenowych.
Maja rozwiniętą linię brzegową i dużą powierzchnię. Np. Śniardwy, Mamry
Rynnowe: wypełniają podłużne, niekiedy na 10-tki kilometrów, zagłębienia powstałe na wskutek erozyjnej działalności rzek płynących często pod ciśnieniem hydrostatycznym pod lądolodem lub lodowcem (jezioro raduńskie, Jeziorak)
Oczka: wytopione z brył martwego lodu, zagrzebanych pod utworami morenowymi i sandrowymi, lub powstałe w wyniku eworsyjnej działalności wód roztopowych na lądolodzie.
Cyrkowe: powstałe na wskutek wyorania przez lodowce misy jeziornej w skalnym podłożu w obrębie dawnego pola firnowego (czarny staw, morskie oko)
Tektoniczno-lodowcowe: powstałe w wyniku ruchów skorupy ziemskiej tworzących wielkie zagłębienia i obniżenia
Tektoniczne: powstałe w wyniku ruchów skorupy ziemskiej, w zapadliskach, rowach tektonicznych. (Tanganika, Niasa)
Reliktowe: powstałe w wyniku ruchów tektonicznych powodujących odcięcie dawnych mórz od oceanów (morze kaspijskie)
Wulkaniczne: powstałe w kraterach wygasłych wulkanów, wypełnione woda pochodzenia atmosferycznego (Albano we Włoszech)
Kosmiczne: powstałe w wyniku wypełnienia woda kraterów powstałych po uderzeniach meteorytów (Crater Lake w Ameryce PN.)
Krasowe: powstałe w zagłębieniach utworzonych wskutek rozpuszczenia węglanu wapnia w skalach.
Nadbrzeżne: powstałe przez odcięcie mierzejami zatok np. Serbsko
Przyrzeczne, starorzecza: powstałe w opuszczonych meandrach, będących częścią dawnego koryta rzeki.