Hydrosfera

1. Hydrosfera.
Jest wodną powłoką Ziemi przenikającą atmosferę i skorupę ziemską. Obejmuje wody występujące w przyrodzie w postaci gazowej, ciekłej i stałej. Hydrosferę stanowią: oceany, morza, jeziora, rzeki, bagna, pokrywa śnieżna, lodowce kontynentalne (lądolody), lodowce górskie, lód gruntowy, wody podziemne oraz para wodna występująca w atmosferze i skorupie ziemskiej. Hydrosfera pokrywa 70,8% powierzchni Ziemi w postaci wód otwartych i 2,5% powierzchni w postaci lodowców. Gromadzi ona głównie wody słone. Wody słodkie stanowią jedynie 2,5% objętości hydrosfery; najwięcej wód słodkich magazynują lodowce (69% wody słodkiej hydrosfery) i wody podziemne (30%).
2. Właściwości wody.
Z chemicznego punktu widzenia woda stanowi wodny roztwór substancji nieorganicznych i organicznych, występujących na ziemi. W wodzie mogą znajdować się koloidy i zawiesiny. Substancje występujące w wodzie są pochodzenia naturalnego lub są wprowadzane do wód na skutek działalności człowieka.
Właściwości charakteryzujące wodę:
? Trójpostaciowość - poniżej 0stC woda przybiera postać stałą, przy temperaturze od 1stC do 100stC jest cieczą, a powyżej 100stC parą wodną, czyli przybiera postać lotną. Jednakże wbrew pozorom i w niższych, temperaturach odbywa się parowanie wody.
? Gęstość ? jest niezwykle ważną własnością mającą żywotne znaczenie dla całej biosfery. Polega ona na tym, że przy zamarzaniu woda zmniejsza a nie zwiększa swoją gęstość. Przy oziębianiu wody początkowo zachodzi zwykły i naturalny proces w wyniku, którego woda staje się coraz gęstsza i żadnych odchyleń od normy nie zaobserwujemy dopóki nie oziębimy wody do temperatury 4stC. Poniżej tej temperatury woda, wbrew wszelkim prawom, staje się lżejsza, a w trakcie dalszego zamarzania obserwujemy powstawanie lodu, który pływa po powierzchni wody. Ta właśnie cecha wody zabezpiecza zbiorniki wodne (jeziora, stawy) przed zamarzaniem do dna podczas surowych zim, umożliwiając tym samym przetrwanie życia w tych zbiornikach.
? Rozpuszczalność ? woda jest bardzo dobrym rozpuszczalnikiem w porównaniu z innymi cieczami. Ciało stałe, ciecz lub gaz rozpuszczają się w wodzie w określonym stopniu. Woda idealnie czysta jako zbiór cząsteczek H2O praktycznie nie istnieje. Nawet uzyskiwana w laboratoriach o bardzo wysokim stopniu czystości zawsze zawiera niewielką ilość rozpuszczonych substancji.
? Napięcie powierzchniowe ? dzięki napięciu powierzchniowemu kropla wody ma kształt kuli. Napięcie powierzchniowe wody zmniejsza się przy wzroście temperatury. Woda charakteryzuje się najwyższym napięciem powierzchniowym ze wszystkich cieczy. Woda o zbyt niskim napięciu powierzchniowym jest szkodliwa dla organizmów wodnych.Napięcie powierzchniowe wody obniżają takie substancje jak: substancje powierzchniowo czynne, czyli wszystkie środki myjące, rozpuszczalniki organiczne itp.

3. Obieg wody w przyrodzie.

Przyjmuje się, że całkowita masa wody na Ziemi jest niezmienna, lecz podlega ciągłej przemianie stanów skupienia. Stały obieg wody między stanami skupienia nazywamy cyklem hydrologicznym. Cykl hydrologiczny obejmuje:

? parowanie z powierzchni wszystkich otwartych zbiorników wodnych (oceanów, mórz, jezior, rzek), z gruntu i organizmów żywych,
? unoszenie pary wodnej w troposferze, jej kondensację i powstawanie chmur,
? powrót wody na powierzchnię Ziemi w postaci opadów atmosferycznych, które:
? zasilają otwarte zbiorniki wodne oraz lądolody i lodowce górskie,
? spływają po powierzchni terenu i za pośrednictwem rzek zasilają ocean światowy,
? wsiąkają w podłoże, przez co dostarczają glebie wilgoci i zasilają wody podziemne,
? przez ruch wód podziemnych mogą za pośrednictwem źródeł zasilać wody powierzchniowe,
? są pobierane przez organizmy żywe,
? mogą podlegać bezpośredniemu parowaniu. Krążenie wody w przyrodzie uznaje się za obieg zamknięty, w którym w ciągu roku wymianie ulega ok. 510 tys. km3 wody.

Uczestniczące w obiegu wody mogą być z niego na pewien czas wyłączone, np. przez zatrzymanie w pokrywie śnieżnej i lodowej lub pod powierzchnią ziemi. Okresowe wyłączenie wody z obiegu nazywamy retencją.

Straty wody w wyniku parowania są w skali świata równoważone opadami atmosferycznymi. Zestawienie zysków i strat wody na określonym obszarze w ciągu roku nazywamy bilansem wodnym. W bilansie wodnym obszaru uwzględnia się:

? po stronie zysków:

? opady atmosferyczne,
? kondensację pary wodnej w postaci osadów,
? zasoby wodne z poprzedniego okresu (wody zretencjonowane),
? spływ powierzchniowy z sąsiednich obszarów,
? podziemne przesiąkanie wody z sąsiednich obszarów;

? po stronie ubytków:

? straty spowodowane parowaniem,
? odpływ powierzchniowy na inne obszary,
? podziemne przesiąkanie do sąsiednich obszarów,
? zasoby pozostawione na okres następny (retencja).

Obszary, na których ilość wody po stronie zysków jest większa niż jej straty w ciągu roku, mają dodatni bilans wodny. Nadwyżki gromadzone są głównie w jeziorach i pod powierzchnią ziemi oraz odpływają rzekami do mórz.

Na suchych, pustynnych obszarach, gdzie roczna suma opadów jest mniejsza niż potencjalne parowanie, bilans wodny jest ujemny.

4. Wody podziemne.
Wody wypełniające pory i pęknięcia w skałach, znajdujące się pod powierzchnią terenu nazywamy wodami podziemnymi.

Wyróżnia się kilka rodzajów wód podziemnych:

? wody zaskórne (wierzchówki) ? zalegające bardzo płytko pod powierzchnią. Podlegają wpływom atmosferycznym ? zmienia się ich temperatura w cyklu rocznym. Są silnie zanieczyszczone przez gnijące substancje organiczne, dlatego nie nadają się do picia;

? wody gruntowe ? występują na większej głębokości niż wierzchówki. Ze względu na grubą warstwę napowietrzania są dobrze filtrowane. Cechuje je równowaga termiczna, tzn. przez cały rok utrzymuje się średnia roczna temperatura obszaru;

? wody głębinowe ? zalegają pod warstwą nieprzepuszczalną, często na dużych głębokościach. Mogą być zasolone lub zawierać duże ilości rozpuszczonych związków mineralnych. Często mają podwyższoną temperaturę, czego przyczyną jest ciepło pochodzące z wnętrza Ziemi ? wody termalne;

? wody artezyjskie ? znajdują się w warstwie wodonośnej położonej między dwoma warstwami nieprzepuszczalnymi tworzącymi nieckę. Warstwa wodonośna na skrzydłach niecki dochodzi do powierzchni, dzięki czemu może być zasilana wodą opadową. Woda gromadząca się w warstwie wodonośnej spływa do najniżej położonej partii warstwy i dzięki temu działa na nią ciśnienie hydrostatyczne wód znajdujących się w wyższych partiach warstwy. W przypadku przebicia warstwy nieprzepuszczalnej woda samoczynnie wypływa na powierzchnię lub podnosi się tylko jej poziom bez wypływu na powierzchnię ? wody subartezyjskie.

Wody podziemne, szczególnie głębinowe, nie są chemicznie czyste. Jeśli zawartość związków mineralnych w jednym litrze wody przekracza 1 gram, wodę nazywamy mineralną.

5. Oceany.
Oceany wraz z morzami, zajmują 361 milionów km2 powierzchni, co stanowi 71% powierzchni globu ziemskiego. Ocean Spokojny, Ocean Indyjski czy Ocean Atlantycki są częściami jednego oceanu zwanego Wszechoceanem lub Oceanem Światowym. Wodne granice pomiędzy wymienionymi oceanami są prowadzone umownie wzdłuż południków 148E, 68W i 20E. Największe głębokości występują w rowach oceanicznych, najmniejsze na obszarach szelfów przybrzeżnych. Oceany nie tworzą oddzielnych basenów, lecz są częściami wszechoceanu.
Do Oceanu Światowego należą również morza i zatoki będące często, (lecz nie zawsze) częściami mórz. Biorąc pod uwagę położenie i sposób połączenia z wszechoceanem, morza dzielimy na:
- morze otwarte - połączone z oceanem bardzo szeroko, np. Morze Północne
- morze przybrzeżne - oddzielone od oceanu łańcuchami wysp lub półwyspami, np. Morze Południowo-Chińskie
- morze międzywyspowe - leżące między wyspami, np. morze Archipelagu Sundajskiego, Morze Celebes
- morze wewnętrzne - połączone z oceanami tylko cieśninami;
? międzykontynentalne - leżące między kontynentami, np. Morze Śródziemne, Morze Czerwone
- wewnątrzkontynentalne - obramowane brzegami jednego kontynentu,? np. Morze Bałtyckie, Morze Czarne
Ciekawym typem morza niemieszczącym się w powyższej klasyfikacji jest Morze Sargasowe, które jest wyodrębnione przez układ prądów morskich Oceanu Atlantyckiego.

6. Ruchy wody morskiej.
Wody mórz i oceanów są w nieustannym ruchu. Przyczynami ruchu wody morskiej są głównie: wiatr, siła przyciągania Księżyca i Słońca oraz różnice właściwości chemicznych i fizycznych wód. Wyróżnia się trzy główne rodzaje wód morskich:
-pływy
-falowanie
-prądy oceaniczne
Pływy są to okresowe wahania poziomu morza, powstające w wyniku przyciągania Ziemi przez Księżyc i Słońce. Na wody działa przede wszystkim siła przyciągania Księżyca i siła odśrodkowa układu Ziemia-Księżyc. W miejscu gdzie te siły mają największe wartości powstają przypływy. Pływy syzygijne powstają gdy Księżyc i Słońce ułożone są w jednej linii względem Ziemi, natomiast pływy kwadraturowe w sytuacji gdy Księżyc jest w pierwszej lub ostatniej kwadrze.
Falowanie jest to ruch wody morskiej, wywołany głównie przez uderzenia wiatru o powierzchnię wody. Na otwartym morzu fale są symetryczne, jednak przy brzegu, w rezultacie tarcia wody o dno, fala ulega spiętrzeniu, a następnie załamaniu i rozbiciu. Fale osiągają wysokość 2-6 m na otwartym morzu (kilkanaście metrów w czasie sztormu). W jeziorach i morzach wewnętrznych powstają fale powierzchniowe, stojące - sejsze. Ich przyczyną są lokalne zmiany ciśnienia atmosferycznego lub słabe trzęsienia ziemi. Tsunami powstaje na skutek podmorskich trzęsień ziemi, erupcji wulkanicznych czy osuwisk. Na otwartym oceanie tsunami ma bardzo dużą długość i niewielką wysokość, jest więc praktycznie niezauważalna. Prędkość tej fali sięga 800km/h, przy brzegu spiętrza się, doprowadzając do kataklizmu.
Prądy morskie przemieszczają duże masy wody na odległość wielu tysięcy kilometrów. Wyróżnia się wśród nich: prądy powierzchniowe, podpowierzchniowe, denne i wznoszące. Prądy powierzchniowe wynikają z różnic temperatur wód oceanicznych i kierunków wiatrów stałych. Prądy podpowierzchniowe nie płyną zgodnie z kierunkiem wiatru, a odchylają się wskutek siły Coriolisa. Kierunek płynięcia wód podpowierzchniowych obrazuje spirala Eckmana. Prądy denne tworzą się w wyniku różnic gęstości wód. Prąd wstępujący powoduje napływanie zimnych i bogatych w substancje odżywcze wód głębinowych w brzeżną strefę oceanu.

7. Źródło.
Źródło to naturalny, samoczynny, skoncentrowany w jednym miejscu wypływ wody podziemnej na powierzchnię terenu. W przyrodzie występuje wiele typów źródeł, które można pogrupować, biorąc za podstawę następujące kryteria podziału:

? przyczynę powodującą wypływ wody podziemnej na powierzchnię:

? źródło zstępujące ? do którego woda spływa z wyższych poziomów pod wpływem siły ciężkości;
? źródło wstępujące ? do którego wody dopływają z głębi ku górze pod wpływem ciśnienia hydrostatycznego;

? ośrodek, z którego wypływa woda:

? źródło warstwowe ? które powstaje w miejscu przecięcia warstwy wodonośnej przez powierzchnię terenu;
? źródło szczelinowe ? w którym woda podziemna wypływa ze szczeliny przeciętej przez powierzchnię terenu. Układ szczelin w skałach decyduje, czy woda wypływa na powierzchnię pod wpływem siły ciężkości ? źródło zstępujące, czy ciśnienia hydrostatycznego ? źródło wstępujące;
? wywierzysko (źródło krasowe) ? miejsce wypływu wody krasowej;
? źródło uskokowe ? zasilane wodą ze szczeliny lub strefy uskokowej, powstające w miejscu przecięcia warstwy wodonośnej przez uskok, może być wstępujące lub zstępujące;
? źródło przelewowe ? powstające w wyniku wypełniania warstwy wodonośnej do takiego poziomu, że zwierciadło wód gruntowych przecina się z powierzchnią terenu;
? gejzer ? specyficzny typ źródła, występujący na obszarach wulkanicznych, wyrzucający w powietrze gorącą wodę i parę wodną w regularnych odstępach czasu;

? położenie w stosunku do formy ukształtowania powierzchni:

? źródła stokowe ? powstające na stoku w miejscu przecięcia przez stok warstwy wodonośnej;
? źródła dolinne ? powstające w dnie doliny;
? źródła terasowe ? powstające w górnych partiach teras rzecznych;
? źródło krawędziowe ? powstające u podnóża stoku;

? temperaturę wody:

? źródła zimne ? o temperaturze wody niższej od średniej rocznej temperatury powietrza obszaru, na którym występuje źródło.
? cieplice (termy) ? źródła o temperaturze wody wyższej od średniej rocznej temperatury powietrza w miejscu występowania źródła;

? skład chemiczny wody:

? źródła mineralne ? których wody zawierają rozpuszczone substancje mineralne w ilości co najmniej 1g/litr;
? źródła słodkie ? których wody wykazują niską mineralizację, poniżej 1g/litr.

8. Rzeka.
Rzeka - naturalny, powierzchniowy ciek wodny płynący w wyżłobionym przez erozję rzeczną korycie, okresowo zalewający dolinę rzeczną. W Polsce przyjmuje się, że rzekę stanowi ciek wodny o powierzchni dorzecza powyżej 100 km?.
Początek rzeki może mieć formę źródła lub obszaru źródliskowego, choć nierzadko zdarza się, że rzeka powstaje z połączenia kilku mniejszych potoków lub wypływa z jeziora, lodowca lub bagna. Zasilana jest wodami z opadów atmosferycznych, a także przez wody podziemne. Rzeka stała uchodzi do innej rzeki, jeziora lub morza. Rzeki uchodzące do zbiornika wodnego nazywa się rzekami głównymi, pozostałe to ich dopływy. Rzeka główna wraz z dopływami tworzy system rzeczny. Bieg rzeki dzieli się zazwyczaj na trzy odcinki: górny, środkowy i dolny, które wyróżnia odmienny udział erozji i akumulacji. Ujście rzeki może mieć charakter lejkowaty bądź delty.
9. Typologia jezior.
Jezioro to naturalne zagłębienie lądu wypełnione wodą, które nie ma połączenia z morzem.

Najwięcej jezior znajduje się na terenach byłych zlodowaceń w północnych częściach kontynentu europejskiego i amerykańskiego oraz w wysokich górach.

Na powstanie jezior wpływ mają:
- ukształtowanie powierzchni - istnienie zagłębień, w których może gromadzić się woda
- budowa geologiczna - skały nieprzepuszczalne, które zatrzymują gromadząca się wodę
- warunki klimatyczne - wystarczająco wysokie opady i temperatura niepowodująca intensywnego parowania
Biorąc pod uwagę pochodzenie misy jeziornej i pochodzenie wody w jeziorze dzielimy je na:

polodowcowe - powstałe na skutek akumulacyjnej i erozyjnej działalności lądolodów i lodowców górskich; ze względu na powstanie misy jeziornej, wyglądu i kształtu dna dzielimy je na:
? Morenowe - powstałe na skutek wypełnienia woda zagłębień na obszarach zarówno moreny dennej jak i moren czołowych w wyniku nierównej akumulacji osadów morenowych; maja one rozwiniętą linie brzegowa oraz dużą powierzchnie, np. Śniardwy, Mamry, niektóre jeziora Finlandii
? Rynnowe - wypełniające podłużne, niekiedy na dziesiątki kilometrów, zagłębienia powstałe w wyniku erozyjnej działalności rzek płynących często pod ciśnieniem pod lądolodem lub lodowcem (np. Raduńskie, Jeziorak, Tałty, Bełdany, Nidzkie), a także wyżłobione przez lód
? Oczka - wytopione z brył martwego lodu, zagrzebanych pod utworami morenowymi i sandrowymi, lub powstałe w wyniku eworsyjnej działalności wód roztopowych w lądolodzie, np. Hańcza
? Cyrkowe (karowe) - powstałe na skutek wyoranie przez lodowiec misy jeziornej w skalnym podłożu w obrębie dawnego pola firnowego w górach, np. Czarny Staw, Morskie Oko
Tektoniczno-lodowcowe - powstałe w wyniku ruchów skorupy ziemskiej tworzących wielkie zagłębienia i obniżenia, przemodelowane przez lądolód, wypełnione następnie woda z topniejącego lądolodu, np. Wielkie Jeziora w Ameryce Północnej

tektoniczne - powstałe w wyniku ruchów skorupy ziemskiej, w zapadliskach i rowach tektonicznych, np. Tanganika, Bajkał

reliktowe - powstałe w wyniku ruchów tektonicznych powodujących odcięcie dawnych mórz od oceanów, np. morze Kaspijskie

wulkaniczne - powstałe w kraterach wygasłych wulkanów, wyplenione woda pochodzenia atmosferycznego, np. Albano we Włoszech, jeziora na Jawie

kosmiczne - powstałe w wyniku wypełnienia woda kraterów powstałych po uderzeniach meteorytów, np. Crater Lake w USA

krasowe - powstałe w zagłębieniach utworzonych wskutek rozpuszczenia węglanu wapnia w skałach

nadbrzeżne - powstałe przy brzegach mórz na skutek odcięcia zatok mierzejami, np. Łebsko, Gardno, Jamno

przyrzeczne - (starorzecza) - powstałe w opuszczonych meandrach, będących częścią dawnego koryta rzeki.
10. Lodowiec.
Lodowiec jest wolno płynącą rzeką lodu powstałego z przekształcenia pokładów wiecznego śniegu. Lodowce są największym rezerwuarem wody słodkiej na Ziemi, i drugim po oceanach wody w ogóle. W górnej części lodowca powstaje cyrk lodowcowy z którego wypływający lodowiec rzeźbi U-kształtną dolinę lodowcową, zaś z niesionego materiału odkładana jest morena.
Gromadzący się śnieg, pod wpływem panującej temperatury, przy dużej wilgotności powietrza i pod wpływem ciśnienia nadległych warstw śniegu, zmniejsza swą objętość, częściowo krystalizuje i stopniowo przekształca się wpierw w firn a następnie w lód firnowy i lodowcowy.
Lodowce powstają tam, gdzie ukształtowanie terenu sprzyja gromadzeniu się dużej ilości śniegu, a jednocześnie jest zbyt chłodno, aby cały zgromadzony śnieg nie stopił się w ciągu lata. Warunki takie panują przede wszystkim w strefie podbiegunowej oraz wysokich górach wszystkich stref klimatycznych, powyżej granicy wiecznego śniegu. Przebieg tej granicy na Ziemi zależy od klimatu oraz ukształtowania terenu. Najwyżej sięga w strefie międzyzwrotnikowej, w klimacie zwrotnikowym suchym, ze względu na wysoką temperaturę u podnóża gór i skąpe opady śniegu. Obniża się tam, gdzie opady śniegu są obfitsze (w strefie klimatu równikowego oraz zwrotnikowego morskiego). Obniża się również wraz ze spadkiem temperatury w umiarkowanych szerokościach geograficznych. Najniżej sięga tam, gdzie niskiej temperaturze towarzyszą duże opady śniegu. W wysokich szerokościach geograficznych schodzi do poziomu morza. Ilość zgromadzonego śniegu zależy również od ukształtowania powierzchni, np. na ostrych szczytach i graniach, jak choćby w Tatrach, nie ma warunków do gromadzenia się dużych ilości śniegu. Powstawaniu lodowców sprzyjają płaskie grzbiety i dolinne spłaszczenia.



Bibliografia:
www.woda.orh.pl
www.geografik.webpark.pl
www.greenworld.serwus.pl
www.wikipedia.pl
www.maturka.pl
www.geomorfologia.w.interia.pl