Сколько воды на планете: Сколько воды на Земле

Сколько воды на Земле?

Вода — ресурс, вода — энергоноситель, вода — транспортная система, вода — основа жизни. Поэтому подсчет запасов воды ведется давно. Разработаны способы определения площади и глубины водных объектов, созданы приборы для измерения скорости течения, других физических и химических характеристик. Все это позволяет оценить запасы воды на нашей планете.

Считается, что 70,8% поверхности земного шара покрыто водой. Поэтому нашу Землю можно назвать Планетой воды, или Планетой Океана. Действительно океан занимает 360 млн. км2 при общем размере поверхности планеты 510 млн. км2. Но на самом деле гидросфера значительно больше. Так, ледники покрывают 16,3 млн. км2, или 11% суши. Озера и водотоки на суше занимают значительно меньшую территорию — 2,3 млн. км2, или 1,7% суши, болота и сильно увлажненные земли — 3 млн. км2, или 2% суши. Поэтому на Земле постоянно покрыты водой не 360, а 380 млн. км2 поверхности, или 75%. Итак, правильнее считать, что 3/4 земного шара постоянно покрыто водой. Однако не надо забывать и про зимний снежный покров. Самую большую площадь на суше занимает зимой снежный покров Северного полушария — 59 млн. км2. В этот период года площадь, занятая гидросферой, составляет 439 млн. км2, или 86% всей поверхности земного шара. Снег засыпает тропинки, дороги, тротуары, и люди вынуждены мириться с капризами и прихотями природы.

Чтобы достаточно точно определить площади, покрытые водой на Земле, необходимо было построить точные карты всей планеты, в особенности океана. Еще в XVIII и начале XIX в. подобных карт не существовало. Поэтому многие ученые считали, что океан занимает только половину поверхности земного шара. Лишь в XX в. научились определять площади водных объектов. Но для оценки объемов воды необходимо иметь карту глубин, а для определения стока рек — уметь измерять скорости течения воды. Еще во времена первых полетов в космос наука о нем знала больше, чем о рельефе дна и глубинах океана. И лишь во второй половине XX в. ученые смогли ответить на многие вопросы, которые вставали перед нами при изучении Мирового океана.Если океан представляет собой единую массу воды, то на суше гидросфера состоит из множества отдельных водных объектов, как на поверхности, так и под землей. Их десятки миллионов. Поэтому наблюдения и измерения ведутся только за достаточно крупными объектами, в результате точность данных об объемах водных объектов суши ниже, чем для океана. За все время существования Земли, по оценкам российского ученого О. Г. Сорохтина, из ее недр было дегазировано 2,17 млрд. км3 воды. Но не вся эта вода поступила в гидросферу. Часть ее пошла на формирование земной коры. А оставшаяся вода образовала гидросферу планеты объемом 1,5 млрд. км3. Основная масса воды находится в Мировом океане. Он содержит 1370 млн. км3 воды. Но эта вода малопригодна для хозяйства, так как каждый ее литр содержит в среднем 35 г солей. В ледниках сосредоточено 28 млн. м3 воды (объем льда пересчитан в объем воды, так как лед легче жидкой воды). В подземных водах примерно 100 млн. км3, но это не точная цифра, так как учесть все подземные воды невозможно. Остальные водные объекты можно назвать малыми по сравнению с океаном. Среди них самые крупные — это озера. Общий объем воды в озерах оценивается по-разному, в зависимости от того, относят ли к озерам Каспийское и Аральское моря. Трудность оценки заключается также в огромном количестве озер на Земле, общий объем воды которых никогда не измерялся. В почве содержится около 10 тыс. км3 воды, в болотах -примерно столько же. В руслах рек в каждое данное мгновение воды содержится всего 2 тыс. км3, а в атмосфере — всего 1,4 тыс. км3. Из суммы всех этих величин и складывается масса воды в гидросфере. Она равна 1500 млн. км3.

Человеку для жизни и производственных потребностей нужна пресная вода

Сколько воды на земле?

Взгляните на глобус. Сразу бросается в глаза, что большая площадь его окрашена в голубовато-зелёный цвет. Это — моря и океаны земного шара. Только 29 процентов, то есть меньше трети его общей площади, занимают материки и острова; остальные две трети поверхности Земли, точнее 71 процент, покрывают океаны, моря и озёра.

Общее количество воды, наполняющей океаны и моря Земли, огромно. Если бы можно было собрать эту воду в одну каплю, то диаметр этой «капли» равнялся бы почти полутора тысячам километров.

Самый глубокий океан Земли — Тихий; его наибольшая глубина равна приблизительно 10,8 километра. Средняя глубина океанов 3800 метров. Нетрудно подсчитать, что если бы вода была распределена по всей поверхности Земли равномерно, то весь земной шар был бы покрыт водным слоем толщиной около 2700 метров.

Примерно одну пятидесятую часть суши (около 27 миллионов квадратных километров площади) занимают озёра с пресными и солёными водами. Во всех озёрах нашей планеты воды в 5 тысяч раз меньше, чем в океанах и морях. По количеству озёр на первом месте в мире стоит Россия, — озёр у нас насчитываются тысячи.

Из озёр с пресными водами самые большие: Ладожское, Онежское,» Байкал.

Есть на земном шаре места с огромным количеством пресных озёр, например север Европейской части России, Финляндия, Скандинавия. Более половины всей площади Норвегии занято озёрами.

Источниками озёрных вод являются главным образом атмосферные осадки, непосредственно падающие в озёра или приносимые в них реками и ручьями. Особенно чисты воды горных озёр; они питаются водой, которая образуется при таянии снегов и ледников.

Воды в реках Земли примерно в три раза больше, чем в озёрах

Наша Волга — крупнейшая река Европы. Около 1080 рек, речек, протоков и озёр питают её бассейн Почти 250 кубических километров воды приносит Волга ежегодно в Каспийское море. Длина Волги равна 3694 километрам.

Ещё более мощные реки несут свои воды по Сибири в Северный Ледовитый океан. Это величайшие реки земного шара: Обь (длина её около 5200 километров), Енисей (4010 километров) и Лена (5014 километров). Общая протяжённость рек нашей Родины исчисляется миллионами километров.

Вода находится не только на поверхности нашей планеты. Огромные массы воды странствуют в атмосфере в виде пара, снежинок или водяных капель.

В нижнем слое атмосферы — топосфере (до высоты 10—15 километров) вода есть всегда. В более высоких слоях воды уже нет.

Много воды заключено и в недрах Земли. Это так называемые подземные воды.

По количеству подземные воды стоят на втором месте, вслед за водами океанов и морей. Выдающийся русский учёный академик В. И. Вернадский писал: «Мы не знаем в природе ни одного’ твёрдого тела, которое бы в своём составе не заключало воды». И это действительно так.

Почвенный слой, покрывающий почти всю поверхность суши, в той или иной степени пропитан водой. Содержание воды в почве может колебаться от одного до 70 и больше процентов, но чаще всего встречаются почвы, увлажнённые до 15—25 процентов. Это означает, что по весу примерно одну пятую часть почвы составляет вода.

Вода собирается в пустотах и в мельчайших, невидимых глазом трещинах горных пород. В некоторых породах эти трещины могут составлять половину общего объёма породы, а в других, как например в граните, — всего лишь полпроцента. Кроме того вода связана со многими минералами в прочные соединения и сохраняется в них в течение тысячелетий.

Вода проникает и в глубокие слои земной коры. Вода может присутствовать всюду, где есть такие условия, — температура и давление, при которых возможно существование воды. Благодаря огромным давлениям на больших глубинах вода может оставаться жидкой и при высоких температурах — до трёхсот с лишним градусов, а в растворах, которые она образует при соприкосновении с различными породами, до 400 градусов и выше. Нижней границей существования подземных вод считается приблизительно глубина в 13—14 километров. В ещё более глубоких слоях вода может находиться в виде паров. На глубинах 55—60 километров, где давление достигает 30 тысяч атмосфер, пары воды уже не существуют. Здесь вода находится в каком-то особом состоянии, о котором у нас нет пока точных представлений.

Таким образом в слое на 10—15 километров выше и километров на 50 ниже поверхности Земли вода существует во всех физических состояниях: твёрдом, жидком и газообразном.

Вода морей, атмосферная вода и подземная не живут обособленной друг от друга жизнью. В природе беспрерывно совершаются процессы, которые сопровождаются переносом огромных количеств воды из атмосферы на поверхность и в недра Земли, и обратно. С замечательным круговоротом, который совершает вода в природе, мы и познакомимся в следующем разделе.

Наука: Наука и техника: Lenta.ru

В недрах Земли содержится огромное количество воды, в несколько раз превышающее объем Мирового океана. Как она туда попала, непонятно, а о ее роли в формировании и современной внутренней динамике планеты можно только строить догадки. Хотя в 2016 году ученые уже уверены в существовании, по крайней мере в прошлом, подповерхностного океана на Плутоне, об обилии воды в мантии Земли достоверно узнали только в 2014 году. Подробнее о неожиданных открытиях, совершенных в том числе с участием российских геофизиков, рассказывает «Лента.ру».

Материалы по теме

00:02 — 25 апреля 2016

О внутреннем строении Земли ученые знают не так много, как может показаться. Прямые исследования недр планеты исключительно затруднены. Распределение плотности внутри Земли можно оценить, например, наблюдая распространение сейсмических волн — на глубине в несколько десятков километров, на так называемой границе Мохоровичича, их скорость резко увеличивается с 7 до 8 километров в секунду. Это означает, что возмущение вещества перешло из менее плотной среды в более плотную — из коры в верхнюю мантию. В мантии волны тоже распространяются с разной скоростью — на глубине порядка 600 километров происходит замедление, возмущение переходит в зону нижней мантии и затем, на глубине около 2,9 тысячи километров достигает ядра.

Кроме того, помогает изучение минералов, которые когда-то находились в недрах планеты. Именно так и обнаружили подземную воду. В 2014 году международный коллектив геофизиков сообщил в журнале Nature, что в переходном слое между верхней и нижней мантией, на глубине 410-660 километров, имеются обширные запасы воды. Ученые провели рентгеноструктурный, рамановский и инфракрасный анализ образцов оливина, найденных близ реки Сан-Луис в современной Бразилии, и выявили в минерале содержащие воду включения рингвудита.

Материалы по теме

09:10 — 18 июля 2015

Живой Плутон

Что узнала станция New Horizons об окраинах Солнечной системы

Вода могла попасть туда только из переходной зоны мантии — на такую возможность ранее указывали теоретические расчеты и эксперименты. Согласно этим данным, оливин при высоких температурах и давлениях, характерных для мантии на глубине 410-660 километров, преобразуется в рингвудит и еще один минерал, вадслеит. Рингвудит и вадслеит поглощают на порядки больше воды, чем оливин — примерно до 2,5 процента их общей массы. В исследованном учеными образце содержалось до 1,5 процента рингвудита. Геофизики сделали вывод, что по крайней мере локально, то есть там, где из оливина возник рингвудит, мантия примерно на один процент по массе состоит из воды. Простые оценки показывают, что в недрах Земли воды хватит как минимум на несколько Мировых океанов.

Внутреннее строение Земли

Это подтвердила другая группа ученых, куда входили и российские специалисты. В 2015 году в журнале Nature они опубликовали статью с результатами исследования рингвудита, найденного в зеленокаменном поясе Абитиби на Канадском щите Северо-Американской платформы. Этот пояс представляет собой один из самых распространенных комплексов пород среднего и позднего архея. В глубину такие комплексы могут достигать 20 километров, в ширину — 200 километров, в длину — тысячу километров. В Канадском щите их шесть. Зеленокаменные пояса формировались на Земле 2,5-3,5 миллиарда лет назад — это указывает на возраст исследованного рингвудита и подземного океана, заключенного в минералы.

Материалы по теме

00:03 — 8 мая 2016

Изучая включения в оливине, геофизики выявили повышенное содержание воды в первичных расплавах коматиитов — продуктов вулканических извержений возрастом 2,7 миллиарда лет из пояса Абитиби. Коматииты, скорее всего, образовались в глубинной мантийной струе с потенциальной температурой плюс 1725 градусов Цельсия. Вода в мантийном источнике коматиитов была захвачена из промежуточной мантийной зоны на глубине 620-410 километров. При выполнении этой научной работы российские ученые из Института геохимии и аналитической химии имени Владимира Вернадского Российской академии наук разработали уникальный метод электронно-зондового микроанализа оливина с точностью определения примесных элементов в пять грамм на тонну, первыми в России запустив высокотемпературную (до плюс 1700 градусов Цельсия) экспериментальную установку с контролируемой летучестью кислорода.

Выводы ученых подтвердились. Британские и американские геофизики, проведя множество компьютерных квантово-механических расчетов, показали, что множество гидратированных, то есть включающих в себя воду, минералов, в частности брусит, при высоких давлениях и температурах, таких, как в недрах Земли на глубине 400-600 километров, являются термодинамически устойчивыми. Об этом сообщается в статье, опубликованной в 2016 году в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.

Материалы по теме

15:51 — 29 сентября 2015

Другой международный коллектив геофизиков проанализировал алмаз, выброшенный примерно 90 миллионов лет назад при извержении вулкана на поверхность Земли близ бразильской реки Сан-Луис. Инфракрасная микроскопия выявила в минерале включения, возникшие при его формировании и связанные с наличием гидроксильных ионов, которые, скорее всего, попали в минерал вместе с водой. Оказалось, что эти включения состоят главным образом из феррипериклаза (магнезиовюстита) — на него приходится примерно пятая часть минеральной фазы нижней, то есть расположенной на глубине 660-2900 километров мантии Земли. Результаты этого исследования опубликованы в журнале Lithos.

Феррипериклаз состоит из оксидов железа и магния, а также может, при сверхвысоких давлениях и температурах, характерных для нижней мантии, поглощать хром, алюминий и титан. Между тем эти дополнительные включения в минерале не были обнаружены, значит, алмаз возник на глубине около тысячи километров. Таким образом, заключенная в минералы подземная вода находится не только на глубине 600-400 километров, но и в более глубоких слоях мантии.

Вода способна влиять на электропроводность мантии и ее подвижность. Ученые пока не могут точно сказать, почему ее так много в недрах Земли и как она туда попала. Ранее геофизики полагали, что вода внутрь планеты проникает из Мирового океана в результате субдукции — погружения одной литосферной плиты под другую. Аномально высокую концентрацию воды в исследованных минералах таким механизмом не объяснить. Вероятнее всего, подземная вода образовалась при формировании планеты. Прояснить ситуацию ученые попробуют, проанализировав коллекцию коматиитов, собранных в африканской провинции Барбертон. Возраст этих затвердевших древних лав оценивается в 3,3 миллиарда лет.

Сколько воды на Земле? Объем соленой и пресной воды в процентах — Природа Мира

Время чтения 2 мин.Просмотры 319Обновлено 2020-12-06

Земля уникальна, потому что на ней так много воды. Она есть под землей, на поверхности, в атмосфере и даже в наших телах.

Сколько же воды на Земле? Примерно 326 000 000 000 000 000 000 галлонов или около 1 260 000 000 000 000 000 000 000 литров. Эта вода участвует в непрерывном круговороте — она испаряется из океанов, перемещается по атмосфере, выпадает в виде осадков и затем течет обратно в океаны. Около 71% поверхности планеты покрывает вода. Если взять всю воду на Земле и сформировать ее в шар, он будет диаметром около 1380 км.

Где находится эта вода? Это соленая или пресная вода? Сколько воды в океанах, ледниках, грунтовых водах, реках и озерах? Давайте посмотрим на некоторые интересные факты о глобальном распределении и объеме воды на Земле.

Суммарный объем воды на планете оценивается в 1 386 000 000 км³ (1,386 млрд км³), из которых 97,5% (1 365 000 000 км³) занимают соленые воды и 2,5% (35 000 000 км³) — пресные воды.

Более детальное распределение воды на планете по источникам приведено в таблице ниже:

Таблица «Распределение соленной и пресной воды на Земле в км

³ и процентах»

Гугломаг

Спрашивай! Не стесняйся!

Задать вопрос

Мне нравитсяНе нравится1

Не все нашли? Используйте поиск по сайту ↓

Происхождение воды на Земле | Блог Ecosoft

Время чтения статьи: 5 мин.

Дата публикации: 02.07.2020
Дата обновления: 22.06.2021

Кузьминчук Анна

аспирант кафедры ТНВ,В и ОХТ НТУУ «КПИ»

Вода является основой всего живого на земле, но откуда она взялась и каким образом накопила целые океаны? Наука не имеет простого и ясного ответа на этот вопрос. Одни из версий более реалистичны, другие менее, но окончательного ответа на вопрос: “Как появилась вода?” — пока нет.

Земля является уникальной планетой с океанами жидкой воды. Она достаточно далека от Солнца, что позволяет воде не испаряться, но при этом достаточно близко к Солнцу, чтобы вода не замерзала. Эта уникальность и сделала возможным распространение жизни на поверхности нашей планеты.

Сколько воды на земле?

Несмотря на то, что мировой океан занимает 71% поверхности земли и заполнен 1,4 × 1021 кг воды, океанические воды составляют всего 0,023% массы земли. Также еще 0,5 × 1021 кг воды находятся в ледниках, реках, озерах, подземных резервуарах, а также в атмосфере. Значительное количество воды также хранится в земной коре, мантии и ядре — в них вода содержится не в жидком молекулярном состоянии, а связанной в кристаллогидратах и других соединениях. Оценить реальное содержание воды в земной коре пока невозможно, но примерное содержание равно трем мировым океанам.

Как появилась вода на Земле?

Земля не могла быть изначально сформированной с существующими океанами воды, поскольку на этапе формирования Земли Солнечная система была слишком горячей. Соответственно, вода попала на Землю из космоса. Современные исследования говорят о том, что вероятнее всего вода попала на землю с ледяными планетезималями, которые похожи на современные астероиды на внешней части пояса астероидов.

Геологические данные изучения каменистых пород на данный момент утверждают, что вода была на Земле
3,8 млрд лет назад, или
4,28 млрд лет назад. Исследований, подтверждающих более раннее существование мирового океана, на данный момент не существует. Важно отметить, что теоретическим обоснованием того, что это действительно была “первая” вода на Земле, является тот факт, что примерно 4,5 млрд лет назад происходило формирование Луны, которая образовалась благодаря столкновению большого объекта с Землей.

Вода имеет довольно низкую температуру конденсации (перехода из парообразного в жидкое состояние), Земля была очень горячей в начале своего формирования, поэтому вода не могла удержаться на ней. В то же время в расположенных дальше от Солнца областях вода могла конденсироваться и образовывать ледяные планетезимали. Поэтому космическое происхождение воды на Земле является самым научно обоснованным предположением. Эта теория говорит о том что, кометы, транснептуновые объекты или метеороиды, содержащие воду, сталкиваясь с Землей, приносили на нее воду.

Одним из методов, который помогает исследователям изучать этот сложный вопрос, является соотношение количества атомов обычного водорода, и изотопов — дейтерия и протия. Соотношение атомов обычного водорода, дейтерия и протия говорит о том, что, вероятнее всего, этим источником были астероиды. Хотя измерение концентраций изотопов в кометах и транснепнутновых объектах мало совпадало с земной водой.

Что же касается механизмов накопления воды, то окончательного ответа на этот вопрос ученые пока не дали. Существует ряд гипотез, которые мы приведем ниже.

Одна теория утверждает, что вода на Земле начала накапливаться около 4,5 млрд лет назад, когда Земля составляла
лишь 60 — 90% своей теперешней массы, и удерживалась на планете все это время. Это предположение подтверждается сходством изотопного состава воды и самых старых углеродистых метеоритов, хотя другие исследования говорят о том, что верхний слой Земли имеет отличные изотопные составы. Это говорит о том, что внутренняя и внешняя части Земли имеют разное происхождение.

Соответственно, вторая теория подразумевает, что вода была сформирована после “лунного удара”, то есть позже, чем 4,5 млрд лет назад, благодаря тому, что материалы, приносимые на планету, были очень “водянистыми”.

Третья гипотеза предполагает, что Земля получила свою воду в результате лунообразующего столкновения планет.

Все три теории имеют право на жизнь, а также могут пересекаться друг с другом, объясняя появление воды на Земле.

Сколько всего воды на Земле?

Космонавты часто сравнивают нашу планету с шаром из голубого мрамора. Такой величественный цвет нашей Земле придает вода, которая покрывает большую часть планеты. Хотя сама вода не обладает цветом, она отражает солнечные лучи больше всего в голубом участке спектра.

Для всех является известным фактом, что наша планета большей частью покрыта водой. Некоторые даже высказывают мнение, что нашу планету следовало бы называть не Землей, а Водой или Океаном. Но какая же вообще часть Земли состоит из воды? Ответ на этот вопрос более сложен, чем кажется.

Простейшем случае, водой покрыто около 71% поверхности Земли, а остальные 29% – это материки и острова.

Если же быть точнее, то 96,5% всей земной воды содержится в океанах и морях в соленом виде, а оставшиеся 3,5% – это пресная вода, находящаяся в реках, озерах и ледниках. Также вода на Земле присутствует в атмосфере в виде водяного пара и облаков. Если бы вы могли расплавить все ледники, и поверхность Земли была бы совершенно гладкой, то уровни морей поднялись бы до высоты 2,7 км.

Кроме воды в ледниках и пресноводных водоемах, еще имеется вода под поверхностью Земли – грунтовые воды. Если бы можно было собрать всю пресную воду в одну массу, то получился бы водяной шар объемом примерно 1 386 000 000 км3.

Между тем, из пресной воды, содержащейся в реках, озерах и в виде грунтовых вод, получился бы шарик объемом всего 10 600 000 км3, что составляет лишь 0,7% всех запасов пресной воды. В свете сказанного, пресная вода, пригодная для питья, действительно самый драгоценный ресурс на Земле.

Но, а какую часть вода составляет из всей массы нашей планеты? Ученые вычислили, что полная масса воды всех океанов – 1,35х1018 тонн, что составляет 1/4400 часть полной массы Земли. Другими словами, хотя океаны покрывают 71% всей земной поверхности, они составляют всего 0,02% от общей массы планеты.

Происхождение воды на поверхности Земли, а также тот факт, что на Земле содержится воды больше, чем на какой либо другой планете земной группы, остается для ученоый большой загадкой.

Не так давно считалось, что Земля изначально сформировалась 4,6 миллиарда лет назад в виде сухой и горячей планеты. Согласно этой теории, вода на Землю была привнесена позже ледяными кометами и другими транснептуновыми телами из внешних окраин Солнечной системы. Однако, исследования метеоритов, сформировавшихся в самые разные периоды истории Солнечной системы, ученые склоняются к мысли, что вода на планете присутствовала с первых дней формирования, хотя и не исключается, что основную массу воды все же принесли кометы.

SETI & CETI

ООН: Треть жителей планеты не имеет доступа к безопасной питьевой воде | Новости из Германии о событиях в мире | DW

По данным ООН, одна треть жителей Земли (2,2 млрд человек) не имеют доступа к безопасной питьевой воде. Об этом говорится в отчете организации, опубликованном по случаю Всемирного дня водных ресурсов в понедельник, 22 марта. «Необходимы меры по борьбе с глобальным водным кризисом, — предупреждает ООН. — Сегодня вода находится под серьезной угрозой из-за роста населения, растущих потребностей сельского хозяйства и промышленности, а также усугубления последствий изменения климата».

В частности, если предотвратить повышение температуры на планете выше 1,5 градуса по Цельсию по сравнению с доиндустриальным периодом, то можно вдвое сократить проблему нехватки пресной воды, указывает ООН. Организация также отмечает, что устойчивые водоснабжение и санитария могут ежегодно предотвратить гибель более 360 000 новорожденных детей.

По прогнозам ООН, к 2050 году до 5,7 миллиарда людей будут проживать в районах, в которых не реже одного месяца в году будет ощущаться нехватка пресной воды. А к 2040 году глобальный спрос на воду может увеличиться более чем на 50%, в то время как спрос на энергетические ресурсы — более чем на 25%. Организация призывает к «грамотному использованию» воды, которое позволит бороться с наводнениями и засухой, а также увеличить доступ к воде для большего числа людей, снизить уровень ее загрязнения, сократить объемы парниковых газов и бороться с изменением климата.

Смотрите также:

• Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

  Закрытие угольных электростанций

  Правительство ФРГ решило к 2038 году прекратить использование в электроэнергетике угля — самого вредного для климата ископаемого энергоносителя. Уже в 2022 году общая мощность угольных электростанций сократится на четверть. Ускоренными темпами будут закрывать те, что работают на импортном каменном угле. За свертывание добычи бурого угля ряд регионов Германии получит многомиллиардные компенсации.

• Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

  Развитие возобновляемой энергетики

  К 2030 году 65% потребляемой в Германии электроэнергии должны производиться из возобновляемый источников (ВИЭ), прежде всего — с помощью ветра и солнца. На момент принятия программы в сентябре 2019 года этот показатель составлял около 43%. Среди мер стимулирования развития ВИЭ — повышение материальной заинтересованности местных органов власти в установке на своей территории ветрогенераторов.

• Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

  Введение сертификатов на выбросы CO2

  Тот, кто выбрасывает в атмосферу значительные объемы парниковых газов, должен за это платить. Таков смысл системы CO2-сертификатов, введенной в Европейском Союзе еще в 2005 году для промышленных предприятий. В Германии с 2021 года приобретать подобные сертификаты обязаны будут также компании, продающие потребителям различные виды топлива. В результате оно должно подорожать.

• Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

  Повышение цен на топливо

  Цена CO2-сертификатов, согласно правительственной программе, будет в 2021-25 годах планомерно расти. Это должно привести к постепенному удорожанию, в частности, бензина и дизельного топлива на заправочных станциях. Цель правительственной программы — подтолкнуть автомобилистов к более экономному расходованию нефтепродуктов и, в конечном счете, к переходу на экологичные виды транспорта.

• Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

  Стимулирование электромобильности

  Правительство ФРГ расширило и продлило до 2025 года программу стимулирования покупки полностью электрических автомобилей и заряжаемых от розетки плагин-гибридов. Так, скидка на электромобили по цене до 40 тысяч евро увеличена с 4 до 6 тысяч евро, для более дорогих моделей она составляет 5 тысяч евро. Одновременно решено в 2020-21 годах установить 50 тысяч новых общедоступных станций зарядки.

• Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

  Увеличение налога на авиабилеты

  Выбросы от работы авиадвигателей весьма способствуют парниковому эффекту, поэтому правительство ФРГ стремится сократить число авиаперелетов, особенно внутри Германии и Европы. Один из пунктов программы защиты климата — повышение с 1 апреля 2020 года налога на авиабилеты. В частности, на 5,65 евро до 13,03 евро при вылете из аэропортов на территории Германии по внутриевропейским маршрутам.

• Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

  Налоговые льготы железной дороге

  Чем больше пассажиров предпочтут автомобилям, междугородним автобусам и самолетам электропоезда, тем лучше для климата, считает правительство ФРГ. Один из пунктов его программы — снижение НДС на железнодорожные билеты с 19% до льготных 7% с 1 января 2020 года и, в результате, их удешевление в поездах дальнего следования на 10%. Недополученные налоги казне компенсирует сбор с авиапассажиров.

• Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

  Запрет дизельного отопления домов

  Значительные выбросы CO2 возникают при обогреве зданий. Во многих немецких домах, прежде всего — индивидуальных, все еще действуют отопительные системы на мазуте или солярке, зачастую очень старые и малоэффективные. Государство готово взять на себя 40% расходов на их замену современными экологичными технологиями. А с 2026 года установка дизельных котлов будет вообще запрещена.

• Защита климата в Германии: программа правительства до 2030 года

  Поддержка энергосберегающего жилья

  Чем больше в здании применяется энергосберегающих технологий, тем меньше энергии требуется для его отопления. Поэтому с 2020 года правительство Германии в рамках программы защиты климата будет предоставлять налоговые льготы всем домовладельцам за установку в окнах энергосберегающих стеклопакетов и за теплоизоляцию стен и крыши.

  Автор: Андрей Гурков

Сколько воды на Земле?

Земля уникальна тем, что на ней очень много воды. Он находится в земле, на поверхности, в воздухе и в наших телах.

Сколько воды на Земле? Около 71% поверхности Земли — это вода. Если взять всю воду на Земле и сложить ее в шар, он будет шириной около 860 миль.

Где находится эта вода? Это соленая или пресная вода? Сколько воды в ледниках, грунтовых водах, реках и озерах?

Давайте взглянем на некоторые интересные факты о глобальном распределении и объеме воды на Земле.

Вода Земли в цифрах

Земля содержит около 326 миллионов триллионов галлонов (326 000 000 000 000 000 000 галлонов) воды [1].

Если вы сокрушите цифры, вот процентное соотношение всех этих источников воды в глобальном распределении воды.

%

Таблица представляет собой грубое приближение глобального распределения воды в виде некоторого количества воды в атмосфере как водяной пар, вечная мерзлота и биологическая вода.

1. Океаны (97,2%)

Большая часть Земли состоит из соленой воды в океанах. Около 97,2% поверхностных вод Земли находится в океанах. Материки окружают 5 океанов.

Средняя глубина океанов составляет 2,7 км, поэтому объем воды составляет около 1 338 000 000 кубических километров. Океаны — основа круговорота воды.

Вода непрерывно движется в природе в три этапа: испарение, конденсация и поверхностный сток. Океанские течения похожи на гигантские конвейерные ленты, которые постоянно перемещают огромное количество воды.

2. Ледники (2,1%)

Около 2,1% воды Земли находится в ледниках. Ледники являются вторым по величине резервуаром воды, большинство из которых находится в Гренландии и Антарктиде. В настоящее время ледники хранят около 24 060 000 кубических километров воды.

Доступность воды для ледников больше всего колеблется в связи с ледниковыми периодами и глобальным потеплением. По мере повышения температуры уровень моря повышается.

Это происходит потому, что таяние ледяных щитов и ледников увеличивает общий объем воды.По оценкам ученых, к 2100 году уровень моря повысится с 32 до 68 дюймов. Это повышение уровня моря может поглотить части прибрежных городов, таких как Шанхай, Олимпия и Нью-Йорк.

3. Подземные воды (0,65%)

Подземные воды мы находим повсюду как скрытый источник воды. Около 0,65% воды на Земле находится в подземных водах, хранящихся в водоносном горизонте.

Подземные воды бывают двух типов — соленые и пресные из грунтовых вод. Пресные подземные воды составляют около 45% воды в земле.В то время как минеральные грунтовые воды составляют около 55%.

Подземные воды содержат более чем в 100 раз больше пресной воды, чем озера и ручьи вместе взятые. Кроме того, грунтовые воды трудно вывести из-под земли, медленно восполняются и легко загрязняются. Вот почему грунтовые воды — это деликатный ресурс, который мы используем в качестве фонда на черный день и используем в случае необходимости.

4. Пресноводные и соленые озера (0,017%)

В озерах хранится только 0,009% воды. Например, Великие озера являются источниками пресной воды, которая составляет около 21% пресноводных озер на Земле.Озеро Байкал в России хранит примерно столько же, сколько все 5 великих озер.

Хотя дождевая вода вымывает минералы и соли в реки и озера, в основном это пресная вода. Это потому, что их минералы вымываются и переносятся к выходу в ближайшем океане. Итак, в отличие от соленых океанов, озера и реки постоянно вымывают минералы.

Соленые озера — это не имеющие выхода к морю водоемы с высокой концентрацией соли (NaCl). Единственный способ выхода воды из соленых озер — испарение.Соленые озера, такие как Каспийское и Мертвое моря, содержат всего около 0,008% воды на Земле.

5. Влажность почвы (0,005%)

Далее, почва является самым верхним слоем, который поддерживает рост растений и сельское хозяйство. Влажность почвы составляет всего 0,005% от глобального распределения воды.

Почвы — это примерно половина минералов, полуоткрытое пространство — все в пределах нескольких сантиметров поверхности. Его часто смешивают с органическими веществами, иногда называемыми перегноем.

Текстура почвы описывает размер частиц.Что касается почвы, она состоит из песка, ила и глины. Песок — самый крупный размер частиц. Ил — это просто песок, но поменьше. Наконец, у глины частицы даже меньше, чем у ила.

6. Ручьи, водно-болотные угодья и болота (0,001%)

Практически незначительно, ручьев, водно-болотных угодий и болот составляют только 0,001%. Наконец, только 0,001% воды находится в форме пара в атмосфере или в живых растениях и животных .

Для потоков все восходящее заканчивается нисходящим.В пределах водораздела хорошо связанные сети притоков улавливают осадки в водоразделе или водосборном бассейне. Они движутся зигзагообразно к основному водоему, например к реке или озеру.

Водно-болотные угодья — это впадины на поверхности земли, обычно характерные для определенной растительности. Эти типы местообитаний закладывают основу биологического разнообразия и устойчивых экосистем.

Сколько здесь соленой и пресной воды?

Если сравнить соленую воду с пресной, около 97.2% не подходят для питья, потому что в них есть соль. Если суммировать все источники пресной воды, то около 2,8% воды на Земле — это пресная вода.

Из этих 2,8%, 99% источников пресной воды поступают либо из ледников, либо из подземных водоносных горизонтов. Лишь мизерное количество (1%) находится в пресноводных озерах, ручьях и в атмосфере.

Ледники хранят примерно 3/4 пресной воды Земли. Это делает ледники крупнейшим резервуаром пресной воды на Земле.

Наконец, подземные воды являются вторым по величине резервуаром пресной воды на Земле.Подземные воды различаются в зависимости от местоположения. Пресные подземные воды составляют около 45% воды в земле. В то время как минеральные грунтовые воды составляют около 55%.

Источники

1. Сколько воды на Земле хранится в ледниках? (USGS)
2. Глобальный объем воды (USGS)

Какой процент Земли составляет вода?

Землю часто сравнивают с величественным голубым мрамором, особенно те немногие избранные, кто смотрел на нее с орбиты. Это связано с преобладанием воды на поверхности планеты.Хотя сама вода не голубая, при отражении она излучает синий свет.

Для тех из нас, кто живет только на поверхности, хорошо известен тот факт, что наш мир в основном покрыт водой. Но какая часть нашей планеты состоит из воды? Как и большинство фактов, относящихся к нашему миру, ответ немного сложнее, чем вы думаете, и учитывает ряд различных квалификаций.

Источники воды:

Проще говоря, вода составляет около 71% поверхности Земли, а остальные 29% состоят из континентов и островов.Чтобы разбить цифры, 96,5% всей воды Земли содержится в океанах в виде соленой воды, а оставшиеся 3,5% — это пресноводные озера и замороженная вода, заключенная в ледниках и полярных ледяных шапках.

Из этой пресной воды почти вся она имеет форму льда: 69%, если быть точным. Если бы вы могли растопить весь этот лед и поверхность Земли была бы идеально гладкой, уровень моря поднялся бы до высоты 2,7 км.

Иллюстрация, показывающая всю воду Земли, жидкую пресную воду и воду в озерах и реках.Предоставлено: Говард Перлман, Геологическая служба США / иллюстрация Джека Кука, WHOI

Помимо воды, которая существует в форме льда, существует еще огромное количество воды, существующей под поверхностью Земли. Если собрать всю пресную воду Земли в единую массу (как показано на изображении выше), ее объем оценивается примерно в 1 386 миллионов кубических километров ( ³ км).

Между тем, количество воды, существующей в виде подземных вод, рек, озер и ручьев, составит чуть более 10.6 млн км ³ , что составляет чуть более 0,7%. В этом контексте становится действительно очевидным ограниченный и ценный характер пресной воды.

Объем относительно массы:

Но сколько на Земле воды, то есть сколько воды составляет реальную массу планеты? Это касается не только поверхности Земли, но и ее внутренней части. Что касается объема, вся вода на Земле составляет около 1,386 миллиарда кубических километров (км3) или 332,5 миллиона кубических миль (миль3) пространства.

Но в массовых единицах, ученые подсчитали, что вес океанов на Земле составляет около 1,35 x 10 ¹⁸ метрических тонны (1,488 x 10 ¹⁸ тонны США), что эквивалентно 1,35 миллиарда триллионов кг или 2976 триллионов триллионов фунтов. . Это всего лишь 1/4400 общей массы Земли, а это означает, что, хотя океаны покрывают 71% поверхности Земли, они составляют всего 0,02% от общей массы нашей планеты.

Многие теории о происхождении воды на Земле связывают ее со столкновениями с кометами и астероидами.Предоставлено: НАСА / Лаборатория реактивного движения / Калтех

Источник воды на Земле:

Происхождение воды на поверхности Земли, а также тот факт, что на ней больше воды, чем на любой другой каменистой планете Солнечной системы, являются двумя давними загадками, касающимися нашей планеты. Не так давно считалось, что наша планета образовалась сухой около 4,6 миллиарда лет назад, когда высокоэнергетические удары образовали расплавленную поверхность на младенческой Земле.

Согласно этой теории, вода попала в Мировой океан благодаря ледяным кометам, транснептуновым объектам или богатым водой метеороидам (протопланетам) из внешних пределов главного пояса астероидов, столкнувшихся с Землей.

Однако более недавнее исследование, проведенное Океанографическим институтом Вудс-Холла (WHOI) в Вудс-Холе, штат Массачусетс, еще больше отодвинуло дату этого происхождения. Согласно этому новому исследованию, возраст Мирового океана также составляет 4,6 миллиарда лет, когда все миры внутренней Солнечной системы еще формировались.

Этот вывод был сделан при изучении метеоритов, которые предположительно образовались в разное время в истории Солнечной системы. Углеродистые хондриты, самые старые метеориты, которые были датированы самыми ранними днями существования Солнечной системы, обладают тем же химическим составом, что и метеориты, происходящие с протопланет, таких как Веста.Это включает значительное присутствие воды.

Эти метеориты относятся к той же эпохе, когда считалось, что на Земле образовалась вода — примерно через 11 миллионов лет после образования Солнечной системы. Короче говоря, теперь выясняется, что метеориты осаждали воду на Земле в первые дни ее существования.

Не исключая возможности того, что часть воды, которая покрывает 71 процент Земли сегодня, могла прибыть позже, эти находки предполагают, что здесь уже было достаточно воды, чтобы жизнь зародилась раньше, чем предполагалось.

Мы написали много статей об океанах для Universe Today. Вот сколько океанов в мире ?, На Земле меньше воды, чем вы думаете, Откуда взялась вода на Земле? Почему на Земле не больше воды? Переосмысление источника воды на Земле.

Если вам нужна дополнительная информация о Земле, ознакомьтесь с руководством НАСА по исследованию солнечной системы на Земле. А вот ссылка на Обсерваторию Земли НАСА.

Мы также записали серию Astronomy Cast, посвященную планете Земля.Послушайте, Эпизод 51: Земля и Эпизод 363: Откуда взялась вода на Земле?

Источники :

Как это:

Нравится Загрузка …

Земля потеряла четверть воды

В начале своей истории океаны Земли содержали значительно больше воды, чем сегодня. Новое исследование показывает, что водород из расщепленных молекул воды улетел в космос.

Хотя вода покрывает 70 процентов поверхности Земли, вода на самом деле является редким веществом, которое равно нулю.05 процентов от общей массы Земли.

Тем не менее вода сыграла решающую роль в возникновении жизни на Земле. Без воды Земля, по всей вероятности, была бы мертвой планетой.

Однако количество воды на планете не всегда было одинаковым. Исследовательская группа из Датского музея естественной истории обнаружила это, измерив, как со временем меняются соотношения изотопов водорода в океанах.

«Вода, которая покрывала Землю на заре времен, содержала больше более легкого изотопа водорода, чем более тяжелый изотоп водорода, известный как дейтерий, чем сегодня», — говорит Эмили Поуп, пост-доктор, сыгравшая центральную роль. В исследовании.

Змеиный вид в микроскоп (Фото: Эмили Поуп)

«Изучив, как изменилось соотношение этих изотопов, мы смогли определить, что в течение примерно четырех миллиардов лет океаны Земли потеряли около четверти своей первоначальной массы».

Геологические подсказки в Гренландии

Поуп и ее коллеги нашли свой путь к открытию в минерале под названием серпентин.

Змеевик образуется, когда земная кора вступает в контакт с морской водой, циркулирующей при высокой температуре через каналы и трещины в земной коре под морским дном.

Соотношение изотопов в серпентине определяется соотношением изотопов в морской воде во время образования минерала, и эту информацию можно использовать для формирования картины того, какими были океаны много веков назад.

В западной Гренландии исследователи определили геологические пласты, богатые серпантином, среди некоторых из старейших найденных на Земле горных пород. (Фото: Эмили Поуп).

Серпентин — относительно часто встречающийся минерал, но исследователи решили поискать в поясе Исуа в западной Гренландии, где образовались одни из самых старых горных пород на Земле, 3.8 миллиардов лет назад.

В 2010 году Эмили Поуп вместе с коллегами Миником Розингом и Деннисом К. Берд отправилась в часть Исуа, ранее идентифицированную как древнее морское дно, богатое серпентином, для сбора образцов.

Водород улетает в космос

образцов горных пород были взяты в этом районе и впоследствии проанализированы в лаборатории Стэнфордского университета в Калифорнии, США.

Испытания показали значительно более высокое отношение водорода к дейтерию, чем наблюдается сегодня.

Метаногенез

В этом двухстадийном процессе вода и диоксид углерода реагируют с образованием метана, а затем водорода.

i) 2h3O (вода) + CO2 (диоксид углерода) -> Ch5 (метан) + 2O2 (кислород)

ii) Ch5 (метан) + 2O2 (кислород) -> CO2 + O2 + 2h3 (водород)

Чистый эффект: 2h3O (вода) -> O2 (кислород) + 2h3 (водород)

В младенчестве Земли водород улетел в космос.Метаногенез также работает, когда вода содержит более тяжелый изотоп дейтерия вместо водорода, но этот процесс значительно медленнее.

Объяснение, по словам Эмили Поуп, состоит в том, что когда Земля была в зачаточном состоянии, часть воды в океанах была разделена на водород, дейтерий и кислород в результате процесса, называемого метаногенезом. И водород, и дейтерий — газы с низкой плотностью, поэтому они поднялись через атмосферу и в конечном итоге улетели в космос.

Метаногенез работает более эффективно для водорода, чем для дейтерия, поэтому в результате этого процесса было создано больше газообразного водорода, чем газообразного дейтерия, и это медленно, но верно изменило соотношение этих изотопов в океанах.

Знание того, сколько водорода исчезло из океанов за последние четыре миллиарда лет, позволило исследователям подсчитать, что океаны потеряли около четверти своей воды с первых дней существования Земли.

«Водород и дейтерий все еще уходят в космос, но очень медленно, — говорит Поуп.

«Сегодня атмосфера богата кислородом, который реагирует как с водородом, так и с дейтерием, чтобы воссоздать воду, которая возвращается на поверхность Земли. Таким образом, большая часть воды на Земле удерживается в замкнутой системе, которая не позволяет планете постепенно высыхать.«

Парадокс молодого солнца

Анализ также показал, сколько метана существовало в атмосфере молодой Земли. В процессе метаногенеза из метана образуется водород, и, поскольку исследователи знают, сколько водорода было потеряно в космосе, они также смогли оценить, сколько метана должно было содержаться в атмосфере в прошлом.

Их расчеты показывают, что в то время, когда образовались породы в поясе Исуа в Гренландии, атмосфера содержала в 50-500 раз больше метана, чем сегодня.

Этот результат имеет отношение к дебатам о том, почему климат Земли в доисторические времена был почти таким же теплым, как сегодня, несмотря на то, что Солнце было значительно слабее — очевидное противоречие, известное исследователям как Парадокс молодого Солнца.

Одно из решений парадокса состоит в том, что атмосфера на том этапе истории Земли содержала большое количество парниковых газов.

Но эта гипотеза опровергается исследованием Поуп и ее коллег.

«Мы обнаружили, что атмосфера содержит больше метана, чем сегодня», — говорит она.«Но это была лишь часть того количества, которое необходимо для создания теплого климата исключительно с использованием атмосферного метана в качестве парникового газа».

Резкое изменение климата

Причина такого теплого климата, должно быть, заключалась не в парниковых газах в атмосфере. Поуп поддерживает теорию, предложенную Миником Розингом и другими в 2010 году.

Их объяснение того, почему климат был теплым, несмотря на более слабое солнце, состоит в том, что в то время поверхность Земли была покрыта водой, тогда как сегодня поверхность Земли частично состоит из суши.

Морская вода поглощает больше солнечного света, чем суша, поэтому большее количество энергии было поглощено, когда океаны покрывали планету. Утверждается, что этого большего поглощения энергии было достаточно, чтобы поддерживать относительно теплый климат.

Миник Розинг, который также участвовал в новом исследовании, подчеркивает, что новые результаты не только раскрывают кое-что о прошлом климате, но и позволяют взглянуть на текущее изменение климата в перспективе.

«Климат Земли до сих пор представлял собой стабильную систему.Текущее изменение климата, за которое человечество несет большую ответственность, драматично по сравнению с небольшими изменениями, которые имели место с течением времени », — говорит Розинг.

«Когда мы увеличиваем количество парниковых газов таким образом, возникает дисбаланс, который, возможно, никогда не может быть повторно стабилизирован — баланс, который был причиной того, что жизнь смогла возникнуть и процветать».

————————————
Прочтите эту статью на датском языке на videnskab.dk

Переводил: Найджел Мандер

Научные ссылки

Внешние ссылки

Сопутствующие материалы

Первые животные в мире сохранены на специальном морском дне

Исследователи обнаружили, как отпечатки небольших моллюсков, которые могли быстро разлагаться, сохранялись более 500 миллионов лет.

Происхождение животного мира остается загадкой

В течение 520 миллионов лет золотая жила окаменелостей оставалась нетронутой под северной Гренландией, скрывая секреты развития животного мира на нашей планете.Новая экспедиция в этот район может раскрыть эти секреты.

Современная тектоника плит возникла 3,2 миллиарда лет назад

Новые исследования показывают, что тектоника плит — геологические разработки, которые придали Земле ее нынешний вид с океанами, континентами, горами и глубокими долинами — началась 3,2 миллиарда лет назад.

Сколько Земля имеет по сравнению с Европой и Плутоном

• Кажется, что у Земли огромный запас воды, но она относительно сухая по сравнению с другими океанскими мирами.
• Покрытый льдом спутник Юпитера Европа имеет объем примерно в два раза больше жидкой воды Земли.
• Ганимед, самый большой спутник Юпитера, может иметь самый большой океан в Солнечной системе.

Земля кажется залитой водой от вершины горы до дна океана.

Но наша родная планета — пустыня по сравнению с некоторыми местами Солнечной системы, как с точки зрения общего объема воды, так и количества жидкости на Земле относительно ее размера.

Рассмотрим покрытый льдом спутник Юпитера Европа, который меньше Луны Земли. Ученые недавно использовали данные 20-летней давности «Вояджера», чтобы найти еще больше доказательств того, что на Европе в два раза больше воды, чем на нашей планете. Даже крошечный Плутон может иметь океан размером почти с Землю.

Стив Вэнс, планетолог из Лаборатории реактивного движения НАСА, на протяжении многих лет пристально следил за исследованиями океанических миров. Он собрал оценки толщины льда и глубины океана по всей Солнечной системе, чтобы приблизительно рассчитать, сколько воды может существовать.

На приведенном ниже графике используются данные Вэнса и другие источники, чтобы показать вероятный объем жидкой воды в девяти известных океанских мирах, включая Землю:

Земля затмевает другие океанические миры Солнечной системы, но некоторые Европа, Плутон и другие имеют более крупные океаны жидкой воды.Дженни Ченг / Business Insider

Количество воды показано в зетталитрах (ZL), единицах, равных 1 000 000 000 000 000 000 000 литров или 1 миллиарду кубических километров. По данным Национального управления океанических и атмосферных исследований, на Земле содержится около 1,335 злотых воды.

В порядке оценки количества жидкой воды в каждом мире (от наименьшего к наибольшему) ранжируются: Энцелад, Тритон, Диона, Плутон, Земля, Европа, Каллисто, Титан и Ганимед.

Ганимед, самый большой спутник Юпитера, является самым влажным миром в Солнечной системе по другой важной причине: почти половину его общего объема может составлять жидкая вода, что больше, чем у любого другого в списке. Включите также весь лед, который есть на Луне, и эта доля возрастет почти до 70%.

Мимас, спутник Сатурна, и Церера, самый большой астероид в Солнечной системе, также могут иметь океаны. Но ученые еще не уверены, насколько большой может быть каждый из них, если они вообще существуют. Чтобы это выяснить, требуется больше космических миссий.

НАСА в настоящее время планирует миссию на Европу, чтобы нанести на карту ледяную луну с беспрецедентной детализацией. Ожидается, что Europa Clipper будет запущен между 2022 и 2025 годами. Мы надеемся, что зонд даст нам более точную оценку размеров океана в Европе и неоднократно «пробует и нюхает» струи воды, разбрызгивающиеся с его поверхности.

Европейское космическое агентство планирует аналогичную миссию под названием Jupiter Icy Moons Explorer, которая может быть запущена в 2022 году и достигнет Юпитера в 2030 году.Эта миссия предполагает два пролета над Европой и 8-месячный облет Ганимеда.

Один из этих роботов смог обнаружить первые признаки инопланетной жизни в сотнях миллионов миль от Земли.

Эта история была обновлена, чтобы показать процентную долю объема мира, которая является жидкой водой (а не жидкостью и льдом).

Вода на Земле | Науки о Земле

Цели урока

• Опишите, как вода распределяется на Земле.
• Опишите, что движет круговоротом воды и как вода проходит через этот круговорот.

Словарь

• конденсация
• испарение
• пресная вода
• подземные воды
• гидрологический (водный) цикл
• осадков
• резервуар
• время пребывания
• сублимация
• транспирация
• водяной пар

Введение

Вода — это просто два атома водорода и один атом кислорода, связанные вместе. Несмотря на свою простоту, вода обладает замечательными свойствами.Вода расширяется при замерзании, имеет высокое поверхностное натяжение (из-за полярной природы молекул они имеют тенденцию слипаться) и другие. Без воды жизнь на Земле не могла бы существовать, и она, конечно, не имела бы той огромной сложности и разнообразия, которые мы видим.

Распределение воды Земли

Океаны Земли содержат 97% воды планеты, поэтому всего 3% — это пресная вода, вода с низким содержанием солей ( Рисунок ниже). Большая часть пресной воды находится в ловушке льда в огромных ледниках и ледяных щитах Гренландии.Место хранения воды, такой как океан, ледник, пруд или даже атмосфера, известно как резервуар . Молекула воды может проходить через резервуар очень быстро или оставаться в нем гораздо дольше. Время, в течение которого молекула остается в резервуаре, известно как время ее пребывания .

Как 3% пресной воды разделены на разные резервуары? Сколько из этой воды полезно для живых существ? Сколько для людей?

Распределение воды на Земле.

Гидрологический цикл

Благодаря уникальным свойствам воды молекулы воды могут циркулировать практически в любой точке Земли. Молекула воды, обнаруженная сегодня в вашем стакане с водой, могла извергнуться из вулкана в начале истории Земли. За прошедшие миллиарды лет молекула, вероятно, провела время в леднике или глубоко под землей. Молекула наверняка находилась высоко в атмосфере и, возможно, глубоко в чреве динозавра. Куда дальше пойдет эта молекула воды?

Три состояния воды

Вода — единственное вещество на Земле, которое присутствует во всех трех состояниях материи — в твердом, жидком или газообразном состоянии.(И Земля — ​​единственная планета, на которой вода присутствует во всех трех состояниях.) Из-за диапазонов температур в определенных местах по всей планете все три фазы могут присутствовать в одном месте или в одном регионе. Эти три фазы — твердая (лед или снег), жидкость (вода) и газ ( водяной пар, ). Посмотрите на лед, воду и облака (, рисунок ниже).

(a) Лед, плавающий в море. Можете ли вы найти на этом изображении все три фазы воды? (б) Жидкая вода.(c) Водяной пар невидим, но облака, образующиеся при конденсации водяного пара, не видны.

Круговорот воды

Поскольку вода на Земле присутствует во всех трех состояниях, она может попадать в различные среды по всей планете. Движение воды вокруг поверхности Земли — это гидрологический (водный) цикл (, рисунок ниже).

Поскольку это круговорот, круговорот воды не имеет ни начала, ни конца.

Солнце, находящееся на расстоянии многих миллионов километров, обеспечивает энергию, которая управляет круговоротом воды.Наша ближайшая звезда напрямую влияет на круговорот воды, поставляя энергию, необходимую для испарения.

Большая часть воды на Земле хранится в океанах, где она может оставаться в течение сотен или тысяч лет. Океаны подробно обсуждаются в главе «Океаны Земли».

Вода превращается из жидкости в газ в результате испарения и превращается в водяной пар. Энергия Солнца может испарять воду с поверхности океана или из озер, ручьев или луж на суше. Испаряются только молекулы воды; соли остаются в океане или резервуаре с пресной водой.

Водяной пар остается в атмосфере, пока не подвергнется конденсации , превратившись в крошечные капли жидкости. Капли собираются в облака, которые разносятся ветром по всему земному шару. Когда капли воды в облаках сталкиваются и растут, они падают с неба в виде осадков. Осадки может быть дождь, мокрый снег, град или снег. Иногда осадки выпадают обратно в океан, а иногда на поверхность суши.

Если хотите немного развлечься, посмотрите это видео.Эта песня о круговороте воды посвящена роли солнца в перемещении H ₂ O из одного водоема в другой. Движение всех видов материи между резервуарами зависит от внутренних или внешних источников энергии Земли (7c) : http://www.youtube.com/watch?v=Zx_1g5pGFLI (2:38).

На этой анимации показан годовой цикл среднемесячных осадков во всем мире: http://en.wikipedia.org/wiki/File:MeanMonthlyP.gif

Когда вода падает с неба в виде дождя, она может попадать в ручьи и реки, которые текут вниз к океанам и озерам.Вода, которая выпадает в виде снега, может оставаться на горе несколько месяцев. Снег может стать частью льда в леднике, где он может оставаться в течение сотен или тысяч лет. Снег и лед могут возвращаться обратно в воздух с помощью сублимации , процесса, при котором твердое вещество превращается непосредственно в газ, не превращаясь сначала в жидкость. Хотя вы, вероятно, не видели, чтобы водяной пар сублимировался из ледника, возможно, вы видели сублимацию сухого льда в воздухе.

Снег и лед со временем медленно тают, превращаясь в жидкую воду, которая обеспечивает постоянный поток пресной воды в ручьи, реки и озера внизу.Капля воды, падающая в виде дождя, также может стать частью ручья или озера. На поверхности вода может со временем испариться и снова войти в атмосферу.

Значительное количество воды просачивается в землю. Влага почвы является важным резервуаром воды (, рис. ниже). Вода, попавшая в почву, важна для роста растений.

Влажность почвы в США сильно различается.

Вода может просачиваться через грязь и камни под землю через поры, проникающие в землю, и попадать в систему грунтовых вод Земли.Подземные воды попадают в водоносные горизонты, в которых может храниться пресная вода веками. Кроме того, вода может выходить на поверхность через родники или возвращаться в океаны.

Жизнь растений и животных зависит от воды, и они также играют роль в круговороте воды. Растения забирают воду из почвы и выделяют большое количество водяного пара в воздух через свои листья ( Рис. ниже), процесс, известный как транспирация .

Онлайн-справочник по гидрологическому циклу от Университета Иллинойса можно найти здесь: http: // ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/hyd/home.rxml

Облака над тропическими лесами Амазонки образуются даже в засушливый сезон из-за испарения влаги растениями.

Люди также зависят от воды как природного ресурса. Не довольствуясь получением воды непосредственно из ручьев или прудов, люди создают каналы, акведуки, плотины и колодцы, чтобы собирать воду и направлять ее туда, где они хотят (рис. ниже).

Акведук Пон-дю-Гар во Франции был построен во времена Римской империи.

В таблице выше показано использование воды в США и во всем мире.

Важно отметить, что молекулы воды вращаются вокруг. Если климат охладится, а ледники и ледяные шапки разрастутся, в океанах станет меньше воды, и уровень моря упадет. Может случиться и обратное.

KQED: Отслеживание капель дождя

Как работает круговорот воды и как повышение глобальной температуры повлияет на круговорот воды, особенно в Калифорнии, — это темы этого видео-квеста. Узнайте больше на: http://www.kqed.org/quest/television/tracking-raindrops

.

Резюме урока

• Хотя поверхность Земли в основном покрыта водой, пресная вода составляет лишь 3%.
• Вода на Земле присутствует во всех трех фазах: твердой, жидкой и газовой.
• Вода перемещается между фазами и резервуарами как часть гидрологического (водного) цикла.
• Основные процессы круговорота воды включают испарение, транспирацию, конденсацию, осадки и возврат в океаны через сток и запасы грунтовых вод.

Контрольные вопросы

1. Примерно какой процент воды на Земле составляет пресная вода?
2. Примерно какой процент всей воды Земли содержится в грунтовых водах, ручьях, озерах и реках?
3. В каких состояниях появляется вода на Земле и на других планетах?
4. Что движет круговоротом воды? Как?
5. В каком из состояний материи находилась бы вода при 130 ^o C? При 45 ^o ° C?
6. Определите слова конденсация и испарение.
7. Дайте подробное описание круговорота воды.
8. Что такое транспирация? Как это похоже на испарение?
9. Почему атмосфера так важна для круговорота воды?
10. Если солнце станет сильнее по интенсивности, как это повлияет на круговорот воды?

Дополнительная литература / Дополнительные ссылки

Пункты для рассмотрения

• Как осадки влияют на топографию Земли?
• Какие стихийные бедствия вызваны круговоротом воды?
• Как строительство плотин может нарушить естественный круговорот воды?
• Как может измениться круговорот воды при повышении температуры на Земле?

Почему на Земле есть вода?

Вода необходима для жизни в том виде, в каком мы ее знаем, и кажется совершенно нормальным иметь воду вокруг нас.Тем не менее, Земля — ​​единственная известная планета, покрытая океанами. Знаем ли мы точно, откуда взялась вода?

Это непростой вопрос: долгое время считалось, что Земля образовалась сухой — без воды из-за ее близости к Солнцу и высоких температур, когда образовалась Солнечная система. В этой модели вода могла быть принесена на Землю кометами или астероидами, столкнувшимися с Землей. Такое сложное происхождение воды, вероятно, означает, что наша планета уникальна во Вселенной.

Однако в исследовании 2020 года мы показали, что вода — или, по крайней мере, ее компоненты, водород и кислород — могли присутствовать в породах, которые изначально сформировали Землю.Если это действительно так, то другие «голубые планеты» с жидкой водой, скорее всего, будут где-то еще.

Вода на Земле, вода внутри Земли

Вся поверхностная вода на Земле содержится в сфере диаметром 1300 км, то есть размером с Германию с севера на юг.
Говард Перлман, Геологическая служба США; Джек Кук, Океанографический институт Вудс-Хоул; Адам Ниман, автор предоставлен (без повторного использования)

Жидкая вода покрывает более 70% поверхности Земли, около 95%.6% его содержится в океанах и морях, а оставшиеся 4% — в ледниках, ледяных шапках, грунтовых водах, озерах, реках, влажности почвы и атмосфере.

Но большая часть воды на Земле находится глубоко под землей: в мантии содержится от одного до десяти объемов океанов.

На поверхности Земли «вода» означает два атома водорода на каждый кислород (H ₂ 0), тогда как то, что мы называем «водой» в мантии, соответствует водороду, содержащемуся в минералах, магмах и жидкостях. Этот водород может связываться с окружающим кислородом с образованием воды при соответствующих условиях температуры и давления.

Хотя вода составляет менее 0,5% массы Земли, она является ключом к эволюции самой планеты и к жизни на ее поверхности.

В ранней солнечной системе было много водорода, в основном в виде газообразного дигидрогена (H ₂ ) или связанного с атомами кислорода с образованием воды (H ₂ O). Однако Земля и другие скалистые планеты (Меркурий, Венера и Марс) образовались около Солнца, где было слишком жарко, чтобы вода могла превратиться в скалу в виде льда: она просто испарилась бы.Так почему же на Земле сейчас так много воды как в мантии, так и на поверхности?

Солнечная система началась как облако газа и пыли, из которого планеты и планетарные тела образовались скоплением пыли. При низком давлении межпланетной среды включение воды в планетарные тела зависит от окружающей температуры: выше -184 градусов по Фаренгейту вода находится в форме пара и не агломерируется с другими твердыми телами.
Лауретт Пиани

Преобладающая гипотеза: водород доставлен на Землю гидратированными астероидами

Некоторые метеориты, называемые хондритами, происходят от небольших астероидов, которые, в отличие от планет, не эволюционировали геологически с момента своего образования.Они являются хорошими свидетелями первых миллионов лет существования Солнечной системы.

Углеродистые хондриты, например, образовались достаточно далеко от Солнца, чтобы изначально содержать водяной лед (весь из которых с тех пор был включен в гидратированные минералы в результате гидротермальных изменений). Напротив, обычные и энстатитовые хондриты образовались ближе к Солнцу, где вода была газообразной и в больших количествах была включена в горные породы: как и скалистые планеты, обычные и энстатитовые хондриты считаются «сухими».

Метеорит Мерчисон, углеродистый хондрит, содержащий гидратированные минералы и органические компоненты, который образовался во внешней части Солнечной системы (0,46 г). Справа: метеорит Сахара 97096, энстатитовый хондрит без гидратированных минералов, образовавшийся во внутренней части Солнечной системы (70 г).
Джон Тейлор / Flickr и Лоретт Пиани и Кристин Фиени / MNHN, CC BY-SA

До сих пор общепринятой гипотезой было то, что Земля образовалась из сухих материалов и что ее вода была доставлена ​​небесными телами, которые образовались дальше от Солнца: гидратированными метеоритами, такими как углистые хондриты или кометы — хотя эта последняя гипотеза недавно была опровергнута. космический зонд ЕКА Rosetta .

Другое происхождение воды на Земле?

Наше исследование рассказывает другую историю. Мы проанализировали водород в энстатитовых хондритах. Помните, что это одни из наших лучших аналогов горных пород, сформировавших Землю, поэтому концентрация водорода в этих «сухих» камнях намекает на возможное присутствие воды во время формирования Земли.

Мы сравнили состав Земли и хондритов энстатита, изучив количество различных изотопов (атомов одного элемента, но содержащих разное количество нейтронов).Мы обнаружили, что, хотя энстатитовые хондриты не содержат гидратированных минералов, они содержат небольшое количество водорода с изотопным соотношением, соответствующим земному. Считается, что водород присутствовал в следовых количествах (<0,1%) в минералах и органических соединениях, которые агломерировались с образованием энстатитовых хондритов, что объясняет, откуда происходит большая часть воды, содержащейся в мантии Земли и в части океанов. Таким образом, большая часть воды на Земле (точнее ее элементы, водород и кислород) могла присутствовать с самого начала.

Каковы последствия местного происхождения воды?

Это не говорит нам, когда океаны появились на поверхности Земли, но теперь мы знаем, что вода на Землю не обязательно доставлялась гидратированными телами, сформировавшимися очень далеко от Солнца. Однако мы еще не понимаем, в какой форме (-ах) и каким процессом водород был включен и сохранен в горных породах внутренней солнечной системы.

Подробнее:
Почему Земля голубая?

Присутствие водорода во внутренних горных породах Солнечной системы особенно важно, поскольку он мог быть источником воды для других каменистых планет (Меркурия, Венеры и Марса).Подобные камни могли бы тогда представлять собой источник воды для планет, вращающихся вокруг других солнц, условие для развития жизни, по крайней мере, такой жизни, как мы ее знаем.

Как вода попала на Землю?

Около 70% поверхности нашей планеты Земля покрыто водой. Мы приютились в нашей солнечной системе как раз на нужном расстоянии от Солнца для существования этой жидкой воды. Пройдет дальше, и эта вода замерзнет во льду. Если приблизиться, температура станет слишком высокой, и мы окажемся в опасности для безудержного парникового эффекта, подобного тому, что происходит на раскаленной поверхности Венеры.Наша не слишком холодная, не слишком горячая позиция в так называемой «зоне Златовласки» — это очень хорошо, потому что, конечно, вода необходима для жизни.

Но как эта вода попала сюда? Вода является определяющей характеристикой нашей планеты и играет такую ​​важную роль в нашей повседневной жизни. Понимание того, как вода попала на Землю, является ключевой частью понимания того, как и когда здесь развивалась жизнь. Но мы даже не знаем, откуда это взялось. Ученые до сих пор активно исследуют, почему наша планета вообще стала такой влажной.

Ранняя Земля

Наша текущая картина формирования планет начинается с протопланетного диска — большого диска из газа и пыли, вращающегося вокруг нашего недавно сформированного Солнца. По мере того как частицы пыли и льда в диске взаимодействуют друг с другом, эти зерна начинают образовывать все большие и большие сгустки. В конечном итоге эти сгустки образуют то, что мы называем планетезималиями, строительными блоками скалистых планет и планет-гигантов.

Но в ранний период формирования нашей Солнечной системы этот диск был намного горячее в том месте, где сейчас находится наша Земля.Таким образом, хотя, скорее всего, в беспорядке из обломков, из которых состоял диск, присутствовали молекулы воды, вода была слишком горячей, чтобы конденсироваться в жидкость, и вместо этого она испарялась. Более того, на ранней Земле еще не было атмосферы, облегчающей вылет капель жидкой воды в космос. Это оставляет нам небольшую загадку. Если Земля не могла образоваться из диска с уже нетронутыми океанами, как они сюда попали?

Кометы против астероидов

Если вода на Земле не образовалась вместе с Землей, то, как подозревают планетологи, она должна была быть доставлена ​​позже через внеземного посланника.И астероиды, и кометы посещают Землю и , как известно, покрытые льдом. (Не уверены в разнице между астероидом и кометой? Посмотрите мой предыдущий эпизод.) Фактически, модели составов астероидов и комет предполагают, что они даже содержат достаточно льда, чтобы доставить количество воды, равное океанам Земли.

Итак, проблема решена? Не совсем. Была ли это комета или астероид, принесший воду на Землю? Было это одно событие или много? А как давно это произошло?

Один из способов определить, какой из океанов принес нам астероид или комета, — это посмотреть на химический состав этих космических объектов и сравнить его с Землей, чтобы увидеть, какие из них более похожи.Например, молекула воды всегда имеет 10 протонов (8 от молекулы кислорода и по одному от молекулы водорода) и обычно имеет 8 нейтронов (только от молекулы кислорода). Но у разных изотопов воды могут быть лишние нейтроны. Например, тяжелая вода — это то, что мы называем водой, состоящей из кислорода и дейтерия, который является изотопом водорода, или просто водородом с добавленным нейтроном.

В одном исследовании, опубликованном в журнале Science в 2014 году, изучались относительные количества различных изотопов воды — молекул воды с различным числом нейтронов — в метеоритах, которые, как считается, упали на Землю с древнего астероида Веста.Веста — второй по величине объект в Поясе астероидов, его поверхность покрыта кратерами, что свидетельствует о жестоком прошлом, полном столкновений.

Образцы горных пород Весты имели то же распределение изотопов, что и на Земле. Это не означает, что Веста обязательно была источником нашей воды, но что объект или объекты, похожие на Весту по возрасту и составу, могут быть ответственны за это.

Но спор еще далек от разрешения. Какое-то время исследования комет, казалось, подтверждали идею о том, что вода на Земле поступает из астероидов.Недавний космический аппарат Rosetta первым вышел на орбиту кометы, а затем первым отправил посадочный модуль (названный Philae) на поверхность кометы. Благодаря Розетте и Филэ ученые обнаружили, что соотношение тяжелой воды (воды, сделанной из дейтерия) к «обычной» воде (сделанной из обычного старого водорода) на кометах отличалось от соотношения на Земле, предполагая, что не более 10% Земляная вода могла образоваться на комете.

Однако в 2018 году близкое прохождение кометы 46P / Wirtanen позволило планетологам более подробно изучить ее изотопный состав с помощью SOFIA, гигантского реактивного самолета с телескопом на борту — очень круто.Они обнаружили, что в комете соотношение дейтерия и водорода такое же, как и на Земле. Итак, чем же эта комета отличается от той, которую изучали Розетта и Филы?

Что ж, комета 46P / Виртанен происходит из класса так называемых «гиперактивных» комет, что означает, что они выделяют больше воды по мере приближения к Солнцу, чем обычная комета. Как они это делают? Когда стандартная комета приближается к солнечному теплу, частицы льда из ее ядра сублимируются или переходят непосредственно из твердого льда в газ, который затем может конденсироваться позже в жидкую воду, если, скажем, прибыть на поверхность планеты.Но гиперактивная комета теряет не только лед из своего ядра, но и богатые льдом частицы в своей атмосфере, которые ранее были нагреты и высвобождены из ядра, но все еще остаются.