Вода и ее роль в природе Выполнил: Грудняков Антон Дмитриевич
Вода – самое распространенное и самое уникальное вещество на нашей планете. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход геологических процессов. «Нет земного вещества, минерала, горной породы, живого тела, которое бы ее не включало» Вернадский В.И.
Наукой установлено, что жизнь на Земле возникла примерно 4 млрд лет назад именно в водной среде. Об этом свидетельствует близость по составу морской воды и крови человека. Вода является главным компонентом всех живых организмов, составляя : 70% массы тела взрослого человека от 50% до 90% массы животных и растений
Вода является важным фактором, определяющим природные условия на земле: она не только является средой обитания живых организмов, но влияет на формирование климата, горных пород, рельефа, обрушивая на территории наводнения или, наоборот, засухи.
Вода нужна не только живым организмам. Гидросфера оказывает огромное влияние на большинство процессов, проходящих на нашей планете. Гидросфера стабилизирует температуру поверхности и обеспечивает тепловой режим Земли. Вода является сильным поглотителем солнечной энергии (в 2-3 раза больше чем суша). От поверхности океана отражается всего 8% падающей энергии и средняя температура воды на 3,6 градусов выше температуры поверхности Земли.
Мировой океан является регулятором климата на нашей планете: холодные воды на полюсах поглощают углекислый газ из воздуха и отдают его в нагретых экваториальных водах. Мировой океан – легкие планеты, планктоном океана производится половина всего кислорода атмосферы.
При понижении температуры до +4°С происходит повышение плотности, а далее плотность начинает уменьшаться. Этот эффект объясняют тем, что при температуре +4°С начинается формирование упорядоченных кластеров, что приводит к увеличению расстояния между молекулами, т.е. снижению плотности. Плотность льда на 11% больше, чем плотность воды при температуре 0°С. Вода – единственное известное вещество, которое в твёрдом состоянии имеет меньшую плотность, чем в жидком.
Такой характерный только для воды режим изменения плотности имеет огромное значение в природе. Благодаря тому, что температура воды с максимальной плотностью выше температуры замерзания, большинство водных объектов на нашей планете, например озёра и водохранилища, не промерзают до дна даже в условиях сурового климата.
За счёт этой особенности происходит циркуляция, благодаря которой происходит насыщение придонных слоёв кислородом и перераспределение питательных веществ, необходимых для функционирования живых организмов по всей толще водоёма. Дальнейшее охлаждение поверхностного слоя воды приводит к его замерзанию и образованию ледяного покрова. Лёд образует своеобразную «шубу» для основного объема водного объекта и предохраняет глубины от дальнейшего промерзания, поскольку проводит тепло гораздо хуже, чем жидкая вода.
Ещё одна особенность воды заключается в ее теплоемкости. Это означает, что при поглощении определенного количества тепла температура воды повысится меньше, чем у любого другого вещества. Верно и обратное: при охлаждении вода отдаёт большее количество тепла, чем такое же количество любого другого твёрдого вещества или жидкости. Благодаря этому свойству вода способна накапливать максимальное количество тепла из всех веществ.
Эта особенность воды имеет огромное значение в природе. Вода является хранителем и переносчиком тепла, а также тепловым стабилизатором климата. Океаны – огромные резервуары тепла, и благодаря океаническим течениям происходит сглаживание температуры между экваториальными и полярными областями Земли. Реки отепляют прилегающие к ним территории, а так же морские северные заливы, в которые они впадают и отдают не только воду, но и тепло. Для северных морей этот эффект отепления имеет большое экологическое значение, создавая более благоприятные условия для развития организмов, в том числе рыбных популяций.
Суточные и сезонные колебания температуры атмосферы уменьшаются вблизи водных объектов. За счет различия теплоемкости суши и океана возникают системы бризовых и муссонных ветров.
Важнейшую роль в природе играют 2 особенности воды: Теплота плавления – это количество теплоты, которое требуется, чтобы перевести определенное количество твёрдого вещества в жидкое состояние при его температуре плавления. Такое же количество теплоты выделяется, когда эта же масса жидкости переходит в твёрдое состояние. Теплота испарения – это количество теплоты, которое нужно подвести к массе воды для того, чтобы превратить её в пар. Равное количество теплоты выделится при конденсации этого количества водяного пара.
Тепловые особенности воды играют важнейшую роль в природе. Четвертая часть солнечной энергии, попадающая на поверхность планеты, затрачивается на испарение. Это тепло поступает в атмосферу и перемещается по поверхности, формируя круговорот воды. Кроме воды, при этом переносится тепло, затраченное на испарение. Когда пар конденсируется, это тепло выделяется, способствуя более равномерному распределению тепла и воды по поверхности Земли.
Пары воды в атмосфере играют и другую роль: они поглощают инфракрасное (тепловое) излучение Земли, создавая парниковый эффект. Если бы не было парникового эффекта, то, по расчетам ученых, средняя температура поверхности Земли упала с нынешних +15°С до –14°С, т.е. жизнь на Земле была бы невозможна, по крайней мере, на большей части территории.
Высокое значение теплоты плавления льда имеет огромное значение в плавности перехода от лета к зиме. Для таяния льда весной требуется большое количество тепла, поэтому таяние снега происходит сравнительно медленно. Если бы для плавления льда требовалось меньше тепла, это приводило бы к систематическим катастрофическим паводкам. С другой стороны, осенью при льдообразовании происходит выделение скрытой теплоты замерзания. Этот процесс тормозит резкое наступление холодов.
