Каковы свойства гидросферы?

Если коротко, гидросфера — это единая, подвижная и очень «термостойкая» водная оболочка Земли, обладающая набором физических, химических и географических свойств. Чуть подробнее:

Общие и географические свойства

• Целостность и непрерывность. Все воды Земли (океаны, моря, реки, озёра, льды, подземные воды, атмосферная влага) связаны между собой через круговорот и обмен веществом и энергией.

• Глобальность и преобладание океана. Воды покрывают ~71 % поверхности планеты; доминирует Мировой океан, пресная вода составляет лишь малую долю и распределена крайне неравномерно.

• Динамичность. Постоянное движение: океанические течения, приливы и отливы, волны, речной сток, подземные потоки, движение льда и атмосферной влаги.

• Слоистость и зональность. Вертикальная и горизонтальная неоднородность по температуре, солёности и плотности (термоклин, галоклин, пикноклин; климатические и широтные пояса).

• Круговорот воды. Испарение → конденсация → атмосферные осадки → поверхностный и подземный сток → возвращение в океан. Круговорот связывает гидросферу с атмосферой, литосферой и биосферой.

Физические свойства воды, определяющие поведение гидросферы

• Высокая теплоёмкость и тепловая инерция. Вода накапливает и медленно отдаёт тепло, сглаживая суточные и сезонные колебания климата, перенося тепло течениями.

• Большие скрытые теплоты испарения и плавления. На фазовые переходы уходит много энергии, поэтому испарение охлаждает поверхность, а конденсация и кристаллизация выделяют тепло в атмосфере и льдах.

• Аномалия плотности. Максимальная плотность жидкой воды около +4 °C; лёд легче воды и плавает. Это защищает водоёмы от промерзания до дна и поддерживает жизнь зимой.

• Высокое поверхностное натяжение и капиллярность. Обеспечивают устойчивость капель, формирование менисков, движение воды в порах почв и горных пород.

• Относительная несжимаемость при малых глубинах и значительное давление на больших глубинах. С ростом глубины быстро увеличивается давление, влияя на циркуляцию, растворимость газов и существование организмов.

• Оптические свойства. Прозрачность для видимого света (формирование фотической зоны в океане), невысокое альбедо открытой воды, влияющее на радиационный баланс.

• Текучесть и вязкость. Позволяют воде принимать форму резервуара, обуславливают ламинарные/турбулентные потоки, формируют русловые и прибрежные формы рельефа.

Химические и биогеохимические свойства

• «Универсальный растворитель». Вода растворяет множество веществ и газов (соли, кислород, CO₂ и др.), поэтому переносит и распределяет элементы по планете, формируя солёность океана и химизм пресных вод.

• Химическая активность и участие в выветривании. Гидролиз, растворение, окислительно-восстановительные реакции, коррозия — всё это преобразует горные породы и минералы.

• Буферность и самоочищение. Карбонатная система, окисление-восстановление, биологическое потребление питательных веществ и седиментация обеспечивают устойчивость pH и частичное естественное очищение вод.

• Соленость и минерализация. Главная характеристика морской воды; у пресных вод — широкий диапазон минерализации, определяющий пригодность для питья и орошения.

• Газовый режим. Содержание O₂ и CO₂ зависит от температуры, давления, солёности, турбулентности и фотосинтеза; определяет условия для жизни.

Геоморфологические и экосистемные свойства

• Рельефообразующая роль. Вода — главный агент эрозии, переноса и аккумуляции осадков (речные долины, дельты, морские террасы, карст).

• Среда обитания и участник биогеохимических циклов. Гидросфера — дом для гигантского разнообразия организмов и ключевое звено циклов C, N, P, S, Si.

• Неоднородность и изменчивость во времени. Сезонные и многолетние колебания уровней, температуры, льдистости, солёности и биопродуктивности, а также природная и антропогенная изменчивость качества воды.

Практически важные следствия этих свойств

• Климаторегулирующая функция. Океан и крупные водоёмы сглаживают климат, переносят тепло и влагу на тысячи километров.

• Ограниченность пресной воды на фоне её возобновляемости. Вода постоянно обновляется в круговороте, но доступные запасы пресной воды малы и пространственно/временно не совпадают с потребностями.

• Уязвимость к загрязнению при наличии потенциала восстановления. Благодаря разбавлению, биодеструкции и осаждению воды могут самоочищаться, но скорость этого процесса ограничена и сильно зависит от нагрузки.

Итого: ключевые свойства гидросферы — её целостность и динамичность, высокая теплоёмкость и тепловая инерция, способность растворять и переносить вещества, аномальные физические качества воды, слойность и неоднородность по пространству и времени, а также мощная рельефо- и климатообразующая, биогеохимическая и экосистемная роль.