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地球上的水

时间:2010-01-29 01:37 来源:未知 作者:云中雪 责任编辑:地理教师
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地球上有水,是地球区别于太阳系其他行星的重要特征之一。水在自然环境中具有决定性的意义——没有水就没有生命,无论是动物还是植物都是如此。对人类来说,水尤其重要:水是重要的自然资源,是人类生活和生产不可缺少的物质条件。水与大气相互作用,共同决定着自然环境中的能量转化和物质交换,塑造着地球形态。正是地球上有了水,才变得今日如此生机勃勃。

    关于地球水的来历,学术界目前尚有各种不同的说法。其中比较流行的看法是,地球中的水最初是作为结合水被禁锢于化合物中。在地球圈层分异过程中,有部分结合水被分离了出来,在岩浆活动中,从地球内部逸出地表,并形成地表和大气圈中最原始的水,这种水称之为原生水。从原生水到今天的自然水体,在水量和水质方面都经历了漫长的演变过程。据估计,约 35亿年前地球表层的水量只有目前的1/10。在几十亿年的地质过程中,水不断从地球内部逸出来,使地表水量不断增加。目前,每年还大约有660立方公里的水从地幔中逸出。另外,陨石和宇宙尘每年也给地球带来约0.5立方公里的水,但大约又有相同的水通过大气圈逸散到宇宙空间中去。从地球水的演变史看,原生水的化学成分和现代水体的化学成分也是有很大差别的:35亿年前的原生水是强酸性的。距今26亿~35亿年期间,强酸性水溶液与硅酸盐岩石作用,使水的酸性得到了一定程度的中和并汇有大量氯化物。距今约26亿~10亿年期间,各种藻类出现并大量繁殖,生物作用使水除含氯化物外,又增添了大量碳酸盐和硫酸盐。从距今10亿年到现在,由于生物作用不断增强,海水又开始呈现为碱性,进而演化成为今之主要由氯化物和硫酸盐组成的现代海水。陆地上的淡水,主要是通过海洋蒸发和水循环而产生的。

    水在地球上分布十分广泛,它不仅包括存在于地球表面的各种地表水——海洋、河流、湖泊、沼泽、冰川,而且还包括存在于岩石、土壤孔隙中的地下水,以及存在于大气圈中的大气水等。地球上的所有这些水共同组成了地球外部的一个圈层——水圈。它与地球外部的其他圈层相互渗透、相互作用,构成了地球完整的自然地理环境。地球水圈中的水,上界可达大气对流层顶部,下界至深层地下水的下限。地球水圈的全部水体总储量为13.86亿立方公里。其中97. 47%是咸水,包括海洋、盐湖和高矿化地下水。陆地上的冰川、江河、湖沼中的淡水,仅占地球总储水量的2. 53%,其中大约70%为固态水——冰。

    地球水圈是地球在长期演化过程中形成的。地球原始大气圈中的水汽和火山(包括喷泉)喷发出的气体,在地表降温后,水气凝结成云致雨,降落到地面汇成江河湖海。这个复杂的演化过程,前后经历了大约35亿年。地球水和水圈的出现,不仅改变了地表的形态,而且使大气中的物理现象变得复杂多姿。水圈通过蒸发—输送—降水—径流的形式,进行着周而复始的循环。通过水循环,水圈中的各水体互相交换,不断更新。据专家观测计算,大气水的更新期约9~14天,河水更新期约12~20天,土壤水约1年,沼泽水约5年,湖泊水更新期约17年,深部地下水活动性较差,更新一次大约为1400年,高山冰川为1600年,大洋水更新期为2500年。

    极地冰川约为10000年。从原始水圈到现代水圈,水的化学成分、水量和水的分布等,都已经历了巨大的变化。

    1.海洋水

    地球上包围大陆和岛屿的广大连续的咸水水体,称之为海洋,也即海洋水。海洋的中心部分是海洋的主体,称之为“洋”;边缘部分则称为“海”。海与洋彼此相通形成了统一的世界大洋。地球上海洋面积有 36200万平方公里,占地球总面积的 71%。海洋水总水量约137000万立方公里,占地球总水量的96.5%。海洋平均深度约3800米,最大深度11034米。如果把整个海洋水平铺在地球表面,水深将达2700余米。显然,海洋水为整个地球水的主体。

    海洋水含有大量盐分,味道既咸又苦。但是,海水中的盐分,却是很好的化学资源。海水的盐分组成见表2—1。

    表2-1  海水的盐分组成

    盐 类    化学分子式    每千克海水中的克数   占总盐类的百分比(%)

    氯化钠    Nal    27.213    77.75

    氯化镁    Mgl    3.807    10.87

    2

    硫酸镁    MgSO    1.658    4.73

    4

    硫酸钙    CaSO    1 .260    3.60

    4

    硫酸钾    KSO    0.863    2.50

    2  4

    碳酸钙    Ca    0.123    0.30

    3

 溴化镁及其他    0.076    0.20

    合计    35.00    100.00


    如果把海水全部蒸发掉,那么,整个海底将有60米厚的盐层。

    海面受降水量的多少、蒸发量的大小及洋流性质的差异和近岸河流的影响,海洋各处的盐度在分布上也不尽相同:一般来说,赤道地带的海域,由于降水量大于蒸发量,盐度低一些(约为 3.4%);信风带、副热带高气压带的海域,由于蒸发量大于降水量,盐度最大(约为 3.7%);两极地区的海域,由于气温低、蒸发微弱及冰雪融水对海水起淡化作用,盐度明显偏低(约为 3.2%)。此外,受洋流的影响,暖流区的海水比寒流区的海水盐度要高。受炎热干旱气候的影响,亚非间的红海海水盐度可高达 4%以上。而欧洲的波罗的海,由于纬度偏高,蒸发弱,加之有较多河流汇入,盐度可降至1%以下。

    世界大洋,由于受季节变化、地理纬度和海水深浅的影响,各处海水温度也是不相同的。一般来说,夏季水温要比冬季高;低纬度水温比高纬度水温高(赤道附近最高可达 28℃;南、北极最低水温为-1.9℃)。海水表层至深100~150米处,水温有着季节性变化;自此以下,水温通常随深度增加而降低,海底层的水温可降至1.4~1.8℃,两极地区则低于0℃。全球大洋表面的年平均温度为17.4℃,整个大洋的平均水温为3.5℃。

    海洋并非是“文静”的水体,而是以“海流”、“潮汐”、“波浪”等方式进行着有规律的运动。
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少年地理学:地球上的水(42)
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