/>Содержание
1. Химизм озерных вод
2. Характеристика рек умеренногоклимата
3. Годовые амплитуды
4. О чем свидетельствует картаосадков
5. Теории происхождения подземных вод
Списокиспользованной литературы
1. Химизм озерных вод
Вода, представляя собой «всеобщийрастворитель», никогда не бывает в природе химически чистой, всегда содержит врастворе те или иные газы и минеральные вещества (соли). Химический состав водыозер определяется тремя группами факторов:
1) составом поступающей в озеро воды(осадки, притоки);
2) изменениями, происходящими с водой завремя пребывания в самом озере, — разбавление дождевой водой, выпадениехимических осадков, действие биологических процессов (выделение кислородарастениями, углекислоты и аммиачных солей животными; поглощение кислорода,кремнезема, карбонатов и фосфатов теми и другими), выщелачивание горных породдна и берегов озера — каменной соли, гипса, в меньшей степени кремнезема и др.;
3) расходом воды путем испарения(повышение концентрации солей) и стока, выносящего, главным образом,поверхностные воды, обладающие определенным химизмом, отличным от составаостающихся глубинных слоев.
Химический режим озера имеет свой годовойход, подчиняющийся определенной закономерности, и иногда, особенно в большихозерах, различен в разных участках водоема (например, в Каспии отдельные частиего резко различны по своему химизму) под влиянием притоков или каких-либодругих местных условий. Очень значительны могут быть также и различия междуповерхностными и глубинными водами. Так, прежде всего различен в поверхностныхи глубинных слоях газовый режим. На поверхности газы (кислород, азот,углекислый газ) поступают в воду из атмосферы в прямой зависимости от давленияи в обратной — от температуры воды: чем холоднее, тем больше. Глубинные слоиблагодаря повышенному давлению, под которым они находятся, могли бы содержатьбольше газов, но непосредственно из атмосферы они могут получить их только вовремя полной циркуляции, выходя при перемешивании на поверхность(следовательно, при обычном атмосферном давлении); в остальное же времяатмосферные газы могут поступать па глубины только диффузией.
Количество газов на глубине, конечно, неостается неизменным, изменяется происходящими там химическими и биологическимипроцессами.
Во многих озерах (так называемогобалтийского, или эвтрофного, типа) наблюдается полное соответствие ввертикальном распределении: кислорода и температуры. Максимум О2приходится у них в эпилимнионе, далее следует резкий скачок, аналогичныйтермическому, и в гиполимнионе количество О2 постепенноубывает ко дну. Углекислота в этих озерах распределяется обратно: ее мало вэпилимнионе, затем количество ее резко возрастает; в гиполимнионе содержание СО2постепенно повышается до дна. Во время полной циркуляции наступает газовоеравновесие с одинаковым содержанием кислорода и углекислоты на всех глубинах. Вгиполимпионе некоторых озер встречается сероводород, происходящий от разложенияорганических веществ и во время циркуляции распределяющийся обычно во всейтолще воды. Сероводород содержится, например, в глубоководных слоях Каспия,особенно в его средней части, где, поэтому отсутствует всякая жизнь, заисключением серных бактерий.
Минеральный (солевой) режим озера связан сего водным балансом, в частности с проточностью. Соли вносятся в озеро, главнымобразом, притоками, и если нет стока, происходит накопление солей, могущее привестик засолонению водоема. Таким образом, условием засолонения озера являетсяположительный солевой баланс его, т. е. преобладание прихода солей надрасходом. Качество, а отчасти и количество солей, вносимых в озеро, зависит отгеологического сложения бассейна.
Расходуются соли преимущественноорганизмами, следовательно, главным образом — в эпилимнионе и в литоральнойзоне. Понятно, что в вертикальном направлении распределение солей будетнеравномерным.
По составу и количеству солей все озераможно разделить на пресные и соленые.
Пресными водоемами считаются те, в которыхобщее содержание солей меньше 1 промиле (т. е. 1 г на 1 л). По составу солей в пресных озерах преобладают карбонаты, распределение которых подчиненовертикальной стратификации и выравнивается только во время общей циркуляции.СаСО3 иногда выделяется на растениях литоральной зоны.
Карбонаты, а в некоторых озерах ижелезистые соединения в виде гидроокиси, претерпевают в толще воды сложныйкруговорот, связанный отчасти с деятельностью организмов.
Соединения кремния, потребляющиесянекоторыми организмами в верхних слоях, в нижних могут достигать значительнойконцентрации. Содержание минеральных веществ в соленых озерах может во многораз превышать соленость океанов, доходя в исключительных случаях до 368 промиле- озерко Гюсгундаг у Арарата.
Каспий и Арал, имея в среднем соленостьниже океанической, могут быть названы солоноватоводными. Но восточные заливыКаспия — Кара-Богаз-Гол и Кайдак, находящиеся среди пустыни, гораздо солонее,особенно первый.
Соленые озера, располагающиеся почтиисключительно в пустынно-степной зоне, разделяются на 3 главных типа:собственно соленые, с преобладанием хлоридов (NaCl и MgCl2)и примесью сульфатов латрия (Na2SО4) и магния (MgSО4) — Эльтон, Баскунчак,Мертвое море, Большое Соленое; содовые, или натронные, в которых наряду схлористым натрием играют роль углекислый натрий (Na2CO3)и сернокислый натрий (Na2SО4) — озера Ван, Гюсгундаг и др.; наконец, более редкиеборные озера, содержащие наряду с другими солями буру (Na2B4О7),-некоторые озера Ирана, Тибета и Калифорнии.
При пересыщении соленого раствора в озересоли выпадают в осадок К таким самосадочным озерам относятся у нас Эльтон,Баскунчак, зкоторые сибирские и крымские озера. Прежде всего обычно выпадает восадок сульфат кальция, затем сульфат и карбонат натрия, потом хлорид натрия,наконец, хлорид магния.
Своеобразные условия господствуют всистеме Каспий — Кара-Богаз-Гол. Солоноватые воды Каспия, проникая узким имелким проливом в Кара-Богаз-Гол, подвергаются здесь, благодаря громадномуиспарению, концентрированию примерно в 18 раз; при этом происходит и изменениесоотношения количества различных солей. Кара-Богаз-Гол, таким образом, являясьгромадным испарителем, служит и опреснителем Каспия.
Хотя химический состав озера важен длявсех организмов, о чем свидетельствуют, например, специализированные видырастений и животных, обитающие в соленых озерах, именно растения,осуществляющие фотосинтез, сильнее всего влияют на химизм озерных вод. Впроцессе фотосинтеза солнечная энергия используется для превращения углекислотыи воды в углеводороды и кислород. При этом помимо диоксида углерода и воды вфотосинтезе участвуют еще 18–20 химических элементов, и уменьшение содержаниялюбого из них ниже оптимальной потребности существенно замедляет процессфотосинтеза. Эта т.н. гипотеза лимитирующей роли питательных элементов,выдвинутая в середине 19 в. Юстусом Либихом, до сих пор используется прихарактеристике водных экосистем. В пресных водоемах большинство питательныхэлементов присутствует в количествах, превышающих потребность в них, однако дваиз них – азот и фосфор – относительно редки. Именно эти элементы, порознь илисовместно, лимитируют процесс фотосинтеза, или первичную продукцию. Более того,поскольку некоторые синезеленые водоросли способны связывать атмосферный азот,превращая его в аммоний и используя в процессе фотосинтеза, а фосфор не имееттакого источника, то последний становится наиболее важным лимитирующимэлементом. В результате многие существенные характеристики озер, как, например,суммарный прирост первичной продукции или обилие водорослей, находятся в прямойзависимости от содержания фосфора в озерах. Поэтому озера классифицируют поэтому показателю. Выделяются олиготрофные озера (с низким содержаниемпитательных веществ), мезотрофные (со средним содержанием) и эвтрофные озера (свысоким содержанием питательных веществ).
Эпилимнион почти всегда насыщенрастворенным кислородом, образующимся здесь в процессе фотосинтеза, а такжезахваченным из пограничного слоя атмосферы при циркуляции воды. В то же времявсе прочие элементы, необходимые для фотосинтеза и роста, извлекаются из водыводорослями, и химизм вод эпилимниона подвергается соответствующим изменениям.Одновременно эпилимнион производит много органического детрита, состоящего изотмерших фрагментов водорослей, опускающегося в гиполимнион. Там растворенныйкислород затрачивается на дыхание и разложение, и многие неорганическиевещества возвращаются в воду. Таким образом, в стратифицированном озерепервоначально однородная водная масса подразделяется на два четко различающихсяслоя: верхний, более теплый, с дефицитом доступных питательных элементов, инижний, более холодный, с более высокой концентрацией питательных элементов. Вусловиях умеренного климата это разделение имеет место и зимой и летом, хотязимой оно менее выражено, поскольку подо льдом из-за меньшего доступа светазначительно снижается уровень первичной продукции вод. В нестратифицированныхозерах сезонные изменения происходят во всей водной толще.
Во многих озерах, богатых питательнымиэлементами, фотосинтез протекает настолько интенсивно, что растворенныйкислород оказывается полностью израсходованным непосредственно у поверхностидонных отложений. В этом случае наблюдаются еще более значительные измененияхимического состава воды. На поверхности раздела донных осадков и водысодержащие кислород нерастворимые соединения железа теряют кислород истановятся растворимыми, в результате чего большое количество железа, марганца,фосфора и азота поступает в воду. Этот процесс называется внутреннейэвтрофикацией, так как в некоторых озерах в результате ветрового перемешиванияили влияния внутренних сейш высвободившиеся из осадков питательные элементыпопадают в верхний слой воды, повышая таким образом трофический уровень озера.В районах умеренного климата в период весеннего и осеннего перемешивания водповерхностный слой осадков вновь поглощает кислород, все различия в химическомсоставе воды по глубине исчезают, и водная масса вновь становится химическиоднородной.
2. Характеристика рек умеренного климата
Реки — постоянныерусловые потоки. Объем воды, заключенный в реках, составляет 1200 км3,или 0,0001 % от общего объема воды. К рекам обычно относят водотоки с площадьюбассейна не менее 50 км2. Водотоки меньшего размера называютсяручьями.
По площади бассейна рекиподразделяют на большие, средние, малые. Большие реки имеют площадь бассейнаболее 50 000 км2, средние — 50 000-2000 км2, малые — менее 2000 км2. Большая река обычно имеет бассейн, расположенный внескольких географических зонах. Гидрологический режим ее имеет особенности,связанные с протеканием реки в разнообразных условиях. Средняя река имеетбассейн, расположенный в одной географической зоне. Гидрологический режим еезонален. Малая река также имеет бассейн, расположенный в одной географическойзоне, но ее гидрологический режим сильно зависит от местных условий и можетотличаться от зонального типа. Например: река Волга протекает в несколькихгеографических зонах и является большой рекой. Река Москва протекает в однойгеографической зоне и относится к средним рекам, а ее притоки — к малым рекам.
По условиям протекания рекиразделяют на горные, полугорные и равнинные.
Известный русскийклиматолог А. И. Воейков предложил первую классификацию рек по условиямпитания. Реки подразделялись на три группы: реки, получающие питание почтиисключительно от таяния сезонного снега и ледников; реки, получающие питание засчет дождей; реки со смешанным питанием. Первую группу образуют тундровые ивысокогорные реки. Ко второй группе относятся муссонно-тропические,западно-европейские, средиземноморские и полупустынные реки. Третью группусоставляют бореальные реки (реки Восточно-Европейской и Западно-Сибирскойравнин).
В России широкораспространена классификация рек по водному режиму (Б.Д. Зайкова), по которойвсе реки России разделены на три большие группы: с весенним половодьем, споловодьем в теплую часть года и с паводочным режимом. Реки с весеннимполоводьем, обусловленным таянием снежного покрова, наиболее распространены в России.Здесь выделяются пять типов. У рек казахстанского типа наблюдается резкая ивысокая волна половодья, в остальную часть года сток очень мал. Реки восточно-европейскоготипа характеризуются высоким весенним половодьем, низкой летней и зимнеймеженью и осенними паводками. Реки западно-сибирского типа имеют невысокоерастянутое весеннее половодье и повышенный сток летом и осенью. У рек восточно-сибирскоготипа наблюдается высокое половодье, летне-осенние паводки и зимняя межень. Длярек алтайского типа характерны невысокое растянутое половодье, повышенныйлетний сток и зимняя межень.
Реки с половодьем втеплую часть года делятся на реки дальневосточного типа с растянутымгребенчатым летним половодьем и низкой зимней меженью и реки тянъ-шаньского типас летним половодьем, обусловленным таянием ледников. Реки с паводочным режимомпротекают в горных районах Крыма, Кавказа и Карпат. Реки причерноморского типаимеют паводки в течение всего года. У рек крымского типа отмечаются зимниепаводки и летняя межень. Для рек северокавказского типа характерны паводкилетом и низкая межень зимой.
В настоящее время вРоссии наиболее распространена классификация рек М.И. Львовича. Он разработалклассификацию рек по источникам питания и типам водного режима. В этойклассификации все источники питания и типы водного режима имеют буквенный код иколичественные показатели. Каждый из источников питания (дождевое, снеговое,подземное, ледниковое) может оказаться почти исключительным, составляя больше80 % всего питания, иметь преимущественное значение (50-80%) или преобладать(от 40 до 50%). Сток может иметь почти исключительное значение в один изчетырех сезонов года (больше 80%), преимущественное значение (от 80 до 50%) илипреобладающее (от 40 до 50 %).
Сочетания различныхисточников питания и режимов стока в течение года обусловили выделение типовводного режима рек. Выделяются следующие основные зональные типы водного режимарек:
— рекиарктического типа имеют исключительно ледниковое питание и сток исключительнолетом;
— рекисубарктического типа характеризуются преимущественно снеговым питанием ипреобладающим летним стоком;
— рекиумеренного типа делятся на три подтипа: с преимущественно дождевым питанием ипреобладанием стока зимой; с преимущественно снеговым питанием и стокомпреимущественно весной; с преимущественно дождевым питанием и стокомпреимущественно летом;
— рекисубтропического типа имеют преимущественно дождевое питание и сток преимущественнозимой;
— рекисубэкваториального типа имеют преимущественно дождевое питание и стокпреимущественно летом;
— рекиэкваториального типа обладают исключительно дождевым питанием и стоком,преобладающим осенью.
Сток реки — перемещение воды в виде потока по речному руслу —характеризуется объемом, модулем, слоем и коэффициентом стока.
В умеренных зонах Северногополушария выделяется четыре сектора: западный — со слоем стока 400-1000 мм в год, внутрима-териковый — со слоем стока до 100 мм в год, восточный — со слоем стока 500 мм в год и пустынный — с транзитным стоком. У крупнейших рек умеренных широт (Лена, Обь, Енисей)годовой объем стока колеблется в пределах 300-500 км3. В умеренныхширотах коэффициент стока увеличивается к северу до 60 % из-за уменьшенияиспарения и почти полного сокращения фильтрации в многолетнемерзлые горныепороды.
Термический режим — это изменение температуры воды в реке в течение года.Он определяется поглощением суммарной солнечной радиации, эффективнымизлучением водной поверхности, затратами теплоты на испарение, его выделениемпри конденсации, теплообменом с атмосферой и ложем русла. По тепловому режимуреки разделяют на три класса:
— рекис теплой водой без сезонных колебаний температуры воды в течение года;
— рекис небольшими сезонными колебаниями температуры воды, не замерзающие зимой;
— реки с большимисезонными колебаниями температуры воды, замерзающие зимой.
У малых и средних рек,протекающих в одном климатическом поясе, температурный режим практическиодинаков на всем протяжении.
Большие реки, протекающиечерез разные климатические пояса, имеют неодинаковый температурный режим вразличных частях. Температура воды в большой реке, текущей с юга на север, какправило, выше, чем температура воды впадающего в нее притока. У рек, текущих ссевера на юг, температура воды ниже, чем температура воды притока. Наиболеесложный температурный режим наблюдается у рек с большими сезонными колебаниямитемпературы воды, замерзающих зимой. Такие реки протекают в умеренных широтах.Зимой под ледяным покровом вода у поверхности реки имеет температуру околонуля. Весной в период повышения температуры воздуха и осенью в период еепонижения изменение температуры воды несколько запаздывает. Максимальнаятемпература воды наблюдается летом в июле, минимальная — зимой.
Температура речной водызависит от источников питания. У рек, берущих начало у края ледника,температура в середине лета может понижаться из-за притока холодных ледниковыхвод. У рек, имеющих большую долю подземного питания, температура воды летомнемного понижена, зимой — повышена. Температура воды в реках, вытекающих изозер, весной немного понижена, так как поступает более холодная вода из озера.Осенью, наоборот, температура воды более высокая, так как из озера поступаеттеплая вода.
Ледовый режим — совокупность повторяющихся процессов возникновения,развития и исчезновения льда на реках в течение года.
По характеру ледовогорежима реки подразделяются на:
— рекис устойчивым ледовым покровом в течение всей зимы ежегодно;
— рекис неустойчивым ледовым покровом, вскрывающиеся во время оттепелей;
— реки с ледовымпокровом, образующимся не каждый год.
3. Годовые амплитуды
Годовая амплитудатемператур поверхности равна разницемежду максимальными и минимальными среднемесячными температурами. Годоваяамплитуда температур поверхности возрастает с увеличением широты места, чтообъясняется возрастанием колебаний величины солнечной радиации. Наибольшихзначений годовая амплитуда температур достигает на континентах; на океанах иморских берегах годовые амплитуды температур значительно меньше. Самаямаленькая годовая амплитуда температур отмечается в экваториальных широтах, гдеона составляет 2-3°. Самая большая годовая амплитуда — в субарктических широтахна материках — более 60°.
Годовой ход температурывоздуха определяется прежде всего широтой места. Годовой ход температурывоздуха — изменение среднемесячной температуры в течение года. Годовая амплитудатемпературы воздуха — разница между максимальной и минимальной среднемесячнымитемпературами. Выделяют четыре типа годового хода температуры; в каждом типедва подтипа — морской и континентальный, характеризующиеся различной годовойамплитудой температуры. В экваториальном типе годового хода температурынаблюдается два небольших максимума и два небольших минимума. Максимумынаступают после дней равноденствия, когда Солнце в зените над экватором. Вморском подтипе годовая амплитуда температуры воздуха составляет 1-2°, вконтинентальном 4-6°. Температура весь год положительная.
В тропическом типегодового хода температуры выделяется один максимум после дня летнегосолнцестояния и один минимум — после дня зимнего солнцестояния в Северномполушарии. В морском подтипе годовая амплитуда температур равна 5°, вконтинентальном 10-20°.
В умеренном типе годовогохода температуры также наблюдается один максимум после дня летнегосолнцестояния и один минимум после дня зимнего солнцестояния в Северномполушарии, зимой температуры отрицательные. Над океаном годовая амплитудатемпературы составляет 10-15°, над сушей увеличивается по мере удаления отокеана: на побережье — 10°, в центре материка — до 60°.
В полярном типе годовогохода температуры сохраняется один максимум после дня летнего солнцестояния иодин минимум после дня зимнего солнцестояния в Северном полушарии, температурабольшую часть года — отрицательная. Годовая амплитуда температуры на море равна20-30°, на суше — 60°.
Выделенные типы годовогохода температуры воздуха отражают зональный ход температуры, обусловленныйпритоком солнечной радиации. На годовой ход температуры воздуха большое влияниеоказывает перемещение воздушных масс. В Европе наблюдаются возвраты холодов,связанные с вторжением арктических воздушных масс. Ранней осенью происходятвозвраты теплоты, связанные с вторжением тропического воздуха. Это явлениеполучило название «бабьего лета», иногда потепление столь значительно, чтоначинается цветение плодовых деревьев.
Географическое распределениетемпературы воздуха показывают с помощью изотерм — линий, соединяющих на картеточки с одинаковыми температурами. Распределение температуры воздуха зонально,годовые изотермы в целом имеют субширотное простирание и соответствуют годовомураспределению радиационного баланса. Все параллели Северного полушария теплееюжных, особенно велики различия в полярных широтах. Антарктида являетсяпланетарным холодильником и действует выхолаживающе на Землю. Термическийэкватор — полоса самых высоких годовых температур — располагается в Северномполушарии на широте 10° с.ш. Летом термический экватор смещается до 20° с.ш.,зимой — приближается к экватору на 5° с.ш. Смещение термического экватора в Северноеполушарие объясняется тем, что в Северном полушарии площадь суши, расположеннаяв низких широтах, больше по сравнению с Южным полушарием; а она в течение годаимеет более высокие температуры. Широтное распределение годовых изотермнарушают теплые и холодные течения. В умеренных широтах Северного полушариязападные берега, омываемые теплыми течениями, теплее восточных берегов, вдолькоторых проходят холодные течения. Следовательно, изотермы у западных береговизгибаются к полюсу, у восточных берегов — к экватору.
На карте летнихтемператур (июль в Северном полушарии и декабрь в Южном) изотермы располагаютсясубширотно, т. е. температурный режим определяется солнечной инсоляцией. Летомматерики больше прогреты, изотермы над сушей изгибаются в сторону полюсов.
На карте зимнихтемператур (декабрь в Северном полушарии и июль в Южном) изотермы значительноотклоняются от параллелей. Над океанами изотермы далеко продвигаются к высокимширотам, образуя «языки тепла»; над сушей изотермы отклоняются к экватору.Изотерма 0 °С в Северной Америке проходит по 40° с.ш., у берегов Европы — по70° с.ш. Отклонение изотерм к северу у берегов Норвегии обусловлено влияниеммощного теплого Северо-Атлантического течения и западных ветров.
Средняя годоваятемпература Северного полушария + 15,2 °С, а Южного + 13,2 °С. Минимальнаятемпература в Северном полушарии достигала — 77 °С (Оймякон) и — 68 °С(Верхоянск). В Южном полушарии минимальные температуры гораздо ниже; настанциях «Советская» и «Восток» была отмечена температура — 89,2 «С.Минимальная температура в безоблачную погоду в Антарктиде может опускаться до — 93 °С. Самые высокие температуры наблюдаются в пустынях тропического пояса, вТриполи + 58 °С; в Калифорнии, в долине Смерти отмечена температура + 56,7°.
О том, насколько сильноматерики и океаны влияют на распределение температур, дают представление картыизаномал. Изаномалы — линии, соединяющие точки с одинаковыми аномалиямитемператур. Аномалии представляют собой отклонения фактических температур отсреднеширотных. Аномалии бывают положительные и отрицательные. Положительныеаномалии наблюдаются летом над прогретыми материками, над Азией температурывыше среднеширотных на 4°. Зимой положительные аномалии располагаются надтеплыми течениями; над теплым Северо-Атлантическим течением у береговСкандинавии температура выше нормы на 28 °С. Отрицательные аномалии ярковыражены зимой над охлажденными материками и летом — над холодными течениями.Например, в Оймяконе зимой температура на 22 °С ниже нормы.
Тропики и полярные кругинельзя считать действительными границами тепловых (температурных) поясов, таккак на распределение температур влияет еще ряд факторов: распределение суши иводы, течений. За границы тепловых поясов приняты изотермы. Жаркий поясрасполагается между годовыми изотермами 20 °С и оконтуривает полосудикорастущих пальм.
Границы умеренного поясапроводятся по изотерме 10°С самого теплого месяца. В Северном полушарии границасовпадает с распространением лесотундры. Граница холодного пояса проходит поизотерме 0°С самого теплого месяца. Пояса (области) мороза располагаются вокругполюсов.
4. О чем свидетельствует карта осадков
вода озеро река амплитуда осадки
Атмосферными осадками называют капли и кристаллы воды, выпавшие на земнуюповерхность из атмосферы.
Капли и кристаллы воблаке очень малы, их легко удерживают восходящие токи воздуха. Чтобы каплиначали расти, желательно присутствие в облаке капель разных размеров или капельи кристаллов. Если в облаке присутствуют капли разных размеров, начинаетсяперемещение водяного пара к более крупным каплям и их рост. Растут капли и присоударении друг с другом. Благоприятным условием для образования осадковявляется наличие в облаке кристаллов льда и капелек воды. При этом наблюдаетсяиспарение капелек воды и сублимация водяного пара на поверхности кристаллов.
Осадки по земной поверхностираспределены зонально. Наглядное представление о распределении осадков даеткарта изогнет. Изогиеты — линии, соединяющие на карте точки с одинаковымколичеством осадков. Максимальное количество осадков приходится на областипониженного давления с восходящими токами воздуха: в экваториальных 1500-2000 мм в год и в умеренных широтах до 1000 мм в год. На экваторе осадки внутримассовые, объясняютсятермической конвекцией и неустойчивой стратификацией воздуха; в умеренныхширотах осадки, в основном фронтальные, образуются на фронтах при движенииатмосферных вихрей — циклонов. Минимальное количество осадков характерно дляобластей с повышенным давлением и нисходящими токами воздуха. В тропическихширотах количество осадков составляет 100-200 мм в год (кроме восточных берегов), в полярных широтах над ледяными щитами Антарктиды иГренландии — до 100 мм в год. Абсолютный максимум осадков приходится напредгорья Гималаев (Черрапунджи — 12 660 мм), Анд (Тутунендо, Колумбия 11 770 мм). Минимальное количество осадков характерно для пустыни Атакама — 1 мм.
В годовом режиме осадковвыделяют четыре типа годового хода осадков. Для экваториального типа годовогохода осадков характерно практически равномерное выпадение осадков в течениегода с двумя небольшими максимумами после дней равноденствия, общее количествосоставляет 1500-2000 мм.
В муссонном типе годовогохода осадков наблюдается один абсолютный летний максимум осадков, зимой осадковмало. Количество осадков в тропических широтах равно 1500 мм, во внетро-пических широтах оно уменьшается до 1000-700 мм.
Средиземноморский тип годового хода осадков отличается зимниммаксимумом, связанным с активизацией полярного фронта. Летом при господстветропической воздушной массы количество осадков резко уменьшается. В этом типеобщее количество осадков уменьшается от 1000 мм на западных берегах материков до 300 мм внутри континента.
В умеренном типевыделяется два подтипа — морской и континентальный. В умеренном морском подтипенаблюдается практически равномерное выпадение осадков в течение года снебольшим зимним максимумом; общее количество осадков 1000-700 мм. Зимний максимум осадков связан с усилением циклонической активности в зимний сезон. В умеренномконтинентальном подтипе отмечается летний максимум осадков, количество зимнихосадков немного меньше. Летний максимум осадков объясняется увеличениемабсолютной влажности воздуха при повышении температур. Кроме того, прибавляютсяконвективные осадки, которых зимой нет. Для Московской области среднегодовоеколичество осадков составляет 560-600 мм.
5. Теории происхождения подземных вод
Подземной водой называют всякую воду, находящуюся подземной поверхностью независимо от того, циркулирует ли она в рыхлыхповерхностных проницаемых породах, или залегает под изолирующим непроницаемымслоем, или, наконец, заполняет трещины и пустоты плотных горных пород.
По своему происхождению подземные воды прежде всегомогут быть разделены на две категории: на вадозные и ювенилъиые воды. Первыепроисходят в том или другом виде из атмосферы и участвуют в общем круговоротеводы с поверхностными и атмосферными водами, вторые возникают в недрах землипри выделении газов и ров расплавленными жидкими массами и, поднимаясь в видеперепетого пара, достигают верхних холодных горизонтов земной коры, и переходятв капельножидкое состояние. Смешиваясь с вадозной водой и повышая ее температуру,такая вода в чистом виде редко походит до земной поверхности.
По вопросу о происхождении подземных вод с глубочайшейдревности существовали весьма различные воззрения.
У авторов классической древности, например у Платона, аотчасти и в христианском Средневековье, преобладал тот взгляд, что воды океаначерез «тартар» — большое отверстие в глубинах океана — проникают в недра землии затем, после более или менее продолжительного подземного пробега, вновьвыходят на поверхность в виде источников. Известный современный гидрогеологКейльгак справедливо отмечает, что в воззрениях Платона сказываются тевпечатления, какие производили в древности карстовые потоки, исчезавшие вподземные пустоты.
Аристотель и Сенека Младший полагали, что воздух,проникающий в подземные пустоты и пещеры, там сгущается в воду под действиемхолода и тьмы, аналогично тому, как это происходит в верхних холодных слояхатмосферы или па поверхности земли в темных и холодных местах. Из авторовдревности лишь у Марка Витрувия Поллия мы находим теорию происхождениягрунтовых вод (инфильтрационную), сходную с существующими в настоящее времявоззрениями, но взгляды Поллия были забыты, и до конца XVI столетия нельзяконстатировать никакого прогресса в вопросе о происхождении подземных вод.
Из позднейших воззрений обращают на себя вниманиевзгляды Декарта. В XVII в. Декарт полагал, что морскаявода по подземным каналам попадает в пустоты, находящиеся в глубине земли, итам превращается в нар под влиянием теплоты земного ядра; поднимающиеся парыохлаждаются в поверхностных частях земной коры, конденсируются и вытекают ввиде источников. Кеплер высказал мнение, что земля, наподобие зверя, вдыхаетводу морей, переваривает и ассимилирует ее в своем теле, при этом подземныеводы я источники не что иное, как побочные продукты, выделяемые послесовершившегося обмена веществ. Интересно отметить, что воззрения, совпадающие скеплеровскими, были высказаны в 1821 г. ученым Христианом Кеферштейном. ПодобноДекарту, и Афанасий Кирхер указывает на море как первоисточник всех подземныхвод. По воззрению Кирхера, ядро земли представляет огяедпожидкую массу,окруженную твердой корой, в которой рассеяны очаги магмы — пирофиляции,последние через посредство каналов, доходящих до земной поверхности,обусловливают вулканическую деятельность земли. Между пирофиляциями в твердойземной коре рассеяно множество обширных, наполненных водой пустот — гидрофиляций. Гидрофиляции питаются морем, и морские водовороты ироде Сциллы иХарибды и норвежского Мальстрима указывают те места, где вода через огромныеворонки на дне проникает в глубину. Из гидрофиляций вода поднимается вверхдвояким путем: или под влиянием нагревания соседними пирофиляциями онапревращается в пар и вытекает на поверхность в виде горячих источников, или же|она всасывается капиллярами горных пород, поднимается в поверхностные горизонтыземной коры, где скопляется в пещерах и пустотах, особенно многочисленных вгорных областях. В противоположность этим воззрениям, ставящим в связьподземные воды с морской водой, в 1650 г. была формулирована Верпаром Палиссиинфильтрационная теория, позднее всесторонне разработанная и обоснованнаяМариоттом.
Согласно этой теории все подземные (или грунтовые) водыпроисходят от атмосферных осадков (дождя и талого снега), которые, просачиваясьчерез проницаемые породы или трещины плотных горных пород, достигаютводоупорного слоя и, двигаясь по этому слою, выходят на поверхность в видеисточников. При обосновании этой теории Мариотт утверждал, что атмосферныхосадков вполне достаточно для питания источников и что источники в дождливоевремя богаче водой, а в сухое беднеют водой, а иногда и совсем иссякают.
Эта теория мало-помалу сделалась господствующей в науке.
Противником инфильтрационной теории в 1877 г выступил ОттоФольгер, утверждавший, что просачивание атмосферных осадков невозможно насколько-нибудь значительную глубину.
Основные положения его критики инфильтрационной теориисводятся к следующим положениям:
1) Самый сильный дождь не в состоянии заставитьводу проникнуть сколько-нибудь глубоко. В садовой почве на глубине всегокаких-либо нескольких дециметров просачивание воды прекращается, и ниженаходится совершенно сухая земля.
2) Свойства почвы препятствуют просачиванию водыдаже из весьма обильных водоемов; если бы дело обстояло иначе, то реки, озера идаже моря должны были бы в конце концов утратить свою воду. Туннели под ложемреки и выработки ниже уровня моря доказывают будто бы также, что землянепроницаема для воды. Благодаря этому свойству земли мы можем из нее возводитьдамбы и плотины. Вследствие плохой проницаемости почвы не может происходитьзагрязнение грунтовых вод так называемыми городскими стоками.
3) Кроме того, по мнению Фольгера, атмосферныхосадков недостаточно для питания рек, так как на земной поверхности испаряетсябольше воды, чем получается ее в виде атмосферных осадков.
Подвергнув критике инфильтрационную теорию, Фольгер взамен еепредложил конденсационную теорию, которая в общих чертах сводится к следующему:вся грунтовая вода получается от конденсации паров атмосферного воздуха в болеехолодных слоях земли. Воздушная оболочка земли не ограничивается поверхностьюпоследней, но проникает глубоко во внутренние слои, причем между наружнойатмосферой и воздухом, находящимся в земле, происходит постоянный обмен, взависимости от условий температуры, влажности и давления. ВыставленныеФольгером положения вызвали, однако, ряд веских возражений. Так, указывали, чтоинфильтрация вызывается не сильным дождем, а мелким, но продолжительным, таккак, действительно, во время ливня дождь, заполняя поверхностные поры,препятствует дальнейшему просачиванию воды в почву; кроме того, наблюдения своиФольгер производил над садовой землей, которая, как губка, набухает от воды ине дает ей просачиваться глубже. В аллювии речных долин инфильтрацияобнаруживается на большую глубину. Исследования Высоцкого в степях показали,что еще на глубине 2 м имеется достаточный запас воды. В своих рассуждениях ореках, озерах и роли плотин Фольгер совершенно не принимает во вниманиеразличий в проницаемости горных пород. Реки могут существовать на поверхностиземли, если водонепроницаемые породы залегают неглубоко или если большая толщапроницаемых пород пропитана водой и вследствие этого-является такжеводоупорной. Плотины сооружают не из песка и рыхлых пород, а из породводоупорных. Наконец, колебания грунтовых вод выказывают до известной степенизависимость от количества атмосферных осадков.
Гипотеза Фольгера была сочувственно встречена одними ивозражениями со стороны других. Наиболее серьезную критику конденсационнойтеории дал известный венский ученый Ганн.
После критики со стороны Ганна, Вольни и других ученыхтеория Фольгера была почти забыта на Западе. У нас теория конденсации развиласьсовершенно самостоятельно и именно в 90-х годах, когда на Западе она была,невидимому, совсем оставлена и не находила себе более защитников. Наиболееважные работы по конденсации паров в почве принадлежат Головкинскому,Педдакасу, Близнину, Костычеву, Зибольду. Между прочим, наиболее тяжелый удартеории просачивания был нанесен в России, как раз защитниками инфильтрационнойтеории Измаильским и Высоцким, которые констатировали на степной равнине междуповерхностью почвы и грунтовыми водами слой почвы (мертвый горизонт), предельносухой в течение всего года. Названные авторы указывают, однако, что мертвыйгоризонт отсутствует под мелкими депрессиями степи (блюдцами, западинами,лощинами), и видят именно в этих последних как бы спускные трубы, посредствомкоторых происходит питание грунтовых вод.
Более ранние опыты над конденсацией паров в почвепроизводил в Крыму Головкинский, причем ему удалось констатировать связь междутемпературой и количеством осадков.
Когда температура почвы выше температуры воздуха,сгущение подземной росы не происходит, в обратном случае осадки появляются.Зибольд был наведен на мысль о возможности конденсации паров в рыхлых породахнаходкой в окрестностях Феодосии следов обширных древних гидротехническихсооружений в виде куч из щебня и глиняных труб.
В ближайшее нам время вопрос о происхождении подземныхвод получил несколько другую постановку.
Во-первых, ряд авторов, в особенности Мейденбауер,принимая во внимание возражения, сделанные против теории Фольгера, видоизменилее, допустив проникновение воды в почву в виде конденсированных паров, в такназываемом паросферическом состоянии. Именно из такой паросферической влаги сдиаметром частиц от 0,02 до 0,006 мм состоят облака. Эти частицы находятся вовзвешенном состоянии в воздухе, но, попадая вместе с ним в почву, они сливаютсяи образуют жидкую воду, причем этот процесс уже не связан ни с какими тепловымиэффектами. Принимая во внимание, что горные вершины очень часто бывают окутанынаходящимся в движении туманом, мы легко поймем, что количество сгущаемой изнего влаги в порах и трещинах горной породы может быть довольно значительным.Этим объясняется существование неиссякающих источников на уединенных вершинах иизолированных массивах, несмотря на крайнюю малость соответствующей водосборнойплощади.
Значительно больший интерес для решения вопроса опроисхождении грунтовых вод имеют работы тех авторов, которые выдвигают напервый план новый фактор — упругость водяных паров. Некоторые соображения мынаходим уже в работах Кепига, Кюперса, Мичерлиха и Сперанского-Крашенинникова,но наиболее ценной в этом отношении является работа А. Ф. Лебедева — «Рольпарообразной воды в режиме почвенных и грунтовых вод».
Теория Лебедева, чуждая односторонности какинфильтрационной, так и конденсационной теорий в духе Фольгера, счастливоустраняет те возражения, которые в свое время делались Фольгеру, и одновременнообъясняет целый ряд фактов, которые казались необъяснимыми с точки зренияпроисхождения грунтовых, вод путем просачивания, как, например, наличностьсухого мертвого горизонта. Атмосферная влага попадает в верхние поверхностныеслои как путем инфильтрации, так и путем конденсации, дальнейшее ее движение вглубину может происходить в парообразном состоянии.
Работы В. П. Орлова на Репетекской песчаной станции и Ф.П. Саваренского в Муганской степи дали результаты, сходные с наблюдениямиЛебедева.
Список использованнойлитературы
1.Боков В.А., Селиверстов Ю.П., Черванев И.Г. Общее землеведение. – СПб., 1998.
2.Геренчук К.И., Боков В.А., Черванев И.Г. Общее землеведение. — М.: Высшая школа, 1984.
3.Жекулин B.C. Введение вгеографию. — Л.: Изд-во ЛГУ, 1989.
4.Калесник С.В. Основыобщего землеведения. — М.: Учпедгиз, 1995.
5.Крубер А.А. „Общее землеведение“ Государственноучебно-педагогическое издательство, Москва — Ленинград, 1938 г.
6.Милъков Ф.Н. Общееземлеведение. — М.: Высшая школа, 1990.
7.Неклюкова П.Т. Общееземлеведение. — М., 2005.
8.Половинкин А.А. Основыобщего землеведения. — М., 1998.
9.Шубаев Л.П. Общееземлеведение. — М.: Высшая школа, 2006.