Вода и воздух на планете

Много чудес создала волшебница-природа. И пожалуй, самое удивительное из них — вода. Ежедневно сотни миллионов людей встречаются с этим простейшим по химическому составу веществом, совсем не задумываясь о его поразительных свойствах. Вода — и это знает каждый — необходима для существования животных и растений, для нашей собственной жизни. Известно, что органическая жизнь на нашей планете зародилась в воде и развивается благодаря ей, точнее — благодаря содержащимся в водных растворах питательным элементам. Но многие ли представляют себе, что и образование этих особых элементов и перенос их к поверхности Земли, и накопление в нужных количествах происходит с участием (и в большинстве случаев очень активным) водных ресурсов? Эта особенность воды объясняется тем, что у большинства попадающих в раствор веществ разрушаются внутримолекулярные связи, вещества как бы распадаются на отдельные ионы, так что раздробленным молекулам со свободными химическими связями становится легче вступать в разнообразные реакции. Именно этим объясняется высокая химическая активность воды.

Вода не только способствовала зарождению органической жизни на земле. Она активно воздействовала на формы поверхности нашей планеты: бытро текущие потоки промывали рытвины и целые ущелья как в мягких так и в твердых породах; в обширных относительно спокойных водоемах отлагались песчинки и глинистые частицы. За многие миллионы лет подобные слои осадков могли достигнуть 1000-метровой толщины. Процессы изменения земной поверхности с участием воды происходят и сейчас: морской прибой, например, разрушает побережья; бурные горные реки обрушивают крутые берега; атмосферные осадки, воздействуя сотни и тысячи лет, постепенно разрушают самые стойкие скальные породы; на отмелых участках рек и озер под влиянием течений появляются песчаные косы и намывные острова. Человек вынужден всегда принимать в расчет эту деятельность природных вод. Вода способна растворять великое множество веществ самого различного состава. А поэтому природные воды никогда не сводятся к простейшей химической формуле; в них всегда присутствуютте или иные примеси и соединения, в том числе практически все необходимые для питания живых организмов вещества. Любое животное состоит в значительной степени из воды: она составляет не менее девяти десятых общей массы их тела.
Згу жизненную необходимость бесценной влаги люди унаследовали от своих «неразумных» хвостатых пращуров. Впоследствии древний человек, жившей по большей части в жаркой климатической зоне, сделал воду предметом религиозного поклонения. Сколько источников, речек, озер стали считаться в народе святыми! Вспомним хотя бы «славное море священный Байкал» или индийскую Гангу (Ганг), до сих пор почитаемую священной рекой. Немало божеств — от древнеегипетской богини Тефнут и таинственного бога Эа, наделенного рыбьим хвостом, — люди посвящали воде. Для эллинских философов-материалистов вода была одной из четырех — пяти стихий, которые составляли всю живую и неживую природу.

Современная наука также признает великую роль воды на Земле. Одна из концентрических оболочек нашей планеты так и называется гидросферой, или водной оболочкой. Опять-таки условно эту оболочку подразделяют на Мировой океан (океаносферу) и воды суши. Океан представляет собой гигантский резервуар влаги, заполняющий систему крупных понижений земной поверхности. Необходимо подчеркнуть, что воды Мирового океана образуют единое целое, т. е. все его части взаимосвязаны между собой. В Мировом океане происходит выравнивание физических и химических характеристик в планетарном масштабе. Различия этих характеристик в отдельных морях по окраинам великого земного водоема относительно невелики и носят второстепенный характер. Иная картина получается, если мы займемся водами суши. Эта составная часть гидросферы разделена на множество отдельных бассейнов, либо связанных с океаном, либо нет (бессточных). В каждом отдельно взятом бассейне качество воды может существенно отличаться от других, даже непосредственно соседствующих бассейнов. Особенно разнообразны отличия в бассейнах, не имеющих связи с океаном, именно поэтому растительный и животный мир рек и озер более разнообразен, чем органический мир океана.

К водам суши относятся и подземные воды, почти столь же разнообразные, как и поверхностные. Однако, если большинство поверхностных вод суши пресные, т. е. содержат ничтожно мало растворимых минеральных солей, то в подземном мире наблюдается обратная картина: большинство подземных вод является минерализованными, причем иногда настолько сильно, что могут при определенных условиях образовывать рудные месторождения. Скопления ценных минералов подобного типа так и называется гидротермальными, т. е. созданными деятельностью текучих вод с высокой температурой.

Существенно то обстоятельство, что между океа-носферой и водами суши имеется постоянная взаимосвязь: реки, впадающие в моря, сбрасывают в океан континентальные воды, небольшая часть которых может непосредственно вернуться на сушу через подземные трещины в прибрежной зоне, однако основная масса речного стока возвращается на континент иным путем: после испарения с поверхности океана влага попадает в атмосферу, где собирается в облака; ветер гонит эти облака в сторону суши, где они, проливаясь дождями, снова попадают в ручьи и реки. Таким путем совершается вечный круговорот воды в природной сфере. Итак, вода в природе встречается в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Наиболее привычно нам ее жидкое состояние. Но на поверхности Земли вода находится и в твердом состоянии: в виде льдов и многолетних снегов. Ледники и вечные снега занимают около десятой части общей поверхности суши. Материковый ледниковый покров не остается неизменным во времени. Площадь, занятая ледниками, может то увеличиваться, то уменьшаться. Эти изменения определяются колебаниями климата: в более холодные периоды, когда материковые льды «расползаются» по поверхности планеты, наступают, как говорят ученые, ледниковые эпохи. В противоположном случае на Земле происходит потепление. Именно в такую эпоху потепления и живем сейчас мы с вами.

Общее оледенение поверхности планеты влияет на уровень Мирового океана. Таяние многолетних льдов приводит к повышению его уровня и к наступлению моря на низменные участки суши, а следовательно, непосредственно воздействует на живые организмы, которые здесь обтают, а также и на человеческое общество. Существенной частью общего круговорота воды в природе является испарение. Выше уже было сказано об испарении с поверхности океана, но подобный процесс (хотя и в меньшем объеме) происходит и над континентами. Под действием солнечного тепла частицы воды переходят в газообразное состояние и поднимаются в атмосферу, самую внешнюю, воздушную оболочку Земли. Водяной пар составляет количественно незначительную часть атмосферы (около 4%), но эта атмосферная влага (большая ее часть пребывает даже в виде ледяных кристалликов) имеет очень большое значение. Именно из нее образуются облака, проливающиеся благотворными дождями, так необходимыми для всего живого на нашей планете.
Но основная часть атмосферы состоит из химически чистых газов. Некоторые из них нейтральны лдя живых существ (азот, инертные газы), другие влияют на организмы — либо положительно (кислород), либо отрицательно (окиси углерода). Надо отметить, что само существование кислорода обусловлено процессом фотосинтеза, происходящим в зеленых растениях. Таким образом, газ, необходимый для дыхания животных, в значительной степени сам является продуктом жизнедеятельности организмов низшего трофического уровня. Количество кислорода на Земле в течение миллиардов лет ее истории не оставалось неизменным. Оно постоянно увеличивалось,  значительно —  в последние 300 — 400 млн. лет, когда существенно возросла глобальная масса зеленых растений, что повлияло на интенсификацию процессов фотосинтеза, в результате которых зеленые растения разлагают (под воздействием солнечного света) углекислый газ, высвобождая кислород. Земная атмосфера несет еще одну важную функцию: она защищает поверхность планеты от жесткого космического излучения. Без такого щита органическая жизнь была бы вообще невозможна. Именно поэтому ученые с такой тревогой относятся к процессам локального разрушения атмосферы (это прежде всего — озоновые дыры, возникающие, как полагают, из-за промышленной деятельности людей).
За последние десятилетия гидросфера и атмосфера стали важными индикаторами отношения человека к географической среде. Загрязненные промышленными отходами воздух и вода становятся нередко губительными для жизни. И природа как бы подает человеку сигнал опасности. И мы должны отреагировать на него, чтобы наши дети и внуки смогли наслаждаться чистой едой, вдыхать свежий воздух, любоваться закатами и рассветами.