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第7章 地球大气圈和水圈(2)

水是宝贵的自然资源,也是自然生态环境中最积极、最活跃的因素。同时,水又是人类生存和社会经济活动的基本条件。

大家看看地球仪,便可发现地球上的海陆分布是有一定特征的。北极圈里是一个几乎被大陆包围着的海洋,叫做北冰洋;南极圈里却是一个被海洋包围着的陆地,叫做南极洲。此外,我们还看到陆地主要分布在北半球,越向南半球,陆地面积越来越小,海洋的面积越来越大。在不同纬度地带上的海陆分布的比例也各有不同。

地球上的海洋是互相联系着的一个整体。人们根据习惯把它分成太平洋、大西洋、印度洋、北冰洋四个大洋。其中最大的是太平洋。它位于亚洲、南美洲、北美洲、大洋洲和南极洲之间,面积为17968万平方千米,约占海洋总面积的50%,它的水量几乎占地球表面总水量的一半。太平洋也是世界上最深的大洋,平均深度为4300米。最深处在太平洋西部的马利亚纳海沟,达11033米。人类至今还未到达过这么深的地方。1960年1月,有个叫皮卡尔的比利时人,曾乘坐专门制造的深海潜水器,在马利亚纳海沟,下潜到10919米的地方,但离最深的洋底还差114米呢。

地球上的水资源大西洋位于欧洲、非洲、南美洲和北美洲之间,南临南极洲,北连北冰洋,面积约为9336万平方千米,差不多要比太平洋小一半,平均深度为3926米,是世界第二大洋。

印度洋位于亚洲、非洲和大洋洲之间,南临南极洲,面积为7491万平方千米,平均深度为3897米,是世界第三大洋。

北冰洋位于欧亚大陆和北美洲之间,大致以北极为中心,绝大部分在北极圈内。它是世界大洋中最小的一个,面积只有1310万平方千米,仅占海洋总面积的4%,平均深度也只有1200多米。北冰洋是个寒冷的海洋,它的表层海水温度年平均为-1~-2℃,几乎是一个“千里冰封”的世界。

地球上的水除海洋外,还有河流、湖泊,以及藏在土壤和岩层的孔隙和裂隙中的水。分布在陆地表面上的水叫“地表水”,藏在土壤和岩石中的水叫“地下水”。

陆地上的巨大水体是湖泊,各大陆上差不多都有一些大湖。欧亚大陆交界处的里海,面积有371万多平方千米,是世界上最大的湖。不过里海的水与海水一样是咸的,这种湖叫做“咸水湖”。欧亚大陆上中亚细亚的咸海,面积66万多平方千米,也是一个咸水湖。亚洲的贝加尔湖,面积31万多平方千米,它的最大深度为1741米,是世界上最深的湖泊。

北美洲可说是世界上大湖最多的地方。尤以位于加拿大和美国边界上的苏必利尔湖、休伦湖、密歇根湖、伊利湖和安大略湖为最著名,其中苏必利尔湖是世界上第二大湖。这些大湖之间由水道和瀑布互相连通,面积共为245万多平方千米,号称“五大湖”。此外,加拿大的大熊湖和大奴湖,面积各为31万平方千米和3万平方千米,也是北美洲的大湖。

非洲的大湖有维多利亚湖,面积约为69万平方千米,坦噶尼喀湖,面积约为33万平方千米,以及尼亚萨湖,面积约为3万平方千米。这些大湖集中分布在东非地区。其中维多利亚湖是世界第三大湖。所有这些大湖,除里海、咸海外,都是淡水湖。

陆地上除了湖泊外,还有为数众多的河流,它们把大量地表水汇集起来,不停地送入海洋。少数河流则流入大陆内部的沙漠或内陆湖泊。世界上的大河,如按它们的长度来说,最长的是非洲的尼罗河全长6650千米;南美洲的亚马逊河,全长6400千米,居世界第二;北美洲的密西西比河,全长6270千米,居世界第四。在亚洲,我国的长江和黄河,分别长6380千米和5464千米,是世界第三和第五长河。此外,欧洲最长的河是伏尔加河,全长3690千米;大洋洲的大河是墨累河,长2575千米,但它们在世界大河中已不足称道了。

如果按河流每年入海的总水量来说,那些位于热带、亚热带降雨丰沛地区的大河便名列前茅了。其中,亚马逊河仍然遥遥领先,居世界第一位。它每年入海的总水量约为3787立方千米;非洲的第二长河刚果河,每年入海的总水量约为1200立方千米,跃居世界第二位;我国的长江居世界第三位,每年入海总水量约1000立方千米,是欧洲第一大河伏尔加河的四倍;而黄河由于流经干旱、半干旱的北温带,流域面积比其他大河又小,所以它每年入海的总水量仅51立方千米,只是长江入海总水量的1/20稍多些。

自然界的水通常是以液态、气态和固态三种形式出现的。海洋、湖泊及河流等水体主要是液态水,而气态水主要分布在大气中。一般地说,水汽主要分布在大气层的底层即对流层里。在大气层的顶部电离层里,水已分解成为氢和氧的离子状态了。

对流层里的水汽分布是很不均匀的。如海洋上空含的水汽多,大陆内部干旱的沙漠上空含的水汽少。平均起来,1立方米空气中水的含量为02~1克,在个别情况下,如在积雨云里,1立方米空气中可含4~5克,甚至更多。空气中水汽总量是很微少的,但它却是地球上水的一个极重要的组成部分。

地球上的固态水——冰和雪,主要分布在气候寒冷的地方,如南、北极地区或海拔很高的山上。这些地方经常下雪,同时积雪也不易融化。因此大量的雪,年复一年地积聚起来,互相压实、冻结,形成了坚硬的冰层,覆盖着地面和山峰。在南极洲和北极地区的格陵兰岛,这种面积广、厚度大的冰层被称为大陆冰川;覆盖在高山上的冰层叫做高山冰川。例如在我国的青藏高原和帕米尔高原的高山上,以及位于赤道地区的非洲乞里马扎罗山顶上都有这种高山冰川。

知识点固体物质迁移

固体物质迁移是地理坏境中重要的一项,内营力及外营力均可造成固体物质的迁移,但有效地传送地表固体物质的动力是外营力,包括风、波浪、潮汐、海啸、地下水、地表径流等,它们将物质从一地搬运至另一地沉积起来,进行着均夷作用使地表趋于平缓。固体物质搬运、迁移的方式有滚转、悬移、溶解、漂浮等4种。当侵蚀作用、搬运作用减弱,沉积作用出现,形成了泛滥平原、三角洲平原、冲积扇等地形。

丰富的水量

既然水在地球上分布得如此广泛,从天空到地下都有,那么地球上到底有多少水呢?要回答这个问题却很不容易。不少科学家曾搜集了许多资料,用不同的方法作过许多分析和计算,到目前为止仍不过是提出一些各不相同的概略数字而已。

根据大家所常引用的估算数字,地球上海洋水体的总量约为137亿立方千米,占地表总水量的976%。地球上的固态水,即分布在极地的大陆冰川和高山冰川,总共约有3000万立方千米。这些冰川如果完全融化成淡水的话,将会使世界海洋面上涨50多米,能把陆地上广大的平原变成水乡泽国。

陆地上的水,包括蓄在河流、湖泊、水库、沼泽及地表土壤层中的水,估计约有400万立方千米,而空气中的水只有12万立方千米。

由此看来,地球表面的总水量约为14亿多立方千米。其中除海水占绝大部分外,冰川占21%,陆地水占03%,大气中的水量最少,仅占全部水量的百万分之九。

除地表水外,岩层中和地球内部尚含有大量的水。它与人类的生产和生活密切相关。有人估算这部分地下水约有6000万~1亿立方千米,而其中与地表水能进行相互交换和沟通的地下水约有400万立方千米。在人类今后的生产和生活中,对这部分地下水的开发和利用将更加重视。

知识点水的储存形式

液态和固态水体所覆盖的地球空间: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,包括大气中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物体内的水。各种水体参加大小水循环,不断交换水量和热量。水圈中大部分水以液态形式储存于海洋、河流、湖泊、水库、沼泽及土壤中;部分水以固态形式存在于极地的广大冰原、冰川、积雪和冻土中;水汽主要存在于大气中。三者常通过热量交换而部分相互转化。

地球水循环

有句成语叫“川流不息”,说的是水的流动性。事实上的确如此,世界上绝大多数的河流都在日夜不停地流向海洋。据估算,全年入海的河水总量有37400立方千米左右。然而陆地上的全部河流在同一时间内却只能容纳1200立方千米的水。那么河流从哪里得到这么多水源源不断地流入海洋?

水和自然界里的所有物质一样,在不停地运动着、变化着,从一种状态变为另一种状态。河水主要是由大气降水补给的,大气降水来源于大气中的水汽,水汽的大部分又是海水蒸发后被气流带到陆地上空的,而海洋上空被带走了的这部分水,最终又被流入海的河水不断地补充着,从而构成了地球上水的循环。水循环说起来简单,其实,水的循环过程是相当复杂的。

地球水循环图我们把世界大洋作为地球上水循环的起点。太阳照射着地球,每年要用3×1023卡的热量(占地球接受太阳能的25%),将整个地球表面511万立方千米的水,蒸发为水汽。其中从大洋表面蒸发的水就有411万立方千米,而它的2/3又经大气降水重新落到海洋里,构成水的小循环。其余1/3的水被气流带入大陆上空,和陆地上植物蒸腾的水汽以及从土壤、其他水体中蒸发的水汽合在一起,在陆地上空遇冷凝结,以雨或雪的形式落到地面。每年陆地上的降水量约达10万立方千米。其中一部分被地面植物截留或通过植物及地面重新蒸发到空中;一部分在地面低洼处汇成湖泊及河流,以河水形式重返海洋;另一部分则渗入地下,慢慢汇聚成地下水。地下水在土壤和岩石的孔隙中缓慢地流着,有的重新流到河床里变成河水,有的从地下慢慢流入海洋。此外,地球内部尚能分离出一部分水,通过火山喷发或温泉的形式上升到地面,这种水叫做“原生水”。每年由地球内部分离出的原生水相当有限。

落到地面的雪融化后,以地表水或地下水形式回到海洋。而落到极地或高山上的雪所形成的高山冰川和大陆冰川也在缓慢地运动着,有的直接融化补给河流,有的直接缓慢地“爬入”海洋。不过这部分水返回海洋的周期就相当漫长了。

总之,从海洋表面蒸发后,被气流带入陆地上空的那一部分水,最终又通过各种不同的途径重返海洋,水的这种循环叫做大循环。

由此看来,“川流不息”的河水永不会枯竭,因为它是地球上永恒不绝的水循环的一个中间环节。同时我们也注意到,在水循环过程中,运动着的大气是水的一个极为重要的“运输工具”。如果没有它不知疲倦地从海洋向陆地运输着水汽,那么陆地早已成为一片荒漠了。由于地球上永不停息地进行着大规模的水循环,才使地球上的水能够以各种方式重新分配着,并为一切生物提供了生活条件。

知识点海陆内循环

地球上的水连续不断地变换地理位置和物理形态(相变)的运动过程,又称水分循环或水文循环。地球上的水包括海洋中的水、大陆上的水、大气中的水及地下水等,以气态、液态和固态形式存在。水循环的过程是:在太阳辐射能的作用下,从海陆表面蒸发的水分,上升到大气中;随着大气的运动和在一定的热力条件下,水汽凝结为液态水降落至地球表面;一部分降水可被植被拦截或被植物散发,降落到地面的水可以形成地表径流;渗入地下的水一部分从表层壤中流和地下径流形式进入河道,成为河川径流的一部分;贮于地下的水,一部分上升至地表供蒸发,一部分向深层渗透,在一定的条件下溢出成为不同形式的泉水;地表水和返回地面的地下水,最终都流入海洋或蒸发到大气中。

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