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水圈

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水圈(Hydrosphere),地質學專業術語,是指由地球表面上下,液態、氣體和固態的水形成一個幾乎連續的、但不規則的圈層。
水圈中的水,上界可達大氣對流層頂部,下界至深層地下水的下限,包括大氣中的水汽地表水土壤水地下水和生物體內的水。
水圈中大部分水以液態形式儲存於海洋、河流、湖泊、水庫、沼澤及土壤中;部分水以固態形式存在於極地的廣大冰原、冰川、積雪和凍土中;水汽主要存在於大氣中,三者常通過熱量交換而部分相互轉化。 [1] 
中文名
水圈
外文名
Hydrosphere
類    型
地質學專業術語
包    括
液態、氣態和固態的水
學    科
自然地理學

水圈簡介

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湖泊 湖泊
水圈的主體是世界大洋,其面積佔全球面積的約71%。陸地上的湖泊、河流、沼澤、冰川、地下水,甚至礦物中的水都是水圈的組成部分。可見,水是地球表面分佈最廣泛的物質。同時,水也是地表最重要的物質和參與地理環境物質能量轉化的重要因素。
水分和能量的不同組合使地球表面形成了不同的自然帶、地帶和自然景觀類型,水溶解岩石中的營養物質,為滿足生物需要創造了前提。水分循環不僅調節氣候、淨化大氣,而且幾乎伴隨一切自然地理過程促進地理環境的發展與演化。 [2] 

水圈地球水源

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水圈 水圈
地球上的總水量約1.36×109立方千米,其中海洋佔97.2%,覆蓋了地球表面積的71%。地表水約2.3×105立方千米,其中淡水只有一半,約佔地球總水量的萬分之一。地下水總量8.40×106立方千米。大氣中水量為1.3×104立方千米。地球上的水以氣態、液態和固態三種形式存在於空中、地表和地下,這些水不停地運動着和相互聯繫着,以水循環的方式共同構成水圈。 [2] 
它與大氣圈、生物圈和地球內圈的相互作用,直接關係到影響人類活動的表層系統的演化。水圈也是外動力地質作用的主要介質,是塑造地球表面最重要的角色。如溝谷、河谷、瀑布都是流水侵蝕的作用形成;溶洞、石林、石峯等喀斯特地貌都是流水溶蝕作用形成。 [2] 

水圈儲存形式

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冰川 冰川
液態和固態水體所覆蓋的地球空間。水圈中的水上界可達大氣對流層頂部,下界至深層地下水的下限。包括大氣中的水汽、地表水、土壤水、地下水和生物體內的水。各種水體參加大小水循環,不斷交換水量和熱量。水圈中大部分水以液態形式儲存于海洋、河流、湖泊、水庫、沼澤及土壤中;部分水以固態形式存在於極地的廣大冰原、冰川、積雪和凍土中;水汽主要存在於大氣中。三者常通過熱量交換而部分相互轉化。 [2] 

水圈水循環

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水循環 水循環
地球表面的水是十分活躍的。海洋蒸發的水汽進入大氣圈,經氣流輸送到大陸、凝結後降落到地面,部分被生物吸收,部分下滲為地下水,部分成為地表徑流地表徑流地下徑流大部分迴歸海洋。水在循環過程中不斷釋放或吸收熱能,調節着地球上各層圈的能量,還不斷地塑造着地表的形態。
水圈中的地表水大部分在河流、湖泊和土壤中進行重新分配,除了迴歸于海洋的部分外,有一部分比較長久地儲存於內陸湖泊和形成冰川。這部分水量交換極其緩慢,週期要幾十年甚至千年以上。從這些水體的增減變化,可以估計出海陸間水熱交換的強弱。
大氣圈中的水分參與水圈的循環,交換速度較快,週期僅幾天。由於水分循環,使地球上發生複雜的天氣變化。海洋和大氣的水量交換,導致熱量與能量頻繁交換,交換過程對各地天氣變化影響極大。各國極其關注海-氣相互關係的研究。生物圈中的生物受洪、澇、乾旱影響很大,生物的種羣分佈和聚落形成也與水的時空分佈有極密切的關係。生物羣落隨水的豐缺而不斷交替、繁殖和死亡。大量植物的蒸騰作用也促進了水分的循環。水在大氣圈、生物圈和岩石圈之間相互置換,關係極其密切,它們組成了地球上各種形式的物質交換系統,形成千姿百態的地理環境 [2] 

水圈形成過程

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太陽系八大行星之中只有地球是被液態水所覆蓋的星球。地球上水的起源在學術上存在很大的分歧,有幾十種不同的水形成學説。有觀點認為在地球形成初期,原始大氣中的氫、氧化合成水,水蒸氣逐步凝結下來並形成海洋;也有觀點認為,形成地球的星雲物質中原先就存在水的成分。 [2] 
大氣圈和水圈起源 大氣圈和水圈起源
另外的觀點認為,原始地殼中硅酸鹽等物質受火山影響而發生反應、析出水分。也有觀點認為,被地球吸引的彗星和隕石是地球上水的主要來源,甚至地球上的水還在不停增加。 [2] 
地球剛剛誕生的時候,沒有河流,也沒有海洋,更沒有生命,它的表面是乾燥的,大氣層中也很少有水分。地球是由太陽星雲分化出來的星際物質聚合而成的,它的基本組成有氫氣和氮氣以及一些塵埃。固體塵埃聚集結合形成地球的內核,外面圍繞着大量氣體。地球剛形成時,結構鬆散,質量不大,引力也小,温度很低。後來,由於地球不斷收縮,內核放射性物質產生能量,致使地球温度不斷升高,有些物質慢慢變暖熔化,較重的物質,如等聚集在中心部位形成地核,最輕的物質浮於地表。
隨着地球表面温度逐漸降低,地表開始形成堅硬的地殼。但因地球內部温度很高,岩漿活動就非常激烈。火山爆發十分頻繁,地殼也不斷髮生變化,有些地方隆起形成山峯,有的地方下陷形成低地與山谷,同時噴發出大量的氣體。由於地球體積不斷縮小,引力也隨之增加,此時,這些氣體已無法擺脱地球的引力,從而圍繞着地球,構成了“原始地球大氣”。原始大氣由多種成分組成,水蒸氣便是其中之一。 [2] 
組成原始地球的固體塵埃,實際上就是衰老了的星球爆炸而成的大量碎片,這些碎片多是無機鹽之類的東西,在它們內部藴藏着許多水分子,即所謂的結晶水合物。結晶水合物裏面的結晶水在地球內部高温作用下離析出來就變成了水蒸氣。噴到空中的水蒸氣達到飽和時便冷卻成雲,變成雨,落成地面上,聚集在低窪處,逐漸積累成湖泊和河流,最後彙集到地表最低區域形成海洋。 [2] 
地球上的水在開始形成時,不論湖泊或海洋,其水量不是很多,隨着地球內部產生的水蒸氣不斷被送入大氣層,地面水量也不斷增加,經歷幾十億年的地球演變過程,最後終於形成我們現看到的江河湖海。 [2] 

水圈人類

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水圈人體組成

水是人類生活中不可缺少的物質,人類為了維持生命,必須喝水和從食物中得到必要的水分。一個成年人體內水的總量佔總體重的65%~70%。人體內的水主要存在於血液、淋巴和細胞中,人的血液與海洋水有着千絲萬縷的聯繫。人的器官和組織中都有水:心、肺、腎中約佔80%,骨骼中平均佔30%,牙齒琺琅質中佔0.3%。在人體中的生物液體,唾液、胃液、尿中佔95%~99%。 [2] 

水圈相互影響

人類大規模的活動對水圈中水的運動過程有一定的影響。大規模的砍伐森林、大面積的荒山植林、大流域的調水、大面積的排幹沼澤、大量抽用地下水等,都會促使水的運動和交換過程發生相應變化,從而影響地球上水分循環的過程和水量平衡的組成。人類的經濟繁榮和生產發展也都依賴於水。如水力發電、灌溉、航運、漁業、工業和城市的發展,無不與水息息相關。 [2] 
參考資料
  • 1.    李長勝著,能源環境學,山西經濟出版社,2016.06,第7頁
  • 2.    伍光和,王乃昂,胡雙熙,田連恕,張建明.自然地理學:高等教育出版社,2007:35-37