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水圈

地球的最重要的特色之一是有水,素称“水星”。地表的广大面积被水所覆盖,主体是海洋,占地球表面积的70.9%。此外,还有大陆上的湖泊、河流和冰川,土壤和浅部岩石的孔隙也含有一定数量的“地下水”。这样就构成了一个不甚规整而基本上连续的水圈。水圈质量为140亿亿吨,约为13.6亿立方千米,占地球总质量的0.024%。初期地球上水很少,最早是从大气中分化出来的。当时大气中的大量水气,由于温度降低,以尘埃为凝结核,形成水滴降落地面。更多的水来自地球内部岩石中的结晶水,它们由于温度升高形成水汽,随火山活动等逸出地壳进入大气中,经凝结降落地面,因此水圈是整个地质时期由小到大,长期积累的结果。正是由于有水的存在,地球才被称为生命的星球。

地球上的水分在气态、液态和固态间可以借助于太阳辐射的热力作用而相互转化,液态水通过蒸发、蒸腾转化为大气中的气态水,气态水再通过降水回到地面,构成地球表面的水分循环。水在地球上的存在形式,大体分地面水、地下水、大气水和生物水四大部分。地面水主要包括海洋、湖泊、河流、沼泽、冰川等各种水体;地下水主要指储存在土壤和岩石空隙中的水;大气水是指悬浮于大气中的水蒸汽或固态、液态水;生物水主要指一切生物有机体内的水分。

地球上全部河流、湖泊及沼泽的总水量约为19万立方公里,仅占地球上总水量的0.014%,这部分水与人类生活密切联系。大陆冰雪总水量为2406万立方公里,约占地球总水量的1.74%,占地球上淡水总量的68.7%,为地球上储量最多的淡水资源,但难以开发利用。大气水总量约有12900立方公里,占地球总水量的0.001%。生物水总量约有1120立方公里,约占地球总水量的0.0001%。

地下水是水圈的重要组分之一,其储藏量只占全世界水储总量的1.7%,但其绝对数量(4,000,000立方千米)仍然是很可观的。它占全球淡水资源总量的14%,占液态淡水资源总量的94%。世界上许多地方的水井和山泉都是靠地下水补给的,人类的农业灌溉、工业用水、生活用水也大量来自地下水。

地表水、地下水和大气中的水,在太阳辐射热的影响下,不断地进行着循环,并转化为强大的动能,成为改变地表面貌的重要因素。大气的降水、河水的流动、地下水的活动等等,一方面破坏地表及地下一定深度的岩石,一方面又形成新的岩石。同时,水是一切有机体的生长要素,而有机体是改变地球面貌的又一个重要的要素。因此水是参与地球发展和地壳变化最积极的因素之一。

地球上的生命最初是在水中出现的。水是所有生物体的重要组成部分。人体中水占70%;而水母中98%都是水。水中生活着大量的水生植被等水生生物。水有利于体内化学反应的进行,在生物体内还起到运输物质的作用。水对于维持生物体温度的稳定起很大作用。

水对气候具有调节作用。大气中的水汽能阻挡地球辐射量的60%,保护地球不致冷却。海洋和陆地水体在夏季能吸收和积累热量,使气温不致过高;在冬季则能缓慢地释放热量,使气温不致过低。

水是人类生活的重要资源,人类社会依赖水而生存发展,特别是农业需要大量水进行灌溉,人类文明的起源大多都在大河流域。早期城市一般都在水边建立,以解决灌溉、饮用和排污问题。在人类日常生活中,水在饮用、清洁、洗涤等方面的作用不可或缺。

水资源虽然属于再生资源,但再生的数量仍是有限的,只有当对一个地区的水资源的开发利用量不超过它本身自然恢复量,是不会产生供需之间的矛盾。故水资源并不是取之不尽,用之不竭的,而是一种有限的自然资源。