Данная статья посвящена изучению сущности понятия гидросфера, появлению науки о гидросфере — гидрологии и описанию вклада в развитие науки различных учёных, которые изучали гидросферу.

Ключевые слова: гидросфера, гидрология, Эбергард Мельхиор, Эдмунд Галлей, Эдуард Зюсс, Ломоносов, Шокальский, Калинин, Кирюхин.

Введение

Земной шар покрыт географической оболочкой, включающей в себя литосферу, биосферу, атмосферу и гидросферу. Без комплекса геосфер и их тесного взаимодействия не было бы жизни на планете. [5]

Цель данной статьи — изучить сущность понятия «гидросфера» и вклад наиболее известных учёных в развитие науки гидрологии.

Задачи:

– изучить понятие гидросфера,гидрология

– найти информацию об известных учёных гидрологах .

Методы исследования: анализ и синтез.

Гидросфера — это одна из важнейших оболочек Земли. С древних времён учёные уделяли много внимания изучению воды. Именно благодаря тому, что есть вода на Земле зародилась жизнь. [3]

Рис. 1. Схема географических оболочек Земли. (Из открытых источников)

Гидросфера (гидро — в переводе с древнегреческого вода, сфера — шар) — непрерывная водная оболочка Земли, содержащая воду во всех её агрегатных состояниях (жидком, твёрдом и газообразном), с постоянным водообменом между всеми геосферами и космическим пространством и с превращением её из одного состояния в другое в ходе круговорота воды в природе.

Гидросфера — это одна из древнейших оболочек земли, она существовала практически во все археологические эпохи. Предположительно, основная масса гидросферы появилась в результате вплавления и удаления газов вещества мантии Земли в течение первых сотен — тысяч миллионов лет истории планеты, когда этот процесс мог происходить более интенсивно . [3]

Гидросфера выполняет такие важные функции, как:

1. Регуляция климата. Воды морей, рек и океанов влияют на климат на планете. Например, тёплое течение Гольфстрим смягчает климат в Европе. Нагретые массы воды перемещаются морскими течениями из тропиков к полюсам, а холодные арктические воды к экватору.
2. Поддержание жизни на Земле. Вода — это основной элемент всех живых организмов.
3. Участие в геологических процессах планеты. Например, остатки живых организмов осаждаются на дне морей и образовывают осадочные породы, из которых со временем формируются горы. Вода может вымывать в горах породы в следствие чего появляются карстовые пещеры.
4. Экономическая функция. Гидросфера обеспечивает человека рыбой и другими продуктами. На мощных реках строятся гидроэлектростанции, которые обеспечивают людей электроэнергией. Моря, озёра и реки — это путь перемещения транспорта.

Изучением гидросферы занимается наука гидрология. В большой Российской энциклопедии дано следующее определение науки гидрологии — это комплекс наук, изучающий природные воды Земли и происходящие в них процессы. В действительно самостоятельную науку гидрология оформилась лишь в 1920–1930-х гг. Гидрология входит в комплекс наук о Земле. [1] В переводе с греческого «гидро» — вода, «логос» — учение. Поэтому дословно гидрология — это «учение о воде».

По мнению ученых 71 % поверхности Земли покрыт водой. Большая часть воды на планете находится в жидком состоянии, и ни одно место на Земле не обходится без присутствия воды, даже в пустынях она присутствует в виде водяного пара в воздухе. Основной объем пресной воды находится в виде ледников и подземных вод. И только 1 % пресной воды составляют реки и озера.

Вода была с древних времён важна человечеству. Из истории Древнего Египта мы знаем, что уже 6000 лет назад появились первые гидрологические наблюдения. Жрецы вели наблюдения за состоянием реки Нил — они составили календарь, в котором отмечали в какие даты разливался Нил и возвращался в свои берега. От этого зависел их урожай и выживание древнеегипетского общества.

Изучением воды и речных систем занимались также и ученые Древней Греции: Фалес, Гераклит, Платон, Аристотель.

В 1694 году немецкий ученый Эбергард Мельхиор в своей книге предложил термин «гидрология».

Эдмунд Галлей (1656–1742) — английский астроном, физик, демограф, геофизик — внёс большой вклад в развитие гидрологии. Галлей первый дал более похожее представление о круговороте воды в природе. На примере Средиземного моря, учёный показал, что когда происходит испарение воды с поверхности моря — этот объём воды значительно превышает объем притока речных вод в море. Эдмунд Галлей дал приближённую количественную оценку объёма круговорота воды.

Рис. 2. Портрет Эдмунда Галлея неизвестного художника

А в 1883 году Австрийский геолог Эдуард Зюсс ввёл термин «гидросфера» в своей книге «Лик планеты».

Рис. 3. Портрет Эдуарда Зюсса (источник — Большая российская энциклопедия)

Значительный вклад в исследование гидросферы внесли отечественные ученые. Они изучали реки, озера, Мировой океан, подземные воды и другие объекты.

Изучение поверхностных и подземных вод занимался великий русский учёный Михаил Васильевич Ломоносов.

Рис. 4. Портрет М. В. Ломоносова (гравюра 1757 года)

Михаил Васильевич развивал науку гидрология. Именно Ломоносов описал такое явление, как круговорот воды в природе, близко к современным представлениям. Он провёл большую научную работу по изучению состояния и режима водных объектов. Появилось научное описание уровня воды, об устьях притоков, о замерзании и вскрытии рек, засорённости русел рек и т. д. Для исследования свойств воды Михаил Васильевич создал первую в нашей стране химическую лабораторию. Он придумал прибор для измерения скорости воды, а также прибор, который назвал «батоскоп» для улучшения подводных наблюдений.

Многие учёные проводили исследования гидросферы, но были и большие экспедиции. Одна из самый крупных и важных из них: экспедиция на корабле «Челленджер» в 1872–1876 годах. Эта экспедиция стала первой комплексной экспедицией в истории изучения Мирового океана.

Идея этой экспедиции принадлежала шотландскому биологу. Она была создана благодаря двум организациям: Британской академии наук и Британского адмиралтейства. Участниками этой экспедиции было пройдено расстояние в 69 тыс. морских миль, что составляет более трёх окружностей экватора, собраны данные о течениях и морских организмах, о глубинах океана, а также о температуре воды, пересечены с севера на юг и с запада на восток Тихий и Атлантический океаны.

Рис. 5. Команда экспедиции «Челленджера» (фото из открытых источников)

В ходе экспедиции открыли Марианскую впадину (самую глубокую точку океана), собрали данные о строении океанического дна. Ею было найдено более четырёх тысяч видов морских животных, внесён большой вклад в развитие гидрологии и положено начало современной океанологии. Данными, которые получила эта экспедиция до сих пор пользуются учёные.

Одним из известных в науке имен является Юлий Михайлович Шокальский. Он с юных лет интересовался океаном. В 1877 году он окончил учёбу в Морском корпусе с нахимовской премией и стал офицером флота. Затем он окончил морскую академию и начал научную деятельность в Главной геофизической обсерватории. Он считается отцом Российской океанографии.

Рис. 6. Портрет Ю. М. Шокальского (из открытых источников)

Вот лишь самые главные достижения черноморской экспедиции Шокальского: проведено изучение Чёрного моря, в 1923 по 1927 г океанографическая экспедиция под руководством Шокальского составила первую карту рельефа дна Чёрного моря, а также открыла круговое течение против часовой стрелки.

Эта экспедиция выявила, что органический мир развит только в верхнем слое воды глубиной до 200 м воды, а в нижнем слое вода заражена сероводородом. Он принимал участие в освоении Северного морского пути. Вместе с Андреем Вилькицким (главой Гидрографического управления) Шокальский организовал экспедицию ледовых судов «Вайгач» и «Таймыр», они совершили несколько плаваний в 1910–1915 годах по Северному Ледовитому океану, в ходе которой они описали несколько островов.

Шокальский был очень умный человек. Он также провёл исследование нескольких озер. Проводя исследование Ладожского озера, Шокальский определил его площадь, вычислил объем водной массы, измерил глубины и изучил тепловой режим. Шокальский занимался лимнологией (наукой о озерах и других пресных водоёмах). Он написал инструкции по исследованию озер и других водных объектов. Кроме того, учёный определил причины колебания уровня Каспия. [2]

Выдающимся гидрологом 20 века был Геннадий Павлович Калинин (1916–1975), который заложил основы нового научного направления — глобальной гидрогеологии. Он изучал глобальный влагооборот, исследовал формирование и изменение водного баланса Земного шара.

Рис. 7. Геннадий Павлович Калинин (фото из открытых источников)

Геннадий Павлович основал научные школы по изучению глобального влагооборота. Калинин предложил методы прогнозирования объёмов речного стока. В 1972 г стал основателем космической гидрологии, позволявшей использовать данные со спутников, для новых гидрологических исследований.

Знаменитый учёный-гидрогеолог Владимир Андреевич Кирюхин (1930–2011) внёс значительный вклад в развитие гидрологии. Он выявил закономерности формирования подземных вод и их распространения, определил основные экологические проблемы эксплуатации водоносных систем, а также обосновал гидрогеологическое районирование страны.

Рис. 8. Владимир Андреевич Кирюхин (фото из открытых источников)

Выводы

Конечно, в рамках статьи невозможно описать вклад всех учёных в развитие науки гидрологии. И в настоящие время ведутся масштабные гидрологические исследования. Гидрология выделилась в самостоятельную науку только в начале 20 века, а появилась в 19 веке благодаря учёным К. Ф. Рулье и Э. Геккелю, в результате появления проблемы загрязнения водоёмов. На данный момент в гидрологии много разделов, но одно из важнейших направлений — это гидроэкология. Гидроэкология изучает водные экосистемы. Самое важное, что делает эта наука — помогает находить способы очищения водных объектов от загрязнений, ищет методы введения производственной деятельности таким образом, чтобы водные объекты не загрязнялись, а также она занимается изучением экологических процессов в гидросфере.

Литература:

1. А. Ю. Семенова. Курс лекций. — Керчь: Керченский государственный морской технологический университет, 2020. — 81 с. https://lib.kgmtu.ru/wp-content/uploads/no-category/4997.pdf
2. Горончаровский В. А. Юлий Михайлович Шокальский (1856–1940). В книге: Отцы-основатели РАИМК. 2022. С. 755–766 http://elibrary.ru/item.asp?id=49553999
3. Гидросфера. Большая российская энциклопедия. https://bigenc.ru/c/gidrosfera-0bb8af
4. Константинова Т. Воды Земли.- Журнал «География» № 39/2004 https://geo.1sept.ru/article.php?ID=200403906
5. https://obrazovaka.ru/geografiya/gidrosfera-zemli.html