Բնության մեջ ջրի շրջապտույտի տարօրինակությունները

2024 Հեղինակ: Seth Attwood | [email protected]. Վերջին փոփոխված: 2023-12-16 16:07

Ջուրը Տիեզերքում օրգանական կյանքի առաջացման հիմքերից մեկն է: Սա մեր մոլորակի կարևոր տարրերից մեկն է։ Ջուրը կարևոր դեր է խաղում մարդու զարգացման գործում՝ հանդիսանալով մարդու կյանքի հիմքը։ Դպրոցում բնագիտության դասերին մեզ պատմում էին մոլորակի ջրի շրջապտույտի մասին։

Այս գործընթացի սխեման շատ պարզ է (նկ. 1): Ջուրը գոլորշիանում է օվկիանոսների և ցամաքի մակերևույթից, գոլորշիների մոլեկուլները բարձրանում են վերև, այնտեղ ջուրը խտանում է ամպերի տեսքով և տեղումների տեսքով ընկնում գետնին։ Լեռներում ձյունը հալչում է և առաջանում առուներ, որոնք միաձուլվելով գետ են ստեղծում… Երբևէ մտածե՞լ եք, թե որքան ձյուն պետք է անընդհատ հալվի լեռներում, բայց այնտեղ ձյունը ամբողջ տարին է պառկած և կարգով չի հալվում։ պահպանել թեկուզ մեկ գետի հոսքը։

Վերոնշյալ սխեման ճիշտ բացատրություն է տալիս միայն որոշ բնական երևույթների համար և հեռու է մոլորակի վրա ջրի հետ տեղի ունեցող իրական գործընթացներից: Այս գծապատկերը չի բացատրում, թե ինչու են ամպեր առաջանում ձմռանը, երբ ջերմաստիճանը 30 աստիճան ցածր է զրոյից, ջուրը չի կարող գոլորշիանալ։ Մեզ ասում են, որ քամին ծովերից և օվկիանոսներից ամպեր է բերում մայրցամաքի կեսին, բայց հանգիստ եղանակին ամպեր են ձևավորվում նաև ցամաքի վրա: Այս դիագրամը չի կարող բացատրել ընդհանուր տեղումների և գոլորշիացված ջրի քանակի տարբերությունը: Էլ ավելի մեծ առեղծված է գետերով տեղափոխվող ջրի քանակությունը։

Գիտնականները հաշվարկել են մոլորակի ջրի քանակը՝ 1,386,000 միլիարդ լիտր։ Սակայն նման հսկայական ցուցանիշը միայն շփոթեցնում է, քանի որ տեղումների, մթնոլորտում գոլորշու, տարեկան ջրի արտահոսքի գնահատումը կատարվում է տարբեր չափման միավորներով։ Հետեւաբար, շատերը չեն կարող ակնհայտ բաները կապել մեկ ամբողջության մեջ։ Մենք կփորձենք վերլուծել թվերը սովորական հեղուկի չափման միավորներով՝ լիտրով:

Եթե հաշվի առնենք ամբողջ մոլորակը, ապա տարեկան միջինը մոտ 1000 միլիմետր տեղումներ են լինում։ 1] … Օդերեւութաբանության մեջ տեղումների մեկ միլիմետրը համարժեք է մեկ լիտր ջրի մեկ քառակուսի մետրի համար։

Երկրի մակերեսը մոտավորապես 510,072,000 քառակուսի կիլոմետր է: Սա նշանակում է, որ մոտավորապես 510,072 միլիարդ լիտր տեղումներ են ընկնում ամբողջ տարածքում։ Սա մոլորակի բոլոր ջրային պաշարների մեկ երրորդն է։

Հիմնվելով բնության մեջ ջրի շրջապտույտի հիմունքների վրա՝ ջուրը պետք է գոլորշիանա այնքան, որքան տեղումները: Այնուամենայնիվ, օվկիանոսների մակերևույթից գոլորշիացումը, ըստ տարբեր գնահատականների, կազմում է տարեկան մոտավորապես 355 միլիարդ լիտր: Տեղումները մի քանի կարգով ավելի են ընկնում, քան գոլորշիանում են ջրի մակերևույթից: Պարադոքս.

Նման ցիկլով մոլորակը վաղուց պետք է հեղեղված լիներ։ Մեկ այլ հարց է առաջանում՝ որտեղի՞ց է առաջանում ավելորդ ջուրը։ Տեղեկատվական նյութերը ուսումնասիրելուց հետո կարող եք գտնել պատասխանը՝ ջուրը հսկայական քանակությամբ է հայտնաբերվել մթնոլորտում։ Սա 12,700,000 միլիարդ կգ ջրային գոլորշի է։ 2].

Մեկ լիտր ջուրը գոլորշիանալիս տալիս է մեկ կիլոգրամ գոլորշի, այսինքն՝ գոլորշու տեսքով մթնոլորտում բաշխվում է 12,7 միլիոն լիտր։ Թվում է, թե բացակայող օղակը գտնվել է, բայց կրկին հակասություն ունենք. Մթնոլորտում ջրի առկայությունը մոտավորապես հաստատուն է, և եթե մթնոլորտից այդքան քանակությամբ ջուր անդառնալիորեն թափվեր երկրի վրա, ապա մի քանի տարի անց մոլորակի վրա կյանքը անհնար կլիներ:

Գետերում ջրի սպառման հաշվարկը նույնպես հակասական տվյալներ է տալիս։ Օրինակ, ինչպես նշում է Wikipedia-ն՝ վկայակոչելով պաշտոնական աղբյուրները, միայն մեկ Նիագարայի ջրվեժում թափվող ջրի ծավալը կազմում է վայրկյանում 5700 խորանարդ մետր։ Լիտրերով դա կկազմի տարեկան 179755 մլրդ լիտր։

Բայց եկեք շեղվենք հաշվարկներից՝ հիանալու Վենեսուելայի գեղեցկությամբ։ Ինչպես երևում է (նկ. 2), լեռան գագաթը հարթ սարահարթ է, որտեղ չկա ձյուն կամ լճեր, որոնք բավարար չափով կարող են աջակցել ջրվեժներին: Այնուամենայնիվ, այս լեռան ստորոտում իրենց սկիզբն են առնում Ամազոնի, Օրինոկոյի և Էսսեկիբո ավազանների գետերը։

Իսկ Ռորաիմա լեռան վրա ջրվեժների աղբյուրի գոյությունն անհնար է բացատրել բնության մեջ ջրի շրջապտույտի դպրոցական սխեմայով։

Գիտության պատմությունից հայտնի է, որ Վ. Ի. Վերնադսկին ենթադրում էր Երկրի և տիեզերքի միջև գազի փոխանակման գոյությունը։ Վերնադսկին ենթադրում էր, որ որոշ նյութեր քայքայվում են, իսկ այլ նյութեր սինթեզվում են երկրի ընդերքում։ 1911 թվականին Սանկտ Պետերբուրգում Մենդելեևի երկրորդ համագումարում հանդես է եկել «Երկրակեղևի գազափոխանակության մասին» զեկույցով։ Սա այժմ համարվում է գիտական փաստ:

Շատ ավելի ուշ, իռլանդացի, կանադացի և չինացի երկրաֆիզիկոսները մոդելավորեցին Երկրի ինտերիերին բնորոշ պայմանները և ցույց տվեցին, որ ջուրն առաջացել է մոլորակի ինտերիերում դրա սինթեզի արդյունքում: Հետազոտական նյութերը հրապարակվել են Earth and Planetary Science Letters ամսագրում 3].

Այն ցողը, որին մենք սովոր ենք, կարելի է գտնել միայն առավոտյան խոտերի վրա, բայց ֆերմերները լավ գիտեն, որ կա ստորգետնյա ցող, ինչպես նաև ցերեկային ցող, որը նստում է վարելահողերի ներսում: Այսպիսով, Օվսինսկին Ի. Է. իր «Նոր ֆերմերային համակարգ» գրքում խոսում է այս երևույթների մասին։ «Սառցե ցունամիի» դեպքերը (նկ. 3), որոնք նկարահանվել են 2013 թվականին ԱՄՆ Մինեսոտա նահանգում և Կանադայում, դարձել են բնության մեջ ջրի սինթեզի հաստատում։ Մայիսին գարնանը ձյուն է սինթեզվել, և նման դեպքերը առանձնացված չեն։

Գիտնականները հաստատել են այն փաստը, որ տիեզերքում իր շարժման ընթացքում Երկիրը կորցնում է մթնոլորտի նյութի մի մասը։ Այնուամենայնիվ, մոլորակի մթնոլորտը մնում է, ինչը նշանակում է, որ կորցրած նյութը վերականգնվում է։ Սա ճիշտ է մեր մոլորակը կազմող այլ նյութերի համար:

Նյութերի սինթեզի այդպիսի փաստեր են դարձել նավթի արդյունահանումը հյուծված հորերում։ Պարզվել է, որ նախկինում հաշվարկված պաշարներից նավթի 150%-ն արդյունահանվել է վաղուց հայտնաբերված հանքավայրերում։ Եվ այդպիսի վայրեր շատ կային. Վրաստանի և Ադրբեջանի սահմանը (երկու հանքավայրեր, որոնք նավթ են արդյունահանում ավելի քան 100 տարի), Կարպատներ, Հարավային Ամերիկա և այլն: Վիետնամի Սպիտակ վագր հանքավայրը նավթ է արդյունահանում խավերից: հիմնարար ժայռեր, որտեղ նավթը չպետք է լինի:

Ռուսաստանում ավելի քան 70 տարի առաջ հայտնաբերված «Ռոմաշկինսկոե» նավթային հանքավայրը միջազգային դասակարգման տասը գերհսկաներից մեկն է։ Համարվում էր, որ այն սպառված է 80%-ով, սակայն ամեն տարի նրա պաշարները համալրվում են 1,5-2 մլն տոննայով։ Նոր հաշվարկներով նավթը կարելի է արդյունահանել մինչև 2200 թվականը, և դա սահմանը չէ։

Առաջին հորատանցքը 19-րդ դարի վերջին հորատվել է Գրոզնիի Ստարիե հանքավայրերում, իսկ անցյալ դարի կեսերին 100 միլիոն տոննա նավթ էր հանվել։ Հետագայում դաշտը սպառված համարվեց, և 50 տարի անց պաշարները սկսեցին վերականգնվել։ 4].

Այս փաստերի հիման վրա կարող ենք եզրակացնել, որ մոլորակի վրա տարրերի սինթեզը հրաշք կամ անոմալիա չէ, դա բնական երեւույթ է։ Ջուրը սինթեզվում է որոշակի պայմաններում և մեր մոլորակի տարասեռության որոշակի հատվածներում։ Բնության մեջ ջրի ցիկլը, անկասկած, գոյություն ունի, բայց սա նյութի փոխակերպման գործընթաց է, որը կապված է մեր Երկիր մոլորակի առաջացման գործընթացի հետ։

Հասկանալու համար, թե ինչու է մոլորակի վրա տեղի ունենում նյութերի սինթեզ, դուք պետք է իմանաք, թե ինչպես է ձևավորվել մեր մոլորակը: Այս հարցերի պատասխանը մենք գտնում ենք ռուս գիտնական Նիկոլայ Վիկտորովիչ Լևաշովի գրքերում։

Մեր տիեզերքը կազմված է յոթ առաջնային նյութերից՝ հատուկ հատկություններով և որակներով: Միաձուլվելով միմյանց հետ՝ առաջնային նյութերը կազմում են նյութերի հիբրիդային ձևեր։ Դրանցից առաջանում են մեր մոլորակի նյութերը։

Առաջնային հարցերի միաձուլումը հնարավոր է միայն որոշակի պայմաններում։ Նման պայմանը տարածության ծավալայինության փոփոխությունն է։

Չափը տարածության քվանտացումն է (բաժանումը)՝ ըստ առաջնային նյութերի հատկությունների և որակների։ Հիբրիդային ձևերի (մատերիայի) ձևավորման համար բավարար չափերի փոփոխություն տեղի է ունենում գերնոր աստղի պայթյունի ժամանակ։ Տվյալ դեպքում պայթյունի էպիկենտրոնից տարածվում են տարածության ծավալայինության խաթարման համակենտրոն ալիքներ, որոնք ստեղծում են տարածության անհամասեռության գոտիներ, որոնցում ձևավորվում են մոլորակները։ Մոլորակային համակարգերի ձևավորման մասին ավելին կարող եք կարդալ Oort Cloud հոդվածում։

Երբ առաջնային նյութերը մտնում են այս գոտիները, նրանք սկսում են միաձուլվել և ձևավորել նյութի հիբրիդային ձևեր, ներառյալ ֆիզիկապես խիտ նյութը: Այս գործընթացը կշարունակվի այնքան ժամանակ, մինչև չլրացվի տարասեռության ողջ գոտին։ Նյութի սինթեզի գործընթացի արդյունքում անհամասեռության գոտում չափումների աստիճանական վերականգնումը տեղի է ունենում այն մակարդակին, որը եղել է գերնոր աստղի պայթյունից առաջ։

Առաջնային նյութերից ֆիզիկապես խիտ նյութի և հիբրիդային այլ ձևերի սինթեզի գործընթացի արդյունքում չափերի անհամասեռության գոտում ձևավորվում են վեց նյութական գնդեր, որոնք բույն դրված են միմյանց մեջ։ Այս ոլորտները ստեղծված են առաջնային նյութերի հիբրիդային ձևերից, տարբերվում են այս վեց ոլորտներից յուրաքանչյուրի մաս կազմող առաջնային նյութերի քանակով։ Սա մեր Երկիր մոլորակի կառուցվածքն է (նկ. 4.)

Ֆիզիկապես խիտ գունդ (1) Երկիրը բաղկացած է 7 առաջնային նյութերից, այս ոլորտի նյութն ունի ագրեգացման չորս վիճակ՝ պինդ, հեղուկ, գազային և պլազմա։ Տարբեր ագրեգացման վիճակներ առաջանում են չափերի փոքր քանակությամբ տատանումների արդյունքում։

Յուրաքանչյուր նյութ ունի իր չափման մակարդակը, որում այս նյութը անշեղորեն և բաշխվում է մոլորակի ձևավորման կենտրոնից ծավալային տարբերության համաձայն։ Ծանր տարրերն ունեն առավելագույնը, իսկ թեթև տարրերը՝ տարասեռության գոտում նվազագույն չափում։

Ջուրն առաջանում է թեթև տարրերի՝ թթվածնի և ջրածնի սինթեզից և հեղուկ բյուրեղ է։ Մթնոլորտը 20% թթվածին է։ Ջրածինը գազերի մեջ ամենաթեթևն է, բայց մթնոլորտում դրա քանակը աննշան է՝ 0,000 055% 5] … Այնուամենայնիվ, մեր մոլորակի վրա անձրև է գալիս. ջրի մոլեկուլները գազային վիճակից (մթնոլորտում գոլորշիները) անցնում են հեղուկ վիճակի (նկ. 5):

Եթե հարթության տատանումները տեղի են ունեցել պինդ նյութի և մթնոլորտի սահմանի մակարդակում, ապա ցողը ընկնում է, եթե ամպամածության մակարդակում կաթիլների առաջացման գործընթացը շղթայական բնույթ է ստանում, ապա անձրև է գալիս: Մթնոլորտը կորցնում է իր էությունը. Տարածության անհամասեռությունը մնում է չփոխհատուցված: Մոլորակի ձևավորման ավարտից հետո այն ստեղծած նյութի ձևերը շարունակում են իրենց շարժումը մեր մոլորակային տարասեռության միջով՝ այլևս չձուլվելով միմյանց հետ։ Բայց երբ համապատասխան պայմաններ են առաջանում, առաջնային հարցերը նորից մատերիա են ձևավորում: Ջրի գոլորշիները վերականգնվում են մթնոլորտում:

Շատ գիտնականներ հակված են այն տեսությանը, որ ջրածինը և այլ գազերը գալիս են Երկրի աղիքներից: 6] … Սա առաջարկվել է դեռևս 1902 թվականին E. Suess-ի կողմից։ Նա կարծում էր, որ ջուրը կապված է մագմայի խցիկների հետ, որտեղից այն, որպես գազային արտադրանքի մաս, արտանետվում է երկրակեղևի վերին հատվածներ։ 7].

Բարդ մոլեկուլների սինթեզի համար բավարար պայմաններ են առաջանում մոլորակի աղիքներում, քանի որ առաջնային նյութերը, անցնելով մոլորակային տարասեռության միջով, իրենց հետ կրում են թեթև տարրեր, որոնց սինթեզը հնարավոր է ամբողջ տարասեռության մեջ։ Մագմայի կազմը իսկապես ներառում է ջուրը գոլորշու տեսքով, ինչպես նաև մագման պարունակում է պարբերական համակարգի գրեթե բոլոր տարրերը։

Ջրածնի և թթվածնի մոլեկուլները, ձգտելով զբաղեցնել իրենց հարթության մակարդակը, ընկնում են տարասեռության գոտիներ, որտեղ հնարավոր է ջրի սինթեզ: Գոլորշին, խորքից բարձրանալով, հասնում է պինդ մակերեսի սահմաններին, որտեղ չափումների աննշան փոփոխությունների պատճառով գազային վիճակից ջրի մոլեկուլները անցնում են հեղուկ վիճակի։ Այսպես են գոյանում գետերը։

Նյութի կայունության միջակայքերի սահմանները մթնոլորտի, օվկիանոսների և մոլորակի պինդ մակերեսի միջև բաժանման մակարդակներն են։ Մոլորակի բյուրեղային կառուցվածքի կայունության սահմանը կրկնում է անհամասեռության ձևը, հետևաբար պինդ ընդերքի մակերեսն ունի իջվածքներ և ելուստներ։

Թվերը ցույց են տալիս՝ 1. Մթնոլորտի ծավալայինության մակարդակը։ 2. Օվկիանոսների չափման մակարդակը. 3. Երկրակեղեւի ծավալայինության մակարդակը. 4. Մագմայի ծավալայինության մակարդակը:

Եվ քանի որ ջուրը հեղուկ բյուրեղ է, այն նաև ունի իր չափման մակարդակը և հակված է զբաղեցնելու կայունության համապատասխան տիրույթը, ապա նրա զբաղեցրած չափերի միջակայքը կլինի մթնոլորտի սահմանի և մոլորակի բյուրեղային կառուցվածքի միջև:Ջուրը կլցնի առաջացած խոռոչները։ Հենց այնտեղ են ձգտելու մոլորակի գետերը, և պատահական չէ, որ դրանք թափվում են ծովեր և օվկիանոսներ։ Պատահական չէ, որ ջուրը շարժվում է՝ ձգտելով իր կայուն դիրքը գրավել տիեզերքում։ Ի դեպ, գետերը հոսում են ոչ միայն լանջից։ Երկրի վրա կան բազմաթիվ վայրեր (Ուզբեկստան, Ղրիմ, Վրաստան, Մոլդովա, Կիպրոս և այլն), որոնք ճանաչված են անոմալ, որտեղ ջուրը հոսում է լեռը վերև։

Այդ գետերից մեկը գտնվում է Արևմտյան Հայաստանի Արագածոտնի մարզի Արագած լեռան մոտ՝ Թուրքիայի հետ սահմանից 30 կմ հեռավորության վրա։

Վերոնշյալը ճիշտ է նաև այլ նյութերի համար: Մոլորակի մթնոլորտի, ջրի, նավթի, հազվագյուտ բյուրեղների կամ որևէ այլ քիմիական տարրի մասնակի կորստով տարասեռության գոտիներում դրանք վերականգնվում են՝ սինթեզ։ Միայն սինթեզի արագությունը կարող է տարբեր լինել: Հետեւաբար, մեր մոլորակի ռեսուրսների չմտածված օգտագործումը խախտում է նյութի բնական հավասարակշռությունը։ Նման գործողությունները կարող են հանգեցնել աղետալի հետեւանքների։

Թեթև տարրերը (ջրածինը և թթվածինը) կարող են սինթեզվել ֆիզիկապես խիտ նյութի կայունության ողջ տիրույթում: Հետեւաբար, ջրի սինթեզը կարող է տեղի ունենալ ինչպես երկրի աղիքներում, այնպես էլ մթնոլորտում: Ուստի ճիշտ կլինի խոսել ոչ թե «բնության մեջ ջրի շրջապտույտի», այլ տիեզերքում նյութի «շրջապտույտի» մասին։

Օգտագործված նյութեր.

1] Աղբյուր՝ Wikipedia, geografya.ru

2] Աղբյուր՝ Վիքիպեդիա։ Դուք կարող եք օգտագործել այլ տեղեկատու նյութեր: Շատ աղբյուրներ տալիս են տարբեր թվեր մոլորակի ջրի պարունակության վերաբերյալ: Սա նշանակում է, որ այս հիպոթետիկ և ճշգրիտ հաշվարկները կատարվել են ոչ թե փորձարարական, այլ մաթեմատիկորեն։ Մենք օգտվել ենք ամենահայտնի աղբյուրներից։

3] Աղբյուր՝ newscientist.com «Երկիր մոլորակը զրոյից սեփական ջուր է ստեղծում թիկնոցի խորքում»։

4] «Փաստարկներ և փաստեր» շաբաթաթերթ թիվ 40 10.03.2007թ.

5] Աղբյուրը՝ Վիքիպեդիա (Երկրի մթնոլորտ)՝ վկայակոչելով պաշտոնական աղբյուրները։

6] Voitov G. I., Osika D. G. (1982): Երկրի ջրածնային շնչառությունը որպես նրա մեգակառուցվածքների երկրաբանական կառուցվածքի առանձնահատկությունների և տեկտոնական զարգացման արտացոլում:

7] Անչափահաս ջրեր. M. Սովետական հանրագիտարան 1969-1978 թթ

Լևաշով Ն. Վ. Անհամասեռ տիեզերք 2006 թ

Լևաշով Ն. Վ. Էություն և միտք. Հատոր 1.2012

Լևաշով Ն. Վ. Վերջին կոչը մարդկությանը 2012թ.