水圈
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水圈（英语：hydrosphere）是一个行星、卫星或小行星上所有的水以及其循环所构成的环境系统。太阳系绝大多数天体表面的水要么匮乏，要么仅以固态存在，只有地球上的水可以同时以气态、液态和固态三种形式存在。
地球上的水可存在于大气（水蒸气或云、雾等气溶胶形态）、海洋（海水和半咸水）、陆地（河、湖、湿地等多为淡水的地表水体，以及冰川、雪原等陆地冰冻圈）和地下（地下水、地下河和土壤含水），以及生物体内的水分。水圈可与岩石圈、生物圈、大气圈、磁圈等其他地球外表圈层高度重叠，共同形成地球的生态圈。
地球水圈的总质量约为1.4×1018公吨，占地球质量的0.023％，约有20×1012公吨存在于地球大气层。地球表面积有3.61亿平方公里（占75％）被海洋所覆盖，海洋的平均盐度为每公斤海水35克盐（3.5％）[1]。水圈的上限可视为对流层顶端，下限为深层地下水所及的最大深度。
分布
[编辑]全球水的总储藏量约为13.86亿立方公里[2]，其中97.5％是咸水，只有2.5%是淡水。而淡水中约68.9％在极地冰盖和高山冰川，以冰或永久积雪的形式存在；30.8％是地下水体；只有0.3％分布于容易接近的湖泊、河川和水库系统[2] 。它们在物质状态和水体之间不断地转化和循环，形成水的大循环和相对稳定的分配。
通常情况下，一个水体就是一个完整的生态系统，包括其中的水、悬浮物、溶解物、底质和水生生物等。因此也可以称其为水环境。
水循环
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水循环将水从一种状态转移到其他状态，或从一个水体转移到另一个水体。水体包括大气水分（云、雨和雪）、海洋、河流、溪流、湖泊、地下水、地下含水层、极地冰盖和饱和土壤。太阳能以热和光（日照）的形式出现，重力导致为期数小时到数千年的物质状态转换。大多数蒸发来自海洋，并且会因降水返回地面[4]。升华指的是冰与雪的蒸发。 蒸腾是指植物通过维管束或气孔散失的水分。蒸散则是水文学家对蒸腾、升华和蒸发三种过程的合称[4]。
马克·德维利耶（Marq de Villiers）在他的著作《水》中，将水圈描述为一种存在有水的封闭系统。水圈是错综复杂、相互依赖的；是整体的、稳定的；并且"似乎是为了调控生命而建立的”[4] 。 德维利耶宣称:“地球的总水量在地质时代几乎不会改变，我们曾经有什么我们就仍然有什么。水可以被污染、滥用和误用，但不是被创造也不是被毁灭，它只能转移。没有证据显示水蒸汽会逸散至太空。[4]”
“每年地球上水分的转移量有5.77万立方公里。这是从海洋表面（5.03万立方公里）和陆地（0.74万立方公里）蒸发的水。大气的总降水量与之相同，海洋总量4.58万立方公里，陆地1.19万立方公里。地表降水与蒸发量之间的差异（119,000 - 74,200 = 44,800 立方公里/年）代表了地球河川的总径流量（42700 立方公里/年）和由地下水直接到海洋的总径流量（2100 立方公里/年）。这些是支持生命和人类经济活动的淡水的主要来源。[2]”
根据伊戈尔·希克洛马诺夫（Igor A. Shiklomanov）的说法，海水再补充和替代的循环需要2500年才能完成，永久冻土和冰需要1万年，深层地下水和高山冰川需要1500年，湖泊需要17年，河流需要16天[2]。
水圈与大气圈
[编辑]水圈对当前大气的形成也相当重要。地球刚形成时，大气只有非常稀薄的氢气和氦气，与目前的水星大气相似。之后，氢气和氦气从大气中排出，随著地球冷却和火山喷发而释放的氮气和水蒸气等气体[5] 。随著地球的冷却，大气中的水蒸汽凝结成雨降下。同时，大气中的二氧化碳溶解在雨水中，使大气进一步冷却。接著进一步导致水蒸汽凝结和下降。雨水充满了地球表面的凹陷，形成了海洋。据估计，这发生在40亿年前。第一生命形式于海洋开始，这些生物体不是呼吸氧气。之后，当蓝菌演化出现，转化二氧化碳为食物并制造氧气的过程开始[6]。结果导致我们的大气与其他行星的组成明显不同，是地球上生命的基本要素。
参见
[编辑]注释与参考资料
[编辑]- ^ Kennish, Michael J. Practical handbook of marine science. Marine science series 3rd. CRC Press. 2001: 35. ISBN 0-8493-2391-6.
- ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 World Water Resources: A New Appraisal and Assessment for the 21st Century (报告). UNESCO. 1998 [2013-06-13]. （原始内容存档于2013-09-13）.
- ^ Arctic Climatology and Meteorology. Precipitation. （页面存档备份，存于互联网档案馆）
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 Marq de Villiers. Water: The Fate of Our Most Precious Resource 2. Toronto, Ontario: McClelland & Stewart. 2003: 453. ISBN 978-0-7710-2641-6. OCLC 43365804.
- ^ Zahnle, K.; Schaefer, L.; Fegley, B. Earth's Earliest Atmospheres. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2010, 2 (10): a004895. PMC 2944365
. PMID 20573713. doi:10.1101/cshperspect.a004895.
- ^ University of Zurich. "Great Oxidation Event: More oxygen through multicellularity." ScienceDaily. ScienceDaily, 17 January 2013. （原始内容存档于2017-07-31）.
