ЧУДО ПРИРОДЫ

Опубликовал admin в июня 13, 2012 в рубрике Вода и Водоёмы

Вода… Это слово невольно ассоциируется с глаголом водить. И это, по всей вероятности, не случайно — с незапамятных времен наши предки заметили, что вода наделена удивительной способностью быть посредником в большинстве природных явлений. В первую очередь велика ее роль в жизни практически всех существ. Древнегреческие философы все многообразие явлений и вещей в природе возводили к единой основе — воде, считали ее началом всех вещей. «Вода — возничий природы» — это, пожалуй, самый лаконичный и емкий афоризм о роли воды во всех природных явлениях, высказанный великим ученым эпохи Возрождения Леонардо да Винчи. Можно было бы привести еще десятки высказываний знаменитых людей всех эпох и народов о значении воды на нашей планете. Но одним из самых полных, обобщающих мнений о роли воды является высказывание основоположника учения о биосфере, советского ученого академика В. И. Вернадского: «Вода стоит особняком в истории нашей планеты. Нет природного тела, которое могло бы сравниться с ней по влиянию на ход основных самых грандиозных геологических процессов. Нет земного вещества, минерала, горной породы, живого тела, которое бы ее не заключало. Все земное вещество… ею проникнуто и охвачено».


Согласно теории выдающегося советского биохимика академика А. И. Опарина жизнь на нашей планете возникла в результате длительной эволюции материи, а сам процесс синтеза углеродистых соединений происходил в водной среде.
Что же представляет собой вода — это чудо природы, самое распространенное в биосфере, всем нам хорошо знакомое и, как мы убедимся в дальнейшем, самое необыкновенное вещество?
Длительное время воду считали простым веществом и не знали ее состава. Лишь в 1783 году был сделан первый шаг к разгадке. Английский физик Г. Кавендиш, взрывая электрической искрой смесь водорода и кислорода, получил воду. Проводя аналогичные опыты, французские ученые А. Лавуазье и Ж. Менье в 1785 году выяснили, что для получения воды необходимо соединить 2 грамма водорода и 16 граммов кислорода.
В 1805 году английские ученые У. Николсон и А. Карлейль электрическим током разложили воду на элементы. Анализ и синтез воды показали сложность ее состава. А. Гумбольдт и Ж. Гей-Люссак предложили общеизвестную, ставшую классической формулу воды Н2О. После этого в течение длительного периода считалось, что вода достаточно хорошо изучена и действительно является окисью водорода, которая состоит из двух весовых частей водорода и шестнадцати весовых частей кислорода. Но в начале 30-х годов нашего века было установлено одно из самых удивительных свойств воды. Оказалось, что в природе существует не одна вода с формулой Н2О, а более сорока! Обусловливается это тем, что кроме водорода с атомным весом 1 (Н1 — протий), в природе встречаются также еще его «близнецы», так называемые изотопы с атомным весом 2(Н2 — дейтерий, D), а также 3 (Н3 — тритий, Т) и даже Н4 и Н5. Несколько позже установили, что кислород также образует изотопы с атомным весом 16, 17 и 18. С учетом возможных комбинаций изотопов водорода и кислорода в природе может существовать 48 соединений, именуемых водой, в том числе 9 стабильных изотопных разновидностей, которые находятся в любой природной воде, а остальные теоретически могут быть образованы в лабораторных условиях. Но как же быть с известным со школьной скамьи «аш два о»? Оказывается, такой идеальной воды в природе в чистом виде нет, даже в современных лабораториях получить ее очень трудно, да и существовать она будет всего несколько секунд. В природе 99,73 процента легкой воды, то есть соединений Н216О, молекул Н218О — 0,2 процента и молекул Н217О — 0,04 процента.
Вода с содержанием дейтерия называется тяжелой, а с тритием Т2О — сверхтяжелой. Чтобы представить, насколько мало в природе этих видов воды, достаточно сказать, что в 1 тонне обычной речной воды тяжелой содержится примерно 150 граммов, в океанской — до 165 граммов, в замкнутых озерах несколько больше, а в дождевой и талой практически нет совсем. О том, что на Земле главная доля приходится на воду с общепринятой формулой Н2О, можно судить по следующим данным: на 1 миллион атомов Н приходится 200 атомов D; на 1018 атомов Н — лишь единица Т. Что касается кислорода, то на миллион атомов О16 приходится 1000 атомов О18. Таким образом, несмотря на многообразие изотопов, вся вода практически является тем, чем мы привыкли ее считать, то есть Н2О.
Почему вода в реках, озерах и других водоемах не промерзает насквозь или, скажем, не начинает замерзать cо дна, а обязательно с поверхности? Оказывается, это обусловлено тем, что вода самое аномальное вещество в природе. Из курса физики известно, что все вещества при повышении температуры увеличивают объем и уменьшают плотность.
У воды все происходит так же, но в интервале температур от +4°С (точнее 3,98) и выше. При температуре ниже +4 С и до точки замерзания плотность воды падает, а объем увеличивается. Поэтому в водоемах верхний слой, охладившись до +4°С и достигнув максимальной плотности, опускается на дно, принося кислород его обитателям. Поднявшаяся более теплая вода снова охлаждается и опускается, что и обеспечивает регулярную циркуляцию и нормальную жизнь водоемов зимой.
Вода имеет очень высокую теплоемкость, то есть способность поглощать большое количество тепла, долго сохранять его и медленно отдавать в окружающую среду. Эту особенность воды используют для борьбы с заморозками. В ожидании заморозков поливают почву небольшим количеством воды, влажная почва поглощает больше тепла, чем сухая, а при кратковременных понижениях температуры воздуха это тепло медленно выделяется, обогревая приземные слои воздуха, чем и обеспечивается защита растений от заморозков. У воды исключительно высокое поверхностное натяжение, благодаря чему на поверхности водоемов образуется тончайшая пленка, которая оказывает заметное влияние на формирование волн в морях и океанах.

Оставить комментарий