Hidrosfera i vode na Zemlji

Šta je hidrosfera?

Hidrosfera (grč. hydor – voda) je vodeni omotač Zemlje. Obuhvata svu vodu na planeti: okeane i mora, rijeke, jezera, močvare, podzemne vode, led i snijeg te vodenu paru u atmosferi. Ukupna količina vode na Zemlji iznosi oko 1,4 milijarde km³ i gotovo se ne mijenja – ista voda neprestano kruži milijardama godina.

Nauka koja proučava vode zove se hidrologija, a dio geografije koji proučava raspored i osobine voda – hidrogeografija. Okeane i mora proučava okeanografija, jezera limnologija, a podzemne vode hidrogeologija.

Gdje je sva voda na Zemlji?

Oko 97,5 % vode na Zemlji je slano (okeani i mora), a samo oko 2,5 % je slatka voda. Od slatke vode najviše je zarobljeno u ledu i ledenjacima (oko 69 %), zatim u podzemlju (oko 30 %), dok rijeke i jezera sadrže tek oko 0,3 %. Zato je pitka voda dragocjen resurs, a velik dio čovječanstva i danas teško dolazi do čiste vode.

Kruženje vode u prirodi

Voda se neprestano kreće: Sunce je isparava s okeana, kopna i biljaka, u visini se para hladi i kondenzuje u oblake, vraća se kao padavine, a zatim otiče rijekama i podzemno nazad u more. Sunce je „motor“ tog kruženja, a gravitacija vraća vodu naniže.

Voda je obnovljiv resurs zahvaljujući kruženju, ali se ne obnavljaju sve vode jednako brzo:

• Samoobnavljanje zavisi od agregatnog stanja vode i njene kubikaže (zapremine). Vodena para u atmosferi zamijeni se za oko 8–10 dana, voda u rijekama za oko dvije sedmice, u jezerima za više godina do decenija, u podzemlju za stotine i hiljade godina, u okeanima za oko 2 500 godina, a led Antarktika za desetine hiljada godina.
• Samoprečišćavanje je posljedica kruženja vode u prirodi: isparavanjem voda ostavlja soli i nečistoće, pri tečenju se obogaćuje kisikom, a bakterije razgrađuju organske materije.

Svjetsko more: okeani i mora

Okeani i mora pokrivaju oko 71 % Zemljine površine i čine jedinstveno svjetsko more. Dijelimo ga na pet okeana: Tihi (najveći i najdublji – veći od cijelog kopna zajedno), Atlantski, Indijski, Južni (Antarktički) i Sjeverni ledeni. Najveća dubina je u Marijanskom rovu – skoro 11 km.

• Mora su manji dijelovi okeana uz kopno. Rubna mora su široko otvorena prema okeanu (Sjeverno, Arapsko more), a unutrašnja (sredozemna) su okružena kopnom i s okeanom povezana uskim moreuzom – Sredozemno, Crno, Baltičko i Jadransko more. BiH izlazi na Jadransko more kod Neuma, s obalom dugom oko 20 km.
• Slanost (salinitet) – prosječno oko 35 ‰ (35 g soli u 1 litru), najviše natrij-hlorida (kuhinjske soli). U Crvenom moru je oko 40 ‰ zbog jakog isparavanja, u Baltičkom svega 7–8 ‰ zbog mnogo rijeka, a u Mrtvom moru preko 300 ‰ – u njemu se ne može potonuti.
• Temperatura površine mora kreće se od oko −2 °C u polarnim morima do preko 30 °C u tropima. S dubinom opada, pa je na dnu okeana stalno oko 2–4 °C.

Kretanje morske vode: talasi, cunami i seši

Morska voda nikada ne miruje. Kreće se u obliku talasa, morskih struja i morskih mijena (plime i oseke).

Morski talasi najčešće nastaju djelovanjem vjetra, a rjeđe zemljotresima i vulkanskim erupcijama. Čestice vode se pri tome kružno kreću oko zamišljenog centra i opet se vraćaju u prvobitni položaj – putuje samo talasni oblik i energija, a ne voda.

• Brijeg talasa – najviši dio talasa.
• Udolina (dolja) talasa – najniži dio talasa.
• Visina talasa – vertikalna udaljenost od udoline do brijega.
• Dužina talasa – udaljenost između dva susjedna brijega (ili dvije udoline).

Cunami (jap. „lučki talas“) – jaki podmorski zemljotresi izazivaju talase koje nazivamo cunami. Na otvorenom okeanu su niski, ali se kreću brzinom i preko 600 km/h, a kad dođu do obale izdignu se u zid vode visok i desetinama metara, pa imaju katastrofalne posljedice. Cunami u Indijskom okeanu 26. decembra 2004. odnio je oko 230 000 života, a cunami u Japanu 2011. izazvao je i nesreću nuklearne elektrane Fukušima.

Seši (seš talasi) su karakteristični za jezera i zatvorene zaljeve. Nastaju zbog većih razlika u zračnom pritisku i jakog vjetra nad određenom površinom, pri čemu se voda na jednoj strani izdiže, a na drugoj spušta, pa se zatim „ljulja“ naprijed-nazad. Poznati su na Ženevskom jezeru i u sjevernom Jadranu, gdje doprinose poplavama Venecije.

Morske struje

Morske struje su stalna kretanja velikih masa morske vode, poput „rijeka u moru“. Uzrok nastanka su stalni vjetrovi (pasati, zapadni vjetrovi) i razlike u fizičko-hemijskim osobinama morske vode – temperaturi, slanosti i gustini. Na njihov smjer utiču i Coriolisova sila te oblik obala. Morske struje su određene smjerom, brzinom i stalnošću.

• Smjer struje – pravac u kojem se struja kreće. Za razliku od vjetra, koji se imenuje po tome odakle duva, struja se imenuje po tome kuda teče – zato je smjer struje suprotan načinu označavanja vjetra.
• Brzina morske struje – pređeni put struje u jedinici vremena (m/s ili km/dan). Golfska struja na nekim mjestima teče brzinom i preko 2 m/s.
• Stalnost struje – promjena smjera i brzine u određenim intervalima, pa struje dijelimo na stalne, periodične (sezonske), kao monsunske struje u Indijskom okeanu, i povremene.
• Prema temperaturi vode, morske struje su tople (teku od ekvatora prema polovima) i hladne (teku od polova prema ekvatoru).

Morske mijene (plima i oseka)

Morske mijene, plima i oseka, su naizmjenično, ritmično, dnevno kretanje morske vode: plima je izdizanje, a oseka spuštanje morske vode. U toku jednog Mjesečevog dana (24 h i 50 min) plima i oseka se po dva puta smjenjuju – zato svakog dana kasne oko 50 minuta u odnosu na prethodni dan.

• Uzrok nastanka je privlačna sila Mjeseca i Sunca na Zemlju (zajedno sa Zemljinom rotacijom). Mjesečev uticaj je oko dva puta jači od Sunčevog jer je Mjesec mnogo bliži.
• Razlika između najvišeg i najnižeg nivoa morske vode naziva se amplituda plime i oseke.
• Amplituda plime i oseke mjeri se spravom koja se zove mareograf.
• Linije koje povezuju mjesta istovremene plime na geografskim kartama zovu se plimnice ili izorahije.

Podzemne vode

Podzemne vode su vode koje se nalaze u Zemljinoj kori – u šupljinama, kanalima, prolazima, pukotinama i porama stijena. Nastaju najvećim dijelom procjeđivanjem (infiltracijom) padavina i vode iz rijeka i jezera. Podzemna voda se kreće isključivo ili gotovo isključivo putem gravitacije (sile teže) – naniže i prema mjestima nižeg pritiska.

Stijene se prema propusnosti (prozornosti) dijele na vodopropusne i vodonepropusne, što znači da kroz neke stijene prolazi voda padavina iz oblaka, a kroz druge ne. Kroz vodopropusne (VP) stijene – pijesak, šljunak, ispucali krečnjak – voda lako prolazi. Vodonepropusne (VNP) stijene – glina, lapor, kompaktni granit – vodu ne propuštaju, pa se ona iznad njih zadržava.

• Voda temeljnica (izdanska voda) – atmosferski talog se procjeđuje kroz VP sloj i iznad VNP sloja se voda akumulira. Njen gornji nivo zove se nivo podzemne vode; diže se u kišnom, a spušta u sušnom periodu. Iz nje se voda crpi kopanim bunarima.
• Arteška voda – kada je voda između dva vodonepropusna sloja, najčešće u obliku korita, ta podzemna voda je pod pritiskom i naziva se arteška voda.
• Arteški izvor – kada takva voda izbije na površinu prirodnim putem, kroz neku pukotinu, u vidu vodoskoka.
• Arteški bunar – nastaje probijanjem gornjeg nepropusnog sloja vještačkim putem (bušenjem), pa voda sama izlazi na površinu.

Fizičko-hemijski sastav podzemne vode

Prolaskom kroz stijene voda prima u svoj sastav i minerale, a u dubini se i zagrijava. Prema količini otopljenih materija i temperaturi razlikujemo:

Načini izviranja podzemnih voda

Podzemna voda izlazi na Zemljinu površinu na nekoliko načina:

• Izvor – mjesto gdje podzemna voda prirodno i mirno izlazi na površinu, najčešće gdje nivo podzemne vode presiječe padinu.
• Vrelo – snažan izvor s velikom količinom vode, karakterističan za krš (vrelo Bune, vrelo Bosne, vrelo Plive, vrelo Sane, Krupa). Iz vrela često odmah počinje prava rijeka.
• Vrulja – izvor slatke vode na dnu mora, uz obalu. Česte su na Jadranu, jer krška podzemna voda otiče direktno u more; na površini mora vide se kao mirne „mrlje“ hladnije vode.
• Gejzir – vrući izvor koji povremeno izbacuje mlaz vruće vode i pare u zrak. Nastaje u vulkanskim područjima: Island (Geysir, po kojem su svi dobili ime, i Strokkur), Jeloustoun u SAD-u (Old Faithful), Novi Zeland i Kamčatka.

Rijeke i njihovi elementi

Rijeke (vodeni tokovi) su žljebovi (korita) na Zemljinoj površini ispunjeni vodom, u kojima se voda stalno kreće od višeg prema nižem terenu pod uticajem sile teže (gravitacije). Manji tokovi su potoci, a sve tekuće vode zajedno zovemo tekućice. Klikni na brojeve na slici i upoznaj dijelove rijeke.

Vodostaj se mjeri vodomjerom (letvom s podjelom na centimetre) ili automatskim uređajem – limnigrafom, a proticaj mjerenjem brzine vode i presjeka korita. Na osnovu tih podataka hidrološke službe najavljuju poplave.

Riječni sistem, sliv, razvođe i bifurkacija

• Riječni sistem – glavna rijeka sa svim svojim pritokama. Gledano niz tok, razlikujemo lijeve i desne pritoke.
• Riječni sliv – teritorija s koje sve tekućice završavaju u jednom krajnjem ušću. Veliki slivovi dobijaju ime po moru u koje se voda konačno uliva: crnomorski, jadranski, egejski, baltički…
• Razvođe ili vododjelnica – teritorija (linija, najčešće greben planine) koja odvaja dva riječna sliva.
• Bifurkacija (lat. bi – dva, furca – račva) – kada se rijeka račva i njena voda završava u dva različita riječna sliva.

• Casiquiare (Venecuela) – najveća prirodna bifurkacija na svijetu: odvaja se od Orinoka i preko Rio Negra odvodi vodu u sliv Amazone.
• Trebišnjica (BiH) – primjer podzemne (vertikalne) bifurkacije u kršu: voda iz Popovog polja podzemno otiče dijelom prema Neretvi (vrela kod Čapljine), a dijelom direktno u Jadransko more (vrelo Omble kod Dubrovnika).
• Vještačka bifurkacija – na Kosovu je rijeka Nerodimka razdijeljena tako da jedan krak preko Sitnice i Ibra odlazi u crnomorski, a drugi preko Lepenca i Vardara u egejski sliv.

Ponornica je rijeka koja u kršu ponire u ponor, teče podzemno i ponovo izbija kao vrelo, često pod drugim imenom: Trebišnjica, Ričina, Zalomka, Šuica, Sturba. Trebišnjica je jedna od najdužih ponornica na svijetu – na površini teče oko 96 km, a zajedno s podzemnim tokovima oko 187 km.

Riječna kaptaža (piraterija) je pojava kada rijeka sa većim padom regresivnom erozijom (usijecanjem unazad, prema izvoru) dođe do susjedne rijeke i „otme“ joj gornji tok. Na mjestu skretanja nastaje oštar zavoj – lakat kaptaže.

Kako rijeka oblikuje reljef

Rijeka neprestano radi tri posla: odnosi (erodira) stijene i tlo, prenosi materijal (pijesak, šljunak, mulj) i taloži ga tamo gdje joj se brzina smanji.

• U gornjem toku pad je velik, pa preovladava dubinska erozija: nastaju uske V-doline, klisure, kanjoni, brzaci i slapovi (vodopadi). Primjeri u BiH: kanjoni Neretve, Drine, Une i Rakitnice; vodopadi Pliva u Jajcu (oko 22 m), Štrbački buk na Uni, Kravica na Trebižatu i Skakavac kod Sarajeva (oko 98 m).
• U srednjem toku pad se smanjuje, dolina se širi, a rijeka više bočno erodira i prenosi materijal.
• U donjem toku rijeka teče sporo kroz ravnicu i taloži nanos. Pravi zavoje – meandre, a kad presiječe vrat meandra, nastaje mrtvaja (jezero oblika potkovice). Nanos u koritu gradi ade (riječna ostrva), a krakovi oko njih su rukavci. Pri poplavama voda plavi aluvijalnu (plavnu) ravan.

Vrste ušća

Ušće je mjesto na kojem se rijeka uliva u drugu rijeku, jezero ili more. Kada se rijeka uliva u more, izgled ušća zavisi od toga koliko nanosa rijeka donosi i koliko su jake morske mijene, talasi i struje. Prema obliku razlikujemo dvije osnovne vrste ušća – deltu i estuarij:

• Delta – nastaje kada rijeka donosi mnogo nanosa u more sa slabim morskim mijenama. Nanos se taloži ispred ušća, rijeka se grana na rukavce, a kopno se postepeno širi prema moru. Prema obliku delte mogu biti lučne (Nil, Dunav), u obliku ptičje noge (Misisipi) i šiljaste (Tibar). Najveća delta na svijetu je zajednička delta Gangesa i Brahmaputre, a delta Neretve najveća je na istočnoj obali Jadrana.
• Estuarij (estuar) – široko ušće u obliku lijevka, bez rukavaca. Nastaje tamo gdje jake plime i oseke i morske struje odnose nanos, pa se on ne može taložiti, a more duboko ulazi u korito rijeke. U estuarijima su često velike luke: London na Temzi, Hamburg na Labi i Buenos Aires na Rio de la Plati.
• Liman – ušće koje je more potopilo, a pješčani sprud ga je djelimično odvojio od mora, pa je nastao plitak zaljev ili slano jezero. Limani su tipični za sjevernu obalu Crnog mora (ušća Dnjestra i Dnjepra).

Rijeka se može uliti i u drugu rijeku – tada je njena pritoka – ili u jezero. Neke rijeke uopšte ne stignu do mora: nestanu u pustinji ili poniru u kršu i dalje teku pod zemljom (ponornice, kao Trebišnjica).

Riječni režim

Riječni režim je promjena vodostaja i proticaja tokom godine. Zavisi od načina na koji se rijeka hrani vodom. Najviši vodostaj nazivamo visoke vode, a najniži niske vode. Najveći protok vode na svijetu ima Amazona (prosječno oko 200 000 m³/s).

Rijeke Bosne i Hercegovine i svijeta

Kroz BiH prolazi razvođe crnomorskog i jadranskog sliva. Oko tri četvrtine teritorije pripada crnomorskom slivu: Una (sa Sanom), Vrbas, Bosna i Drina ulivaju se u Savu, Sava u Dunav, a Dunav u Crno more. Ostatak pripada jadranskom slivu: Neretva sa pritokama, Trebišnjica i vode Livanjskog i Duvanjskog polja koje podzemno odlaze u Cetinu.

Jezera

Jezera su udubljenja u kopnu (jezerske kotline) koja su stalno ispunjena vodom i nemaju direktnu vezu s morem. Pokrivaju oko 2 % kopna. Mogu biti slatkovodna ili slana, protočna (voda u njih utiče i iz njih ističe) ili bez oticanja, kao Kaspijsko jezero i Mrtvo more, koja su zbog isparavanja slana.

Prema nivou mora koji zauzima jezerska kotlina razlikujemo:

• Depresije – jezera čiji su i nivo površine i dno ispod nivoa mora (npr. Mrtvo more, Kaspijsko jezero).
• Kriptodepresije – jezera čiji je nivo površine iznad nivoa mora, a dno ispod nivoa mora (npr. Bajkalsko jezero, Ladoško i Skadarsko jezero).

Prema načinu postanka jezera dijelimo na prirodna (tektonska, vulkanska, lednička i riječna, a kod nas i krška) i vještačka:

Ledenjaci i močvare

• Ledenjaci (glečeri) su ogromne mase leda nastale od snijega koji se godinama nakuplja i sabija. Pod sopstvenom težinom polako „teku“ niz padinu. Kontinentalni ledeni pokrivači prekrivaju Antarktik (debljina leda i preko 4 km) i Grenland, a planinski ledenjaci nalaze se u Alpima, Himalajima, Andama. Zbog klimatskih promjena većina ledenjaka se brzo smanjuje.
• Močvare su područja trajno ili povremeno prezasićena vodom, obrasla trskom, šašem i mahovinom. Važna su staništa ptica, filteri koji pročišćavaju vodu i „spužve“ koje ublažavaju poplave. U BiH su najpoznatije Hutovo blato u dolini Neretve i Bardača u Lijevču polju.

Voda i čovjek

Čovjek koristi vodu za piće i higijenu, poljoprivredu (oko 70 % sve potrošnje vode u svijetu), industriju, proizvodnju električne energije (hidroelektrane), saobraćaj, ribarstvo i turizam. Istovremeno, kruženje vode remeti pretjeranim crpljenjem, zagađenjem, krčenjem šuma, isušivanjem močvara i klimatskim promjenama.

Zaštita voda znači štednju, pročišćavanje otpadnih voda, zaštitu izvorišta i obala te čuvanje močvara. BiH je bogata kvalitetnom vodom, ali mnoge naše rijeke još uvijek primaju neprečišćene otpadne vode i otpad – njihova zaštita je zadatak svih nas.

Vježba

1. Koliko vode na Zemlji je slatko i gdje se većina nalazi?
2. Šta su samoobnavljanje i samoprečišćavanje vode?
3. Nacrtaj talas i označi brijeg, udolinu, visinu i dužinu talasa. Po čemu se cunami razlikuje od običnog talasa?
4. Kako se dijele morske struje? Kako Golfska struja utiče na klimu Evrope?
5. Zašto plima svaki dan kasni oko 50 minuta? Čime se mjeri amplituda plime i oseke?
6. Objasni razliku između vode temeljnice i arteške vode. Kada nastaje arteški izvor, a kada arteški bunar?
7. Koja je razlika između mineralne, termalne i termomineralne vode? Navedi banje u BiH.
8. Šta je vrulja, a šta gejzir?
9. Nabroji elemente rijeke. Šta je matica?
10. Izračunaj pad rijeke duge 80 km čiji je izvor na 900 m, a ušće na 100 m nadmorske visine.
11. Šta je bifurkacija? Objasni primjer Trebišnjice.
12. Šta je depresija, a šta kriptodepresija? Nabroji vrste jezera prema postanku i za svaku daj primjer.