Почему именно вода осуществляет терморегуляцию планеты

Обновлено: 25.06.2024

Сейчас воду ценят за ее свойства, возможность применения в разных областях человеческой деятельности: для питья, приготовления пищи, личной гигиены, различных хозяйственных и промышленных нужд, физического воспитания.

Одним из условий жизни является постоянное содержание воды. За сутки в организме человека происходит обмен около 6 процентов воды, а за десять дней обновляется половина от ее количества. За сутки человек теряет примерно 2-2,5 литра воды, и столько же получает обратно. Часть образуется в самом организме во время биохимических процессов, а около 2 литров попадает в организм с едой и напитками. По некоторым подсчетам за 60 лет жизни человек в среднем выпивает около 50 тонн воды, что соизмеримо практически с целой цистерной. Интересно знать, что обычная пища наполовину состоит из воды: в мясе ее – до 67%, в кашах – 80%, овощи и фрукты содержат до 90%, хлеб – около 50%.

Благодаря воде клетки организма сохраняют свою упругость и объем. Кроме того большинство внутренних процессов осуществляется в водных растворах. Регулярное потребление воды обеспечивает хорошее самочувствие и влияет на весь организм в целом. Так, например, немного улучшается функция эндокринных желез, если начать пить больше воды. Немецкие ученые на основании нескольких исследований выяснили, что студенты, потребляющие большее количество воды, более выдержанны и склонны к творчеству [4].

Если регулярно потреблять жидкость:

- нормализуется пищеварительный процесс, пища лучше усваивается и превращается в энергию:

Для нормального функционирования, переваривания еды пищеварительной системе необходимо достаточное количество воды. Кислоты и ферменты, находящиеся в желудке, требуют баланса воды, чтобы превратить пищу в однородную жидкость, которая затем вступает в следующую стадию пищеварительного процесса. От количества жидкости зависит выделение желудочного сока. Если вода поступает в недостаточном количестве, то могут возникнуть запоры и изжога.

- регулируется температура тела и кровообращение:

Чем меньше вязкость жидкости, тем больше эффективность действия белков и ферментов, что так же говорит о важности сбалансированного потребления воды. Это позволяет регулировать все функции организма, способствует нормальной циркуляции крови и усваиванию различных элементов. Кроме того, вода оказывает влияние на терморегуляцию и позволяет сохранять тепло, защищает от перепадов температур.

- нормализуется поступление питательных веществ и кислорода в клетки:

Через лимфатическую систему и поток крови она способствует движению питательных веществ, гормонов, кислорода и антител. Посредством воды различные питательные вещества и кислород поступают в клетки организма.

- выводятся токсины, шлаки и излишки солей:

К тому же H2O улучшает подвижность суставов и помогает защитить ткани и органы в организме.

Достаточное потребление жидкости, поддерживает обмен веществ на высоком уровне, помогая избавиться человеку от лишнего веса. Вода позволяет перерабатывать отложенные жиры и поддерживает тонус мышц. Что также не менее важно, обильное питьё помогает предотвратить обезвоживание, влекущее за собой негативные последствия.

- Защищает суставы и органы от разрушения:

Недостаток воды отрицательно сказывается на состоянии суставов, а при достаточном ее количестве – улучшается их подвижность. В связи с обезвоживанием может появиться боль в суставах, артрит.

Также вода обеспечивает защиту других органов и тканей, например, спинного мозга от повреждений.

- увлажняет вдыхаемый кислород;

- участвует в проходящем обмене веществ и химических реакциях;

- обеспечивает упругость кожи;

- препятствует возникновению камней в почках [1,4].

- мозг человека состоит на 75-80% из воды;

- легкие – примерно на 90%;

Вода для похудения.

Одним из последствий обезвоживания может стать замедление метаболизма – обмена веществ. Замедление происходит для того, чтобы накопить и сохранить энергию для нормальной работы органов на случай дефицита воды, если он не замедлен – поступающие жиры расщепляются, а не откладываются в запас. То есть для правильного обмена веществ и сжигания жира нужна вода, а один стакан с утра является отличным способом ускорить его.

Также вода помогает похудеть по следующей причине. В ней нет ни калорий, ни жиров, ни холестерина, ни соли, а еще она снижает аппетит, поэтому рекомендуется выпивать стакан воды за 15 минут до приема пищи, тем более что за счет того, что вода создаст чувство наполненности в животе, человек съест меньше еды и не переест [1, 5].

При нормальном потреблении воды в организме происходит следующее:

- организм получает микроэлементы, входящие в состав воды и принимающие участие в обмене веществ, это, например, кальций, натрий, калий, железо и другие;

- учащается мочеиспускание (особенно в первые дни подобной водной диеты), что влечет за собой выведение из организма ненужных солей, канцерогенов, токсинов;

- сохраняется хорошее самочувствие, что происходит не при всех голодных диетах: работоспособность и внимание сохраняются, раздражительность не чувствуется.

- организм чувствует, что дефицита воды нет, а значит, перестает задерживать ее в организме, что приводит к исчезновению отеков, которые представляют собой около 30 процентов лишнего веса.

То, что вода помогает похудеть, не значит, что она обладает жиросжигающими свойствами. Похудение происходит так: выпивая больше воды, человек пьет меньше калорийных напитков, а также после воды не так сильно тянет на сладкое, как после чая или кофе. Конечно, даже при сильном желании похудеть, нужно пить воду в адекватных количествах, потому что сильное превышение нормы может привести к негативным последствиям [6].

Норма воды для человека.

- вес тела (больше вес - больше воды);

- затраты энергии (при занятиях спортом, физическими нагрузками, выполнении тяжелой работы, работе в горячих цехах нужно выпивать больше воды);

- климатические условия (в странах с жарким климатом, в жаркую погоду человек больше потеет, а значит теряет воду, следовательно, нужно повысить норм употребления воды);

- состояние организма (при болезни рекомендуется выпивать больше воды, чтобы естественным путем и через пот вывести из организма токсины и продукты обмена веществ). Кроме того, с каждым возрастающим градусом температуры тела человека жидкости требуется на 10% больше, чем в обычном состоянии [1,4,7].

Всегда нужно прислушиваться к своему организму, чтобы определить, сколько ему необходимо жидкости. Иногда бывает, что вода нужна даже при отсутствии жажды. Одним из способов определить свою норму является цвет мочи. Нормальным является светло-желтый оттенок.

В случае дефицита возникают недомогания, которые некоторые даже не связывают с недостатком воды. Итак, последствия дефицита потребления воды:

- болезни суставов, боли в спине;

- чувство спутанности сознания, дезориентации.

- шелушение и сухость кожи;

- усталость и вялость, низкая работоспособность;

- нарушение пищеварительных и кровообразовательных процессов, увеличение вязкости крови, что приводит к повышению риска образования тромбов.

- заболевания (например, аллергия, астма и другие); Дефицит ценной жидкости является причиной возникновения многих заболеваний: аллергии, астмы, избыточного веса,

- повышение артериального давления;

- появления эмоциональных проблем.

Если человек потеряет около 2 процентов воды от общей массы тела (1 – 1,5 литра), то у него возникнет чувство жажды; потеря 6 – 8 процентов приведет к полуобморочному состоянию; 10 процентов потерянной воды могут вызвать галлюцинации и нарушение глотательной функции. В случае потери 12 и более процентов воды наступает летальный исход [1,4].

Для питья лучше всего подходит чистая, минеральная вода, обогащенная всеми необходимыми микроэлементами. Необходимо помнить, что при кипячении из нее выпариваются полезные вещества и электролиты. В плане температуры наиболее подходящей является теплая вода, так как она лучше усваивается.

Итак, употребление воды является ключевым моментом здорового образа жизни. Иначе организм начнёт разрушаться. Она необходима для многих функций организма, поэтому следить за употреблением воды особенно важно. Употребление достаточного количества жидкости полезно и для тех, кто желает похудеть, и для людей, заботящихся о своем здоровье, ведь недостаток воды может повлечь нарушение биохимических, обменных процессов в организме [1, 4].

Вода на Земле находится не только в жидком состоянии. Помимо твердых ледников есть ещё водяной пар, находящийся в атмосфере. На его долю приходится только 0,001% всей воды на Земле, однако значение водяного пара для жизни на Земле сложно переоценить.

Вода в атмосфере появляется за счет испарения с поверхности океанов и суши. Расчеты показывают, что в течение года океаны отдают в атмосферу около 450 тыс. куб. км воды. Это значит, что они теряют слой воды толщиной примерно 1,25 м. Ещё 71 тыс. куб. км воды попадает в атмосферы с поверхности суши. Одновременно примерно тот же объем выпадает на Землю в виде осадков, поэтому уровень воды в океане не меняется из-за ее испарения.

Испаряемость

Испаряемость зависит в первую очередь от температуры – чем она выше, тем больше испаряемость. Однако влияют и другие факторы, например, влажность. Если воздух сухой, то вода испаряется быстрее. Когда же влажность близка к 100%, воздух становится насыщенным, поэтому он больше не способен принимать водяные пары. В свою очередь это означает, что на испаряемость влияет и скорость ветра – чем быстрее он дует, тем быстрее насыщенные воздушные массы сменяются новыми, ещё ненасыщенными. Интересный факт – самое сухое место на Земле находится в холодной Антарктиде. Это долины Мак-Мердо. Дело в том, что над ними дуют рекордные ветра, чья скорость может доходить до 320 км/ч. Именно благодаря ним в этих долинах за всю историю наблюдений ни разу не выпали осадки.

Влажность воздуха

Важнейшая характеристика воздуха – его влажность. Различают влажность абсолютную и относительную. Абсолютная влажность показывает, сколько грамм воды содержится в 1 кубометре воздуха.

Однако на практике куда важнее относительная влажность. Она измеряется в процентах и показывает, насколько воздух насыщен водяным паром. Если влажность составляет 100%, то воздух максимально насыщен и больше не способен принять избыток водяного пара. Если, например, влажность равна 50%, то воздух насыщен наполовину и способен вобрать столько же влаги, сколько он содержит сейчас.

Для животных и людей обычно более комфортна низкая влажность. В этом случае пот, выделяемый организмом, испаряется, в результате чего происходит охлаждение организма. Если же воздух насыщен, то поту испаряться просто некуда, в результате чего терморегуляция организма нарушается.

Облака

Водяной пар будет находиться в любом объеме воздуха атмосферы, однако часто он концентрируется в особые структуры – облака. В них влажность очень высока, и именно из них на Землю выпадают осадки. Облака формируются на высоте, так как там температура ниже. Теплый и ещё ненасыщенный воздух из нижних слоев поднимается наверх (так как теплый воздух менее плотный и потому более легкий, чем холодный), где охлаждается и становится насыщенным. В облаке уже есть мельчайшие капли воды, однако они не будут падать до тех пор, пока скорость восходящих потоков воздуха достаточна высока. Нередко капли, падающие на Землю, успевают испариться, не достигнув ее. Отметим, что есть облака, состоящие не из капель воды, а из кристалликов льда.

Выделяют огромное количество типов облаков: перистые, высокослоистые, кучевые и т. д. Они отличаются внешним видом, высотой, на которой они располагаются, типами характерных для них осадков.

Роль воды в атмосфере

Водяной пар играет важную роль в круговороте воды в природе. Вода с поверхности океанов испаряется, после чего выпадает над сушей. Эти осадки питают реки, озера, подземные реки. Грубо говоря, если бы не водяной пар, то вся вода с суши в течение короткого промежутка времени стекла бы в океаны, и в результате реки и озера высохли бы.

При этом из океанов испаряется только вода, а не содержащиеся в ней соли, поэтому из атмосферы выпадает уже пресная вода, пригодная для питья. Можно сказать, что атмосфера – это главный опреснитель воды на Земле.

Водяной пар влияет и на климат планеты, в частности на температуру. С одной стороны, он является парниковым газом, а потому способствует разогреву планеты. Ряд ученых опасается, что может возникнуть цепная реакция – повышение температуры будет повышать испарение воды и увеличивать концентрацию водяного пара, что за счет парникового эффекта будет приводить к росту температуры. Однако также водяной пар, образуя облака, способствует охлаждению планеты, ведь белые облака прекрасно отражают солнечный свет и потому сокращают долю солнечных лучей, доходящих до поверхности планеты. Можно ожидать, что увеличение концентрации водяного пара будет приводить к формированию большего числа облаков, что отчасти компенсирует парниковый эффект от него.

Простая пресная вода стала одним из самых ценных ресурсов в мире, вокруг которого в будущем могут разразиться региональные или даже глобальные войны.

С фразы о том, что человек на 70% состоит из воды, начинается чуть ли не каждая статья о водных ресурсах, но что нам дает эта информация? Гораздо важнее знать, что организм постоянно обменивается водой с окружающей средой. Ежедневно человек теряет жидкость с потом, выдыхаемым воздухом, выделяемыми продуктами жизнедеятельности, и каждый день восполняет эти потери питьевой водой.

Несоблюдение питьевого режима в течение дня чревато обезвоживанием организма. При водопотере 15-25% от общей массы тела начинаются необратимые процессы, ведущие к гибели человека.

Вот почему вопрос употребления питьевой воды столь актуален. Не менее важны и показатели ее качества, а также уровень запасов воды в мире. Что станет с планетой в случае ее "обезвоживания" и каковы прогнозы?

Существует ли в природе чистая вода

Чистой питьевую воду, строго говоря, называть нельзя. С точки зрения химика чистая вода — это дистиллят, свободный от всех примесей и микроорганизмов. Для микробиолога чистая вода — идеальная среда для бактерий. Для нас чистая вода — жидкость, обогащенная минералами, которую можно без риска для здоровья пить ежедневно.

Кристально чистой воды в природе не существует, разве что в виде формулы в школьных учебниках химии. Объясняется это просто — вода является универсальным растворителем. В ней с легкостью растворяется большинство примесей, минералов и веществ.

В старых публикациях можно было встретить информацию, что относительно чистой считается родниковая, дождевая вода и роса. Сегодня же можно говорить, что это не совсем так. Родниковая вода содержит в своем составе частицы пород, через которые она пробивалась, а дождевая, в том числе и роса, загрязнена примесями из атмосферы конкретного региона.

Запасы пресной воды на Земле: видно ли дно?

Стремление контролировать природные ресурсы, главным образом углеводородные, стало причиной военных конфликтов прошлого столетия. А, между тем, вода — это тоже природный ресурс, который почему-то остался в тени.

Удобно думать, сидя у себя в квартире, в стране, где никоим образом не ощущается дефицит воды, что конфликты вокруг воды в принципе не возможны. Сложно представить, что в современном мире на самом деле есть целые селения, в которых женщинам и детям приходятся преодолевать десятки километров, чтобы набрать воды.

Это удивляет, учитывая то, что Земля на две трети покрыта водой. Общий ее объем составляет 1386 миллионов кубических километров С другой стороны, не менее очевидно и то, что проблема заключается не в количестве, а в качестве воды.

Пресной воды на Земле примерно в 40 раз меньше — ее запасы составляют всего порядка 35 миллионов кубических километров. И только сотая часть этих запасов находится в "шаговой" доступности для человечества. Добыча остального требует серьезных материальных, трудовых и временных затрат. Но и не это является основной проблемой: рациональное использование даже существующих запасов воды надолго гарантировало бы их неисчерпаемость.

Вся проблема в том, что пресная питьевая вода на планете распределена неравномерно: ее резервы расходуются, тогда, как население Земли растет. Последние исследования Международного института управления водными ресурсами показали, что на сегодняшний день треть мирового населения уже испытывает острый дефицит пресной питьевой воды.

Как распределены водные ресурсы мира

Примерно третья часть из всех запасов пресной воды сосредоточена в Южной Америке, четвертая ее часть находится в Азии, а на страны постсоветского пространства приходится чуть больше 20%. И только около 2% распределено на Ближний Восток и Северную Африку.

Наибольшими же потребителями пресной воды считается Индия, Китай, США, Пакистан, Япония, Таиланд, Индонезия, Бангладеш, Мексика и Россия. При этом особо остро дефицит питьевой воды наблюдается в Китае, Индии и на всей территории Африки.

Помимо нехватки пресной воды, есть еще одна актуальная проблема — ее качество. Его ухудшение напрямую зависит от повышенного уровня загрязнения окружающей среды. В большинстве случаев причиной этому становится человеческая деятельность и перенаселение.

Ученые считают, что на Европе есть все ингредиенты, необходимые для формирования жизни: жидкая вода, химические вещества и источник энергии. Таким образом, этот ледяной спутник Юпитера обладает потенциалом для возникновения жизни.

Одиноки ли мы? Есть ли жизнь за пределами Земли?

Эти вопросы хотя бы раз в жизни преследовали каждого человека на нашей планете. Внеземная жизнь - это то, что интригует нас на протяжении веков.

Учитывая триллионы галактик и миллиарды звезд в каждой из них, должна существовать хотя бы одна планета, на которой есть жизнь. Однако с нашими нынешними технологиями крайне сложно приблизиться к другим звездным системам, не говоря уже о галактиках, в поисках жизни.

Поэтому следующим лучшим шагом будет поиск в пределах нашей Солнечной системы. Ученые занимаются этим уже несколько десятилетий, и они нашли место, где может существовать жизнь - ледяной спутник Юпитера, Европа.

Но почему именно этот спутник, расположенный вблизи самой враждебной планеты нашей Солнечной системы, покрытый льдом, подверженный смертоносным излучениям, не имеющий достаточного количества солнечного света, считается лучшим местом для процветания жизни?

Необходимые условия для возникновения жизни

Для возникновения жизни необходимы три основных ингредиента:

Жидкая вода
Элементы, такие как углерод, водород, азот и т.д.
Источник энергии

Среди них жидкая вода - самый важный и самый труднодоступный компонент. Если небесное тело находится слишком близко к Солнцу, вода испаряется. Если оно находится слишком далеко, вода замерзает, превращаясь в лед. Таким образом, между этими крайностями существует идеальная зона, где жидкая вода существует и поддерживает жизнь, называемая зоной обитаемости. В нашей Солнечной системе Земля - единственная планета, находящаяся в зоне обитаемости.

Однако Европа находится далеко за пределами обитаемой зоны, а температура ее поверхности составляет -160 °C. Предполагается, что на ней в два раза больше жидкой воды, чем во всех океанах Земли вместе взятых.

Европа, названная в честь одноименной греческой богини и обнаруженная Галилео Галилеем в 1610 году, является одним из 79 известных спутников Юпитера. Это шестой по величине спутник в нашей солнечной системе, ее размер составляет около 90% от размера земной Луны. Хотя она меньше нашей Луны, она светится в пять раз ярче из-за ледяной корки, которая отражает большое количество света.

Вся поверхность спутника покрыта оболочкой из водяного льда, толщина которой оценивается в 15-25 км. Солнечному свету требуется около 45 минут, чтобы достичь Европы, и поэтому он очень слабый.

Предполагается, что Европа имеет железное ядро, каменистую мантию, слой океана с жидкой водой и ледяную кору с коричневатыми линиями. Ученые считают, что этот слой океана, расположенный между ледяной оболочкой и теплыми породами, обеспечивает идеальные условия для процветания жизни.

Откуда Европа получает энергию?

Солнечная энергия не может питать Европу. Но у спутника есть доступ ко второму по величине телу в нашей Солнечной системе - Юпитеру.

Приливное сжатие Юпитера

Подобно Земле и Луне, Европа приливно-отливным образом связана с Юпитером, что означает, что одна и та же сторона Европы все время обращена к Юпитеру. Кроме того, она имеет эллиптическую орбиту. В результате гравитационное притяжение, испытываемого спутником, меняется, то есть чем ближе Европа к Юпитеру, тем сильнее приливная волна. В результате спутник растягивается, и этот процесс называется приливным изгибом.

Сильное приливное воздействие со стороны гигантского Юпитера нагревает Европу, преобразуя энергию прилива в тепловую энергию. Проще говоря, гравитационная энергия Юпитера генерирует тепло в недрах Европы, что может способствовать таянию некоторых ее льдов.

Согласно исследованиям, это также может разогреть ядро спутника и привести к образованию гидротермальных источников или вулканов, извергающих горячую, богатую питательными веществами воду, которая обеспечивает идеальную среду для жизни.

Жидкая вода

Водяные шлейфы на Европе

Приливное сжатие и горячее ядро, если оно существует, могут легко обеспечить достаточную температуру для существования жидкой воды под ледяной оболочкой. Доказательства убедительно свидетельствуют о том, что под Европой есть скрытый океан. Космический телескоп "Хаббл" обнаружил шлейфы водяных струй, вырывающиеся из жерл спутника.

Снимки, сделанные космическим аппаратом НАСА "Галилео", показывают, что ледяные плиты Европы похожи на тектонические плиты (плиты, движение которых вызывает землетрясения) Земли. По мнению геологов, тектоника плит обусловлена наличием под корой нагретой жидкости. На Земле такой жидкостью является магма, а на Европе это может быть жидкая вода.

Европа - самое гладкое тело в нашей Солнечной системе. На ней нет глубоких кратеров, что свидетельствует о геологической активности. Это говорит о том, что лед на поверхности спутника время от времени тает и снова замерзает.

Гладкая поверхность Европы

Наконец, самым сильным доказательством являются магнитные поля Европы. Магнитное поле Юпитера индуцирует на Европе сильное магнитное поле, направление которого, как ни странно, постоянно меняется. Это должно быть связано с наличием глобального проводника. А для ледяного спутника наиболее вероятным проводником является жидкая вода. Отсюда следует вероятность наличия на Европе соленого океана.

Химические вещества

Исследования показывают, что Европа должна содержать элементы, необходимые для жизни, такие как кислород, водород, азот и фосфор, поскольку спутник сформировался вместе с Солнечной системой из ее остатков. Кроме того, взаимодействие астероидов и комет может привести к дальнейшему отложению химических веществ на спутнике.

Коричневатые линии на поверхности спутника, являются убедительным свидетельством того, что на поверхности есть химические вещества. Предполагается, что эти линии образуются, когда химические вещества реагируют с излучением Юпитера.

Линии: результат взаимодействия химических веществ с радиацией

Кроме того, излучение может разрушать молекулы H2O ледяной корки и высвобождать кислород и водород. Таким образом, Европа может содержать крошечную долю кислорода и тонкую атмосферу. Кроме того, гидротермальные источники могут выделять достаточно химических веществ для процветания жизни.

Возможность жизни

Учитывая наличие всех необходимых ингредиентов, вероятность существования жизни на Европе весьма высока.

Гидротермальные источники и океаническое дно, где жидкая вода соприкасается с теплой каменистой мантией, могут быть местом обитания некоторых экстремальных форм жизни. Кроме того, подобно Антарктиде, где экстремофилы выживают прямо под ледяным покровом, жизнь может существовать и под ледяной корой Европы. Ледяная оболочка Европы также может служить в качестве щита и защищать внутреннюю часть планеты от смертоносного излучения Юпитера.

Таким образом, Европа является отличным кандидатом на зарождение жизни. Однако под "жизнью" мы не имеем в виду "технически подкованных инопланетян", как это показывают в кино. Даже если нам удастся обнаружить одну клетку, это будет огромным достижением.

Все предположения, высказанные выше, подкреплены убедительными доказательствами, полученными со спутников и телескопов. Тем не менее, это все еще теоретические данные. Чтобы подтвердить существование океана или форм жизни, мы должны исследовать Европу. Космические миссии NASA Europa Clipper (2025 год) и ESA JUICE (JUpiter ICy moons Explorer) (2022 год) предназначены для исследования Юпитера и его ледяных спутников. Если мы сможем обнаружить жизнь на Европе, это будет самым большим открытием для человечества. Кроме того, это полностью изменит наше представление о жизни и Вселенной и положит начало новой эре освоения космоса.

Читайте также: