La définition de l'hydrosphère
L'hydrosphère englobe toute l'eau du système terrestre ; cela comprend l'eau en phase liquide, solide et gazeuse. Voici où tu peux trouver de l'eau dans chaque état :
Liquide: l'eau que l'on trouve dans les océans, les lacs, les rivières et les estuaires est à l'état liquide . Leseaux souterraines des aquifères et des sols sont également en phase liquide, tout comme les précipitations.
Solide: lesicebergs, lescalottes glaciaires, les glaciers, la neige et la grêle sont tous de l'eau en phase solide, c'est-à-dire de la glace. L'ensemble des glaces de la planète s'appelle la cryosphère.
Gaz: l'eau en phase gazeuse désigne la vapeur d'eau présente dans l'atmosphère . Lavapeur d'eau peut former de la brume, du brouillard et des nuages; parfois, elle est invisible dans l'air.
Toutes ces différentes formes d'eau peuvent être décrites comme des réservoirs de l'hydrosphère, les réservoirs les plus abondants étant les océans et la vapeur d'eau dans l'atmosphère.
Formation de l'hydrosphère
Leschercheurs en climatologie ont diverses théories sur la façon dont la Terre a gagné de l'eau ; la plupart pensent que les impacts d'astéroïdes ont apporté de l'eau à la Terre (ces astéroïdes contenaient souvent de grandes quantités de glace qui auraient fondu avec l'augmentation des températures).
Il n'y avait pas de vapeur d'eau lorsque la Terre s'est formée il y a 4,6 milliards d'années.
D'autres théories incluent l'eau libérée par les réactions entre les minéraux de la croûte terrestre et ledégazage constant de cette eau dans l'atmosphère sous forme de vapeur d'eau (ce qui aurait pris beaucoup plus de temps que les impacts d'astéroïdes). La plupart des scientifiques s'accordent à dire qu'une combinaison de ces événements a provoqué la formation de l'hydrosphère.
Les caractéristiques de l'hydrosphère
Voici quelques caractéristiques essentielles de l'hydrosphère que tu dois connaître :
L'énergie solaire fournie par la lumière du soleil permet aux molécules d'eau de passer d'un état à l'autre .
L'hydrosphère entoure la Terre sous forme de vapeur d'eau.
La densité de l'eau change en fonction de la chaleur et de la salinité.
L'eau douce provenant de la fonte des glaces réduira la densité des eaux salées.
Latempérature diminue aux latitudes élevées car il y a moins de particules à des pressions plus faibles (voir indice).
L'hydrosphère est une partie essentielle du système terrestre qui entretient la vie.
L'eau circule constamment entre la lithosphère, la biosphère et l'atmosphère.
Les basses pressions signifient qu'il y a moins de particules dans la même zone. Par conséquent, moins de particules entreront en collision, elles auront donc moins d'énergie cinétique et seront à une température plus froide.
Le cycle de l'eau
Le cycle de l'eau est la circulation de l'eau entre l'atmosphère, la lithosphère et la biosphère. Cette circulation de l'eau de la planète permet de maintenir l'hydrosphère et de rendre l'eau disponible pour les écosystèmes et les populations humaines. Voici les différentes étapes du cycle de l'eau.
Interaction entre l'hydrosphère et l'atmosphère
Les deux premières étapes du cycle de l'eau, l'évaporation et la condensation, impliquent des interactions entre l'hydrosphère et l'atmosphère de la Terre.
L'évaporation
Lerayonnement infrarouge (énergie solaire) du soleil réchauffe les molécules d'eau et fait en sorte qu'elles se déplacent plus rapidement et acquièrent plus d'énergie. Une fois qu'elles ont suffisamment d'énergie, les forces intermoléculaires qui les unissent se brisent et elles passent à la phase gazeuse en formant de la vapeur d'eau, qui s'élève alors dans l'atmosphère. L'évapotranspiration concerne toute la vapeur d'eau évaporée des sols et des stomates des feuilles des plantes lors de la transpiration.
Latranspiration consiste pour les plantes à perdre des molécules d'eau dans l'environnement à travers leurs pores stomatiques . L'évaporation en estle moteur.
Sublimation est l'évaporation directe de la glace en molécules de vapeur d'eau et se produit à basse pression.
La condensation
Lesmolécules de vapeur d'eau s'élèvent dans les régions plus froides de l'atmosphère (elles sont moins denses que l'air) et forment des nuages. Ces nuages se déplacent dans l'atmosphère au gré des vents et des courants d'air. Une fois que les molécules de vapeur d'eau deviennent suffisamment froides, elles n'ont plus assez d'énergie pour rester à l'état de molécules gazeuses. Elles seront obligées de développer des liaisons intermoléculaires avec les molécules qui les entourent et formeront des gouttelettes d'eau. Une fois que ces gouttelettes sont suffisamment lourdes pour surmonter le courant ascendant du nuage, elles se transforment en précipitations.
Lespluies acides sont un phénomène naturel et humain qui endommage les écosystèmes, pollue les cours d'eau et érode les bâtiments.
Les émissions d'oxyde nitreux et de dioxyde de soufre peuvent provoquer des pluies acides en réagissant avec l'eau des nuages et en formant de l'acide nitrique et de l'acide sulfurique.
Les pluies acides ont des conséquences négatives sur l'hydrosphère : les précipitations acides endommagent les sols et les écosystèmes aquatiques, réduisant la circulation de l'eau entre les composants vivants et non vivants de la Terre.
Interactions entre l'hydrosphère et la biosphère
Lesprécipitations, l'infiltration et le ruissellement impliquent des interactions entre l'hydrosphère et la biosphère de la Terre.
Les précipitations impliquent l'atmosphère, l'hydrosphère et la biosphère !
Précipitations et infiltration
Les gouttelettes d'eau condensées tombent sous forme de pluie et s'infiltrent dans les sols. Ce processus s'appelle l'infiltration et est beaucoup plus efficace dans les matériaux poreux comme la boue et les sols . L'eau qui s'écoule loin dans le sol est stockée dans des aquifères qui finissent par remonter à la surface pour former des sources.
Lesaquifères sont des réseaux de roches perméables qui peuvent stocker et transporter l'eau souterraine.
Le ruissellement
Leruissellement est le processus naturel par lequel l'eau descend jusqu'au niveau de la mer. Les forces gravitationnelles sont les mécanismes moteurs du ruissellement. Le transport de l'eau par ruissellement est essentiel dans la plupart des cycles biogéochimiques pour transporter les nutriments de la lithosphère à l'hydrosphère.
L'inclinaison des pentes, les vents, la fréquence des tempêtes et la perméabilité du sol influent sur la vitesse d'écoulement de l'eau.
Figure 1 : Le cycle de l'eau, via Wikimedia Commons
Impacts de l'homme sur l'hydrosphère
La stabilité de l'hydrosphère est essentielle pour fournir une source d'eau douce constante à la population humaine. Cependant, l'activité humaine a un effet important sur l'hydrosphère. Voici comment :
L'agriculture
L'agriculture mondiale est en constante expansion. Avec une population mondiale en constante augmentation et une demande croissante de nourriture avec des taux de consommation plus élevés, une production agricole fiable est essentielle. Pour la fournir, les agriculteurs auront recours à des méthodes intensives qui nécessitent des quantités massives d'eau pour les machines lourdes et une régulation complexe de la température.
Les systèmes d'irrigation qui alimentent les cultures en eau aspireront l'eau des rivières et des lacs avoisinants.
Utilisation et exploitation des terres
Ledéveloppement dans les zones très peuplées peut dévaster les environnements aquatiques. Les barrages sont construits pour bloquer l' écoulement de l'eau et construire des infrastructures, tandis que les systèmes de drainage massifs déversent des masses d'eau et débordent d'autres endroits. Le développement industriel dans les zones côtières peut réduire la perméabilité du sol et augmenter les taux de ruissellement, et la déforestation peut éliminer les populations de producteurs qui contribueraient à l'absorption de l'eau par le sol.
Figure 2 : Les barrages bloquent l'écoulement de l'eau et perturbent les écosystèmes aquatiques. via Wikimedia Commons
La pollution
Les eaux de ruissellementindustrielles et urbaines constituent une menace massive pour les masses d'eau. Ces rejets contiennent de nombreux produits chimiques toxiques.
Comme des microplastiques, des hydrocarbures et des substances radioactives.
Celles-ci vont tuer la faune et réduire la circulation entre la biosphère et l'hydrosphère. L'ajout de ces molécules peut affecter les densités d'eau et les taux d'évaporation.
Les afflux d'azote et de soufre provoqueront, une fois évaporés, des pluies acides qui peuvent polluer les eaux et les sols du monde entier.
Le changement climatique
Lechangement climatique induit par l'homme est une autre façon dont nous avons un impact négatif sur l'hydrosphère. Le rejet de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre provenant de :
la combustion de combustibles fossiles,
l'agriculture,
la déforestation,
et de la production de masse.
Cela augmente l'effet de serre et réchauffe le système terrestre.
Des températures plus élevées entraînent une plus grande évaporation de l'eau liquide et une plus grande quantité de vapeur d'eau libérée dans l'atmosphère.
La vapeur d'eau étant également un gaz à effet de serre, elle amplifie cet effet et provoque davantage de réchauffement et d'évaporation dans le cadre d'un mécanisme de rétroaction positive.
L'hydrosphère - Principaux enseignements
L'hydrosphère englobe l'ensemble des molécules d'eau du système terrestre. Celles-ci peuvent être solides (glace, grêle, neige), liquides (eau de mer) ou gazeuses (vapeur d'eau).
Le cycle de l'eau fait circuler l'eau entre les différentes sphères et maintient la répartition de l'eau autour de l'hydrosphère. Les processus essentiels du cycle de l'eau sont l'évaporation, la condensation, les précipitations, l'infiltration et le ruissellement.
Les impacts humains tels que l'agriculture intensive, la modification des sols et la pollution perturbent la distribution de l'eau entre les sphères.
Le changement climatique a également un impact sur l'hydrosphère. L'augmentation des températures entraîne une augmentation de la vapeur d'eau dans l'atmosphère, et comme la vapeur d'eau est un gaz à effet de serre, cet effet est exacerbé.
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