Круговорот воды в природе. Мировой водный баланс

Вода - это сок жизни... Так сказал всем известный Леонардо да Винчи. И здесь нет смысла спорить, потому что вода является основой для всего живого на планете. А что же такое вода? Это прозрачная жидкость, которая не имеет ни вкуса, ни запаха. Вода в чистом виде является связью двух молекул водорода и одной молекулы кислорода.

Химическая формула воды читается как Н2О. Вроде бы ничего сложного и удивительного. Но вот если копнуть глубже, то начинаешь понимать, насколько серьезна роль воды в нашем мире и зарождении жизни на планете! Одной из важных функций воды для поддержания жизни на Земле, является ее беспрерывный круговорот в природе.

Общие сведения о воде

• занимает 2/3 (около 71%) площади нашей планеты. И если каждому известно, что вода есть в море, в озерах и реках, то такой интересный факт, который говорит о том, что человеческое тело на целых 70% состоит из воды, известен немногим. Человеку для нормальной жизнедеятельности ежедневно нужно употреблять около 3 литров воды. А при условии потери более 7 % жидкости организм начинает погибать.
• Вода является отличным растворителем за счет того, что молекулы воды имеют очень высокую полярность. Поэтому если вода контактирует с какими веществами, то они обязательно растворятся в ней. Исключением являются минеральные соединения, а также жиры.
• Идеально очищенная или как ее еще называют - дистиллированная вода - то есть вода, из состава которой были удалены все примеси солей, не проводит электрического тока. Но необходимо отметить, что исходя из предыдущего пункта, в природе при естественных условиях такая вода не существует. Воду искусственно дистиллируют.
• Вода может пребывать в трех агрегатных состояниях: "жидком" - вода, "твердом" - лед, "газообразном" - водяной пар.

Круговорот воды в природе

Вода никуда не исчезает с планеты, а осуществляет непрерывный круговорот в природе. Приведем простейший пример: поливаете вы дерево из ведра. Казалось бы, что когда вода в ведре заканчивается, то ее просто нет уже. Но все не так просто. Вода закончилась в ведре, но она ведь оказалась в земле. И теперь, когда дерево "напьется", эта самая вода, которая была использована для полива, испариться с листочков дерева и поднимется к небесам, но только уже в другом состоянии. Если выразиться более научным языком, то круговоротом воды в природе является постоянное и непрерывное перемещение водных масс в, которое происходит под воздействием силы тяжести и энергии Солнца (то есть тепла).

Благодаря круговороту воды на планете происходит беспрерывное обновление водных масс. Обновление вод происходит в любой из частей географических оболочек. Процесс этот постепенный и довольно продолжительный. К примеру, для того чтобы полностью обновилась вода Мирового океана понадобиться около 3 тысячи лет. Антарктические ледники обновляют свои водные массы вообще десятки миллионов лет. А вот пары облаков меняют воду в своем составе всего за одну неделю, а вода в живых организмах (и людей в том числе) полностью обновляется уже за несколько часов.

Такой феномен, как круговорот водных масс в природе состоит из испарения вод с поверхностей морей, озер, рек и сухих территорий планеты. Испаренная вода при помощи воздушных потоков стремится вверх, превращаясь в пар. За счет того, что на высоте, там где находятся облака, температура существенно ниже, чем у поверхности земли, происходит конденсация паров, то есть пар превращается обратно в воду, такую воду, которую мы встречаем чаще всего - жидкую. И вновь вода попадает на землю в виде дождя или снега.

Львиная доля так называемого "поставщика" влаги в атмосферу земли приходится на океан. Благодаря энергии солнца вода в океане прогревается и за счет этого испаряется. Примечателен тот факт, что вода в океане хоть и является соленой, но все таки испаряется она в виде пресных парообразных масс. Если взять все количество испарений с поверхности земли, то на океан придется более 85%. Оставшиеся 15% испаряются уже с суши, за счет "дыхания" растений и животных, а также испарений воды с рек, озер, болот и грунтовых вод.

Вот так за счет постоянного движения водных масс на земле происходит круговорот воды. То есть вода испаряется с поверхности океана, затем выпадает на сушу в виде твердых или жидких осадков, просачивается в землю, встречается на своем пути с грунтовыми водами, которые так или иначе найдут выход к Мировому океана, а океан вновь отдаст воду в атмосферу. Этот цикл бесконечен и чрезвычайно важен для всего живого.

Схемы круговорота воды в природе

Представляем вашему вниманию несколько схем-рисунков с иллюстрацией круговорота воды в природе. Для отображения схемы в полном размере, кликнете по ней левой кнопкой мышки.

Значение воды в природе

Об этом можно сказать очень коротко: имеет огромное значение! Она стала первоисточником жизни на нашей планете. Без воздуха на Земле жизнь возможна (анаэробные организмы), а вот без воды нет. Вода - это основа всего живого. Научно доказано, что даже межпланетные кометы в своем составе имеют воду. Бедуины говорили: "Вода дороже золота". И они были правы, потому что странствующему путнику без воды не обойтись и трех дней. И если водные запасы иссякнут, то смерти не миновать. Какое уж тут золото?!

Агрегатные состояния воды в природе

Вода является уникальным и единственным веществом, которое может находиться в трех различных состояниях: в виде жидкости, в виде пара и в виде льда. Ни одно вещество на планете, на такое больше не способно! За счет того, что вода постоянно меняет свое агрегатное состояние и происходит ее круговорот в природе.

Свойства воды в природе

Вода уникальна. Вот несколько фактов, которые это доказывают:

1. В момент перехода воды из жидкого состояния в твердое, иными словами при замерзании, она уменьшает свою плотность, хотя все остальные вещества в мире замерзая ее увеличивают. За счет этого лед поднимается на поверхность и схватывается ледяной коркой, которая не пропускает воздух, что дает возможность даже при чрезвычайно низких температурах сохранить тепло в воде, которая находится подо льдом. Поэтому живые организмы не погибают. Представьте, что было бы, если вода вела себя по другому: все живые организмы, обитающие в толщах вод морей, озер и океанов, в мороз бы уже все погибли.

2. Значение поверхностного натяжения у воды гораздо выше, чем у какого либо другого вещества, что влияет на образование капель дождя. А это, несомненно, оказывает огромное влияние на круговорот воды в природе.

3. Вода имеет самую высокую температуру кипения среди всех остальных жидких веществ в природе. Это замедляет процессы испарения, что дает возможность меньшей потери влаги.

Видео: Круговорот воды в природе

Вода – одна из основ появления органической жизни во Вселенной. Это один из важных элементов на нашей планете. Вода играет немаловажную роль в развитии человека, являясь основой его жизнедеятельности. В школе на уроках естествознания нам рассказывали о круговороте воды на планете.

Схема этого процесса очень проста (Рис. 1). Вода испаряется с поверхности океанов и суши, молекулы пара поднимаются вверх, там вода конденсируется в виде облаков и выпадает в виде осадков на землю. В горах снег тает и образуются ручейки, которые сливаясь вместе создают реку… Задумывались ли вы над тем сколько должно постоянно таять снега в горах, а ведь там снег лежит круглогодично и не тает, чтобы поддерживать течение даже одной реки?

Рис. 1. Схема круговорота воды в природе

Приведённая выше схема даёт правильное объяснение только некоторым природным явлениям и далека от реальных процессов, происходящих с водой на планете. Эта схема не объясняет почему образуются облака зимой, при 30 градусном морозе вода испаряться не может. Нам говорят, что на середину континента облака приносит с морей и океанов ветер, но в безветренную погоду облака так же образуются над сушей. Эта схема не может объяснить разницу между суммарным количеством осадков и количеством испаряющейся воды. Ещё большей загадкой служит количество воды, переносимой реками.

Учёные подсчитали количество воды на планете – 1 386 000 млрд. литров. Однако такая огромная цифра только путает, ведь оценка осадков, пара в атмосфере, годовых стоков вод производится в разных единицах измерения. Поэтому многие не могут связать очевидные вещи в единое целое. Мы попробуем провести анализ цифр в привычных всем единицах измерения жидкости – литрах.

Если брать во внимание всю планету, то за год выпадает в среднем примерно 1000 миллиметров осадков . В метеорологии один миллиметр осадков эквивалентен одному литру воды на квадратный метр.

Площадь поверхности Земли примерно 510 072 000 квадратных километров. Значит осадков выпадает примерно 510 072 млрд. литров над всей площадью. Это составляет треть от всех водных запасов планеты.

Исходя из основ круговорота воды в природе должно испаряться воды столько же сколько выпадает осадков. Однако, испарения с поверхности океанов составляют по разным данным примерно 355 млрд. литров в год. Выпадает осадков на несколько порядков больше нежели испаряется с водной поверхности. Парадокс!

При таком круговороте планету должно затопить уже давно. Возникает и другой вопрос – откуда берётся лишняя вода? Изучив справочные материалы, можно найти ответ – вода содержится в огромном количестве в атмосфере. Это 12 700 000 млрд. кг водяного пара .

Литр воды при испарении даёт килограмм пара, то есть в парообразном виде 12 700 000 млрд. литров распределено в атмосфере. Казалось бы, найдено недостающее звено, но снова имеем противоречие. Наличие воды в атмосфере величина приблизительно постоянная и если бы вода безвозвратно проливалась на землю в таком количестве из атмосферы, то за несколько лет на планете жизнь стала бы невозможной.

Подсчёт расхода воды в реках так же даёт противоречивые данные. Например, по данным Википедии со ссылкой на официальные источники объём падающей воды только одного Ниагарского водопада составляет 5700 кубических метров в секунду. В пересчёте на литры это составит 179 755 млрд. литров в год.

Но отвлечёмся от расчётов, чтобы полюбоваться красотами Венесуэлы. Как видно на (Рис.2) вершина горы представляет собой плоское плато, где нет снега или озёр для достаточного поддержания водопадов. Тем не менее у подножия этой горы берут свои начала реки бассейнов Амазонки, Ориноко и Эссекибо.

И объяснить наличие истока водопадов на горе Рорайма согласно школьной схеме круговорота воды в природе невозможно.

Рис. 2. Фото водопада Кукенана, Гора Рорайма, парк Канаима, Венесуэла, Бразилия и Гайана.

Из истории науки известно, что ещё В.И. Вернадский предполагал наличие газового обмена между Землёй и космосом. Вернадский предполагал, что в земной коре происходит распад одних и синтез других веществ. В 1911 году он выступил с докладом "О газовом обмене земной коры" в Петербурге на Втором Менделеевском съезде. Сейчас это считается научным фактом.

Намного позже ирландские, канадские и китайские геофизики смоделировали условия, которые характерны для недр Земли и показали, что вода возникла в результате её синтеза в недрах планеты. Материалы исследований были опубликованы в журнале Earth and Planetary Science Letters .

Привычную нам росу можно встретить только утром на траве, но земледельцам хорошо известно, что существует подземная роса, а также дневная, осаждающаяся внутри пашни. Так Овсинский И.Е. в своей книге «Новая система земледелия» рассказывает об этих явлениях. Подтверждением синтеза воды в природе стали случаи «ледяного цунами» (Рис. 3), снятые на видео в 2013 году в штате Миннесота США и в Канаде. Снег синтезировался весной в мае, и такие случаи не единичны.

Рис. 3 Фото ледяного цунами 2013 год, штат Миннесота, США. Источник: www.wptv.com

Учёными установлен факт, что при своём движении в космосе Земля теряет часть вещества атмосферы. Тем не менее атмосфера у планеты остаётся, а это означает, что потерянное вещество восстанавливается. Это верно и для других веществ образующих нашу планету.

Такими фактами синтеза веществ, стало восстановление нефти в выработанных скважинах. Оказалось, что в давно открытых месторождениях добыто 150% нефти от ранее подсчитанных запасов. И таких мест оказалось очень много: граница Грузии и Азербайджана (два месторождения, дающие нефть более 100 лет), Карпаты, Южная Америка и др. Месторождение «Белый тигр» во Вьетнаме выдаёт нефть из толщи фундаментальных пород, где нефти быть не должно.

В России Ромашкинское нефтяное месторождение, открытое более 70 лет назад, входит в десятку супергигантских по международной классификации. Оно считалось выработанным на 80%, но каждый год запасы в нём пополняются на 1,5–2 млн. тонн. По новым расчётам, нефть можно будет добывать до 2200 года и это не предел.

На Старых промыслах Грозного первая скважина была пробурена в конце 19 века, а к середине прошлого выкачано 100 млн. тонн нефти. Позднее месторождение сочли истощённым, а спустя 50 лет запасы стали восстанавливаться .

Исходя из этих фактов можно сделать вывод, что синтез элементов на планете не является чудом или аномалией – это закономерное явление. Вода синтезируется при определённых условиях и в определённых областях неоднородности нашей планеты. Круговорот воды в природе несомненно существует, но это процесс преобразования материи, который связан с процессом возникновения нашей планеты Земля.

Для понимания почему происходит синтез веществ на планете, необходимо знать, как сформировалась наша планета. Ответ на эти вопросы мы находим в книгах русского учёного .

Наша вселенная образована семью первичными материями, обладающими конкретными свойствами и качествами. Сливаясь друг с другом первичные материи образуют гибридные формы материй. Из них образуются вещества нашей планеты.

Слияние первичных материй возможно только при определённых условиях. Таким условием является изменение мерности пространства.

Мерность – это квантование (разделение) пространства в соответствии со свойствами и качествами первичных материй. Изменение мерности достаточное для образования гибридных форм (вещества) возникает при взрыве сверхновой звезды. При этом от эпицентра взрыва распространяются концентрические волны возмущения мерности пространства, которые создают зоны неоднородности пространства, в которых формируются планеты. Подробнее об образовании планетарных систем можно прочитать в .

Когда в эти зоны попадают первичные материи, они начинают сливаться и образовывать гибридные формы материи, в том числе и физически плотное вещество. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока вся зона неоднородности не заполнится. В результате процесса синтеза вещества происходит постепенное восстановление мерности в зоне неоднородности до уровня, который был до взрыва сверхновой звезды.

В результате процесса синтеза физически плотного вещества и других гибридных форм из первичных материй, в зоне неоднородности мерности образуются шесть материальных сфер, которые вложены друг в друга. Эти сферы созданы из гибридных форм первичных материй, различаются количеством первичных материй, входящих в состав каждой из этих шести сфер. Именно такую структуру имеет наша планета Земля (Рис. 4.)

Физически плотная сфера (1 ) Земли, состоит из 7 первичных материй, вещество этой сферы имеет четыре агрегатных состояния - твёрдое, жидкое, газообразное и плазменное. Разные агрегатные состояния возникают, как результат колебания мерности на небольшую величину.

Рис. 4. Планета Земля в зоне неоднородности пространства. (Источник: Левашов Н.В. Сущность и Разум. Том 1. 1999. Гава 1. Качественная структура планеты Земля. Рис. 6.)

Каждое вещество имеет свой уровень мерности, в котором данное вещество устойчиво и распределяется согласно перепаду мерности от центра образования планеты. Тяжёлые элементы имеют максимальную, а лёгкие элементы – минимальную мерность внутри зоны неоднородности.

Вода образована синтезом лёгких элементов – кислорода и водорода и представляет собой жидкий кристалл. Атмосфера на 20% состоит из кислорода. Водород самый лёгкий среди газов, однако в атмосфере его количество незначительное – 0,000055% . Тем не менее на нашей планете идут дожди – молекулы воды из газообразного состояния (пар в атмосфере) переходят в жидкое (Рис. 5).

Если колебания мерности произошли на уровне границы твёрдого вещества и атмосферы, выпадает роса, если на уровне облачности, процесс каплеобразования приобретает цепной характер, идёт дождь. Атмосфера теряет своё вещество. Неоднородность пространства остаётся некомпенсированной. После завершения формирования планеты, создавшие её формы материи продолжают своё движение через нашу планетарную неоднородность уже не сливаясь друг с другом. Но при возникновении соответствующих условий первичные материи вновь образуют вещество. Вода в виде пара в атмосфере восстанавливается.

Многие учёные склоняются к теории о том, что водород и другие газы поступают из недр Земли . Это предположил ещё в 1902 г. Э. Зюсс. Он считал, что вода связана с магматическими очагами, откуда она в составе газообразных продуктов выделяется в верхние участки земной коры .

Условия, достаточные для синтеза сложных молекул возникают в недрах планеты, так как первичные материи, проходя через планетарную неоднородность, увлекают за собой лёгкие элементы, синтез которых возможен в пределах всей неоднородности. В состав магмы действительно входит вода в виде пара, а ещё магма содержит в себе практически все элементы таблицы Менделеева.

Стремясь занять свой уровень мерности, молекулы водорода и кислорода попадают в зоны неоднородности, где возможен синтез воды. Пар, поднимаясь из недр, достигает границ твёрдой поверхности, где из-за незначительных перепадов мерности молекулы воды из газообразного состояния переходят в жидкое. Так образуются реки.

Границы диапазонов устойчивости вещества являются уровнями разделения между атмосферой, океанами и твёрдой поверхностью планеты. Граница устойчивости кристаллической структуры планеты повторяет форму неоднородности, поэтому поверхность твёрдой коры имеет впадины и выступы.

Рис. 5. Распределение веществ на планете.

Вода во время круговорота может быть в трех состояниях : твердом, жидком и газообразном. Она переносит огромное количество веществ, необходимых для жизни на Земле.

В процессе круговорота воды в природе происходит постепенное обновление вод во всех частях географической оболочки:

• обновляются за сотни, тысячи и миллионы лет,
• - за несколько тысяч лет (в - за десятки миллионов лет),
• - за 2,5-3 тыс. лет,
• замкнутые бессточные озера - за 200-300 лет,
• проточные озера - за несколько лет,
• - за 12-15 суток,
• водяной пар атмосферы - за 8 суток,
• вода в организмах - за несколько часов.

Вода, вернувшаяся с суши, может снова испариться и снова попасть на сушу. Так и совершается ее круговорот: океан - атмосфера - суша - океан. Вот этот непрерывный процесс и называют круговоротом воды в природе.

Существенную роль в круговороте воды в природе с недавних пор стала играть деятельность человека . Уничтожение лесов, осушение и орошение земель, создание водохранилищ и плотин, расходование воды на хозяйственные нужды - все это в значительной мере изменило гидрологические процессы на Земле. И хотя хозяйственная деятельность мало повлияла на общий объем гидросферы, она заметно влияет на отдельные ее части: сток одних рек уменьшился, других - увеличился, возросло испарение. Часть воды, которую потребляет человек для производства какой-либо продукции, может надолго выпадать из круговорота воды , поэтому ее называют «безвозвратно изъятой»: хотя ее возвращение и может произойти, но с большой задержкой во времени и на совершенно другой территории. Другой проблемой является загрязнение большого объема вод в результате хозяйственной деятельности человека. Именно угроза загрязнения водных масс представляет сейчас главную опасность, гораздо большую, чем угроза физической нехватки воды. Загрязненная вода, поступающая в ходе круговорота воды в Мировой океан ведет к гибели живых организмов и нарушению биологического равновесия.

Кругооборот воды в природе – это сложный процесс, при котором происходит видоизменение физического состояния воды и ее циркулирование между различными экосистемами. Каждый год с поверхности Земли испаряется вода в количестве, равная кубу, каждая грань которого составляет 80 км. Затем в виде снега и дождя она возвращается на поверхность планеты. Благодаря этому развивается жизнь на Земле.

Большая часть всех запасов воды Земли находится в океанах, поэтому 97,5% водных запасов нашей планеты – это соленая жидкость. Оставшаяся часть – это пресная вода, и распределена она следующим образом:

• Ледники и постоянные снежные покровы – 68,9%.
• Грунтовые воды (влага почвы, болото, вечная мерзлота) – 30,8%.
• Озера и реки – 0,3%

Круговорот воды в природе являет собой процесс, при котором между океаном, сушей, литосферой и атмосферой происходит постоянный водообмен. В ходе этого обмена вода пребывает то в жидком, то в твердом, то в парообразном виде. Она не только движется, но и несет с собой огромное количество полезных элементов, без которых жизни на Земле попросту б не было.

Вода постоянно перемещается по планете, при этом количество жидкости за миллионы лет не изменилось, хотя и трансформировалось. В прежние времена вода в виде жидкости была в значительно меньшем количестве, чем сейчас, поскольку основные её запасы сосредоточивались в ледниках. Поэтому 20 тыс. лет назад можно было без труда попасть по суше из Аляски в Азию или из Франции в Великобританию.

Как происходит кругооборот

Оборот воды проходит очень активно. В течение суток на нашу планету выпадает 306 млрд. литров жидкости, и такое же количество возвращается в атмосферу.

Основные пункты кругооборота выглядят следующим образом:

• С поверхности водоемов (морей, океанов, озер и рек) вода испаряется, конденсируется, собирается в облака и выпадает в форме осадков.
• Испаряясь с растений, вода проходит те же стадии – испарения (транспирация), конденсацию, выпадение на землю.
• Процесс испарения с ледников называется сублимацией (переход из твердого в газообразное состояние, минуя стадию жидкости).
• Осадки, которые выпали в горах, а также таяние снега и льда, приводят к образованию горных потоков, которые стекают на поверхность, насыщая водой различные водоемы и землю.
• Грунтовые воды могут насыщать водой все наземные источники воды и растения. Пополняются грунтовые воды в процессе инфильтрации (проникновение в почву) и перколяции (протекание жидкости через пористую поверхность) воды.

Движущей силой кругооборота является энергия Солнца, которая нагревает океан и другие водные поверхности. Это приводит к испарению воды, которая превращается в газообразную форму и уходит в атмосферу в виде пара.

Через некоторое время пар в атмосфере конденсируется в облака, а затем снова возвращается на землю в виде осадков – дождя, снега или града. Когда осадки достигают земной поверхности, они могут снова перейти в форму пара, перемещаться в форме водного течения по поверхности планеты или впитаться землей (перколяция).

В земных экосистемах капли дождя, прежде чем достигнут грунта, в первую очередь ударяются о листья деревьев, кустарников или травы. Какая-то часть воды сразу же испаряется с поверхности растений, не достигнув земли. Остальная часть жидкости впитывается грунтом, – и большая ее часть уходит под землю.

Как правило, вода начинает двигаться по поверхности земли только в том случае, если грунт насыщен водой. Это бывает, когда осадки дождя очень сильные или поверхность не в состоянии впитывать воду. Такой поверхностью могут быть камни в натуральной экосистеме или асфальт и цемент в среде города или населенного пункта.

За сколько времени происходит кругооборот

Движение воды в природе происходит с разной скоростью. Поверхностная движется очень быстро, тогда как в глубине океанов, под землей и в форме льда проходит кругооборот чрезвычайно медленно. Время движения воды в главных водных резервуарах планеты выглядит следующим образом:

• Водообмен живых организмов – 1 неделя.
• Атмосфера – 1,5 недели.
• Реки – 2 недели.
• Влага в грунте – от 2 недель до 1 года.
• Болотная вода – от 1 до 10 лет.
• Озера и водоемы – 10 лет.
• Океаны и моря – 4 тыс. лет.
• Подземные воды – от 2 нед. до 10 тыс. лет.
• Ледники и вечная мерзлота – от 1 тыс. до 10 тыс. лет

В верхних слоях грунта корни частично всасывают воду для потребностей растений, которые используют молекулы воды в процессе обмена веществ. Вода, находящаяся в тканях растений, в дальнейшем может перемещаться в организм животных, которые их поедают. Несмотря на это, большая часть воды, поступающая в растения через корневую систему, возвращается в процессе транспирации. Этот термин биологии означает поступление воды из грунта в корни, перемещение по системе каналов растения, образованных из омертвевших клеток и испарение через поры в листьях (стомы).

Если вода не поступает в растения через корневую систему, она проникает в органические и минеральные слои почвы, образуя грунтовые воды, которые расположены между частицами песка, гравия, трещин в камнях.

Это очень важная часть запасов пресной жидкости. Грунтовые воды медленно передвигаются через поры земли и расщелины и в итоге обычно попадают в ручей, реку или озеро. При этом грунтовая вода снова становится поверхностной.

Некоторая часть грунтовых вод может оставаться очень глубоко в минеральных слоях почвы и пребывать там тысячелетия. Резервуары грунтовой воды (аквиферы, водоносный горизонт) – это источник питьевой воды, который поступает в распоряжение людей через колодцы. В наши дни вода в колодцах зачастую используется гораздо быстрее, чем происходит ее пополнение из аквиферов.

Почему вода необходима

Вода играет важную роль в жизни нашей планеты с первых дней своего появления на Земле. Поначалу наша планета являла собой раскаленный шар. Но постепенно в её атмосферу изнутри Земли стали проникать газы, в т.ч. и водяной пар. Это привело к охлаждению земной коры и способствовало развитию жизни, поскольку вода – исключительно важное вещество для всех живых существ. Например, тело человека больше чем наполовину состоит из воды, и если посмотреть на клетки организма под микроскопом, можно увидеть, что больше чем на 70% они состоят из воды. Поэтому люди, как и все наземные организмы, нуждаются в постоянном и бесперебойном снабжении пресной водой для выживания.

Недостаток пресной воды может иметь самые серьезные последствия для различных экосистем нашей планеты. Поэтому люди постоянно изобретают новые технологии, направленные на увеличение эффективности применения водных ресурсов. К ним относятся рытье колодцев для использования грунтовых вод, сбор дождя в коллекторах, удаление соли из соленой воды, чтобы получать пресную воду из океанов и морей. Несмотря на эти достижения, чистая, безопасная для здоровья жидкость далеко не всегда доступна во многих частях земного шара.

Кругооборот воды важен как сам по себе, так и является движущей силой для других видов кругооборота. Например, осадки и поверхностное течение воды играют огромную роль в цикле различных элементов. К ним относятся углерод, азот, фосфор и сера. Течение поверхностных вод помогает перемещению элементов из земных (террестриальных) экосистем в водные (акватические). Кругооборот воды является составляющей различных биогеохимических циклов. Так называют процессы, во время которых происходит многоразовое участие различных элементов в процессах, что происходят в гидросфере, атмосфере, литосфере и биосфере.

Основная жидкость планеты

Вода - важнейшая составляющая жизни любого биологического организма на Земле. Потому важно изучать, наблюдать и следить за количеством, качеством и состоянием водного ресурса планеты. Основные запасы этой живительной влаги сосредоточены в мировом океане. И уже испаряясь оттуда, влага питает Землю, благодаря процессу, называемому круговоротом воды в природе. Вода - очень подвижное вещество и легко переходит из одного своего состояния в другое. И, благодаря этому, может легко достигать самых отдаленных от источника уголков. Как же происходит этот процесс?

Как и почему происходит циркуляция воды?

Под действием тепла, излучаемого Солнцем, вода постоянно испаряется с поверхности океана, переходя в газообразное состояние. Вместе с потоками теплого воздуха пар поднимается вверх, образуя облака. Они легко уносятся ветром от первоначального места испарения. Постепенно захватывая на своем пути все новые испарения, тучи остывают на пути вверх. В какой-то момент наступает следующий этап - конденсация. Она возможна, когда воздух приходит в состояние насыщения (100% влажность) водяными парами. Обычно это случается при достаточном охлаждении. Известно, что максимальное количество пара, которое может удерживаться в воздухе, пропорционально его температуре, поэтому в определенный момент охлаждения наступает насыщение облака паром, что ведет к переходу воды в следующее - жидкое или кристаллообразное - состояние. И если облако в этот момент находится все еще над океаном, то влага возвращается туда, откуда пришла. Так завершился один малый круговорот воды в природе. Этот процесс не замирает ни на минуту. Вода над мировым океаном постоянно циркулирует.

Как вода циркулирует над сушей

Не вся влага выпадает обратно в океан. Большое количество пара вместе с пассатами и муссонами относится вглубь материков, выпадая по мере движения в виде осадков на Землю. Часть этой влаги задерживается в верхних слоях почвы, питая растения, другая часть стекает к ручейкам и рекам, чтобы, добравшись до морей и океанов, снова испариться и попасть в следующий круговорот воды в природе. Совсем небольшая доля выпавших осадков просочится сквозь почву вглубь, и, достигнув водонепроницаемого слоя (глины, скальных пород), будет стекать по этому склону. Часть подземных вод снова найдет выход на поверхность, образуя ключи с кристально чистой водой, чтобы позже влиться в реки и снова испариться для следующего цикла. А другая их часть по трещинам и расщелинам будет дальше просачиваться в недра Земли, пока не достигнет слоев с высокой температурой, где снова превратится в пар, чтобы опять завертеться в подземном круговороте или вырваться на поверхность термальным источником.

Маршруты воды в природе

Ежегодно в воздух испаряется порядка четырехсот тысяч кубических километров воды, и только одна пятая их приходится на сушу, площадь которой в три раза меньше поверхности мирового океана. Вода испаряется с поверхности суши не только почвой, но и растительностью: каждым листочком на дереве и каждой травинкой на Земле. Проследить за всеми возможными путешествиями воды крайне сложно. Но смоделировать сильно упрощенный вариант, демонстрирующий круговорот воды в природе для детей, вполне реально даже у себя в квартире.

Опыт, демонстрирующий испарение и конденсацию влаги

Чтобы продемонстрировать первый этап круговорота - испарение воды с поверхности водоемов под действием солнечных лучей - достаточно будет взять стакан, наполненный до половины водой, поместить его в пластиковый герметично закрывающийся пакет и прикрепить это скотчем, к оконному стеклу в солнечный день. Через некоторое время (зависит от температуры в комнате и интенсивности солнечного света) вы увидите, что стенки пакета запотели, а еще через время, на них образуются капельки воды.

Демонстрационная модель полного цикла круговорота воды

Более сложную модель можно собрать, используя емкость, частично заполненную подкрашенной синим красителем водой (имитация мирового океана), прозрачный, можно перфорированный, пакет, заполненный песком в достаточном количестве, чтобы поднимался над водой более чем наполовину (суша). Всю конструкцию максимально плотно закрыть полиэтиленовой пленкой и закрепить. Над «сушей» поставить небольшую емкость со льдом (лед создаст необходимый для опыта холод в верхних слоях "атмосферы"), над "океаном" поместите настольную лампу (Солнце), которая будет излучать тепло. Включив ее, через некоторое время получим на пленке, над сушей, в холодном месте конденсат влаги, которая чуть позже каплями выпадет на сушу. И если пакет с перфорацией, то можно увидеть, как влага, просачиваясь сквозь песок, стекает все ниже к океану.

Что нам остается делать

Круговорот воды в биосфере - очень важный процесс для всей планеты. Нарушение или выпадение хотя бы одного звена приведет к глобальным и, весьма вероятно, непоправимым последствиям для всех. Австралийские и американские ученые на основании своих наблюдений за погодой, охвативших 50 лет, пришли к заключению, что круговорот воды в природе из-за глобального потепления стал ускоряться. А это, в свою очередь, приведет к тому, что засушливые районы станут еще суше, а там, где и сейчас климат дождливый, будет выпадать еще больше осадков. Все это доказывает одно: человечеству стоит серьезнее относиться к своей деятельности, которая неразрывно связана с природой.