Круговорот воды в природе
Круговорот воды связывает океаны, атмосферу, сушу и живые организмы. Вода испаряется, переносится воздухом, выпадает осадками и возвращается в водоёмы по поверхности и под землёй.
После дождя лужа постепенно исчезает, хотя никто не убирал из неё воду. Через некоторое время над городом снова собираются облака. Эти события относятся к одному большому процессу, но не образуют короткой прямой цепочки: вода из конкретной лужи может уйти с воздухом далеко от места, где она испарилась.
1Испарение
На поверхности воды молекулы постоянно движутся. Некоторые из них получают возможность покинуть жидкость и перейти в воздух. Так возникает водяной пар. Испарение идёт и при обычной температуре, поэтому мокрая ткань сохнет без кипения, а открытая ёмкость постепенно теряет воду.
Скорость процесса зависит от нескольких условий. Тёплая поверхность обычно испаряет воду быстрее холодной. Ветер уносит влажный воздух и заменяет его другим. Если окружающий воздух уже очень влажный, испарение замедляется. Поэтому одна и та же лужа в разные дни исчезает с разной скоростью.
Солнечная энергия обеспечивает значительную часть испарения с поверхности Земли. Особенно много воды поступает в атмосферу с океанов, поскольку они занимают огромную площадь. Испаряют воду также озёра, реки, влажная почва и растения. Через листья вода, поступившая из корней, возвращается в воздух.
При замерзании вода не обязательно полностью перестаёт участвовать в обмене с атмосферой. Лёд и снег могут переходить прямо в водяной пар, минуя жидкое состояние. Этот процесс называют сублимацией. Он помогает объяснить, почему снежный покров иногда уменьшается даже без заметного таяния.
2Облака
Водяной пар невидим. Белое облако состоит из маленьких капель воды, кристалликов льда или их смеси. Когда влажный воздух охлаждается достаточно сильно, часть содержащегося в нём пара может перейти в жидкое или твёрдое состояние. Частицы пыли и других веществ помогают каплям образоваться.
Воздух часто охлаждается при подъёме: он попадает в область меньшего давления и расширяется. Подниматься его заставляют разные причины. Прогретый у земли воздух может идти вверх, воздушные потоки — встречаться, а горный склон — становиться препятствием на их пути. Поэтому облака возникают в самых разных погодных условиях.
Маленькие облачные капли падают очень медленно. Восходящие потоки и перемешивание воздуха помогают им оставаться в облаке. Само наличие облака ещё не означает, что вскоре пойдёт дождь. Для заметных осадков частицы должны вырасти и начать достаточно быстро выпадать.
Ветер переносит облака и невидимый водяной пар. Так вода пересекает большие расстояния между океаном и сушей. У водяной молекулы нет закреплённого маршрута: она может снова испариться, попасть в дождь, остаться в снегу или несколько раз пройти через облака, прежде чем вернётся в океан.
3Осадки
Капли в облаке могут сталкиваться и объединяться. В холодных облаках важную роль играют ледяные кристаллы, которые растут и затем выпадают. Если по пути вниз они тают, у поверхности получается дождь. Если условия позволяют сохранить лёд, осадки достигают земли в виде снега.
Град образуется при особых условиях в облаках с сильными восходящими потоками. Ледяные частицы растут за счёт замерзающей на них воды. Поэтому разные виды осадков нельзя объяснить только температурой у земли. Значение имеет весь путь частицы через облако и нижние слои воздуха.
Не вся выпавшая из облака вода достигает поверхности. Дождевые капли могут испаряться в сухом воздухе ещё во время падения. Вода, которая всё-таки попала на землю, тоже расходится по разным путям. Часть задерживается на листьях, часть впитывается, часть течёт по поверхности.
| Путь | Что происходит дальше |
|---|---|
| Испарение | Вода снова переходит в атмосферу |
| Поверхностный сток | Вода движется к ручьям, рекам и водоёмам |
| Просачивание | Вода пополняет влагу почвы и подземные запасы |
| Накопление снега | Вода остаётся до таяния или сублимации |
4Реки и подземные воды
Речная вода собирается со своего водосборного бассейна — территории, с которой сток направляется к данной реке. Границы между соседними бассейнами называются водоразделами. Они часто проходят по возвышенностям. Поэтому дождь по разные стороны одного холма может пополнить разные реки.
Реки получают воду не только от дождей. Их питают тающий снег, ледники и подземные источники. Соотношение этих поступлений зависит от местности и времени года. Оно объясняет, почему одни реки особенно полноводны весной, а другие сильнее реагируют на сезон дождей.
Под землёй вода чаще заполняет поры и трещины в породах, а не течёт по огромным пустым тоннелям. Проницаемые слои позволяют ей двигаться. Менее проницаемые задерживают этот поток. Когда подземная вода выходит на поверхность, может появиться родник или пополнение реки через её дно.
Скорость движения подземной воды сильно различается. Некоторые запасы пополняются и обмениваются сравнительно быстро, другие сохраняются очень долго. Снег, ледники и озёра тоже временно удерживают воду. Поэтому круговорот содержит множество хранилищ, а не только непрерывное быстрое движение.
5Почему вода не заканчивается
В масштабах повседневной жизни вода на Земле в основном перераспределяется между разными средами и состояниями. Дождь не создаёт её из ничего, а испарение не уничтожает. Энергию для многих переходов даёт Солнце, а гравитация помогает воде стекать вниз и выпадать из облаков.
Однако круговорот не гарантирует постоянного изобилия пресной воды в каждом месте. Значительная часть земной воды солёная, другие запасы связаны во льдах или находятся глубоко под землёй. Доступность зависит от осадков, рельефа, времени года и того, насколько быстро пополняются местные источники.
Засуха возникает, когда влаги долго поступает меньше, чем требуется обычному водному балансу территории. Изъятие воды и изменение поверхности земли тоже могут влиять на этот баланс. Даже большой подземный запас способен уменьшаться, если его расходуют быстрее, чем он восстанавливается.
Количество воды и её качество — отдельные вопросы. Обычный переход через реку или грунт не обязательно удаляет все примеси. Поэтому выражение «природа всё очищает» слишком упрощает происходящее. Круговорот объясняет движение воды, но не заменяет изучение конкретного источника и его свойств.