Круговорот воды: определение, как происходит, виды, значение

Науки о природе

Что такое круговорот воды?

Круговорот воды на Земле — естественный процесс, представляющий собой непрерывный обмен воды между атмосферой, литосферой и мировым океаном. В ходе этого обмена масса воды меняет свое агрегатное состояние: из жидкого или твердого состояния она становится газообразной, и наоборот. Во время своего движения он принимает и переносит огромное количество органических соединений и минеральных элементов, необходимых для поддержания жизни на планете.

Наибольший объем водной массы сосредоточен в Мировом океане (97,5%), поэтому большая часть природной жидкости содержит соли. Остальные 2,5% — свежие источники, из них:

  • ледники и вечные снега – 68,9%;
  • грунтовые воды (в том числе влага в почвах заболоченных территорий и в зонах вечной мерзлоты) — 30,8%;
  • реки и озера – 0,3%.

Источники пресной воды

Вода находится в непрерывном движении, и объем на планете представляет собой величину постоянную. Однако его присутствие в разных агрегатных состояниях меняется на протяжении истории Земли. Много веков назад на планете было гораздо меньше источников воды, поскольку основная часть водной массы была сосредоточена в ледниках. Еще 20 тысяч лет назад по ледниковому щиту, разделявшему Берингов пролив, можно было свободно перемещаться с Аляски в Азию.

Классификация

В природе существуют большие, малые и континентальные круговороты воды.

Большой (мировой)

В некоторых источниках его называют глобальным циклом. Первое звено – мировой океан, на поверхности которого испаряется влага. Затем происходит конденсация пара с образованием облаков. Воздушные массы перемещают скопления водяного пара на материк, и по пути конденсат увеличивается в массе. При достижении критического значения молекулярной массы выпадают осадки, которые попадают в стоки и уходят в море.

Мировой круговорот воды в природе
Мировой водный цикл

Малый (океанический)

Оно ограничено океаном, так как испаренная вода возвращается в океаны, не достигая материка. Характерно, что количество осадков этого типа значительно меньше количества испаряемой влаги. На суше наблюдается обратная ситуация. На материке осадков выпадает больше, чем испаряется, но влага со временем уходит в море.

Малый круговорот воды в природе
Малый водяной контур

Внутриконтинентальный

Характеризуется движением жидкости в земле, когда испаряющаяся влага выпадает в виде росы и дождя.

Как происходит круговорот воды?

Процесс сложный и состоит из нескольких этапов. Движущим фактором является солнечная радиация.

В жаркое время года нагретая солнцем вода принимает газообразную форму — превращается в пар. Из испаряющейся водной массы отфильтровывают соли. Это означает, что пар, который собирается в атмосфере, является свежим. Когда пар поднимается в атмосферу, он сталкивается с потоками холодного воздуха, что приводит к образованию облаков. Осадки, выпадающие из них, наполняют море.

То есть этапы круговорота воды, если говорить упрощенно, таковы:

  • испарение;
  • концентрация в атмосфере;
  • выпадает в виде осадков.

Этот процесс обычно наблюдается над поверхностью моря. Но сложнее, если над сушей собираются тучи, и осадки стекают не в море, а на земную поверхность. Сточные воды, заполняющие поверхностные и подземные источники, уходят далеко в море. При движении происходит процесс, обратный опреснению пара в атмосфере: реки и подземные водотоки берут из земли минеральные частицы и выносят их в моря и океаны. Вода там испаряется, а соли остаются. Именно так реки поддерживают соленость мирового океана.

Мировой водный цикл

Планетарный круговорот воды включает в себя несколько процессов, являющихся его звеньями. Стоит рассмотреть подробнее схему глобального круговорота воды:

  1. Испарение – первое звено цикла. Вода, нагретая солнечной радиацией, переходит из жидкой формы в газообразную. Пар поднимается в атмосферные слои. Этот процесс происходит на планете непрерывно в разных масштабах: пар образуется над реками, озерами, морями, над всеми водными источниками, даже в результате пота, выделяемого живыми организмами.
  2. Конденсация – стадия 2. Происходит в высоких слоях атмосферы, в результате чего пар вновь приобретает жидкое состояние. Частицы пара, которые сталкиваются с потоками холодного воздуха, распространяют тепло и образуют капли воды. Так образуются облака и туман.
  3. Осадки – 3 стадия. Капельки воды, образующие облака, постепенно сливаются друг с другом и становятся тяжелее. Когда они достигают определенного размера, они выпадают на землю в виде твердых или жидких осадков. Из-за высокой скорости выпадения осадки, приближающиеся к поверхности земли, не успевают испариться. В результате возможны снег, дождь и град.
  4. Дренаж в море – шаг 4. Осадки, выпадающие на грунт, распределяются. Часть его попадает в почву и становится пищей для растительных организмов. Другая часть попадает в реки и другие естественные стоки и возвращается обратно в море.

Основными элементами круговорота воды являются:

  • осадки – попадание атмосферной влаги на земную поверхность;
  • перехват осадков растительностью – испарение выпавшей влаги с растений, без насыщения почвы и пополнения источников воды;
  • дренаж – объекты движения воды по поверхности земли;
  • инфильтрация – просачивание воды в почву с сопутствующей фильтрацией;
  • подземные дрены – прокладываются под землей в зоне аэрации;
  • испарение – переход воды из жидкого состояния в газообразное;
  • сублимация – переход из твердого состояния в газообразное;
  • осаждение – переход из газообразного состояния в твердое;
  • адвекция – горизонтальное перемещение молекул в любом агрегатном состоянии в слоях атмосферы;
  • конденсация – образование облаков;
  • испарение – образование пара под действием солнечного тепла, движение его от земной поверхности в атмосферу;
  • инфильтрация – понижение влаги в почве под действием силы тяжести.

Жидкость, постоянно меняясь, выделяет и поглощает энергию. Живые организмы, в том числе и человек, также участвуют в круговороте воды, потребляя и выделяя ее, а также используя для своих нужд. Влияние человека на процесс возрастает и носит преимущественно негативный характер. Круговорот нарушается промышленным использованием воды, строительством водохранилищ и плотин, осушением болот и внедрением ирригационных систем.

Водохранилище
Строительство водохранилищ и плотин

В верхних слоях почвы корневая система растений поглощает часть воды, необходимой для обмена веществ. Небольшое количество жидкости, накопленной в тканях растений, попадает в организм травоядных животных и человека. Но большая часть жидкости участвует в процессе транспирации: она поступает из почвы к корням, перемещается по каналам в тканях растения и испаряется через листья.

Часть воды, не поглощенная растениями, утекает дальше в слои почвы и становится частью системы грунтовых вод, протекающей через песок, гравий и другие горные породы. Источники подземных вод составляют значительную часть запасов пресной воды планеты. Подземный источник рано или поздно соединяется с реками, озерами и другими поверхностными водоемами. Небольшая часть подземных вод уходит в глубоко залегающие минеральные породы, где они накапливались на протяжении тысячелетий.

Виды воды

Природная вода движется с разной скоростью. Поверхностные водные массы движутся быстро, тогда как подземные водные массы, расположенные в зоне вечной мерзлоты и глубоких слоях океана, движутся медленно. Период полной смены воды в различных природных объектах следующий:

  • в живых организмах – около недели;
  • в атмосфере – полторы недели;
  • в реках – 2 недели;
  • в почвенном слое – от месяца до года;
  • в болотах – от года до 10 лет;
  • в озерах и других водоемах – около 10 лет;
  • в морях и океанах – 4 тыс лет;
  • в пещерах и других подземных резервуарах – до 10 тысяч лет;
  • в ледниках и зонах вечной мерзлоты – несколько тысяч лет.

Солнечное тепло

Основной движущей силой круговорота влаги в гидросфере является солнечная энергия. Процесс прост и понятен: солнечные лучи нагревают воду и превращают ее в пар.

Физической основой является способность воды находиться в трёх состояниях:

  • жидкость – при температуре 0-100 градусов;
  • газообразные – при температуре более 100 градусов Цельсия;
  • фиксированный – при температуре ниже нуля градусов.

В жидком состоянии молекулы воды расположены близко друг к другу, но между ними есть пространство, позволяющее им двигаться. В газообразной форме молекулы разделяются и образуется пар. В рабочем состоянии он также может двигаться. В твердом виде молекулы приближаются максимально близко, и движение становится невозможным.

Заметка 2

Поскольку температура поверхности нашей планеты зависит от Солнца, оно является основным катализатором процесса изменения состояния воды.

Процесс и схема круговорота воды

Способность изменять свое агрегатное состояние является фундаментальным элементом круговорота воды. Любой процесс требует энергии, в данном случае источником энергии является Солнце.

Стадии гидрологического цикла:

  1. Испарение с поверхности морей, океанов, озер, рек. Процесс превращения жидкости в пар происходит под воздействием солнечной энергии. Молекулы H2O расположены близко друг к другу, но не образуют связей. Из-за этого они постоянно движутся, сталкиваясь и меняя скорость. Двигаясь из нижних слоев жидкости, молекулы увеличивают скорость и, преодолев притяжение других частиц, оказываются на поверхности водной глади. Если движение сопровождается нагревом, то скорость H2O становится достаточной для перехода в газообразное агрегатное состояние.
    Скорость и интенсивность испарения зависит от нескольких факторов:
    • температура окружающей среды, время года, географическое положение;
    • площадь поверхности. Например, объем перехода газообразных молекул H2O в атмосферу больше с уровня моря, чем с уровня моря;
    • наличие ветра. Чем выше скорость ветра, тем быстрее происходит испарение. Некоторые молекулы возвращаются в жидкое состояние в безветренную погоду, но при ветре конденсации не происходит.
  2. Конденсат – это процесс, обратный образованию пара. Возникает при контакте молекул газа с холодным воздухом, в результате чего образуются жидкие капли воды. Дождь, роса, снег – это все проявления конденсации, которая сопровождается выделением тепловой энергии, необходимой для испарения.
  3. Осадки. Испарение и конденсация — это два процесса, которые переходят друг в друга, при которых капли в облаках становятся тяжелее и падают вниз. Скорость падения не превышает 9 м/с, но этого недостаточно для перехода в парообразное состояние. Так появляются дождь и снег.
  4. Поглощение почвой. Выпадая в виде осадков, вода поглощается почвой, а часть поглощается растениями. Далее влага поступает в грунтовые воды, затем в грунтовые и межпластовые напорные воды.
  5. Возврат ресурса в море в виде осадков или через приток морей и рек.

Как происходит круговорот воды в природе

Осадки

Дальнейшее обустройство предполагает скопление большого количества капель или мелких льдинок в верхних слоях, образование облаков. Если облако имеет небольшую массу, оно может длительное время переноситься по небу воздушными потоками.

В таблице ниже указаны правильные названия типов облаков, высота их присутствия и состав. Также здесь можно найти ответ на вопрос, почему образуется тот или иной состав.

Однако возможен и другой вариант: в тот момент, когда облако станет тяжелее воздуха, оно упадет на земную поверхность в виде осадков: снега, града, дождя.

Осадки — важное звено модели цикла — атмосферное явление, выражающееся в виде осадков или выпадения воды из облаков или воздуха на земную поверхность.

Уровень осадков измеряется толщиной слоя влаги, выпавшего на поверхность, в миллиметрах. Например, среднее количество осадков на Земле в течение года составляет 1000 мм. А в пустынных районах она не превышает 250 мм.

Что мы узнали?

Одной из важных тем внешнего мира для 3 класса является круговорот воды. Мы узнали, что это за процесс, как происходит круговорот воды в природе, от чего он зависит и какую роль играет на планете. Благодаря полученной информации школьники смогут легко написать доклад или написать сообщение классу.

Испарение

Испарение влаги происходит не только с поверхности водоёмов и земли, но и с листьев растений. Основным источником являются воды Мирового океана.

Нагретая солнечным теплом вода превращается из жидкого состояния в пар. Пар легче воздуха, поэтому он поднимается вверх. Однако верхние слои тропосферы холодные, температура там значительно ниже, чем над поверхностью. Под его воздействием частицы пара охлаждаются и возвращаются в жидкое состояние.

Заметка 3

Если температура значительно ниже, может образоваться лед: частицы пара переходят не в жидкость, а в твердое состояние.

Скорость и время круговорота воды

Атмосферная влага в виде облаков и испарения обновляется каждые 8 ​​дней. В живых организмах процесс обновления жидкости происходит еще быстрее: в организме человека каждые 5 часов, что считается самой быстрой формой водного обмена. Обновление происходит через почки, которые являются своеобразным фильтром, избавляющим от лишней влаги.

Ледники обновляются каждые 1500 лет, но из-за глобального потепления этот процесс с каждым годом ускоряется. Для обновления Полярной звезды требуется 10 000 лет. Мировой океан проходит гидролитический цикл каждые 2400 лет.

Виды круговорота воды

Выделяют следующие типы процессов:

  • Большой круговорот воды в природе. Влага, испаряющаяся с поверхности моря, устремляется в атмосферу, переносится ветром на сушу и выпадает в виде осадков. Жидкость, собранная в реках и слоях почвы, отправляется обратно в океаны.
  • Маленький. Пар, поднимающийся над морем, не переносится на сушу и выпадает в виде осадков над поверхностью моря.
  • Внутри страны. Все соединения осуществляются по суше. Влага, испаряющаяся с земной поверхности, выпадает в виде осадков на землю.
  • Геологический. Он предполагает непрерывный взаимный обмен воды между морем, сушей и литосферой. Обычно наблюдается в районе тектонических трещин, расположенных на пересечении литосферных плит.
  • Глобальный водный цикл представляет собой открытый процесс. Через тектонические трещины из недр планеты происходит приток жидкости в гидросферу. Годовой прирост составляет 0,25 км3. При этом часть молекул водяного пара, накапливающихся в атмосфере, под воздействием солнечной радиации устремляются в космос и расщепляются на кислород и водород.

Большой и малый водяной контур
Схема главного и второстепенного круговорота воды

Читайте также: День подснежника в 2024 году: какого числа отмечают, дата и история праздника

Оцените статью
Блог про экологические проблемы