Кругообіг води в природі
Кругообіг води в природі - це безперервний потік води під впливом сонячної енергії та сили тяжіння. Значення кругообігу води велике, так як він не тільки об'єднує всі частини гідросфери, а й пов'язує між собою всі оболонки Землі (атмосферу, літосферу, біосферу і гідросферу).
Вода під час кругообігу може бути в трьох станах: рідкому, твердому, газоподібному. Вона переносить величезну кількість речовин, необхідних для життя на Землі.
Під дією сонячних променів Світовий океан і суша нагріваються. В результаті цього вода переходить з рідкого стану в газоподібний (пар) і піднімається вгору. Океан поставляє 86% вологи в атмосферу, і лише 14% парообразной вологи утворюється за рахунок випарів з суші. Вода, що випаровується з поверхні океану, є прісної. Таким чином, океан можна вважати колосальної фабрикою прісної води, без якої неможливо існувати життя на Землі. Відомо, що з висотою температура в атмосфері знижується. Пари води, зустрічаючись з усіма більш холодними шарами повітря, починають остигати і утворювати хмари. На суші випаровування води йде не тільки з поверхні струмків, річок і озер. Пари води потрапляють в атмосферу і в результаті вулканічної діяльності, і випаровуються поверхнею рослин.
Часто води, випарувалися з океану, повертаються в нього у вигляді опадів, які випадають з хмар, розташованих над морями і океанами. Так відбувається малий кругообіг води в природі (рисунок 1).
Мал. 1. Схема малого круговороту води
При великому кругообігу води в природі частина хмар під впливом вітру переноситься на материк (малюнок 2).
Там з них теж можуть випадати опади у рідкому або твердому вигляді. Частина атмосферних опадів потрапляє в річки. Вони, впадаючи один в одного, в кінцевому рахунку, несуть води в моря Світового океану або в замкнуті водойми типу Каспійського або Аральського морів, заповнюючи їх втрати при випаровуванні. Інша частина води, що випала на землю у вигляді атмосферних опадів, просочується вниз з поверхні суші і з підземними водами стікає знову в Світовий океан або річки. Це дуже важливий етап в круговороті води, так як він регулює річковий стік в часі. Якби його не було, вода в річках була б лише в короткочасні періоди випадання опадів або танення снігів.
Третя частина води, що випала на землю у вигляді опадів, може проникати в грунт, а звідти підніматися по коріння рослини і випаровуватися через листя. Цей етап кругообігу дуже важливий для рослин, так як з водою з грунту через коріння надходять розчинені мінеральні речовини, необхідні для життєдіяльності рослин.
На наведених схемах (рис. 1, 2):
z - шар випаровування (індекс «о» - відноситься до океану, індекс «з» - відноситься до суші), що є відношенням повного об'єму води, що випарувалася () до площі земної кулі (), мм.
х, y - позначають, відповідно, шари опадів і стоку, які розраховуються також через ставлення обсягів до площі земної кулі.
Рівняння водного балансу для океану:
Рівняння водного балансу для суші:
Вирішуючи спільно рівняння 2 і 3 можна отримати рівняння світового водного балансу:
При дослідженнях гідрологічних процесів на суші важливо враховувати, що суша підрозділяється на дві області:
- область зовнішнього стоку (80% суші), звідки опади надходять у Світовий океан і яка дренується найбільшими річками світу.
- область внутрішнього стоку (20%), що є бессточной, що не дає стоку в Світовий океан, наприклад: басейни Каспію, Аралу, Балхаша, пустелі Гобі, Сахара, Калахарі, і т.д. Є там і великі річки: Волга, Амудар'я [1].
Головний вододіл земної кулі ділить всю сушу на два схили:
1) зі стоком в Атлантичний і Північний Льодовитий океани (60% суші) і
2) зі стоком в Тихий і Індійський океани.
Вододіл проходить по Америці від мису Горн по Анд до Берингової протоки, потім по східному нагір'ю Азії в широтному напрямку і триває уздовж східної окраїни Африки і її південного краю [1].
Не вся вода повертається з суші в океан одночасно. У процесі кругообігу води в природі відбувається поступове оновлення вод у всіх частинах географічної оболонки:
- підземні води оновлюються за сотні, тисячі і мільйони років;
- покривні льодовики - за кілька тисяч років (в Антарктиді - за десятки мільйонів років);
- води Світового океану - за 2,5-3 тис. років;
- замкнуті безстічні озера - за 200-300 років;
- проточні озера - за кілька років;
- річки - за 12-15 діб;
- водяна пара атмосфери - за 8 діб;
- вода в організмах - за кілька годин.
Істотну роль в круговороті води в природі з недавніх пір стала грати діяльність людини. Знищення лісів, осушення і зрошення земель, створення водосховищ і гребель, витрачання води на господарські потреби - все це в значній мірі змінило гідрологічні процеси на Землі. І хоча господарська діяльність мало вплинула на загальний обсяг гідросфери, вона помітно впливає на окремі її частини. Сток одних річок зменшився, інших - збільшився, змінилося внутрішньорічний розподіл стоку.
В результаті вилучення води з вод суші в багатьох районах світу зросла випаровування, тому що саме на випаровування йде значна частина води, що вилучається людиною з джерел. Частина води, яку споживає людина і яка входить до складу виробленої ними продукції, надовго випадає з загального кругообігу, тому її називають «безповоротно вилученої». Цей термін, звичайно, досить умовний, так як ця вода не виключається повністю, але її повернення може відбутися з великою затримкою в часі і на зовсім інший території.
Іншою проблемою є забруднення великого обсягу вод в результаті господарської діяльності людини. Саме загроза забруднення водних мас представляє зараз головну небезпеку, набагато більшу, ніж загроза фізичної нестачі води. Забруднена вода, яка надходить в ході кругообігу води в Світовий океан веде до загибелі живих організмів і порушення біологічного рівноваги.