Cykl wodny w przyrodzie. Dlaczego to się dzieje? Jak idzie? Jak modelować?

Główny płyn planety

Woda jest najważniejszym składnikiem życia każdego biologicznego organizmu na Ziemi. Dlatego ważne jest, aby badać, obserwować i monitorować ilość, jakość i stan zasobów wodnych planety. Główne rezerwy tej życiodajnej wilgoci skupiają się w oceanach świata. I stamtąd już odparowujące, wilgoć zasila Ziemię, dzięki procesowi zwanemu w przyrodzie cyklem wodnym. Woda jest bardzo mobilną substancją i łatwo przechodzi z jednego stanu do drugiego. Dzięki temu może łatwo dotrzeć do najdalszych zakątków ze źródła. Jak to się dzieje?

Jak i dlaczego krąży woda?

Pod wpływem ciepła emitowanego przez słońce woda nieustannie wyparowuje z powierzchni oceanu, zamieniając się w stan gazowy. Wraz ze strumieniami ciepłego powietrza, para unosi się, tworząc chmury. Są one łatwo oderwane od pierwotnego miejsca parowania. Stopniowo przejmując na swojej drodze wszystkie nowe parowania, chmury schładzają się w górę. W pewnym momencie następuje kolejny etap - kondensacja. Jest to możliwe, gdy powietrze dochodzi do nasycenia (100% wilgotności) para wodna. Zwykle dzieje się to przy wystarczającym chłodzeniu. Wiadomo, że maksymalna ilość pary, która może być utrzymywana na powietrzu, jest proporcjonalna do jej temperatury, dlatego w pewnym punkcie chłodzenia chmura jest nasycana parą, co prowadzi do przejścia wody do następnego - stanu ciekłego lub podobnego do kryształu. A jeśli chmura w tej chwili jest nadal nad oceanem, wtedy wilgoć powraca do miejsca, z którego pochodzi. W ten sposób zakończył się jeden mały cykl wodny w przyrodzie. Ten proces nie zatrzymuje się na minutę. Woda w oceanach stale krąży.

Jak woda krąży nad lądem

Nie cała wilgoć opada z powrotem do oceanu. Duża ilość pary, wraz z wiatrem i monsunami, wpada w głąb kontynentów, zrzucając się, gdy przemieszcza się w postaci opadów na Ziemię. Część tej wilgoci jest zatrzymywana w górnych warstwach gleby, zasila rośliny, druga część spływa do strumieni i rzek, dzięki czemu, docierając do mórz i oceanów, odparowują ponownie i dostają się do następnego cyklu wodnego w przyrodzie. Bardzo niewielka część opadów przejdzie przez glebę, a dotarcie do warstwy wodoodpornej (gliny, skały) spłynie po tym zboczu. Część wód podziemnych ponownie znajdzie wyjście na powierzchnię, tworząc klucze z krystalicznie czystą wodą, aby później wpłynąć do rzek i odparować ponownie w następnym cyklu. A druga część z nich przez pęknięcia i szczeliny będzie nadal przenikać do wnętrza Ziemi, aż dotrze do warstw o ​​wysokiej temperaturze, gdzie zamieni się w parę ponownie, aby ponownie przetoczyć się w podziemnym obiegu lub rozerwać na powierzchnię za pomocą źródła termicznego.

Trasy wodne w przyrodzie

Około czterysta tysięcy metrów sześciennych wody paruje rocznie w powietrzu, a tylko jedna piąta z nich pada na suchy ląd, którego powierzchnia jest trzy razy mniejsza od powierzchni oceanu na świecie. Woda wyparowuje z powierzchni ziemi nie tylko przez glebę, ale także przez roślinność: każdy liść na drzewie i każde źdźbło trawy na Ziemi. Podążanie za wszystkimi możliwymi podróżami wodnymi jest niezwykle trudne. Ale jest całkiem możliwe, aby symulować mocno uproszczoną wersję, która pokazuje cykl wodny w przyrodzie dla dzieci, nawet w ich własnym mieszkaniu.

Doświadczenie pokazujące parowanie i kondensację

Aby zademonstrować pierwszy etap cyklu - odparowanie wody z powierzchni zbiorników wodnych pod działaniem promieni słonecznych - wystarczy wziąć szklankę wypełnioną do połowy wodą, umieścić ją w plastikowej hermetycznie zamkniętej torbie i przymocować taśmą do szyby w słoneczny dzień. Po pewnym czasie (w zależności od temperatury w pomieszczeniu i intensywności światła słonecznego) zobaczysz, że ściany paczki są zamglone, a po chwili tworzą się na nich krople wody.

Model demonstracyjny pełnego cyklu obiegu wody

Bardziej złożony model może być złożony przy użyciu pojemnika częściowo wypełnionego barwioną niebieską wodą barwiącą (imitacja oceanu światowego), przezroczystą, perforowaną, torbę wypełnioną piaskiem w ilości wystarczającej do wzniesienia ponad wodę o ponad połowę (na sucho). Cała konstrukcja z maksimum szczelnie zamknięta folią i bezpieczna. Umieść mały pojemnik z lodem na "ziemi" (lód wytworzy niezbędne zimno dla doświadczenia w górnych warstwach "atmosfery"), umieść lampę stołową (Słońce) nad "oceanem", który będzie promieniował ciepłem. Włączając go, po chwili trafiamy na film, na ląd, w zimne miejsce, kondensację wilgoci, która nieco później opada na ląd. A jeśli paczka jest perforowana, wtedy możesz zobaczyć, jak wilgoć, przesączająca się przez piasek, płynie niżej i niżej w kierunku oceanu.

Co musimy zrobić

Cykl wodny w biosferze jest bardzo ważnym procesem dla całej planety. Naruszenie lub utrata co najmniej jednego ogniwa doprowadzi do globalnych, i bardzo prawdopodobnych, nieodwracalnych konsekwencji dla wszystkich. Australijscy i amerykańscy naukowcy, bazując na swoich obserwacjach pogody, które objęły 50 lat, doszli do wniosku, że cykl wodny w przyrodzie przyspieszył z powodu globalnego ocieplenia. A to z kolei doprowadzi do tego, że suche obszary staną się jeszcze bardziej suche, a tam, gdzie klimat jest teraz deszczowy, będzie jeszcze więcej opadów. Wszystko to dowodzi jedno: ludzkość powinna poważniej traktować swoje działania, które są nierozerwalnie związane z naturą.