Мировые запасы воды. Генератор влаго-оборота

Понятие

Постоянный обмен влагой между гидросферой, атмосферой и земной поверхностью, состоящий из процессов испарения, передвижения водяного пара в атмосфере, его конденсации в атмосфере, выпадения осадков и стока, получил название круговорота воды в природе. Атмосферные осадки частично испаряются, частично образуют временные и постоянные водостоки и водоемы, частично — просачиваются в землю и образуют подземные воды.

Виды

Различают несколько видов круговоротов воды в природе:

1. Большой, или мировой, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океанов, переносится ветрами на материки, выпадает там в виде атмосферных осадков и возвращается в океан в виде стока. В этом процессе изменяется качество воды: при испарении соленая морская вода превращается в пресную, а загрязненная — очищается.

2. Малый, или океанический, круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан.

3. Внутриконтинентальный круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши, опять выпадают на сушу в виде атмосферных осадков.

В конце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана

Скорость переноса различных видов воды изменяется в широких пределах, так и периоды расходов, и периоды обновления воды также разные. Они изменяются от нескольких часов до нескольких десятков тысячелетий. Атмосферная влага, которая образуется при испарении воды из океанов, морей и суши и существует в виде облаков, обновляется в среднем через восемь дней.

Воды, входящих в состав живых организмов, восстанавливаются в течение нескольких часов. Это наиболее активная форма водообмена. Период обновления запасов воды в горных ледниках составляет около 1 600 лет, в ледниках полярных стран значительно больше — около 9 700 лет.

Полное обновление вод Мирового океана происходит примерно в 2 700 лет.

Среда	Среднее время обновления
Океаны	3 200 лет
Ледники	от 5 до 10 лет
Сезонный снежный покров	от 2 до 6 месяцев
Почвенная корка	от 1 до 2 месяцев
Грунтовые воды: паводок	от 100 до 200 лет
Грунтовые воды: углубленные	10 000 лет
Озера	от 15 до 17 лет
Реки	от 17 до 19 дней
Атмосфера	9 дней

За 10 миллионов лет фотосинтез перерабатывает массу воды равную всей гидросфере.

Круговорот воды в природе имеет прямое отно­шение к теме данной книги, то есть к питьевой воде. Под действием солнечных лучей вода из открытых водоемов постоянно испаряется, а пар поднимается в воздух, формируя облака и тучи, которые очень подвижны: быстро распространяются воздушными массами.

В тропических широтах Земли они затем проливаются дождями, а в областях умеренного кли­мата, в зависимости от сезона, выпадают в виде до­ждя или снега. Нужно заметить, что эти процессы имеют поистине титанический масштаб: за год испа­ряется 450 тыс. км³ океанской воды, а с поверхности континентов — 70 тыс. км³. Эта влага затем выпада­ет с осадками: на поверхность мирового океана — 420 тыс. км³, а на сушу — 100 тыс. км³, но избыток континентальных вод переносится в океан реками.

Если перейти к меньшему, чем год, временному пе­риоду, то окажется, что за одну минуту испаряет­ся 1 км³, или 1 млрд т, воды, причем каждый грамм пара уносит в атмосферу 537 калорий солнечной энергии.

Принесенная дождем влага попадает обратно в водоемы (сразу из атмосферы, если, например, дождь шел над морем) либо пропитывает почву и частью испаряется, частью проникает в подпочвен­ные воды, частью стекает опять же в водоемы. Если осадки были в виде снега, то ничего, в сущности, не меняется: снега тают в урочный час, и талые воды проделывают тот же путь, что и дождевые.

Круговорот воды, включающий ливни, дожди, снегопады, наводнения и другие, был, при всех бе­дах, вызванных природными катаклизмами, в общем-то благоприятным для человека. Дожди и талые воды орошали землю, привносили в нее вещества, полезные как для диких растений, так и культурных, производили естественную санацию среды.

После наводнений оставался плодородный ил. Но все это происходило в ту патриархальную эпоху, не знав­шую стиральных порошков, химических удобрений и двигателей внутреннего сгорания, когда человече­ская деятельность еще не стала природо-образующим фактором, когда человек являлся частью среды оби­тания, а не стоял над ней, и все произведенные им отходы жизнедеятельности перегнивали или хоронились в земле, не порождая ядов и вредных химических загрязнений.

В былые времена любые пресные воды, за исключением болотных, счита­лись питьевыми. Была морская вода и просто вода, без всяких дополнительных определений: вода — это то, что можно пить. Теперь же мы говорим об особой разновидности воды — питьевой, и это не единственная перемена: вспомните, есть еще воды, подходящие и не подходящие для купания, есть во­ды сточные, есть кислотные дожди и сливы пред­приятий, к которым даже приближаться страшно. Теперь круговорот воды в природе прочно сцеплен с техногенной обстановкой — вот реальность, о ко­торой нельзя забывать

.

Мировые запасы воды.Генератор влаго-оборота

Мировые запасы воды огромны - они составляют почти 1,5 млрд. км3. Однако около 97% этого объема приходится на соленую морскую воду, а 2% - на замерзшую воду ледников и полярного льда. Пресная вода рек, озер, прудов, родников, а также подземные воды, которые мы выкачиваем с помощью артезианских скважин и колодцев, составляют менее 1%. А ведь только эту воду и может использовать человек для своих нужд.
Если бы этот скудный запас пресной, питьевой воды не пополнялся, все реки и озера высохли бы, растительность увяла и вся жизнь на нашей планете прекратилась бы. К счастью, вода находится в непрерывном движении и ее циркуляция между Мировым океаном, воздухом и землей складывается в единый, никогда не прекращающийся круговорот.

Генератором, поддерживающим влаго-оборот, служит Солнце. Оно нагревает поверхность океана, превращая воду в пар. Вода испаряется также с поверхности рек и озер, листьев растений и даже ледников. В воздухе невидимые водяные пары конденсируются, превращаясь в мириады крошечных капель и ледяных кристалликов, из которых состоят облака. В конце концов влага из облаков возвращается на землю в виде дождя, снега и других осадков, а потом вновь испаряется, продолжая свое вечное движение.

Как образуются дождевые капли?

Облака состоят из бесчисленного множества микроскопических капель воды и ледяных кристаллов. Хотя в одной-единственной туче может содержаться несколько тонн влаги, многие из них проходят мимо, так и не пролившись дождем. Только иногда, и для этого нужны особые условия, некоторая часть влаги выпадает на землю.
Теплый влажный воздух, поднимаясь вверх, постепенно охлаждается, и водяной пар конденсируется. Капельки собираются вокруг пылинок и других микроскопических частиц, называемых ядрами конденсации. При этом они еще очень малы и плавают по воздуху. Перемещаясь вместе с воздушными потоками, они сталкиваются, сливаются и постепенно увеличиваются в размерах. Наконец они становятся большими и тяжелыми и только тогда падают на землю в виде дождя.
Мельчайшие дождевые капли, называемые изморосью, опускаются на землю столь неспешно, что кажется, будто они просто плавают в воздухе. А самые крупные капли достигают почти 6,5 мм в диаметре и несутся с небес вниз со скоростью около 7,5 м/с. Однако вне зависимости от их размера дождевые капли никогда не имеют вытянутой формы слезинки, большинство капель - круглые.

Отчего идет снег?

Формы снежинок

Когда температура в облаке опускается, содержащаяся в нем влага может выпасть на землю не в виде дождя, а в виде легчайших, снежинок. При очень низких температурах облачные капельки переохлаждаются, т.е. сохраняют жидкое состояние. Переохлажденные капли испаряются, и пар сразу превращается в микроскопические ледяные кристаллики, которые постепенно превращаются в снежинки.
Снежинки принимают разные формы в зависимости от температуры и относительной влажности Они воздуха. имеют такую ажурную кристаллическую структуру, что фактически на 90% состоят из воздуха. Благодаря этому снег является прекрасным тепло- и звукоизолятором. Но при этом в 10 см снежных осадков содержится столько же воды, сколько всего лишь в 1 см дождевых осадков.

Есть ли сходство между снежной крупой и градом?

При низких температурах и сильном порывистом ветре с дождевыми каплями могут происходить разнообразные превращения. Проходя через слой очень холодного воздуха, капли дождя быстро застывают и превращаются в твердые катышки, или снежную крупу, которая отскакивает от земли. Если же капли охладились еще сильнее, они мгновенно замерзают при соприкосновении с твердой поверхностью, покрывая все, что оказалось на их пути, стеклянным ледяным панцирем.
Что же касается града, то он, в отличие от крупы, рождается на большой высоте в грозовых облаках, где действуют сильные вихревые потоки воздуха. Пойманные этими потоками небольшие ледяные гранулы перемещаются внутри тучи то вверх, то вниз, обрастая все новыми слоями льда. Окончательный размер градин зависит от того, сколько им пришлось там крутиться.
Град может причинить катастрофический ущерб. Наибольший урон он наносит сельскому хозяйству. Ведь грозы бывают преимущественно летом, и град нередко губит посевы пшеницы и других культур на значительной площади.

Может ли роса превратиться в иней?

Только тех, кто рано встает, рассветная пора вознаграждает удивительным зрелищем тонких узоров инея на оконном стекле или бусинок росы на серебристой паутине - с первыми лучами солнца роса и иней быстро исчезают.
И то и другое - плоды холодного ночного воздуха. С наступлением ночных холодов нагревшийся днем воздух после заката начинает охлаждаться, и в какой-то момент его температура приближается к так называемой точке росы - температуре, при которой происходит конденсация атмосферной влаги. При соприкосновении насыщенного водяными парами воздуха с более холодной поверхностью листьев и травы происходит конденсация водяного пара, и растения покрываются капельками росы.
Иней появляется, когда температура падает ниже нуля и влажный воздух входит в соприкосновение с холодной поверхностью. Водяной пар тогда не конденсируется, а из газообразного состояния переходит прямо в твердое, т.е. миниатюрные ледяные кристаллики.

Когда возникает туман?

Туман в горах

Подобно росе и инею, туман возникает из насыщенного водяными парами воздуха. Когда температура воздуха достигает точки росы, пар конденсируется, образуя такие же микроскопические капли, как в облаке. Они такие маленькие и легкие, что даже не падают. Так что в сущности туман - это облако на уровне земли.
Туман может появиться оттого, что остывшая за ночь земля охладила приповерхностный слой воздуха. Он возникает и когда теплый влажный воздух движется над поверхностью океана в зоне холодного течения, а также при столкновении теплых и холодных воздушных масс.