Кругообіг води в природі. Чому виникає? Як відбувається? Як змоделювати?
Основна рідина планети
Вода - найважливіша складова життя будь-якого біологічного організму на Землі. Тому важливо вивчати, спостерігати і стежити за кількістю, якістю та станом водного ресурсу планети. Основні запаси цієї цілющої вологи зосереджені в світовому океані. І вже випаровуючись звідти, волога живить Землю, завдяки процесу, званому кругообігом води в природі. Вода - дуже рухливе речовина і легко переходить з одного свого стану в інший. І, завдяки цьому, може легко досягати найвіддаленіших від джерела куточків. Як же відбувається цей процес?
Як і чому відбувається циркуляція води?
Під дією тепла, випромінюваного Сонцем, вода постійно випаровується з поверхні океану, переходячи в газоподібний стан. Разом з потоками теплого повітря пара піднімається вгору, утворюючи хмари. Вони легко несуться вітром від початкового місця випаровування. Поступово захоплюючи на своєму шляху все нові випаровування, хмари остигають на шляху вгору. У якийсь момент настає наступний етап - конденсація. Вона можлива, коли повітря приходить в стан насичення (100% вологість) водяними парами. Зазвичай це трапляється при достатньому охолодженні. Відомо, що максимальна кількість пара, яка може утримуватися в повітрі, пропорційно його температурі, тому в певний момент охолодження настає насичення хмари пором, що веде до переходу води в наступне - рідке або крісталлообразном - стан. І якщо хмара в цей момент знаходиться все ще над океаном, то волога повертається туди, звідки прийшла. Так завершився один малий кругообіг води в природі. Цей процес не завмирає ні на хвилину. Вода над світовим океаном постійно циркулює.
Як вода циркулює над сушею
Не вся волога випадає назад в океан. Велика кількість пара разом з пасатами і мусонами відноситься вглиб материків, випадаючи в міру руху у вигляді опадів на Землю. Частина цієї вологи затримується у верхніх шарах грунту, живлячи рослини, інша частина стікає до потічка і річках, щоб, діставшись до морів і океанів, знову випаруватися і потрапити в наступний кругообіг води в природі. Зовсім невелика частка опадів, що випали просочиться крізь ґрунт вглиб, і, досягнувши водонепроникного шару (глини, скельних порід), стікатиме з цього схилу. Частина підземних вод знову знайде вихід на поверхню, утворюючи ключі з кришталево чистою водою, щоб пізніше влитися в річки і знову випаруватися для наступного циклу. А інша їх частина по тріщинах і ущелинах буде далі просочуватися в надра Землі, поки не досягне шарів з високою температурою, де знову перетвориться в пару, щоб знову закрутитися у підземному круговороті або вирватися на поверхню термальним джерелом.
Маршрути води в природі
Щорічно в повітря випаровується порядку чотирьохсот тисяч кубічних кілометрів води, і тільки одна п'ята їх припадає на сушу, площа якої в три рази менше поверхні світового океану. Вода випаровується з поверхні суші не тільки грунтом, але і рослинністю: кожним листочком на дереві і кожна травинка на Землі. Простежити за всіма можливими подорожами води вкрай складно. Але змоделювати сильно спрощений варіант, який демонструє кругообіг води в природі для дітей, цілком реально навіть у себе в квартирі.
Досвід, що демонструє випаровування і конденсації вологи
Щоб продемонструвати перший етап кругообігу - випаровування води з поверхні водойм під дією сонячних променів - достатньо буде взяти склянку, наповнену до половини водою, помістити його в пластиковий герметично закривається пакет і прикріпити це скотчем, до шибки в сонячний день. Через деякий час (залежить від температури в кімнаті і інтенсивності сонячного світла) ви побачите, що стінки пакета запотіли, а ще через час, на них утворюються крапельки води.
Демонстраційна модель повного циклу кругообігу води
Більш складну модель можна зібрати, використовуючи ємність, частково заповнену підфарбованою синім барвником водою (імітація світового океану), прозорий, можна перфорований, пакет, заповнений піском в достатній кількості, щоб піднімався над водою більш ніж наполовину (суша). Всю конструкцію максимально щільно закрити поліетиленовою плівкою і закріпити. Над «сушею» поставити невелику ємність з льодом (лід створить необхідний для досвіду холод у верхніх шарах "атмосфери"), над "океаном" помістіть настільну лампу (Сонце), яка буде випромінювати тепло. Включивши її, через деякий час отримаємо на плівці, над сушею, в холодному місці конденсат вологи, яка трохи пізніше краплями випаде на сушу. І якщо пакет з перфорацією, то можна побачити, як волога, просочуючись крізь пісок, стікає все нижче до океану.
Що нам залишається робити
Кругообіг води в біосфері - дуже важливий процес для всієї планети. Порушення або випадання хоча б однієї ланки призведе до глобальних і, досить імовірно, непоправних наслідків для всіх. Австралійські і американські учені на підставі своїх спостережень за погодою, що охопили 50 років, прийшли до висновку, що кругообіг води в природі через глобальне потепління став прискорюватися. А це, в свою чергу, призведе до того, що посушливі райони стануть ще суші, а там, де і зараз клімат дощовий, буде випадати ще більше опадів. Все це доводить одне: людству варто серйозніше ставитися до своєї діяльності, яка нерозривно пов'язана з природою.
