Круговорот воды в природе

Река

Рис. 1. Речная система

Рекой называется постоянный водный поток, движущийся в выработанном им углублении(русле). Река состоит из истока, устья, речной долины, русла и поймы.

Исток – место в котором река берет свое начало.Истоком может быть озеро, болото, ледник в горах.
Устье – место, в котором река впадает в другой водный объект, например, в озеро, море, или другую реку.
Речная долина – выточенное водой понижение в грунте, тянущееся от истока до устья.
Русло – углубление, по которому постоянно течет река.
Пойма – плоское, затопляемое во время половодья дно речной долины.
В результате постоянного течения реки образуются склоны долины – террасы.

Разницу между высотами точек истока и устья реки принято называть ее падением. Это значение выражается в метрах и обозначается, Н.

Уклон реки – это соотношение величины падения к общей длине реки. Оно обозначается (м/км). Реже – в процентах или промилле.

Поступление воды в реки называется их питанием.

В зависимости от источника питания существуют разные типы.

Если реку питают дождевые осадки, то такой тип называется дождевым, к таким рекам относится Амур, Амазонка. Аналогично.
Если питают тающие снега – снеговое (Обь, Енисей),
Если тающий ледник – ледниковое (Аракс, Риони, Тара, Футалефу, Лоа и другие реки горных регионов).
Если реку питает подземный источник, то тип её питания – подземный (Сырдарья, Амударья).
Существуют реки со смешанным питанием. ( Янцзы).

Основы понятия

Круговорот воды (еще называется гидроциклом) представляет
собой беспрерывное путешествие жидкости в мире. Его суть – под влиянием
тепловой энергии влага на поверхности планеты превращается в испарения, после
чего на молекулярном уровне поднимается в небо и скапливается там, что внешне
выглядит как облака. Теперь становится понятно, как агрегатное состояние воды
связано с ее круговоротом – жидкость перемещается, приобретая разные агрегатные
состояния.

Попадая в слои биосферы с минимальными температурами,
водяные молекулы остывают и выпадают на грунт в форме осадков. Таким образом,
под влиянием нагревания и остужения последовательность круговорота воды природе
бесконечно повторяется.

Это познавательно!
Ежесекундно с поверхности планеты испаряется около 16 млн. тонн влаги.

Как происходит кругооборот

Оборот воды проходит очень активно. В течение суток на нашу планету выпадает 306 млрд. литров жидкости, и такое же количество возвращается в атмосферу.

Основные пункты кругооборота выглядят следующим образом:

С поверхности водоемов (морей, океанов, озер и рек) вода испаряется, конденсируется, собирается в облака и выпадает в форме осадков.
Испаряясь с растений, вода проходит те же стадии – испарения (транспирация), конденсацию, выпадение на землю.
Процесс испарения с ледников называется сублимацией (переход из твердого в газообразное состояние, минуя стадию жидкости).
Осадки, которые выпали в горах, а также таяние снега и льда, приводят к образованию горных потоков, которые стекают на поверхность, насыщая водой различные водоемы и землю.
Грунтовые воды могут насыщать водой все наземные источники воды и растения. Пополняются грунтовые воды в процессе инфильтрации (проникновение в почву) и перколяции (протекание жидкости через пористую поверхность) воды.

Движущей силой кругооборота является энергия Солнца, которая нагревает океан и другие водные поверхности. Это приводит к испарению воды, которая превращается в газообразную форму и уходит в атмосферу в виде пара.

Через некоторое время пар в атмосфере конденсируется в облака, а затем снова возвращается на землю в виде осадков – дождя, снега или града. Когда осадки достигают земной поверхности, они могут снова перейти в форму пара, перемещаться в форме водного течения по поверхности планеты или впитаться землей (перколяция).

В земных экосистемах капли дождя, прежде чем достигнут грунта, в первую очередь ударяются о листья деревьев, кустарников или травы. Какая-то часть воды сразу же испаряется с поверхности растений, не достигнув земли. Остальная часть жидкости впитывается грунтом, – и большая ее часть уходит под землю.

Как правило, вода начинает двигаться по поверхности земли только в том случае, если грунт насыщен водой. Это бывает, когда осадки дождя очень сильные или поверхность не в состоянии впитывать воду. Такой поверхностью могут быть камни в натуральной экосистеме или асфальт и цемент в среде города или населенного пункта.

Что такое круговорот воды?

Круговорот воды на Земле – природный процесс, представляющий собой беспрерывный водный обмен между атмосферой, литосферой и Мировым океаном. В процессе этого обмена водная масса меняет агрегатное состояние: из жидкой или твердой превращается в газообразную, и обратно. Она в ходе своего перемещения забирает и переносит огромное количество органических соединений и минеральных элементов, необходимых для поддержания жизни на планете.

Наибольший объем водной массы сосредоточен в океанах (97,5%), поэтому большая часть природной жидкости имеет в составе соли. Остальные 2,5% – пресные источники, из них:

ледники и вечные снега – 68,9%;
грунтовые воды (включая влагу в почвах болотистых местностей и зон вечной мерзлоты) – 30,8%;
реки и озера – 0,3%.

Вода пребывает в беспрерывном движении, причем ее объем на планете – величина постоянная. Однако нахождение ее в различных агрегатных состояниях меняется в течение истории Земли. Много веков назад водных источников на планете было гораздо меньше, поскольку основная водная масса была сосредоточена в ледниках. Еще 20 тысячелетий назад по ледниковому покрову, разделявшему Берингов пролив, из Аляски можно было свободно перебраться в Азию.

Почему вода необходима

Вода играет важную роль в жизни нашей планеты с первых дней своего появления на Земле. Поначалу наша планета являла собой раскаленный шар. Но постепенно в её атмосферу изнутри Земли стали проникать газы, в т.ч. и водяной пар

Это привело к охлаждению земной коры и способствовало развитию жизни, поскольку вода – исключительно важное вещество для всех живых существ. Например, тело человека больше чем наполовину состоит из воды, и если посмотреть на клетки организма под микроскопом, можно увидеть, что больше чем на 70% они состоят из воды

Поэтому люди, как и все наземные организмы, нуждаются в постоянном и бесперебойном снабжении пресной водой для выживания.

Недостаток пресной воды может иметь самые серьезные последствия для различных экосистем нашей планеты. Поэтому люди постоянно изобретают новые технологии, направленные на увеличение эффективности применения водных ресурсов. К ним относятся рытье колодцев для использования грунтовых вод, сбор дождя в коллекторах, удаление соли из соленой воды, чтобы получать пресную воду из океанов и морей. Несмотря на эти достижения, чистая, безопасная для здоровья жидкость далеко не всегда доступна во многих частях земного шара.

Кругооборот воды важен как сам по себе, так и является движущей силой для других видов кругооборота. Например, осадки и поверхностное течение воды играют огромную роль в цикле различных элементов. К ним относятся углерод, азот, фосфор и сера. Течение поверхностных вод помогает перемещению элементов из земных (террестриальных) экосистем в водные (акватические). Кругооборот воды является составляющей различных биогеохимических циклов. Так называют процессы, во время которых происходит многоразовое участие различных элементов в процессах, что происходят в гидросфере, атмосфере, литосфере и биосфере.

Круговорот воды в природе

Вода никуда не исчезает с планеты, а осуществляет непрерывный круговорот в природе. Приведем простейший пример: поливаете вы дерево из ведра. Казалось бы, что когда вода в ведре заканчивается, то ее просто нет уже. Но все не так просто. Вода закончилась в ведре, но она ведь оказалась в земле. И теперь, когда дерево «напьется», эта самая вода, которая была использована для полива, испариться с листочков дерева и поднимется к небесам, но только уже в другом состоянии. Если выразиться более научным языком, то круговоротом воды в природе является постоянное и непрерывное перемещение водных масс в, которое происходит под воздействием силы тяжести и энергии Солнца (то есть тепла).

Благодаря круговороту воды на планете происходит беспрерывное обновление водных масс. Обновление вод происходит в любой из частей географических оболочек. Процесс этот постепенный и довольно продолжительный. К примеру, для того чтобы полностью обновилась вода Мирового океана понадобиться около 3 тысячи лет. Антарктические ледники обновляют свои водные массы вообще десятки миллионов лет. А вот пары облаков меняют воду в своем составе всего за одну неделю, а вода в живых организмах (и людей в том числе) полностью обновляется уже за несколько часов.

Такой феномен, как круговорот водных масс в природе состоит из испарения вод с поверхностей морей, озер, рек и сухих территорий планеты. Испаренная вода при помощи воздушных потоков стремится вверх, превращаясь в пар. За счет того, что на высоте, там где находятся облака, температура существенно ниже, чем у поверхности земли, происходит конденсация паров, то есть пар превращается обратно в воду, такую воду, которую мы встречаем чаще всего — жидкую. И вновь вода попадает на землю в виде дождя или снега.

Львиная доля так называемого «поставщика» влаги в атмосферу земли приходится на океан. Благодаря энергии солнца вода в океане прогревается и за счет этого испаряется. Примечателен тот факт, что вода в океане хоть и является соленой, но все таки испаряется она в виде пресных парообразных масс. Если взять все количество испарений с поверхности земли, то на океан придется более 85%. Оставшиеся 15% испаряются уже с суши, за счет «дыхания» растений и животных, а также испарений воды с рек, озер, болот и грунтовых вод.

Вот так за счет постоянного движения водных масс на земле происходит круговорот воды. То есть вода испаряется с поверхности океана, затем выпадает на сушу в виде твердых или жидких осадков, просачивается в землю, встречается на своем пути с грунтовыми водами, которые так или иначе найдут выход к Мировому океана, а океан вновь отдаст воду в атмосферу. Этот цикл бесконечен и чрезвычайно важен для всего живого.

6.2 Круговорот воды в природе

Это
непрерывное перемещение воды под
воздействием солнечной энергии и силы
тяжести. Значение
круговорота
воды велико, так как он не только
объединяет
все части гидросферы,
но и связывает
между собой все оболочки
Земли
(атмосферу, литосферу, биосферу и
гидросферу).

Вода
во время круговорота может быть в трех
состояниях:
твердом, жидком и газообразном. Она
переносит огромное количество веществ,
необходимых для жизни на Земле.

В
процессе круговорота воды в природе
происходит постепенное обновление
вод
во всех частях географической оболочки:

подземные
воды
обновляются за сотни, тысячи и миллионы
лет,

покровные
ледники
— за несколько тысяч лет (в Антарктиде
— за десятки миллионов лет),

воды
Мирового океана
— за 2,5-3 тыс. лет,

замкнутые
бессточные
озера —
за 200-300 лет,

проточные
озера
— за несколько лет,

реки
— за 12-15 суток,

водяной
пар
атмосферы
— за 8 суток,

вода
в организмах
— за несколько часов.

Круговорот воды
в природе слагается
из испарения
воды с
поверхности океана и суши (на суше
основное испарение вод производится
растениями), переноса
водяного пара воздушными потоками,
конденсации
пара — превращения водяного пара в
воду, выпадения
осадков,
их просачивания
и стока
по земной поверхности в океан.

Под действием
солнечных лучей океан и суша нагреваются.
В результате этого вода переходит из
жидкого состояния в газообразное
(водяной пар) и поднимается вверх. Океан
поставляет 86% влаги в атмосферу, а
остальное — суша. Вода, испаряющаяся с
поверхности океана, является пресной.

Известно,
что с высотой температура в атмосфере
понижается. Пары воды, встречаясь со
все более холодными; слоями воздуха,
начинают остывать и образовывать облака.
На суше испарение воды идет не только
с помощью растений, здесь вода испаряется
с поверхности рек, озер, болот и в
результате вулканической деятельности.
Часть воды, испарившейся с океана,
возвращается в него в виде осадков,
которые выпадают из облаков, расположенных
над морями и океанами. Другая часть
облаков под воздействием ветра переносится
на материк. Там из них тоже могут выпадать
осадки в жидком или твердом виде.

Часть
— атмосферных осадков попадает в реки,
а они в конечном итоге несут воды в моря
Мирового океана или в замкнутые водоемы
(например, Аральское или Каспийское
моря), восполняя их потери при испарении.

Другая
часть воды, выпавшая на Землю в виде
атмосферных осадков, просачивается и
с подземными водами стекает в реки или
сразу в Мировой океан. Это очень важный
этап в круговороте воды, так как он
регулирует речной сток во времени: если
бы его не было, вода в реках была бы лишь
в период выпадения осадков или таяния
снегов.

Третья
часть воды, выпавшая на Землю в виде
атмосферных осадков, может проникать
в почву и поглощаться корнями растений,
а потом по стеблю подниматься к листьям
и испаряться. Этот этап круговорота
очень важен, так как с водой в корни
растения из почвы поступают растворенные
минеральные вещества, необходимые для
жизнедеятельности растения. Поглощать
из почвы нерастворенные минеральные
вещества растение не может. Не вся вода
возвращается с суши в океан одновременно.
Дольше всего она задерживается в ледниках
и глубоко залегающих подземных водах.

Вода,
вернувшаяся с суши, может снова испариться
и снова попасть на сушу. Так и совершается
ее круговорот: океан — атмосфера —.
суша — океан. Вот этот непрерывный
процесс и называют круговоротом воды
в природе.

Существенную
роль
в круговороте
воды в природе с недавних пор стала
играть деятельность
человека.
Уничтожение лесов, осушение и орошение
земель, создание водохранилищ и плотин,
расходование воды на хозяйственные
нужды — все это в значительной мере
изменило гидрологические процессы на
Земле. И хотя хозяйственная деятельность
мало повлияла на общий объем гидросферы,
она заметно влияет на отдельные ее
части: сток одних рек уменьшился, других
— увеличился, возросло испарение. Часть
воды, которую потребляет человек для
производства какой-либо продукции,
может надолго выпадать
из круговорота воды,
поэтому ее называют «безвозвратно
изъятой»: хотя ее возвращение и может
произойти, но с большой задержкой во
времени и на совершенно другой территории.
Другой проблемой является загрязнение
большого объема вод в результате
хозяйственной деятельности человека.
Именно угроза загрязнения водных масс
представляет сейчас главную опасность,
гораздо большую, чем угроза физической
нехватки воды. Загрязненная вода,
поступающая в ходе круговорота воды в
Мировой океан ведет к гибели живых
организмов и нарушению биологического
равновесия.

Значение круговорота воды в природе

Круговорот воды – один из самых значимых природных процессов, он связывает все планетарные оболочки, позволяет им полноценно функционировать. Без распределения воды по земному шару невозможно было бы существование жизни. Благодаря круговороту воды в биосфере переносятся важные для живых организмов минеральные элементы и органические вещества, формируются оптимальные климатические условия.

Роль циркуляции воды на планете заключается в:

объединении в единую систему гидросферы, литосферы, биосферы, атмосферы;
делении объектов гидросферы на пресные и соленые, подходящие для жизнедеятельности разных видов живых организмов;
переносе на значительные расстояния большого объема веществ, необходимых для поддержания жизни;
очищении Мирового океана;
формировании определенных климатических условий в разных частях планеты;
обеспечении водой практически всех территорий земного шара;
регулировании уровня речного стока при климатических и погодных изменениях;
обеспечении через почву растительных организмов минеральными и органическими элементами.

Взаимосвязь между гидросферой, литосферой, биосферой и атмосферой

Научные исследования показывают, что скорость круговорота с каждым годом увеличивается. Это ускорение отрицательно влияет на климатические условия на всей планете. Территории, находящиеся в жарком и сухом климате, становятся еще более засушливыми, а в регионах с влажным климатом растет количество осадков.

Озеро

Озером называют естественно возникший водоём, существующий на ограниченной берегами территории. По происхождению выделяют такие видыозерных котловин:

Тектонические(образованные впоследствии разломов земной коры) – Байкал, Каспийское;
Вулканические (расположенные в кратерах не действующих вулканов) – Кроноцкое, Курильское, озеро Новой Зеландии,;
Ледниковые – в образовавшихся ранее выпаханных ледником впадинах – Ладонежское. Онежское, Селигер, Ильмень, Чудское;
Карстовые (возникают в местах растворения горных пород (известняка, гипса, мела) земными водами) — Неджели;
Завальные (образуются при преграждении движения реки) – Севан, Тана;
Старицы (участок реки, отделившийся от основного русла). Отличаются от завальных тем, что находятся на пойме;
Искусственные (пруды, водохранилища).

По стоку озера различаются на сточные (реки впадают и вытекают из водоема) и бессточные (реки только впадают)

Главные этапы и процессы

Круговорот воды в природе наблюдается на уровне организации
жизни и состоит из нескольких этапов:

испарение жидкой влаги;
накопление и оседание пара в слоях нижней
атмосферы;
осаждение охлажденного пара в виде разнообразных
осадков;
фильтрация посредством грунтовых слоев;
проникновение жидкости в почвенные протоки;
впитывание влаги растениями из грунта и воздуха;
участие в физиологических и биологических
реакциях живых существ.

Если говорить кратко, тогда последовательность круговорота
воды можно свести к минимуму:

влага испаряется;
накапливается в слоях атмосферы;
выпадает в виде различных осадков: снега, пара,
дождя.

Вышеописанный круговорот воды можно наблюдать над большими
природными водохранилищами – океанами, огромными озерами и морями.

Для гидроцикла характерны:

осадки в виде дождей, снега, пара (тумана),
града;
перехват влаги – это осаждение все тех же
осадков, но не в грунт, как в предыдущем варианте, а на кроны растительности (в
таком виде влага сразу впитывается растениями и испаряется);
сток – перемещение влаги на поверхности земли;
инфильтрация – перемещение и фильтрация жидкости
внутри почвы с подземными сточными водами;
испарение – превращение водяных молекул из
классической формы в пар;
сублимация — превращение жидкости из твердой
формы в парообразную;
отложение – превращение влаги из парообразной
формы в твердую (кристаллизованную);
адвекция – движение молекул влаги в слоях
атмосферы;
конденсация – накопление пара в атмосфере.

Вот мы и выяснили, какие компоненты природы связаны между
собой круговоротом воды: осадки, грунты, флора и фауна, реки и озера. Гидроцикл
сложен и может занимать от нескольких дней до нескольких тысячелетий. К примеру,
океан полноценно обновляется за 3 000 лет, а небольшое озеро – за неделю.

Общие сведения о воде

Вода занимает 2/3 (около 71%) площади нашей планеты. И если каждому известно, что вода есть в море, в озерах и реках, то такой интересный факт, который говорит о том, что человеческое тело на целых 70% состоит из воды, известен немногим. Человеку для нормальной жизнедеятельности ежедневно нужно употреблять около 3 литров воды. А при условии потери более 7 % жидкости организм начинает погибать.
Вода является отличным растворителем за счет того, что молекулы воды имеют очень высокую полярность. Поэтому если вода контактирует с какими веществами, то они обязательно растворятся в ней. Исключением являются минеральные соединения, а также жиры.
Идеально очищенная или как ее еще называют — дистиллированная вода — то есть вода, из состава которой были удалены все примеси солей, не проводит электрического тока. Но необходимо отметить, что исходя из предыдущего пункта, в природе при естественных условиях такая вода не существует. Воду искусственно дистиллируют.
Вода может пребывать в трех агрегатных состояниях: «жидком» — вода, «твердом» — лед, «газообразном» — водяной пар.

Круговорот воды в домашних условиях

Один из лучших способов узнать о круговороте воды — увидеть его в действии. Демонстрация может отображать все четыре этапа гидрологического цикла: испарение, конденсацию, осаждение и накопление. Хотя мы видим некоторые этапы водного цикла в нашей повседневной жизни, демонстрация этого процесса в контейнере обеспечивает его лучшее понимание. Опыт будет интересен не только школьникам, он также увлечет детей дошкольного возраста.

Ниже приведен простой способ создания искусственного круговорота воды в домашних условиях.

Возьмите большой пластиковой контейнер и на 1/4 заполните его горячей водой. (Горячая вода не является важным условием, но способствует быстрому испарению.) Добавьте несколько чайных ложек соли, чтобы имитировать соленость океанов. Поместите другой меньший контейнер внутрь большого контейнера с водой. Расположите меньший так, чтобы он находился выше, чем окружающая соленая вода, и оставался пустым. Этот контейнер в конечном итоге будет собирать осадки.

Плотно закройте контейнер прозрачной пленкой. Пленка играет роль облаков, парящих над Землей, и создает место для сбора конденсата. Наверх пленки уложите несколько кубиков льда. Лед охлаждает «облака», благодаря чему испаренная вода будет лучше конденсироваться.

Подождите, пока лед растает. Количество времени ожидания зависит от того, насколько горячая вода была в начале эксперимента, а также температуры в помещении. Это может занять от нескольких минут до часа. Через некоторое время вы должны увидеть конденсат под пленкой. Затем начнется осаждение. Через прозрачные стороны контейнера вы сможете увидеть крошечные конденсированные «капли дождя», которые будут капать в меньший контейнер. Это и будет осаждением.

С помощью нескольких простых шагов вы смогли создать круговорот воды в домашних условиях.

Ледники

Ледник – участок, покрытый замерзшей водой атмосферного происхождения. Образуются в местах, где скорость выпадения снега больше, чем скорость его таяния. Снеговая линия – линия, выше которой лежит нетающий снег. Для экваториальных и тропический широт, выше, чем в Арктике и Антарктиде. Ледники бывают нескольких видов:

Покровные. Покрывают земную поверхность независимо от изгибов рельефа. Движение льда происходит от центра к окраинам. Такой ледник имеет огромную мощность.Ледники Антарктиды, о. Гренландия
Горные. Покрывают участки гор над снеговой линией. Движение льда происходит по уклону долины. – Ледник вкл. Килиманджаро
Многолетняя мерзлота. Толщи мерзлых, горных пород, которые не таят на протяжении долгого времени.

Виды круговорота воды

Различают следующие типы процесса:

Большой круговорот воды в природе. Испаряющаяся с океанической поверхности влага устремляется в атмосферу, с ветрами переносится к суше, выпадает осадками. Накопившаяся в реках и грунтовых слоях жидкость отправляется обратно в океаны.
Малый. Пар, поднимающийся над океаном, не переносится к суше, выпадает осадками над океанической поверхностью.
Внутриконтинентальный. Все звенья происходят над сушей. Испарившаяся с земной поверхности влага выпадает осадками на землю.
Геологический. Подразумевает беспрерывный взаимный обмен водами между океанами, сушей и литосферой. Отмечается обычно в области тектонических трещин, находящихся на стыке литосферных плит.
Глобальный круговорот воды – незамкнутый процесс. Через тектонические трещины из глубин планеты идет приток жидкости в гидросферу. Ежегодное прибавление составляет 0,25 км3. В то же время часть молекул водяного пара, скапливающегося в атмосфере, под влиянием солнечного излучения устремляется в космос, расщепившись на кислород и водород.

Схема большого и малого круговоротов воды

Свойства воды в природе

Вода уникальна. Вот несколько фактов, которые это доказывают:

1. В момент перехода воды из жидкого состояния в твердое, иными словами при замерзании, она уменьшает свою плотность, хотя все остальные вещества в мире замерзая ее увеличивают. За счет этого лед поднимается на поверхность и схватывается ледяной коркой, которая не пропускает воздух, что дает возможность даже при чрезвычайно низких температурах сохранить тепло в воде, которая находится подо льдом. Поэтому живые организмы не погибают. Представьте, что было бы, если вода вела себя по другому: все живые организмы, обитающие в толщах вод морей, озер и океанов, в мороз бы уже все погибли.

2. Значение поверхностного натяжения у воды гораздо выше, чем у какого либо другого вещества, что влияет на образование капель дождя. А это, несомненно, оказывает огромное влияние на круговорот воды в природе.

3. Вода имеет самую высокую температуру кипения среди всех остальных жидких веществ в природе. Это замедляет процессы испарения, что дает возможность меньшей потери влаги.