Вода - это сок жизни... Так сказал всем известный Леонардо да Винчи. И здесь нет смысла спорить, потому что вода является основой для всего живого на планете. А что же такое вода? Это прозрачная жидкость, которая не имеет ни вкуса, ни запаха. Вода в чистом виде является связью двух молекул водорода и одной молекулы кислорода.
Химическая формула воды читается как Н2О. Вроде бы ничего сложного и удивительного. Но вот если копнуть глубже, то начинаешь понимать, насколько серьезна роль воды в нашем мире и зарождении жизни на планете! Одной из важных функций воды для поддержания жизни на Земле, является ее беспрерывный круговорот в природе.
Общие сведения о воде
- 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 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.
Схемы круговорота воды в природе
Представляем вашему вниманию несколько схем-рисунков с иллюстрацией круговорота воды в природе. Для отображения схемы в полном размере, кликнете по ней левой кнопкой мышки.
Значение воды в природе
Об этом можно сказать очень коротко: имеет огромное значение! Она стала первоисточником жизни на нашей планете. Без воздуха на Земле жизнь возможна (анаэробные организмы), а вот без воды нет. Вода - это основа всего живого. Научно доказано, что даже межпланетные кометы в своем составе имеют воду. Бедуины говорили: "Вода дороже золота". И они были правы, потому что странствующему путнику без воды не обойтись и трех дней. И если водные запасы иссякнут, то смерти не миновать. Какое уж тут золото?!
Агрегатные состояния воды в природе
Вода является уникальным и единственным веществом, которое может находиться в трех различных состояниях: в виде жидкости, в виде пара и в виде льда. Ни одно вещество на планете, на такое больше не способно! За счет того, что вода постоянно меняет свое агрегатное состояние и происходит ее круговорот в природе.
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.
Видео: Круговорот воды в природе
Водой покрыта большая часть Земли. Она является важнейшим элементом для всех живых организмов и играет фундаментальную роль в их жизнедеятельности.
Вода наполняет моря, реки и океаны, находится в облаках или , а при конденсации выводится из атмосферы в виде снега, дождя или росы. Она пребывает в постоянном движении и способна менять свое состояние из твердого в жидкое или газообразное.
Этот процесс называют круговоротом воды в природе и считают залогом существования жизни на нашей планете.
Что такое круговорот воды?
Круговорот воды в природе – это цикличное передвижение жидкости внутри биосферы Земли. Его суть заключается в испарении воды с земной поверхности и переноса воздушными массами в другие уголки планеты с последующей конденсацией и возвратом обратно на землю.
Общее количество воды на земном шаре всегда остается неизменным, но она непрерывно циркулирует и обеспечивает тем самым постоянный обмен влагой между поверхностью земли и атмосферой.
Впервые на подобный процесс обратили внимание китайские жители. Впоследствии связь между дождями и сточными водами в водоемах заметили в Индии, а примерно пять столетий назад о водообмене узнали в Европе.
Самые ранние соображения о круговороте высказывал Леонардо да Винчи, однако полноценное учение об этих процессах принадлежит французскому ученому Пьеру Перро, разработавшему в XVII веке концепцию гидрологического цикла.
Как происходит круговорот воды?
Двигателем водообмена является Солнце. Оно нагревает воду в морях, океанах, в результате чего та испаряется, превращается в пар и поднимается в воздух. Аналогичные процессы происходят на земле – под воздействием повышенных температур вода на поверхности почвы преобразуется в паровые частицы либо испаряется из растений через их наружные органы.
Поднявшись в воздух, пар перемещается ветром до тех пор, пока не попадет в область с пониженной температурой. Здесь он превращается в капли воды либо льдинки и продолжает передвигаться в облаках, а затем падает на сушу и в моря в виде осадков.
Значительная часть жидкости при падении перехватывается растениями, оставшаяся попадает на грунт или в водоемы. В дальнейшем она снова нагревается, испаряется и поднимается в атмосферу, то есть круговорот имеет цикличность и происходит непрерывно.
Какие бывают виды круговоротов в природе?
В зависимости от изменений, происходящих с водой, выделяют несколько видов водообмена. Большой круговорот подразумевает испарение пара с поверхности океана, его перенос на материки и выпадение на сушу. Жидкость в океаны при таких процессах возвращается в виде стоков.
По мере движения она полностью меняет свои характеристики, то есть соленая вода становится пресной, а грязная – чистой. Малый круговорот представляет собой явление, при котором вода испаряется с океанов, конденсируется и снова попадает в океаны.
При внутриконтинентальном круговороте такие же процессы происходят на суше, то есть та вода, которая поднялась с земной поверхности, снова выпадает на суше.
Как часто происходит круговорот воды?
Цикличность круговорота и полное обновление воды в разных регионах Земли имеет различную скорость. Считается, что океаны обновляются в среднем один раз за 3,2 тысячи лет, а ледники – за 5–10 лет. Круговорот на поверхности почвы происходит всего за 1–2 месяца, в пресных водоемах – за 15–17 лет, в реках – за 17–19 дней.
Быстрее всего водообмен осуществляется в атмосфере – на полное обновление в воздухе воде необходимо всего 10 суток. По мнению ученых, чтобы растения смогли полностью переработать всю массу воды, находящуюся , им потребуется 11 млн. лет.
На что влияет круговорот воды в природе?
Значение круговорота для нашей планеты сложно переоценить. Он объединяет между собой все земные оболочки и оказывает прямое влияние на формирование климата.
Благодаря перемещению воды, по земному шару переносится большое количество полезных веществ, необходимых для поддержания жизнедеятельности всех существ. Кроме того, за счет круговорота жидкость попадает практически во все уголки планеты, а воды Мирового океана хорошо очищаются от загрязнений.
Вода - основа жизни на планете, покрывает две трети её поверхности и оказывает влияние на все планетарные процессы.
Что такое вода?
Откуда она взялась на земле?
Какое влияние оказывает на всё живое?
Что значит круговорот? Как зависит от него климат на планете?
Эти и другие вопросы издревле и до сих пор волнуют воображение простых людей, являются предметом научных исследований.
Что такое вода?
Для начала вспомним, что же такое вода? Неужели просто химический элемент H2 O?
(H 2 O )
В справочниках читаем, что это бинарное (двойное) соединение в одной молекуле двух атомов водорода и одного кислорода.
А современные ученые - химики, физики, биологи, астрономы, физиологи не устают удивляться её загадочным свойствам:
- Она единственная существует во всех трех агрегатных состояниях - жидком, твердом, газообразном.
- Молекула воды обладает диссиметрией: кислородная часть молекулы имеет отрицательный заряд, а водородная - положительный.
- Это самый сильный природный растворитель, причем, проявляет свойства как кислоты, так и щелочи.
- Она имеет память и является носителем информации.
Современные ученые установили, что индифферентная (безразличная, никакая) изначально, вода умеет моментально получать тот информационный заряд, который сообщает ей наблюдатель. Японский ученый Эмото Масару доказал, что вода получает, хранит и даже передает информацию. Все древние заговоры и молитвы на воду основаны именно на этом её свойстве (см. книгу Масару Эмото, Послания воды. Тайные коды кристаллов льда» ).
Российские ученые, исследуя её структуру, признают, что крещенская и святая вода несут в себе мощный позитивный, целительный заряд, хотя пока недостаточно изучили механизм её воздействия.
Вода - важнейший компонент всего живого
Человеческий организм на 70 - 80% состоит из воды, как огурец. Некоторые остряки шутят, что Земля - вообще экзотическая планета хотя бы потому, что человек состоит из воды и почему-то не проливается.
Важнейшим глобальным процессом на Земле является круговорот воды .
Под действием энергии Солнца вода испаряется с поверхности водоемов, с облаками переносится на большие расстояния. Выпадая в других регионах в виде осадков (дождь, снег, туман) она таким образом питает всё живое.
(Круговорот воды в природе схема )
В процессе своего путешествия водная стихия:
- способствует разрушению горных пород, делает доступными минералы для растений и микроорганизмов;
- размывает верхний слой почвы и удобряет неорганическими и органическими частицами корни растений;
- обогащает кислородом среду обитания всего живого, так как часть воды в клетках растений расщепляется в процессе фотосинтеза, а кислород поступает в атмосферу.
Животные и люди потребляют воду для поддержания осмотического и солевого обмена и выделяют её во внешнюю среду вместе с продуктами обмена веществ.
(осмос - это диффузия, проникновение воды через полупроницаемые мембраны молекулы. Другими словами - вода по сосудам, стебелькам поднимается вверх, питая все части живого организма)
Распределение воды
(Распределение воды в круговороте )
Примерно 80% всех осадков выпадает в океан, а оставшиеся 20% (их называют поверхностными и грунтовыми) либо пополняют ручейки, реки, озера, либо уходят в грунт, питая подземные источники.
Постоянно переходя из одного состояния в другое, вода совершает малые и большой круговороты. И в этом основное значение его. Взаимодействуя с литосферой (земная твердь), атмосферой (воздушная среда), живым веществом, круговорот связывает воедино все части гидросферы: океан, реки, почвенную и атмосферную влагу, подземные воды.
(И еще одна картинка, только покрасивее )
Таким образом, круговорот воды в природе - это постоянный обмен между гидросферой, атмосферой и литосферой (земной поверхностью) в процессе испарения, передвижения водяного пара в воздушной среде, выпадения осадков и стока, то есть - возвращения в мировой океан.
Вода является самым распространенным веществом в биосфере. Круговорот воды в природе – это непрерывный замкнутый процесс перемещения воды между гидросферой, атмосферой и литосферой на Земле. Это становится возможным, благодаря способности воды изменять свое состояние. На нашей планете вода существует в трех агрегатных состояниях – твердом, жидком и газообразном.
Основные запасы воды – это соленые воды морей и океанов (97%). Только 3% воды из общего объема гидросферы – пресные. Причем 70% пресной воды находится в твердом состоянии в ледниках (2,24%). На грунтовые воды приходится 0,61% пресной воды, а на воды озер, рек и атмосферной влаги, соответственно, - 0,016%, 0,0001% и 0,001%. Из-за непрерывной циркуляции воды на земном шаре ее общее количество остается постоянным.
Круговорот воды осуществляется, благодаря испарению, передвижению водяного пара в атмосфере, конденсации его, выпадению осадков и наличию стоков. Начинается круговорот с испарения воды с подстилающей поверхности водоемов. С воздушными течениями водяные пары перемещаются из одной области в другую. Большая часть воды испаряется с поверхности Мирового океана и при конденсации в виде осадков возвращается обратно. Меньшая доля испарившейся воды переносится на сушу воздушными течениями. Объем воды, которая испаряется над сушей и выносится воздушными течениями в океан, незначителен. Таким образом, при испарении моря и океаны теряют значительно больше воды, чем получают влаги при выпадении осадков, на суше – наоборот. Но в моря и океаны с материков постоянно поступает сток речной воды. Это обеспечивает постоянство объема воды на планете.
В связи с процессами конденсации влаги происходит выпадение осадков. Часть влаги атмосферных осадков испаряется, часть образует временные или постоянные водостоки и водоемы. Определенная массовая доля влаги атмосферных осадков просачивается в грунт, формируя подземные воды.
В природе различают несколько типов круговоротов воды в зависимости от места, где влага испарилась, и где выпали осадки. Выделяют большой (мировой) и малые (океанический и континентальный) круговороты воды. При большом круговороте водяной пар, образовавшийся над морями и океанами, переносится воздушными течениями на континенты, конденсируется там с выпадением осадков, и влага снова попадает в океан в виде стоков. Данный вид круговорота сопровождается изменением качества воды, так как при испарении соленая вода становится пресной, а грязная вода очищается.
В процессе малого океанического круговорота водяные пары, сформировавшиеся над океаном, подвергаются конденсации, и в виде осадков возвращаются в океан. Малый внутриконтинентальный круговорот – это конденсация над поверхностью суши испарившейся воды, и последующее выпадение осадков над материками. Конечный этап малого континентального круговорота – также Мировой океан.
Скорости транспортировки воды в различных состояниях отличается, так же, как различны временные промежутки расходов воды и время ее обновления. Самая высокая скорость водообмена – в живых организмах (несколько часов). В ледниках полярных областей круговорот воды протекает тысячи лет. Воды Мирового океана полностью обновляются за 2,7 тысячи лет.
Основная жидкость планеты
Вода - важнейшая составляющая жизни любого биологического организма на Земле. Потому важно изучать, наблюдать и следить за количеством, качеством и состоянием водного ресурса планеты. Основные запасы этой живительной влаги сосредоточены в мировом океане. И уже испаряясь оттуда, влага питает Землю, благодаря процессу, называемому круговоротом воды в природе. Вода - очень подвижное вещество и легко переходит из одного своего состояния в другое. И, благодаря этому, может легко достигать самых отдаленных от источника уголков. Как же происходит этот процесс?
Как и почему происходит циркуляция воды?
Под действием тепла, излучаемого Солнцем, вода постоянно испаряется с поверхности океана, переходя в газообразное состояние. Вместе с потоками теплого воздуха пар поднимается вверх, образуя облака. Они легко уносятся ветром от первоначального места испарения. Постепенно захватывая на своем пути все новые испарения, тучи остывают на пути вверх. В какой-то момент наступает следующий этап - конденсация. Она возможна, когда воздух приходит в состояние насыщения (100% влажность) водяными парами. Обычно это случается при достаточном охлаждении. Известно, что максимальное количество пара, которое может удерживаться в воздухе, пропорционально его температуре, поэтому в определенный момент охлаждения наступает насыщение облака паром, что ведет к переходу воды в следующее - жидкое или кристаллообразное - состояние. И если облако в этот момент находится все еще над океаном, то влага возвращается туда, откуда пришла. Так завершился один малый круговорот воды в природе. Этот процесс не замирает ни на минуту. Вода над мировым океаном постоянно циркулирует.
Как вода циркулирует над сушей
Не вся влага выпадает обратно в океан. Большое количество пара вместе с пассатами и муссонами относится вглубь материков, выпадая по мере движения в виде осадков на Землю. Часть этой влаги задерживается в верхних слоях почвы, питая растения, другая часть стекает к ручейкам и рекам, чтобы, добравшись до морей и океанов, снова испариться и попасть в следующий круговорот воды в природе. Совсем небольшая доля выпавших осадков просочится сквозь почву вглубь, и, достигнув водонепроницаемого слоя (глины, скальных пород), будет стекать по этому склону. Часть подземных вод снова найдет выход на поверхность, образуя ключи с кристально чистой водой, чтобы позже влиться в реки и снова испариться для следующего цикла. А другая их часть по трещинам и расщелинам будет дальше просачиваться в недра Земли, пока не достигнет слоев с высокой температурой, где снова превратится в пар, чтобы опять завертеться в подземном круговороте или вырваться на поверхность термальным источником.
Маршруты воды в природе
Ежегодно в воздух испаряется порядка четырехсот тысяч кубических километров воды, и только одна пятая их приходится на сушу, площадь которой в три раза меньше поверхности мирового океана. Вода испаряется с поверхности суши не только почвой, но и растительностью: каждым листочком на дереве и каждой травинкой на Земле. Проследить за всеми возможными путешествиями воды крайне сложно. Но смоделировать сильно упрощенный вариант, демонстрирующий круговорот воды в природе для детей, вполне реально даже у себя в квартире.
Опыт, демонстрирующий испарение и конденсацию влаги
Чтобы продемонстрировать первый этап круговорота - испарение воды с поверхности водоемов под действием солнечных лучей - достаточно будет взять стакан, наполненный до половины водой, поместить его в пластиковый герметично закрывающийся пакет и прикрепить это скотчем, к оконному стеклу в солнечный день. Через некоторое время (зависит от температуры в комнате и интенсивности солнечного света) вы увидите, что стенки пакета запотели, а еще через время, на них образуются капельки воды.
Демонстрационная модель полного цикла круговорота воды
Более сложную модель можно собрать, используя емкость, частично заполненную подкрашенной синим красителем водой (имитация мирового океана), прозрачный, можно перфорированный, пакет, заполненный песком в достаточном количестве, чтобы поднимался над водой более чем наполовину (суша). Всю конструкцию максимально плотно закрыть полиэтиленовой пленкой и закрепить. Над «сушей» поставить небольшую емкость со льдом (лед создаст необходимый для опыта холод в верхних слоях "атмосферы"), над "океаном" поместите настольную лампу (Солнце), которая будет излучать тепло. Включив ее, через некоторое время получим на пленке, над сушей, в холодном месте конденсат влаги, которая чуть позже каплями выпадет на сушу. И если пакет с перфорацией, то можно увидеть, как влага, просачиваясь сквозь песок, стекает все ниже к океану.
Что нам остается делать
Круговорот воды в биосфере - очень важный процесс для всей планеты. Нарушение или выпадение хотя бы одного звена приведет к глобальным и, весьма вероятно, непоправимым последствиям для всех. Австралийские и американские ученые на основании своих наблюдений за погодой, охвативших 50 лет, пришли к заключению, что круговорот воды в природе из-за глобального потепления стал ускоряться. А это, в свою очередь, приведет к тому, что засушливые районы станут еще суше, а там, где и сейчас климат дождливый, будет выпадать еще больше осадков. Все это доказывает одно: человечеству стоит серьезнее относиться к своей деятельности, которая неразрывно связана с природой.