КРЪГОВРАТ НА ВОДАТА

Подземни води

Животът на земята се нуждае от топлина, в резултат на топлината водата променя формата си от течно и твърдо в газообразно състояние. Източникът на топлина за нашата планета е Слънцето – дори и отдалечено на 150 млн. км от Земята усещаме топлината му. Слънчевата топлина е причината кръговратът на водата да се повтаря непрекъснато.

Под действието на слънчевата топлина се разрушават здравите връзки между водните молекули и така от вода в течно състояние се получават съвсем малки частици водна пара – невидим газ. Така, в резултат на слънчевата топлина, водата от повърхността на Земята – от океаните, езерата, почвите и растенията - започва да се изпарява и под формата на водна пара се издига до атмосферата.

Отново под действието на слънчевата топлина се осъществява и движението на въздушните маси. Подходящото движение на въздушни маси спомага за образуването на облаци от кондензиралата водна пара, които вятърът пренася на стотици километри.

Валежи

Въздухът е пълен с вода, дори и да не я виждаме. Високо в атмосферата, където е по-студено, отколкото на земята, невидимите водни пари кондензират в малки водни капчици и образуват облаци. В резултат на различни процеси малките водни капчици започват да се събират, образуват по-големи водни капки, които натежават и под действието на земното притегляне падат на земната повърхност. Може да вали дъжд, сняг, а понякога вали градушка.

Количеството валеж е различно в различните части на света. В пустинята Сахара, например, вали не повече от 100 мм за цялата година, докато на някои Карибски острови валежите суми са до 3500 мм за година, което прави по почти 10 мм на ден!

В някои райони на света валежи има през цялата година, а в други се разграничават сух и влажен сезон.

На Антарктика, където температурите на въздуха са много ниски, не вали дъжд, а сняг, много сняг, който се натрупва под формата на ледени полета и ледници.

Валежите са „отправната точка“ на водата към Земята от магистралата Атмосфера, която движи водните пари и облаците по целия свят.

Кондензация

Тъй като Кръговратът на водата е свързан с постоянна промяна на формата на водата, то процесът, следващ изпарението е свързан с промяната на водата от газообразно в течно състояние. Когато при изпарението топлият въздух, съдържащ много водна пара се издигне от загрятата земна повърхност високо в небето, по-ниските температури във височина водят до превръщане на водната пара в течност - осъществява се процесът кондензация.

Кондензацията е резултат от температурни изменения.

Поемете въздух и издишайте. Току-що бяхте част от кръговрата на водата! Дъхът ни съдържа вода – ако поемем дълбоко въздух и издишаме срещу студена стъклена или огледална повърхност, ще видим как се образуват малки водни капки.

Кондензацията води до образуване на облаци в атмосферата. Мъглата също се образува в резултат на кондензиране на водна пара.

Повърхностен отток

Повърхностен отток наричаме дъждовната вода и водата от снеготопене, която се стича по земната повърхност, достигайки реките. Чрез реките, дъждовната и снежната вода се влива в моретата и океаните, кръгът на водата се затваря и процесите започват отначало.

Изпарение

Процесът на преминаване на веществата от течно в газообразно състояние се нарича изпарение.

Чрез изпарението водата от течно и твърдо състояние се променя в газообразно, превръща се във водни пари, които се издигат високо в атмосферата.

Процесът изпарение е възможен благодарение на Слънцето. Слънчевата енергия разрушава връзките между отделните молекули на водата, превръщайки я във водни пари. Затова и изпарението се осъществява по-лесно в топлото полугодие, отколкото в мрачни и студени зимни дни.

Тъй като океаните покриват 70% от Земята, по-голямата част от изпарението се случва над океанската повърхност. Изпарява се водата от снега по планинските върхове, от влажната почва и водата от листата на растенията (транспирация). При изпарението водата се пречиства от разтворените в нея вещества!

Количеството водна пара във въздуха е известно като „влажност“. По-често, но не винаги топлият въздух е с висока влажност, тъй като съдържа по-голямо количество водна пара. Влажността на въздуха е съществена характеристика на времето и климата.

Запас от подземни води

Докато се стича по земната повърхност, една част от дъждовната вода се инфилтрира през почвите и скалите. Подземни води е събирателно понятие за водите под повърхността на земята – вода има в порите на почвата, в пукнатините на скалите, в подземни кухини. Смята се, че количеството на водата под земята е 20 пъти повече от количеството вода в реките и езерата.

Дълбоко под земята, в горната част на земната мантия, където скалите стават все по-плътни, а температурата е много висока, няма вода в течно състояние.

Подземните води са важни за живота на Земята – използват се за водоснабдяване, за напояване, в промишлеността, подхранват реките и езерата, поддържат живота на растенията.

Сняг, лед и ледници

Ледът е част от кръговрата на водата. От хиляди години, в зависимост от климатичните периоди, количеството лед на земята се е променяло.

Историята на Земята показва, че сега сме в „топла“ климатична фаза, а последната ледена епоха е била само преди 18 000 години. В България, в Рила и Пирин, е имало ледници в миналото.

Ледник или глетчер наричаме естествено образуваните големи ледени маси на земната повърхност. Образуват се на места със студен климат – полярните области и високите планини. Там ниските температури на въздуха и голямото количество снеговалеж позволяват натрупването и уплътняването на снега и преобразуването му в лед. Под действието на силата на тежестта ледът бавно се движи по земната повърхност. Най-големите ледници на Земята са континентът Антарктида и остров Гренландия. Ледените полета там се движат от своя център към периферията (морето). Когато го достигнат, част от леда се откъсва и се образуват айсберги.

Над 70% от прясната вода на Земята е заключена в ледниците.

Снеготопене

Когато вали дъжд се повишават нивата на реките. А когато вали сняг? Речните нива също се повишават. През зимата, когато е студено, снегът се натрупва и образува снежна покривка. Едва със затоплянето на времето, когато температурите започнат да се повишават, започва и топенето на снежната покривка. Така снежната вода се включва отново в кръговрата на водата. В райони, в които има дебела снежна покривка е възможно да възникнат наводнения, когато през пролетта започне бързо снеготопене.

Цветът на водата от топящ се ледник е с характерен синьо-зелен цвят. Цветът се дължи на разтворените във водата минерали.

Транспирация

Под действието на високите температури, растенията и дърветата отделят вода в атмосферата чрез листата си. Този процес се нарича „транспирация”. Чрез транспирацията, растенията поддържат непрекъснато движение на водата в организма си, доставят си хранителни вещества и се охлаждат.

Мъгла и роса

Мъглата е облак, който се образува близо до земната повърхност. Мъглата, също като облаците, се състои от множество малки водни частици, които намаляват хоризонталната видимост под 1000 м. Мъгла се образува, когато водните пари във въздуха, който е в непосредствена близост до земната повърхност, кондензират. Това е възможно, ако и температурата на въздуха в непосредствена близост до земната повърхност е по-ниска. С повишение на температурите през деня се затопля и въздухът в близост до земната повърхност, а водните капчици в мъглата започват отново да се изпаряват.

Когато водната пара в облака-мъгла се натъкне на по-студена повърхност, то под действието на по-ниската температура водната пара кондензира в малки водни капки, които ние наричаме роса. Роса може да се образува и без да има мъгла.

На Хаваите например, мъглата кондензира в роса и капейки на земната повърхност осигурява значително количество вода през сухите месеци от годината. В пустинните райони пък росата е важен източник на влага за растителността.

Реки

Пътят на водата е по най-ниската част на земната повърхност, в долина и корито, образувани от постоянното естествено течение на самата вода – това са реките. Стичащата се по земната повърхност дъждовна вода се събира в реките. Съвкупността от всички реки, вливащи водите си в една река, се нарича речна система. Реките са тези, които пренасят водата от сушата към моретата и океаните. Реката може да води началото си от извор, езеро, блато или пък ледник. Реките, които се вливат в друга река, се наричат притоци. Устие на реката наричаме мястото, където реката се влива в друга река, езеро, море или океан. Устие, което се разклонява на няколко ръкава, разделени от много острови, се нарича делта. Територията, от която дадена река събира своите повърхностни води се нарича водосборна област или водосборен басейн. Водосборните области се разделят от вододели

Вероятно знаете, че реките и почвата са в постоянно взаимодействие - вода от реките се просмуква в земята от речното легло и обратно – вода се просмуква от почвата към речните легла. Животът на растенията,на животните и на хората се развива около реките. Ако погледнем карта на света ще видим, че градовете естествено са се формирали в близост до река.

Ако разглеждаме сателитни изображения на един по-сух район на света, лесно ще се ориентираме къде тече река – около нея има растителност, а зеленият ѝ цвят ясно се откроява.

Сателитни снимки от 22.07.2020 г.

Океани

Световният океан заема 71% от земната повърхност и в него са съсредоточени близо 96% от световните водни запаси. Континентите и островите разделят Световния океан на 5 части – Тихи, Атлантически, Индийски, Южен и Арктичен.

Във водния кръговрат по-голямата част от водата, която постъпва във вид на водни пари в атмосферата, се изпарява от повърхността на океаните.

Вятърът, атмосферното налягане, изпарението, валежите, температурата и солеността на водата са сред причините, които пораждат океанските течения. Чрез океанските течения се пренасят топлина и вода по света, а това влияе на времето и климата на континентите.

Чували сте за Гълфстрийм, нали? Гълфстрийм е едно от най-мощните течения в света, част от система океански течения в Северния Атлантически океан. Гълфстрийм пренася топлина и вода от Мексиканския залив, където се заражда, до източните брегове на Северна Америка, където променя посоката си и стига до бреговете на Западна и Северна Европа. Голяма част от Европа би била по-студена, ако не беше Гълфстрийм, който оказва съществено влияние на климата. Англия е на приблизително същото разстояние от екватора като студените райони на Канада, но Англия се радва на много по-топъл климат именно благодарение на топлите води на Гълфстрийм.

Photo credit: https://scijinks.gov/gulf-stream/

Просмукване

Вие всъщност добре познавате този процес. Не сте ли разливали вода на килима? Да, и търсите начин да я спрете, преди да попие изцяло в килима.

По подобен начин, в кръговрата на водата част от дъждовната вода се просмуква през почвата и скалите докато достигне водонепропусклив пласт, който я задържа.

Извличане на вода чрез растенията

Растенията се развиват и живеят благодарение на водата в почвата. Всяко растение, чрез корените си засмуква вода от почвата. Обратно на гравитацията, водата се издига по стъблото и достига до всички части на растението. На повърхността на листата част от водата се изпарява, а на нейно място корените на растението засмукват още вода от почвата.

За да се развиват, растенията разчитат на водата в почвата, а не директно на дъждовната вода.

При инфилтрацията, една част от дъждовната вода се задържа в пространствата между почвените частици близо до земната повърхност – това са почвените пори. Тази зона наричаме коренообитаем слой и от там корените на растенията засмукват вода, която по капилярен начин стига до останалите части на растението.

Евапотранспирация (Изпарение + транспирация)

Вече говорихме за изпарението – процесът, при който водата от течно и твърдо състояние се променя в газообразно, под формата на водни пари, които се издигат високо в атмосферата.

Голям дял в изпарението на вода от земната повърхност се пада именно на изпарението от растенията – т.нар. транспирация.

Под действието на високите температури, растенията и дърветата отделят вода в атмосферата, главно чрез листата си. Този процес се нарича „транспирация”. Чрез транспирацията, растенията поддържат непрекъснато движение на водата в организма си, доставят си хранителни вещества и се охлаждат.

В кръговрата на водата с термина евапотранспирация се обозначава съвкупността от изпарението от различите повърхности на Земята.

Облаци

В резултат на изпарението, водните пари постъпват в атмосферата, където е по-студено и кондензират в малки капчици вода. За да се задържат тези малки капчици вода заедно, на едно място, е необходимо да има подходящо движение на въздуха – така се формират облаците. Облак наричаме съвкупността от малки водни капчици или ледени кристали, намиращи се на определена височина в атмосферата.

А знаете ли какви видове облаци има? А колко тежи един облак? Можете да прочетете в книгата „Професия Метеоролог и Хидролог“.

Леден облак

Облаците над нас съдържат малки водни капчици. Високо в небето, където температурите са много ниски, облаците се състоят от малки ледени кристали. Виждали сте такива ледени облаци – наричат се цируси, а по-популярното им наименование е перести. Те са най-високо разположените в тропосферата облаци. Движат се бързо по небето и това е така, тъй като толкова високо в атмосферата скоростта на вятъра е много голяма.

Сублимация

Процесът сублимация или изпарение на снега се случва, както при положителни, така и при отрицателни температури на въздуха. Слънцето и ветровете оказват влияние и спомагат за сублимацията. Точно както изпарението превръща водата в пара, сублимацията превръща водата от твърдо (сняг, лед) направо в газообразно състояние (пара), прескачайки фазата на топене.

Този процес - на сублимация - не се случва само по планинските върхове. Можем да го наблюдаваме и в града. Ако през зимата навали много сняг и е студено (температурата навън е под нулата), снегът ще се заледи. При слънчев и сух студен ден (когато влажността на въздуха е ниска) ледът ще се превръща директно във водна пара, без да се разтопи!

Вулканична пара

Вулканите буквално изпускат пара. Макар и не толкова съществен компонент от кръговрата на водата, парата, която вулканите, а и гейзерите, освобождават в атмосферата, също кондензира впоследствие и формира облаци.

Интересен факт е, че малките водни частици във вулканичната пара идват дълбоко от земята, което е чак на другия край на водния кръговрат. Дълбоко под земята, където скалите стават все по-плътни, а температурата е много висока, няма вода в течно състояние. А още по-дълбоко, в долните слоеве на земната мантия, разтопената скална маса - магмата - съдържа химически вещества, от които на по-късен етап се образуват водни молекули.

Животински свят

В сложната схема на водния кръговрат, животинският свят може и да не е главен участник, но все пак всички животни, а и хората, участват в преноса на вода по света.

Кръговратът на водата е жизненоважен за всички животни и изобщо за живота на Земята. Животните приемат и използват вода и освобождават излишната – те имат свой малък воден кръговрат.

Естественият кръговрат на водата се е променил с появата на хората. В човешкото развитие хората са преустроили естествения ход на природата, разбира се и на водния кръговрат . За да си осигурят вода са копаели кладенци, преграждали са реките със стени, за да изграждат водохранилища, пресушавали са влажните зони.

Вижте статията Интересни факти за Водата"

Речен отток

Речен отток наричаме водата, която тече естествено в потоци и реки – най-ниско разположените части от земната повърхност. Количеството вода, което тече в една река се изменя непрекъснато в зависимост от елементите на метеорологичното време, най-вече от валежите. Това изменение наричаме речен режим и наред с водното количество са най-важните характеристики на реката. В България ясно се разграничават две фази на речния отток – пълноводие и маловодие. За районите с континентално климатично влияние е характерно пролетното пълноводие. То е с продължителност от февруари до май и се обуславя от снеготопенето и по-голямото количество валежи през този период. Зимно пълноводие имаме в областите със средиземноморско климатично влияние. То е с продължителност от ноември или декември до януари или февруари и се обуславя от краткотрайността на снежната покривка и максимума на валежите в този период. Речното маловодие в по-голямата част от нашата страна е в края на лятото и през есента. Зимно маловодие има само в най-високите планински райони, където снежната покривка се задържа по-продължително време.

Инфилтрация

Инфилтрацията се случва под действието на силата на земното притегляне – гравитацията. Проникналите в почвата води се придвижват през порите ѝ докато срещнат водонепропусклив пласт, над който да се събират.

Каква част от дъждовната вода се инфилтрира в земята зависи от много условия – растителната покривка, която, от една страна задържа известно количество вода, а от друга – увеличава изпарението; от наклона на терена, от структурата на почвата.

Извори

Извор наричаме съсредоточеното находище на подземни води. Изворите са местата, където водоносният пласт излиза на повърхността на земята. При движението си под земната повърхност, във водата се разтварят различни минерални вещества от почвите и скалите. В зависимост от минерализацията на подземните води разграничаваме пресни (с ниска минерализация) и минерални извори. Температурата на изворните води е различна – от 0°С до 100°С, а понякога и повече.

Гейзерите са вид термални извори и при тях водата идва от десетки и стотици метри дълбочина. Поради високите температури на такива дълбочини, налягането на водата се повишава и на повърхността през различен интервал от време и на височина до 40-50 м извират горещи струи вода и пара. В Европа страната с най-много гейзери е Исландия, а най-горещият гейзер в Европа се намира в България в гр. Сапарева баня

Езера

Често водата от извори и от съседни склонове се събира в най-ниските части на земната повърхност, като се образува воден басейн. Естественият водоем, разположен в такава ниска част на земната повърхност, който няма пряка връзка с море или океан, се нарича езеро. Или иначе казано, езерата са обградени от суша водни басейни, най-често сладководни.

Езерата биват различни видове. Според произхода им те се делят на ледникови, крайморски, крайречни, тектонски, карстови, свлачищни и изкуствени – язовирите.

В зависимост от движението на водата, езерата са отточни, проточни или безотточни. Когато една река води началото си от езеро, то това езеро е отточно. Безотточни са езерата, в които само се вливат реки. А ако от едно езеро извира и се влива река или реки, то е проточно.

Движение на подземните води

Проникналите в земята води от валежите, под действието на силата на тежестта не остават в покой, а поемат по своя подземен път, който ги извежда отново на земната повърхност – чрез извори или кладенци, или чрез водоносни хоризонти, които стигат до реките, моретата и океаните. Пътят на подземните води зависи от геоложкия строеж на земните пластове и от напукаността на скалите, през които текат. Когато движещата се подземна вода не се показва на земната повърхност, тя продължава да се движи под почвата в пропускливите пластове и образува подземни течения.