Какое свойство воды позволяет происходить круговорот воды в природе
Круговоро́т воды́ в приро́де (гидрологи́ческий цикл), влагооборо́т — процесс циклического перемещения воды в земной биосфере. Состоит из испарения воды, переноса паров воздушными течениями, их конденсации, выпадения в виде осадков (дождь, снег и т. д.) и переноса воды реками и другими водоёмами. Вода испаряется с поверхности суши и водоёмов (рек, озёр, водохранилищ и т. д.), однако бо́льшая часть воды испаряется с поверхности Мирового океана[1]. Круговорот воды связывает воедино все части гидросферы[2].
История открытия[править | править код]
Первые представления о круговороте воды появились в Китае, затем в Индии, где стали использовать дождемеры — приборы для определения количества осадков, то есть там, где установили связь между осадками и стоком воды в реках. В Древней Греции, Древнем Египте, на Ближнем Востоке эта связь не осознавалась, поскольку дожди, питавшие, например, Нил, выпадали где-то в его верховьях, а использовалась вода в засушливых низовьях — в Древнем Египте. На Ближнем Востоке дожди и талые воды Тигра и Евфрата также формировались далеко в горах. В Греции распространен карст, и поэтому Аристотель (384—322 гг. до н. э.) считал, что реки образуются в подземных пустотах.
В Европе о круговороте воды узнали только 500 лет назад, и первые соображения по этому поводу высказал Леонардо да Винчи (1452—1519). В некоторых своих сочинениях он высказал мысли, которые созвучны современным научным представлениям о круговороте воды. Он указывал на значение водопроницаемых геологических пород, образующих водоносные слои в Альпах, объяснял, как происходит восполнение подземных вод и как низинные источники питаются водой. Другие учёные значительно расширили его идеи, но это произошло гораздо позже. Более полные представления о круговороте изложил в книге, изданной в 1580 году во Франции, Бернар Палисси. Он впервые указал на дождевые осадки как основной источник питания рек.
Основоположником учения о круговороте воды считают француза П. Перро (1611—1680), который более известен как строитель водопровода для Лувра — королевского дворца в Париже. Гораздо позже Эразм Дарвин (1731—1802), дед Чарльза Дарвина, объяснил механизм круговорота воды и доказал, что атмосферные осадки обеспечивают ток воды в реках и часть влаги поступает на сушу с моря. Сущность же и значение большого круговорота воды в природе впервые понял знаменитый английский астроном Эдмунд Галлей (1656—1742), дав ему название «Великое явление природы». Он первым рассчитал величину испарения с поверхности океана.
Большой вклад в изучение круговорота воды внёс российский учёный Александр Иванович Воейков (1842—1916), слова которого «реки можно рассматривать как продукт климата» стали признанным положением.
Описание[править | править код]
Моря теряют из-за испарения больше воды, чем получают с осадками, на суше — положение обратное. Около 84 % общего испарения происходит с поверхности океанов, а над океанами выпадает около 74 % общего количества осадков[3]. Вода непрерывно циркулирует на земном шаре, при этом её общее количество остаётся неизменным.
Три четверти поверхности земного шара покрыты водой. Водную оболочку Земли называют гидросферой. Большую её часть (97 %) составляет соленая вода морей и океанов, а меньшую — пресная вода озер, рек, ледников, грунтовые воды и водяной пар. В круговороте задействовано менее 1 % всей воды, а большая часть остальной сохраняется в виде льдов и снега[3]. Общая сумма осадков, выпадающих на поверхность Земли, примерно равна испарению — 519 тыс. км3 воды[4]. Вынос влаги, испарившейся с поверхности суши, воздушными массами в океан незначителен[1].
На земле вода существует в трех агрегатных состояниях: жидком, твердом и газообразном. Без воды невозможно существование организмов. В любом организме вода является средой, в которой происходят химические реакции, без которых не могут жить организмы. Вода является самым ценным и самым необходимым веществом для жизнедеятельности живых организмов.
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 водоемы, частично — просачиваются в землю и образуют подземные воды[1].
Круговорот воды происходит под влиянием солнечной радиации и сил тяжести[2]. Солнце нагревает воду в океанах и морях, и она испаряется, преобразуясь в водяной пар. Параллельный процесс происходит и на суше: вода испаряется с нагретой Солнцем поверхности Земли или испаряется растениями в результате транспирации. В процессе адвекции водяной пар перемещается с воздушными массами, пока в конце концов не оказывается в зоне с низкой температурой. Это вызывает конденсацию влаги в облаках. Облака продолжают перемещаться вместе с воздухом, в то время как сконденсированные капельки воды в них перемешиваются, слипаются и растут в размерах. В итоге вода выпадает в виде осадков над сушей или океаном; при этом океан испаряет больше влаги в атмосферу, чем приобретает от осадков, а суша — наоборот, получает с осадками больше, чем с неё испаряется.
Некоторые осадки выпадают в виде снега или града, дождя со снегом, и могут накапливаться в ледяных шапках и ледниках, которые хранят замороженную воду в течение от нескольких месяцев до десятков тысяч лет. Но даже в таком виде незначительный обмен льдов с атмосферой сохраняется: действует сублимация. В то время, когда температура в зоне отложений повышается, начинается таяние, и вода активно исходит из этих источников.
Большая же часть воды возвращается из атмосферы в виде дождя. Часть выпавших осадков перехватывается листвой растений, не достигнув почвы. Попав на сушу, вода перетекает по земле в виде рек, двигаясь к океанам.
Часть из этой воды впитывается в грунт в результате инфильтрации, проникает глубоко в землю и пополняет водоносные горизонты грунтовых вод, которые также аккумулируют в себе пресную воду в течение длительного времени. Под землёй, как и на её поверхности, тоже существует движение водяных масс, и вода движется, меняя своё местоположение. Грунтовые воды обмениваются водой с поверхностью в виде родников и артезианских скважин (разгрузка грунтовых вод). Эта, а также небольшая часть впитавшейся в землю, но не достигшей уровня водоносных горизонтов воды, попадает назад в поверхностные водные объекты и океан.
Доля воды отводится из почвы, опять же, растениями.
Со временем вода возвращается в океан, чтобы продолжить круговорот.
Виды образования от разных изменений[править | править код]
Различают два вида круговоротов воды в природе[1]:
- Большой круговорот — водяной пар, образовавшийся над поверхностью океана, сконденсируется и выпадает в виде осадков снова в океан и распределяется по трем основным направлениям: одна часть идет на поверхностный сток; вторая часть просачивается в грунт (подземный сток), а третья часть испаряется в атмосферу[4].
- Малый (океанический) круговорот — вода, которая испарилась над поверхностью суши или океана, опять выпадает на сушу в виде атмосферных осадков[4].
Кроме того, различают местный, или внутриматериковый, круговорот, при котором испарившаяся с поверхности суши вода выпадает на сушу в виде атмосферных осадков[5]. Для замкнутых межгорных котловин характерен внутренний круговорот влаги[1]. В конце концов, осадки в процессе движения опять достигают Мирового океана.
Количественные показатели[править | править код]
В течение календарного года на поверхность планеты выпадает примерно 577 000 км³ осадков, что даёт среднюю высоту их слоя 1130 мм. Из них над просторами суши — 119 000 км³, что даёт среднюю высоту слоя 800 мм, а над Мировым океаном проливается 458 000 км³ при высоте слоя 1270 мм. В процентном соотношении это означает, что на Мировому океану достаётся 79 % осадков, хотя он занимает по площади только 71 % площади Земли. Таким образом сумма осадков, достающихся суше, равна 21 %. Обеим полярным шапкам достаётся только 4 % осадков, почти половина от их общего количества распределяется между широтами ± 20° к северу и югу от экватора. Величина речного стока в океаны составляет 47 000 км³, что даёт увеличение их уровня на 130 мм. Учитывая вклад рек получается, что с поверхности океана испаряется в год примерно 1400 мм воды[6].
Скорость[править | править код]
| 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: паводоковые | от 100 до 200 лет |
| Грунтовые воды: глубинные | 10 000 лет |
| Озера | от 15 до 17 лет |
| Реки | от 17 до 19 дней |
| Атмосфера | 10 дней |
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 раз в 2 700 лет.
Примечания[править | править код]
- ↑ 1 2 3 4 5 Круговорот воды // Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров. — 3-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1969—1978.
- ↑ 1 2 Круговорот воды // География. Современная иллюстрированная энциклопедия. — М.: Росмэн. Под редакцией проф. А. П. Горкина.
- ↑ 1 2 Круговорот воды // Научно-технический энциклопедический словарь.
- ↑ 1 2 3 Круговорот воды // Экологический энциклопедический словарь. — Кишинев: Главная редакция Молдавской советской энциклопедии. И. И. Дедю. 1989.
- ↑ Круговорот воды (влагооборот) в природе // Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра. Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др.. 1978.
- ↑ С. П. Хромов, М. А. Петросянц. Водный баланс на Земном шаре // Метеорология и климатология. — 5-е. — М. : МГУ, 2001. — С. 323—324. — 528 с. — ББК 26.23. — УДК 551.5(G). — ISBN 5-211-04499-1.
Статьи
Линия УМК О. А. Климановой, А. И. Алексеева. География (5-9)
География
Жителю засушливых районов пустыни сложно поверить, что из космоса Земля выглядит как огромный голубой шар, поскольку ¾ поверхности планеты заняты водой. Все воды планеты называются гидросферой или водной оболочкой Земли.
В состав водной оболочки входят Мировой океан, реки, озера, ледники, подземные и грунтовые воды, болота, газы и испарения.
30 июля 2019
«Вода — это сок жизни».
Планета ежедневно потребляет 14 триллионов литров воды, и если бы запасы воды не возобновлялись, прекрасная голубая планета превратилась бы в безжизненную пустыню, как ближайший к нам сосед – кроваво-красный Марс.
Круговорот воды в природе позволяет жить, расти, размножаться биологическому разнообразию флоры и фауны, включая человека. Значение воды сложно переоценить. Она участвует в химических, физических, биологических процессах, происходящих в живой клетке.
Кочевники пустынь повторяют: «Вода дороже золота». И это правда. Странствующий путник без воды не проживет больше недели. Ведь тело человека примерно на 70%, а новорожденного младенца – на 85% – состоит из воды.
Круговорот воды или гидрологический цикл происходит из-за способности воды менять свое агрегатное состояние. Но как мы знаем, для изменения агрегатного состояния вещества нужна энергия. И Солнце дает энергию для непрерывных процессов мирового круговорота воды.
Полный гидрологический цикл включает в себя несколько этапов:
Испарение — преобразование воды из жидкой в газообразную благодаря энергии солнечного света.Такой процесс встречается ежедневно: на поверхностях рек и океанов, морей и озер, в результате потения человека или животного.
Конденсация пара. Соприкасаясь с потоками холодного воздуха, пар выделяет тепло, после чего преобразуется в жидкость. Капли росы на траве ранним утром, осенний туман в низине, или облака на голубом небе — видимый результат конденсации.
Выпадение осадков на землю. Сталкиваясь между собой и проходя процессы конденсации, капли воды, находящиеся в облаках, становятся тяжелее и падают на поверхность планеты. Из-за большой скорости они не успевают испариться. И результатом становятся дождь, снег или град.
Прохождение воды через слои почвы. Падая на землю, часть воды просачивается сквозь почвенный грунт, питая корни деревьев, а затем попадает в подземные потоки. Часть воды в виде осадков выпадает непосредственно в море. Остальная жидкость скапливается и доставляется в воды Мирового океана с помощью стоков.
Поглощение корнями растений влаги из земли.
Участие в реакциях обмена веществ в клетках человека и животных, а также в процессах фотосинтеза у растений.
География. 5 класс. Рабочая тетрадь
Рабочая тетрадь является частью УМК по географии и предназначена для использования при работе с учебником под редакцией О. А. Климановой «География. Землеведение. 5–6 классы». Содержит разнообразные задания, направленные на закрепление основных знаний и умений по курсу, а также задания для подготовки к ОГЭ и ЕГЭ.
Купить
В упрощенном варианте представить, как происходит круговорот воды в природе, помогут три основных этапа:
испарение воды с поверхности земли;
конденсация и концентрация в атмосферных слоях;
выпадение осадков в виде дождя, снега или пара обратно на землю.
В учебнике «География 5-6 класс» под редакцией Климановой О. А. поднимается серьезный вопрос, над которым предлагаем подумать и вам. Если вода никуда не исчезает и участвует в бесконечном круговороте, почему возникают проблемы с запасами пресной воды?
Схема круговорота воды представлена на иллюстрации:
Различают несколько видов гидрологических циклов в природе:
1. Мировой, или большой круговорот.
С поверхности океана испаряется вода, превращаясь в водяной пар, и воздушными потоками переносится на материки. В виде дождя, снега и других атмосферных осадков выпадает на землю и стоковыми водами возвращается в океан. При большом круговороте меняется состав и качество воды. Испаряясь, загрязненная вода очищается, а соленая лишается солей и превращается в пресную.
2. Океанический, или малый круговорот. Вода, которая испарилась над поверхностью океана, выпадает в виде осадков снова в океан.
3. Внутриконтинентальный круговорот. Испарившаяся над поверхностью суши вода конденсируется и опять выпадает на сушу в виде дождя, тумана или снега.
Скорость кругооборота зависит не от скорости конденсации и выпадения осадков , а от испарения с поверхности морей и океанов, а также листьев растений. Поскольку поверхность океана из-за аварий на танкерах, нефтяных вышках и других техногенных катастроф покрывается нефтяной пленкой, а леса планеты вырубаются, испарение снижается, и, как следствие, уменьшается выпадение осадков.
В результате ученые не на шутку обеспокоены тем, что изменения климата приведут к еще большей засухе в засушливых районах, а в болотистых и влажных местностях количество осадков увеличится.
Круговорот воды – это не изолированный процесс, а часть глобального биологического круговорота веществ и энергии, о котором можно почитать на странице 123 в учебнике «География 5-6 класс» под редакцией Климановой О. А.
Методический совет
Чтобы наглядно представить круговорот воды, проведите элементарный опыт: стакан с водой плотно накройте пищевой пленкой и в солнечный день поставьте на подоконник. Через некоторое время заметите, как на пленке происходит конденсация жидкости, а затем тяжелые капли, отрываясь от пленки, падают в стакан, напоминая дождь.
#ADVERTISING_INSERT#
Вода находится в беспрерывном движении. Она постоянно переходит из одного состояния в другое, перемещается в пространстве. Эти изменения называются круговоротом воды в природе. На этом уроке мы повторим те свойства воды, которые необходимы для осуществления круговорота, узнаем, как испаряется вода с различных поверхностей, как образуются облака и тучи, почему идет снег, град и дождь, куда исчезает вода под землей и почему общее количество воды на Земле остается неизменным. Поговорим о роли воды в природе.
Тема: Неживая природа
Урок: Круговорот воды в природе
1. Вода на Земле
Вода – самое большое богатство на Земле, ведь она – непременное условие жизни.
Рис. 1. Большой Барьерный риф. Кораллы, рыбы (Источник)
Вода – талантливый художник природы, потому что именно водяной пар, рассеянный в воздухе позволяет нам воспринимать великолепие красок заката и восхода солнца.
Рис. 2. Закат (Источник)
Рис. 3. Рассвет (Источник)
Вода – искусный строитель, постоянно меняющий облик Земли.
Рис. 4. Алтай (Источник)
Вода – главное вещество в природе, одно из ее чудес.
Рис. 5. Водопад Игуасу (Источник)
2. Свойства воды
Обычно твердые вещества тяжелее, чем те же вещества в жидком состоянии. Например, кусочек железа тонет в расплавленном железе, а свинцовый кубик тонет в расплавленном свинце. Лед не тонет в воде. Если бросить кусочек льда в емкость с водой, он не утонет, а будет плавать на поверхности. При замерзании вода занимает больший объем, чем прежде; она расширяется, поэтому лед легче воды. Уже одного этого свойства достаточно, чтобы выделить лед, твердое состояние воды, из ряда твердых веществ как исключение.
Рис. 6. Лед плавает на поверхности воды (Источник)
3. Состояния воды
Еще одно замечательное свойство воды – это возможность пребывать одновременно во всех трех состояниях и переходить из одного в другое (из твердого – в жидкое, из жидкого – в газообразное и твердое и т.д.).
Рис. 7. Облако – водяной пар, капли воды и льдинки (Источник)
В этом можно убедиться даже в бытовых условиях: на крышке кастрюли с кипящей водой есть капли воды – это водяной пар, который испарился с поверхности нагретой воды и охладился в воздухе, снова превратившись в воду. Если стряхнуть эти капельки в воду, со временем они снова превратятся в пар, а потом – опять в воду. Это – круговорот воды в кастрюле, стоящей на плите.
Рис. 8. Кастрюля с кипящей водой (Источник)
4. Круговорот воды в природе
В природе тоже происходит круговорот воды. Движущая сила перемещений воды – это солнечное тепло. Солнце нагревает воду, которая в природе находится повсюду – в реках, озерах, морях, океанах, почве, под землей; роса, туман и облака – это тоже туман. Вода есть во всех живых организмах. Солнце нагревает воду, и она испаряется с поверхности водоемов, почвы, растений. Например, летом лес испаряет влаги больше, чем озеро той же площади. Большую часть пара испаряет мировой океан. Вода в нем соленая, а та, которая испаряется с его поверхности – пресная. Таким образом, океан – мировая фабрика пресной воды, без которой жизнь на Земле невозможна.
Рис. 9. Круговорот воды в природе (Источник)
Теплый водяной пар поднимается вверх, где температура воздуха значительно холоднее, 0 градусов, поэтому горные вершины всегда покрыты снегом и льдом. Вверху водяной пар охлаждается, превращаясь в мельчайшие капельки воды и льдинки.
Рис. 10. Круговорот воды в природе (Источник)
Из них образуются облака,
Рис. 11. Облака (Источник)
которые ветер несет по небу, постепенно влаги становится все больше и больше, облака превращаются в тучи,
Рис. 12. Тучи (Источник)
и вода возвращается на поверхность земли в виде дождя, снега и града.
Рис. 13. Дождь (Источник)
Рис. 14. Снег (Источник)
Рис. 15. Град (Источник)
Осадки выпадают далеко от того места, где испарилась эта вода.
5. Свойства воды, делающие круговорот воды в природе возможным
На этом путешествие воды не заканчивается, она стекает с холмов и возвышенностей, образуя ручьи, которые питают реки, а реки впадают в моря и океаны, восполняя потери при испарении, откуда вода снова испаряется и все повторяется снова и снова.
Некоторая часть воды, выпавшей в виде осадков, просачивается сквозь почву до водоупорного слоя глины и выходит на поверхность в виде родников. Подземные (грунтовые) воды тоже стекают в реки и мировой океан. Это очень важная часть круговорота воды в природе. Если бы не было грунтовых вод, реки пересыхали бы и наполнялись водой лишь после дождя и таяния снега.
Рис. 16. Круговорот воды в природе (Источник)
Не вся вода возвращается с суши в океан одновременно. Дольше всего она задерживается в ледниках (на сотни тысяч лет) и глубоко залегающих подземных водах.
Корни деревьев впитывают капли воды с растворенными в ней минералами и полезными веществами, питая ствол и листья. Солнце нагревает листья, и влага испаряется с их поверхности.
Рис. 17. Капли воды на листьях (Источник)
Так совершается беспрерывный круговорот воды в природе. Вода постоянно «путешествует», но при этом ее общее количество остается неизменным.
Назовем свойства воды, без которых круговорот воды в природе был бы невозможным:
1. Переход воды в газообразное состояние – испарение.
2. Переход воды из газообразного состояния в жидкое (конденсация) и твердое.
3. Текучесть воды.
Дождевая воды и снег – чистая природная вода, но, попадая на землю, она загрязняется веществами с ее поверхности.
Рис. 18. Дождь (Источник)
Рис. 19. Снег (Источник)
Сброс сточных вод в водоемы – очень серьезная проблема загрязнения окружающей среды.
Рис. 20. Сточные воды (Источник)
На следующем уроке мы подробнее поговорим об осадках, тумане и облаках.
Список рекомендованной литературы
- Вахрушев А.А., Данилов Д.Д. Окружающий мир 3. М.: Баллас.
- Дмитриева Н.Я., Казаков А.Н. Окружающий мир 3. М.: ИД «Федоров».
- Плешаков А.А.Окружающий мир 3. М.: Просвещение.
Рекомендованные ссылки на ресурсы интернет
- Элементы (Источник).
- Изучаем и сохраняем водоёмы (Источник).
- Знания — сила (Источник).
Рекомендованное домашнее задание
- Составьте короткий тест (4 вопроса с тремя вариантами ответа) на тему «Вода вокруг нас».
- Проведите небольшой опыт: в кастрюлю с прозрачной крышкой налейте полстакана воды и оставьте на подоконнике так, чтобы ее нагревало солнечное тепло. Опишите, что будет происходить, объясните, почему.
- *Нарисуйте движение воды в природе. Если нужно, сделайте подписи на своем рисунке.