Кругообіг води у природі. Роль води у природі. Кругообіг води у природі: експеримент для дітей Кругообіг води у природі національне географічне суспільство
Вода є найпоширенішою речовиною у біосфері. Кругообіг води у природі – це безперервний замкнутий процес переміщення води між гідросферою, атмосферою та літосферою Землі. Це стає можливим завдяки здатності води змінювати свій стан. На нашій планеті вода існує у трьох агрегатних станах – твердому, рідкому та газоподібному.
Основні запаси води – це солоні води морів та океанів (97%). Лише 3% води із загального обсягу гідросфери – прісні. Причому 70% прісної води перебуває у твердому стані у льодовиках (2,24%). На ґрунтові води припадає 0,61% прісної води, а на води озер, річок та атмосферної вологи, відповідно, - 0,016%, 0,0001% та 0,001%. Через безперервну циркуляцію води на земній куліїї загальна кількість залишається постійною.
Кругообіг води здійснюється, завдяки випаровування, пересування водяної пари в атмосфері, конденсації його, випадання опадів та наявності стоків. Починається кругообіг з випаровування води з підстилаючої поверхні водойм. З повітряними течіями водяні пари переміщаються з однієї області до іншої. Більша частинаВода випаровується з поверхні Світового океану і при конденсації у вигляді опадів повертається назад. Менша частка води, що випарувалася, переноситься на сушу повітряними течіями. Обсяг води, яка випаровується над сушею і виноситься повітряними течіями океан, незначний. Таким чином, при випаровуванні моря та океани втрачають значно більше води, ніж отримують вологи при випаданні опадів, на суші – навпаки. Але моря і океани з материків постійно надходить стік річкової води. Це забезпечує сталість обсягу води планети.
У зв'язку з процесами конденсації вологи відбувається випадання опадів. Частина вологи атмосферних опадіввипаровується, частина утворює тимчасові або постійні водостоки та водойми. Певна масова частка вологи атмосферних опадів проникає у ґрунт, формуючи підземні води.
У природі розрізняють кілька типів кругообігу води залежно від місця, де волога випарувалася, і де випали опади. Виділяють великий (світовий) та малі (океанічний та континентальний) круговороти води. При великому кругообігу водяна пара, що утворилася над морями та океанами, переноситься повітряними течіями на континенти, конденсується там з випаданням опадів, і волога знову потрапляє в океан у вигляді стоків. Даний вид круговороту супроводжується зміною якості води, тому що при випаровуванні солона вода стає прісною, а брудна водаочищується.
У процесі малого океанічного круговороту водяні пари, що сформувалися над океаном, піддаються конденсації і у вигляді опадів повертаються в океан. Малий внутрішньоконтинентальний кругообіг - це конденсація над поверхнею суші води, що випарувалася, і подальше випадання опадів над материками. Кінцевий етап малого континентального круговороту - також Світовий океан.
Швидкість транспортування води в різних станах відрізняється так само, як різні часові проміжки витрат води і час її оновлення. Найвища швидкість водообміну – у живих організмах (кілька годин). У льодовиках полярних областей кругообіг води протікає тисячі років. Води Світового океану повністю оновлюються за 2,7 тисяч років.
Міністерство освіти і науки Федеральна державна освітня установа
Середня професійна освіта
«Чернушинський політехнічний коледж»
Спеціальність: 130503 «Розробка та експлуатація нафтових та газових родовищ»
Реферат
Кругообіг води в природі
Виконав: Студент
Групи №15
Самієв Влас
Перевірив: Викладач
Горбунова Л.М.
Вступ 4
1. Стан води 5
Кругообіг води в природі 6
3. Круговорот інших речовин 10
Висновок 17
Список литературы 18
Вступ
Відомо, що людський організм майже на 65% складається із води. Вода входить до складу тканин, без неї неможливе нормальне функціонування організму, здійснення процесу обміну, підтримання теплового балансу, видалення продуктів метаболізму тощо.
Втрата організмом великої кількості води є небезпечною для життя людини. У спекотних районах без води людина може загинути через 5-7 діб, а без їжі за наявності води людина може жити тривалий час. Навіть у холодних поясах для збереження нормальної працездатності людині потрібно близько 1,5-2,5 літра води на добу.
Якщо кількість води, яку втрачає людина, досягає 10% маси тіла на добу, настає значне зниження працездатності, а якщо вона зростає до 25%, це зазвичай призводить до смерті. Однак навіть за великої втрати води всі порушені процеси в організмі швидко відновлюються, якщо організм поповниться водою до норми.
Використання у побуті. Їжа та напої: Вода, що використовується для пиття, приготування їжі, льоду, напоїв, консервів, та багатьох інших харчових продуктів, лише невелика частина широкого спектру її застосування. Однак це вимагає дотримання стандарту якості на питну воду
Промислове застосування. Використання води у промисловості залежить від характеру та обсягу промисловості конкретного регіону. Це можуть бути системи охолодження та опалення, виробництво харчових продуктів, переробка відходів виробництва та ін.
Нестача вологи служить обмежуючим фактором, що визначає межі життя та його зональний розподіл. При нестачі води у тварин та рослин виробляються пристосування до її добування та збереження.
1. Стан води
Вода в природі може зустрічатися у трьох станах: твердому, рідкому та газоподібному. Вода здатна переходити з одного стану в інший-з твердого в рідке (танути), з рідкого в тверде (замерзати), з рідкого в газоподібне (випаровуватися), з газоподібного в рідке, перетворюючись на крапельки води.
Рис 1. Стан води: твердий, рідкий, газоподібний.
Рідка вода на поверхні планети буває двох видів: солона та прісна. Солона вода знаходиться у морях та океанах, прісна – у річках, озерах, струмках, водосховищах, болотах. Підземні води може бути як прісними, і солоними. У такому разі останні називаються мінеральними водами.
Площа морів та океанів на Землі у багато разів перевершує площу всіх річок, озер, боліт та водосховищ разом узятих. Тому солоної води на нашій планеті в багато разів більше, ніж прісної.
Вода у твердому стані може бути представлена у вигляді снігу та льоду. Лід на Землі знаходиться в льодовиках. Льодовики можуть бути гірськими та покривними. Гірські льодовики знаходяться на найвищих гірських вершинах, де через низькі температури протягом усього року сніг, що випав, не встигає танути. Найбільші льодовики знаходяться в горах Кавказу, Гімалаїв, Тянь-Шаню, Паміру 1 .
Газоподібна вода - це водяна пара в атмосфері, яку ми бачимо із землі у вигляді хмар. Хмари утворюються на різних висотах, і тому мають різний вигляд та форму. Залежно від цієї хмари поділяють на шаруваті, перисті, купчасті тощо.
Кругообіг води в природі
Кругообіг води у природі.
Вода перебуває у постійному русі. Випаровуючись з поверхні водойм, ґрунту, рослин, вода накопичується в атмосфері і, рано чи пізно, випадає у вигляді опадів, поповнюючи запаси в океанах, річках, озерах тощо. Таким чином, кількість води на Землі не змінюється, вона тільки змінює свої форми - це і є кругообіг води в природі. З усіх опадів 80% потрапляє безпосередньо в океан. Для нас найбільший інтерес представляють 20%, що залишилися, випадають на суші, так як більшість використовуваних людиною джерел води поповнюється саме за рахунок цього виду опадів. Спрощено кажучи, вода, що випала на суші, має два шляхи. Або вона, збираючись у струмки, річечки та річки, потрапляє в результаті в озера та водосховища – так звані відкриті (або поверхневі) джерела водозабору. Або вода, просочуючись через грунт і підґрунтя, поповнює запаси грунтових вод. Поверхневі та ґрунтові води і становлять два основні джерела водопостачання. Обидва ці водні ресурси взаємопов'язані і мають як свої переваги, так і недоліки як джерело питної води.
Кругообіг води є одним із грандіозних процесів на поверхні земної кулі. Він грає головну рольу зв'язуванні геологічного та біотичного кругообігу. У біосфері вода, безперервно переходячи з одного стану до іншого, робить малий і великий круговороти. Випаровування води з поверхні океану, конденсація водяної пари в атмосфері та випадання опадів на поверхню океану утворюють малий кругообіг. Якщо ж водяна пара переноситься повітряними течіями на сушу, кругообіг стає значно складнішим.
У цьому випадку частина опадів випаровується і надходить назад в атмосферу, інша - живить річки та водоймища, але в результаті знову повертається в океан річковим та підземним стоком, завершуючи тим самим великий кругообіг. Важлива властивість кругообігу води полягає в тому, що він, взаємодіючи з літосферою, атмосферою та живою речовиною, пов'язує докупи всі частини гідросфери: океан, річки, грунтову вологу, підземні води та атмосферну вологу. Вода – найважливіший компонент всього живого. Ґрунтові води, проникаючи крізь тканини рослини у процесі транспірації, привносять мінеральні солі, необхідних життєдіяльності самих рослин 2 .
Найбільш уповільненою частиною кругообігу води є діяльність полярних льодовиків, що відображають повільний рух та швидке танення льодовикових мас. Найбільшою активністю обміну після атмосферної вологи є річкові води, які змінюються в середньому кожні 11 днів. Надзвичайно швидка відновлюваність основних джерел прісних вод та опріснення вод у процесі круговороту є відображенням глобального процесу динаміки вод на земній кулі.
Кругообіг води на поверхні Землі складається з 520 тис. км випадаючої і такої ж маси води, що випаровується. При цьому на континентах випадає на рік 109 000 км, а випаровується 72000 км. Різниця в 37000 км і є цифровим значенням повного річкового стоку. З поверхні Світового океану випаровується води більше (448 000 км), ніж випадає опадів (441 000 км). Різниця вкривається стоком річкових вод.
Величезний кругообіг води супроводжує процес творення органічної речовини. Виділяється рослинами кисень утворюється при реакції фотосинтезу з допомогою розщеплення води. Однак на фотосинтез витрачається лише близько 1% води, що проходить із ґрунту через рослини в атмосферу. Щоб виростити 1 ц пшениці, рослини повинні пропустити через себе не менше ніж 10000 кг води. За розрахунками, при формуванні загальнопланетарної біомаси всіх нині існуючих живих організмів в результаті фотосинтезу було розщеплено таку кількість води, яка в 3,5 рази більша за кількість, що перебуває у всіх річках світу.
Час, необхідне проходження всієї води нашої планети через систему біологічного круговороту, можна визначити в такий спосіб. Загальна маса води у зовнішніх оболонках Землі - земної корі, гидросфере і атмосфері становить 160000000 млрд. т. Маса води, захоплювана річною продукцією фотосинтезирующих організмів, близько 800 млрд.т/г. Період повного обороту усієї води в процесі утворення живої речовини приблизно 2 млн. років. Таким чином, вся величезна маса гідросфери Землі за 2 млн років проходить через рослинні організми, маса яких мізерно мала в порівнянні з водною оболонкою.
Кругові рухи води не обмежуються поверхнею Землі. Значна кількість води присутня у гірських породах у вигляді плівкових та порових вод, ще більше входить її до складу мінералів, що утворюються у зоні гіпергенезу. Усі глинисті мінерали, оксиди заліза та інші поширені у цій зоні сполуки містять у собі воду. Підраховано, що у 16-ти кілометровому шарі земної кориміститься приблизно 200 млн км води. Вступаючи в глибинні зони земної кори, пов'язані форми води поступово звільняються і включаються в метаморфічні, магматичні та гідротермічні процеси. З вулканічними газами та гарячими джерелами глибинні води надходять на поверхню.
3. Круговорот інших речовин
Кругообіг вуглецю
Вуглець у біосфері часто представлений найбільш рухомою формою – вуглекислим газом. Джерелом первинної вуглекислоти біосфери є вулканічна діяльність, пов'язана із віковою дегазацією мантії та нижніх горизонтів земної кори.
Міграція вуглекислого газу біосфері Землі протікає двома шляхами. Перший шлях полягає в поглинанні його в процесі фотосинтезу з утворенням органічних речовин і в подальшому похованні в літосфері у вигляді торфу, вугілля, гірських сланців, розсіяної органіки, осадових гірських порід.
Так, у далекі геологічні епохи сотні мільйонів років тому значної частини фотосинтезируемого органічного речовини не використовувалася ні консументами, ні редуцентами, а накопичувалася і поступово ховалася під різними мінеральними опадами. Перебуваючи в породах мільйони років, цей детрит під дією високих температур і тиску (процес метаморфізації) перетворювався на нафту, природний газі вугілля, у що саме - залежало від вихідного матеріалу, тривалості та умов перебування у породах. Тепер ми у величезних кількостях видобуваємо це викопне паливо для забезпечення потреб в енергії, а спалюючи його, у певному сенсі завершуємо кругообіг вуглецю. Якби не цей процес в історії планети, мабуть, людство мало б зараз зовсім інші джерела енергії, а можливо, й зовсім інший напрямок розвитку цивілізації 3 .
Другим шляхом міграція вуглецю здійснюється створенням карбонатної системи у різних водоймах, де CO2 перетворюється на H3CO3, HCO31-, CO32-. Потім за допомогою розчиненого у воді кальцію (рідше магнію) відбувається осадження карбонатів CaCO3 біогенним та абіогенним шляхами. Виникають потужні товщі вапняків. Поряд із цим великим кругообігом вуглецю існує ще ряд малих його кругообігів на поверхні суші та в океані.
У межах суші, де є рослинність, вуглекислий газ атмосфери поглинається у процесі фотосинтезу вдень. У нічний час його частина виділяється рослинами у зовнішнє середовище. З загибеллю рослин та тварин лежить на поверхні відбувається окислення органічних речовин із заснуванням CO2. Особливе місце в сучасному кругообігу речовин займає масове спалювання органічних речовин і поступове зростання вмісту вуглекислого газу в атмосфері, пов'язане зі зростанням промислового виробництва та транспорту.
Рис 3. Кругообіг вуглецю.
Кругообіг кисню
Кисень - найактивніший газ. У межах біосфери відбувається швидкий обмін кисню середовища з живими організмами чи його залишками після загибелі.
У складі земної атмосфери кисень посідає друге місце після азоту. Панівною формою знаходження кисню у атмосфері є молекула О2. Кругообіг кисню в біосфері дуже складний, оскільки він набирає безліч хімічних сполук мінерального і органічного світів.
Вільний кисень сучасної земної атмосфери є побічним продуктом процесу фотосинтезу зелених рослин та його загальна кількість відображає баланс між продукуванням кисню та процесами окиснення та гниття різних речовин. В історії біосфери Землі настав такий час, коли кількість вільного кисню досягла певного рівня і виявилося збалансованим таким чином, що кількість кисню, що виділяється, стало рівним кількості поглинається кисню 4 .
Кругообіг азоту
При гниття органічних речовин значна частина азоту, що міститься в них, перетворюється на аміак, який під впливом живуть у грунті трифікуючих бактерій окислюється потім на азотну кислоту. Остання, вступаючи в реакцію з карбонатами, що знаходяться в грунті, наприклад з карбонатом кальцію СаСОз, утворює нітрати:
2HN0з + СаСОз = Са(NОз)2 + СОС + Н0Н
Деяка частина азоту завжди виділяється при гниття у вільному вигляді в атмосферу. Вільний азот виділяється також під час горіння органічних речовин, при спалюванні дров, кам'яного вугілля, торфу. Крім того, існують бактерії, які при недостатньому доступі повітря можуть віднімати кисень від нітратів, руйнуючи їх з виділенням вільного азоту. Діяльність цих де ні трифікуючих бактерій призводить до того, що частина азоту з доступної для зелених рослин форми (нітрати) перетворюється на недоступну (вільний азот). Таким чином, далеко не весь азот, що входив до складу загиблих рослин, повертається назад у ґрунт; частина його поступово виділяється у вільному вигляді.
Безперервна спад мінеральних азотних сполук давно мала б призвести до повного припинення життя Землі, якби у природі не існували процеси, що відшкодовують втрати азоту. До таких процесів відносяться, перш за все, що відбуваються в атмосфері електричні розряди, при яких завжди утворюється деяка кількість оксидів азоту; останні з водою дають азотну кислоту, що перетворюється на ґрунті на нітрати. Іншим джерелом поповнення азотних сполук грунту є життєдіяльність про азотобактерій, здатних засвоювати атмосферний азот. Деякі з цих бактерій поселяються на коренях рослин із сімейства бобових, викликаючи утворення характерних здуття - «клубеньків», чому вони і отримали назву бульбочкових бактерій. Засвоюючи атмосферний азот, бульбочкові бактерії переробляють їх у азотні сполуки, а рослини, своєю чергою, перетворюють останні на білки та інші складні речовини.
Таким чином, у природі відбувається безперервний кругообіг азоту. Однак щорічно з урожаєм з полів забираються найбагатші на білки частини рослин, наприклад зерно. Тому в ґрунт необхідно вносити добрива, що відшкодовують спад у ній найважливіших елементів живлення рослин.
Рис 4. Кругообіг азоту.
Кругообіг фосфору та сірки
Фосфор входить до складу генів та молекул, що переносять енергію всередину клітин. У різних мінералах фосфор міститься у вигляді неорганічного фосфатіону (PO43-). Фосфати розчиняються у воді, але не леткі.
Рослини поглинають PO43 з водного розчину і включають фосфор до складу різних органічних сполук, де він виступає у формі так званого органічного фосфату. По харчових ланцюгах фосфор переходить від рослин до всіх інших організмів екосистеми.
При кожному переході велика ймовірність окиснення фосфор, що містить, сполуки в процесі клітинного дихання для отримання організмом енергії. Коли це відбувається, фосфат у складі сечі або її аналога знову надходить у навколишнє середовище, після чого знову може поглинатися рослинами та починати новий цикл.
На відміну, наприклад, від вуглекислого газу, який, де б він не виділявся в атмосферу, вільно переноситься в ній повітряними потоками, поки знову не засвоиться рослинами, у фосфору немає газової фази і, отже, немає "вільного повернення" в атмосферу. Потрапляючи у водоймища, фосфор насичує, інколи ж і перенасичує екосистеми.
Дороги назад, по суті, немає. Щось може повернутися на сушу за допомогою рибоїдних птахів, але це дуже невелика частина загальної кількості, яка виявляється ще поблизу узбережжя. Океанічні відкладення фосфату з часом піднімаються над поверхнею води в результаті геологічних процесів, але це відбувається протягом мільйонів років.
Отже, фосфат та інші мінеральні біогени грунту циркулюють в екосистемі лише в тому випадку, якщо "відходи" життєдіяльності, що їх містять, відкладаються в місцях поглинання даного елемента. У природних екосистемах так і відбувається. Коли ж у їхнє функціонування втручається людина, він порушує природний кругообіг, перевозячи, наприклад, урожай разом із накопиченими з ґрунту біогенами на великі відстані до споживачів.
Рис 5. Кругообіг фосфору.
Сірка зустрічається у природі як у вільному стані (самородна сірка), і у різних сполуках. Дуже поширені з'єднання сірки з різними металами. Зі сполук сірки в природі поширені також сульфати, головним чином, кальцію та магнію. Нарешті, сполуки сірки містяться в організмах рослин та тварин.
Сірка широко використовується у народному господарстві. У вигляді сірчаного кольору сірку використовують для знищення деяких шкідників рослин. Вона застосовується також для приготування сірників, ультрамарину. синя фарба), сірковуглецю та низки інших речовин.
Кругообіг сірки відбувається в атмосфері та літосфері. Надходження сірки в атмосферу відбувається у вигляді сульфатів, сірчаного ангідриду та сірки з літосфери при вулканічних виверженнях, у вигляді сірководню за рахунок розпаду піриту (FeS2) та органічних сполук. Антропогенним джерелом надходження сірки в атмосферу є теплові електростанції та інші об'єкти, де відбувається спалювання вугілля, нафти та інших вуглеводнів, а надходження сірки в літосферу, зокрема у ґрунт, відбувається з добривами та органічними сполуками 5 .
Перенесення з'єднань сірки в атмосфері здійснюється повітряними потоками, а випадання на земну поверхню або у вигляді пилу, або з атмосферними опадами у вигляді дощу (кислотних дощів) і снігу.
На поверхні Землі у ґрунті та водоймах відбувається зв'язування сульфатних та сульфітних сполук сірки кальцієм з утворенням гіпсу (CaSO4). Крім цього відбувається поховання сірки в осадових породах з органічними залишками рослинного та тваринного походження, з яких надалі відбувається утворення вугілля та нафти.
У ґрунті зміна сполук сірки відбувається за участю сульфобактерій, що використовують сульфатні сполуки та виділяють сірководень, який надходить в атмосферу та окислюючись знову переходить у сульфати. Крім цього сірководень у ґрунті може відновлюватися до сірки, яка денітрифікуючими бактеріями окислюється до сульфатів.
Висновок
Одне із чудових відкриттів геохімії полягає у встановленні того, що рух багатьох хімічних елементів здійснюється у вигляді кругових процесів – кругообігів. Саме ці елементи складають земну кору, рідку та газову оболонки нашої планети. Їх круговороти можуть відбуватися на обмеженому просторі і протягом невеликих відрізків часу, а може охоплювати всю зовнішню частину планети та великі періоди. При цьому малі круговороти входять до більших, які у своїй сукупності складаються в колосальні біогеохімічні круговороти. Вони тісно пов'язані з довкіллям.
У біосфері, як і в кожній екосистемі, постійно здійснюється кругообіг вуглецю, азоту, кисню, фосфору, сірки та інших хімічних елементів. Енергія надходить до екосистем під час фотосинтезу, а розсіюється головним чином у вигляді тепла, коли організми використовують її для своєї життєдіяльності. Внаслідок безперервно втрат енергії необхідно, щоб вона так само безперервно надходила в екосистеми у вигляді енергії сонячного світла. На відміну від цього вода та елементи живлення здійснюють безперервний кругообіг.
Розглянута мною тема є дуже актуальною у світлі сучасної екологічної ситуації. Вода – це джерело життя землі. Але, як з'ясовується, не нескінченний. Справа в тому, що забруднення водних ресурсів землі має зараз глобальний характер.
Дуже важливо забезпечити "природі" нормальне функціонування її базових циклів обміну речовин.
Список літератури
Кругообігречовин у природі (2)
Реферат >> ЕкологіяКругообіг водив природі. Кругообіг водив природі(гідрологічний цикл) – процес циклічного переміщення водиу земній біосфері. Складається з... опадів та стоку, отримав назву круговороту водив природі. Атмосферні опадичастково випаровуються, частково...
Кругообіг води (2)
Реферат >> ГеографіяЛіногенна ланка круговороту води, іншими словами, участь підземних водв кругообіг води, дуже різноманітно. ... в кругообіг водивиражено дуже слабко. Глибинні підземні води, якщо порівнювати з кругообігом води- явищем природидуже...
Кругообіг води (1)
Доповідь >> ЕкологіяКінця не вивченим "дивностям" водиі можливе існування життя. Кругообіг водив природі Кругообіг водив природі(гідрологічний цикл) - процес...
Водадиво природи
Навчальний посібник >> ЕкологіяВикладання Конспект позакласного уроку « Водадиво природи»Виконала: Студентка 3 курсу... та стану? Як відбувається кругообіг водив природі? Які її запаси на... чудові властивості водиі каже: « Водасправді є дивом природи: без неї ...
Захаров Є.І., Качурін Н.М., Панферова І.В. Основи загальної екології: Навч. посібник. – Тула: ТулГТУ, 2002.
Мирасов О.Б. Фізика довкола нас. – М., 2006.
Небіл Б. Наука про довкілля: Як влаштований світ: У 2 т. - М.: Світ, 2006.
Одум Ю. Екологія: У 2 т. - М: Світ, 2003.
Реймерс Н. Ф. Охорона природи та навколишньої людини Середовища. - М., 2004.
Семенов В.П. Кашин О.М. Фізичні процеси у природі. – М., 2006.
Стадницький Г. В., Родіонов А. І. Екологія. - М: Вища. шк., 2006.
Фазілов Н.Р. Фізики природи. – М., 2000.
Водаперебуває у постійному русі. Випаровуючись із...Вода – одна з основ появи органічного життя у Всесвіті. Це один із важливих елементів на нашій планеті. Вода грає важливу роль розвитку людини, будучи основою його життєдіяльності. У школі на уроках природознавства нам розповідали про кругообіг води на планеті.
Схема цього процесу дуже проста (Мал. 1). Вода випаровується з поверхні океанів та суші, молекули пари піднімаються вгору, там вода конденсується у вигляді хмар і випадає у вигляді опадів на землю. У горах сніг тане і утворюються струмки, які зливаючись разом створюють річку... Чи замислювалися ви над тим, скільки має постійно танути сніги в горах, а там сніг лежить цілий рік і не тане, щоб підтримувати течію навіть однієї річки?
Рис. 1. Схема круговороту води у природі
Наведена вище схема дає правильне пояснення лише деяким природним явищамі далека від реальних процесів, що відбуваються з водою планети. Ця схема не пояснює, чому утворюються хмари взимку, при 30 градусному морозі вода випаровуватися не може. Нам кажуть, що на середину континенту хмари приносить з морів та океанів вітер, але у безвітряну погоду хмари так само утворюються над суходолом. Ця схема не може пояснити різницю між сумарною кількістю опадів і кількістю води, що випаровується. Ще більшою загадкою є кількість води, що переноситься річками.
Вчені підрахували кількість води на планеті - 1386000 млрд. літрів. Однак така величезна цифра тільки плутає, адже оцінка опадів, пари в атмосфері, річних стоків вод проводиться у різних одиницях виміру. Тому багато хто не може зв'язати очевидні речі в єдине ціле. Ми спробуємо провести аналіз цифр у звичних для всіх одиницях вимірювання рідини – літрах.
Якщо брати до уваги всю планету, то за рік випадає в середньому приблизно 1000 мм опадів. У метеорології один міліметр опадів еквівалентний одному літру води на квадратний метр.
Площа поверхні Землі становить приблизно 510 072 000 квадратних кілометрів. Отже опадів випадає приблизно 510 072 млрд. літрів над усією площею. Це становить третину всіх водних запасів планети.
Виходячи з основ круговороту води в природі має випаровуватися води стільки ж скільки випадає опадів. Проте, випаровування із поверхні океанів становлять за різними даними приблизно 355 млрд. літрів на рік. Випадає опадів на кілька порядків більше, ніж випаровується з водної поверхні. Парадокс!
За такого кругообігу планету має затопити вже давно. Виникає й інше питання – звідки береться зайва вода? Вивчивши довідкові матеріали, можна знайти відповідь - вода міститься у великій кількості в атмосфері. Це 12 700 000 млрд. кг водяної пари.
Літр води при випаровуванні дає кілограм пари, тобто у пароподібному вигляді 12700000 млрд. літрів розподілено в атмосфері. Здавалося б, знайдена ланка, що бракує, але знову маємо протиріччя. Наявність води в атмосфері величина приблизно постійна і якби вода безповоротно проливалася на землю в такій кількості з атмосфери, то за кілька років на планеті життя стало б неможливим.
Підрахунок витрати води у річках так само дає суперечливі дані. Наприклад, за даними Вікіпедії з посиланням на офіційні джерела, обсяг падаючої води тільки одного Ніагарського водоспаду становить 5700 кубічних метрів в секунду. У перерахунку на літри це становитиме 179 755 млрд. літрів на рік.
Але відвернемося від розрахунків, щоб помилуватися красою Венесуели. Як видно на (Рис.2) вершина гори є плоским плато, де немає снігу або озер для достатньої підтримки водоспадів. Проте біля підніжжя цієї гори беруть свої початки річки басейнів Амазонки, Оріноко та Ессекібо.
І пояснити наявність витоку водоспадів на горі Рорайму згідно зі шкільною схемою круговороту води в природі неможливо.
Рис. 2. Фото водоспаду Кукенана, Гора Рорайма, парк Канаїма, Венесуела, Бразилія та Гайана.
З науки відомо, що ще В.І. Вернадський припускав наявність газового обміну між Землею та космосом. Вернадський припускав, що у земної корі відбувається розпад одних і синтез інших речовин. В 1911 він виступив з доповіддю "Про газовий обмін земної кори" в Петербурзі на Другому Менделєєвському з'їзді. Нині це вважається науковим фактом.
Набагато пізніше ірландські, канадські та китайські геофізики змоделювали умови, які характерні для надр Землі та показали, що вода виникла внаслідок її синтезу у надрах планети. Матеріали досліджень були опубліковані в журналі Earth and Planetary Science Letters.
Звичну нам росу можна зустріти лише вранці на траві, але хліборобам добре відомо, що існує підземна роса, а також денна, що тримає в облозі всередині ріллі. Так Овсинський І.Є. у своїй книзі « Нова системаземлеробства» розповідає про ці явища. Підтвердженням синтезу води в природі стали випадки «крижаного цунамі» (Мал. 3), зняті на відео у 2013 році у штаті Міннесота США та Канаді. Сніг синтезувався навесні у травні, і такі випадки не поодинокі.
Рис. 3 Фото крижаного цунамі 2013 року, штат Міннесота, США. Джерело: www.wptv.com
Вченими встановлено факт, що за своєму русі в космосі Земля втрачає частину речовини атмосфери. Тим не менш, атмосфера у планети залишається, а це означає, що втрачена речовина відновлюється. Це вірно і для інших речовин, що утворюють нашу планету.
Такими фактами синтезу речовин стало відновлення нафти у вироблених свердловинах. Виявилося, що у давно відкритих родовищах видобуто 150% нафти раніше підрахованих запасів. І таких місць виявилося дуже багато: кордон Грузії та Азербайджану (два родовища, що дають нафту понад 100 років), Карпати, Південна Америката ін Родовище « Білий тигр» у В'єтнамі видає нафту з товщі фундаментальних порід, де нафти не повинно бути.
У Росії Ромашкінське нафтове родовище, відкрите понад 70 років тому, входить до десятки супергігантських міжнародної класифікації. Воно вважалося виробленим на 80%, але щороку запаси у ньому поповнюються на 1,5–2 млн. тонн. За новими розрахунками, нафту можна буде видобувати до 2200 року і це не межа.
На Старих промислах Грозного перша свердловина була пробурена наприкінці 19 століття, а до середини минулого викачали 100 млн. тонн нафти. Пізніше родовище визнали виснаженим, а через 50 років запаси стали відновлюватися.
Виходячи з цих фактів можна зробити висновок, що синтез елементів на планеті не є дивом чи аномалією – це закономірне явище. Вода синтезується за певних умовй у певних областях неоднорідності нашої планети. Кругообіг води в природі безперечно існує, але це процес перетворення матерії, який пов'язаний із процесом виникнення нашої планети Земля.
Для розуміння чому відбувається синтез речовин планети, необхідно знати, як сформувалася наша планета. Відповідь на ці питання ми знаходимо в книгах російського вченого.
Наш всесвіт утворений сімома первинними матеріями, що мають конкретні властивості та якості. Зливаючись одна з одною первинні матерії утворюють гібридні форми матерій. З них утворюються речовини нашої планети.
Злиття первинних матерій можливе лише за певних умов. Такою умовою є зміна мірності простору.
Мірність – це квантування (поділ) простору відповідно до властивостей та якостей первинних матерій. Зміна мірності достатня освіти гібридних форм (речовини) виникає під час вибуху наднової зірки. При цьому від епіцентру вибуху поширюються концентричні хвилі обурення мірності простору, що створюють зони неоднорідності простору, у яких формуються планети. Докладніше про освіту планетарних систем можна прочитати у .
Коли ці зони потрапляють первинні матерії, вони починають зливатися і утворювати гібридні форми матерії, зокрема і фізично щільне речовина. Цей процес триватиме доти, доки вся зона неоднорідності не заповниться. В результаті процесу синтезу речовини відбувається поступове відновлення мірності в зоні неоднорідності рівня, який був до вибуху наднової зірки.
В результаті процесу синтезу фізично щільної речовини та інших гібридних форм з первинних матерій, у зоні неоднорідності мірності утворюються шість матеріальних сфер, які вкладені одна в одну. Ці сфери створені з гібридних форм первинних матерій, різняться кількістю первинних матерій, що входять до складу кожної із цих шести сфер. Саме таку структуру має наша планета Земля (Рис. 4)
Фізично щільна сфера ( 1 ) Землі, що складається з 7 первинних матерій, речовина цієї сфери має чотири агрегатні стани - твердий, рідкий, газоподібний та плазмовий. Різні агрегатні стани виникають, як наслідок коливання мірності на невелику величину.
Рис. 4. Планета Земля у зоні неоднорідності простору. (Джерело: Левашов Н.В. Сутність і Розум. Том 1. 1999. Гава 1. Якісна структура планети Земля. Рис. 6.)
Кожна речовина має свій рівень мірності, в якому дана речовина стійкоі розподіляється згідно з перепадом мірності від центру освіти планети. Тяжкі елементи мають максимальну, а легкі елементи – мінімальну мірність усередині зони неоднорідності.
Вода утворена синтезом легких елементів - кисню і водню і є рідким кристалом. Атмосфера на 20% складається із кисню. Водень найлегший серед газів, проте в атмосфері його кількість незначна – 0,000055%. Проте на нашій планеті йдуть дощі – молекули води із газоподібного стану (пар в атмосфері) переходять у рідкий (Мал. 5).
Якщо коливання мірності відбулися на рівні межі твердої речовини та атмосфери, випадає роса, якщо на рівні хмарності, процес краплеутворення набуває ланцюгового характеру, йде дощ. Атмосфера втрачає свою речовину. Неоднорідність простору залишається некомпенсованою. Після завершення формування планети, що створили її форми матерії, продовжують свій рух через нашу планетарну неоднорідність вже не зливаючись один з одним. Але за виникненні відповідних умов первинні матерії знову утворюють речовину. Вода як пара в атмосфері відновлюється.
Багато вчених схиляються до теорії про те, що водень та інші гази надходять з надр Землі. Це припустив ще 1902 р. е. Зюсс. Він вважав, що вода пов'язана з магматичними осередками, звідки вона у складі газоподібних продуктів виділяється у верхні ділянки земної кори.
Умови, достатні синтезу складних молекул виникають у надрах планети, оскільки первинні матерії, проходячи через планетарну неоднорідність, захоплюють у себе легкі елементи, синтез яких можливий у межах всієї неоднорідності. До складу магми дійсно входить вода у вигляді пари, а ще магма містить у собі практично всі елементи таблиці Менделєєва.
Прагнучи зайняти свій рівень мірності, молекули водню та кисню потрапляють у зони неоднорідності, де можливий синтез води. Пара, піднімаючись з надр, досягає меж твердої поверхні, де через незначні перепади мірності молекули води з газоподібного стану переходять у рідке. Так утворюються річки.
Межі діапазонів стійкості речовини є рівнями поділу між атмосферою, океанами та твердою поверхнею планети. Кордон стійкості кристалічної структури планети повторює форму неоднорідності, тому поверхня твердої кори має западини та виступи.
Рис. 5. Розподіл речовин планети.
Кругообіг води - це найважливіший процес, що відбувається на нашій планеті, який забезпечує життя всім живим істотам, починаючи від дрібних тварин та рослин, закінчуючи людиною. Вода необхідна існування всім без виняткам організмам. Вона бере участь у багатьох хімічних, фізичних, біологічних процесах. Водою покрито 70,8% поверхні Землі, і вона становить гідросферу – частину біосфери. Водну оболонку становлять моря і океани, річки та озера, болота та ґрунтові води, штучні водойми, а також вічна мерзлота та льодовики, гази та пари, тобто до гідросфери відносяться всі водні об'єкти, що перебувають у всіх трьох станах (газоподібному, рідкому або твердому) ).
Значення круговороту
Значення круговороту води в природі дуже велике, оскільки завдяки цьому процесу відбувається взаємозв'язок та повноцінне функціонування атмосфери, гідросфери, біосфери та літосфери. Вода – джерело життя, що дає усьому живому шанс існування. Вона переносить найважливіші елементипо всій Землі та забезпечує повноцінну життєдіяльність усім організмам.
В теплий часроку і під впливом сонячного випромінювання вода починає перетворюватися на пару, перетворюючись на другий стан (газоподібний). Рідина, що надходить у повітря як пара, є прісною, тому води Світового океану називають «фабрикою прісних вод». Піднімаючись вище, пара зустрічається з холодними потоками повітря, від чого перетворюється на хмари. Рідина, що досить часто випарувалася, повертається в океан у вигляді опадів.
Вчені запровадили поняття «Великого круговороту води в природі», деякі називають цей процес Світовим. Суть у наступному: рідина збирається над водами океану як опадів, після чого частина переміщається на континенти. Там опади випадають на землю і за допомогою стічних вод повертаються до Світового океану. Саме за такою схемою відбувається перетворення води із солоної у прісну та навпаки. Своєрідна «доставка» води може здійснюватися за наявності таких процесів як випаровування, конденсація, випадання опадів, стоки води. Розглянемо докладніше кожен етап круговороту води у природі:
- Випаровування – цей процес полягає у перетворенні води з рідкого стану на газоподібний. Це відбувається при нагріванні рідини, після чого вона піднімається у повітря у вигляді пари (випаровується). Такий процес зустрічається щодня: на поверхнях річок та океанів, морів та озер, внаслідок потіння людини чи тварини. Вода випаровується постійно, але побачити це можна лише тоді, коли вона тепла.
- Конденсація – унікальний процес, який змушує пару знову перетворюватися на рідину. Стикаючись з потоками холодного повітря, пара виділяє тепло, після чого перетворюється на рідину. Результат процесу можна побачити у вигляді роси, туману та хмар.
- Випадання опадів - стикаючись між собою і проходячи процеси конденсації, краплі води, що знаходяться в хмарах, стають важчими і падають на землю або у воду. Через велику швидкість вони не встигають випаруватися, тому часто бачимо опади у вигляді дощу, снігу або граду.
- Стоки води – потрапляючи на землю, деякі опади вбираються у ґрунт, інші надходять у море, треті живлять рослини та дерева. Решта рідини накопичується і доставляється у води Світового океану за допомогою стоків.
У сукупності вищевказані етапи становлять кругообіг води в природі. Стан рідини постійно змінюється, при цьому виділяється та поглинається теплова енергія. Людина і тварини також беруть участь у такому складному процесі, поглинаючи воду. Негативний впливз боку людства викликано розвитком різних сфер промисловості, створення гребель, водосховищ, а також знищенням лісів, осушенням та зрошенням земель.
У природі також існують малі круговороти води: континентальний та океанічний. Суть останнього процесу полягає у випаровуванні, конденсації та випаданні опадів безпосередньо в океан. Аналогічний процес може відбуватися на поверхні землі, що прийнято називати континентальним малим кругообігом води. Так чи інакше, всі опади, незалежно від того, де вони випали, обов'язково повертаються до води океану.
Оскільки вода може бути рідкою, твердою та газоподібною, швидкість пересування залежить від її агрегатного стану.
Види круговороту води
Умовно можна назвати три види круговороту води:
- Світовий кругообіг. Над Світовим океаном утворюється велика пара. Він, піднімаючись нагору, відноситься на континент повітряними потоками, де випадає дощем або снігом. Після цього річками та підземними водами знову повертається в океан
- Малий. У цьому випадку пара утворюється над океаном і прямо в нього випадає опадами через деякий час.
- Континентальний. Цей кругообіг утворюється саме всередині материка. Вода із землі та внутрішньоконтинентальних водойм випаровується в атмосферу, а після чого згодом повертається на землю дощем та снігом
Таким чином, кругообіг води – це процес, внаслідок якого вода змінює стан, очищається, насичується новими речовинами. Кругообіг дозволяє функціонувати всім формам життя. Через те, що вода постійно перебуває в русі, вона охоплює всю поверхню планети.
Схема круговороту води у природі
Пізнавальне відео про кругообіг води в природі
Кругообіг води в природі для дітей - пригода крапельки
Основна рідина планети
Вода - найважливіша складова життя будь-якого біологічного організму Землі. Тому важливо вивчати, спостерігати та стежити за кількістю, якістю та станом водного ресурсупланети. Основні запаси цієї цілющої вологи зосереджені у світовому океані. І вже випаровуючись звідти, волога живить Землю, завдяки процесу, що називається кругообігом води в природі. Вода - дуже рухлива речовина і легко переходить із одного свого стану в інший. І, завдяки цьому, може легко досягати найвіддаленіших від джерела куточків. Як відбувається цей процес?
Як і чому відбувається циркуляція води?
Під дією тепла, що випромінюється Сонцем, вода постійно випаровується з поверхні океану, переходячи в газоподібний стан. Разом із потоками теплого повітря пара піднімається вгору, утворюючи хмари. Вони легко відносяться вітром від початкового місця випаровування. Поступово захоплюючи на своєму шляху нові випари, хмари остигають на шляху вгору. В якийсь момент настає наступний етап – конденсація. Вона можлива, коли повітря входить у стан насичення (100% вологість) водяними парами. Зазвичай це трапляється за достатнього охолодження. Відомо, що максимальна кількість пари, яка може утримуватися в повітрі, пропорційна її температурі, тому в певний момент охолодження настає насичення хмари парою, що веде до переходу води в наступне рідке або кристалоподібне стан. І якщо хмара в цей момент перебуває все ще над океаном, то вода повертається туди, звідки прийшла. Так завершився один малий кругообіг води у природі. Цей процес не завмирає на хвилину. Вода над світовим океаном постійно циркулює.
Як вода циркулює над сушею
Не вся волога випадає назад в океан. Велика кількістьпара разом із пасатами і мусонами належить углиб материків, випадаючи у міру руху як опадів Землю. Частина цієї вологи затримується в верхніх шарахґрунти, живлячи рослини, інша частина стікає до струмків і річок, щоб, діставшись морів і океанів, знову випаруватися і потрапити в наступний кругообіг води в природі. Зовсім невелика частка опадів, що випали, просочиться крізь грунт углиб, і, досягнувши водонепроникного шару (глини, скельних порід), буде стікати по цьому схилу. Частина підземних вод знову знайде вихід на поверхню, утворюючи ключі з кришталево чистою водою, щоб пізніше влитися в річки і знову випаруватись для наступного циклу. А інша їх частина по тріщинах і ущелинах далі просочуватиметься в надра Землі, поки не досягне шарів з високою температурою, де знову перетвориться на пару, щоб знову закрутитися в підземному кругообігу або вирватися на поверхню термальним джерелом.
Маршрути води у природі
Щорічно у повітря випаровується близько чотирьохсот тисяч кубічних кілометрів води, і лише одна п'ята їх припадає на сушу, площа якої втричі менша за поверхню світового океану. Вода випаровується з поверхні суші не лише ґрунтом, а й рослинністю: кожним листочком на дереві та кожною травинкою на Землі. Простежити за всіма можливими подорожами води дуже складно. Але змоделювати дуже спрощений варіант, що демонструє кругообіг води в природі для дітей, цілком реально навіть у себе в квартирі.
Досвід, що демонструє випаровування та конденсацію вологи
Щоб продемонструвати перший етап круговороту – випаровування води з поверхні водойм під дією сонячних променів- достатньо буде взяти склянку, наповнену до половини водою, помістити його в пластиковий пакет, що герметично закривається, і прикріпити це скотчем, до віконного скла в сонячний день. Через деякий час (залежить від температури в кімнаті та інтенсивності сонячного світла) ви побачите, що стінки пакета запотіли, а ще через час, на них утворюються крапельки води.
Демонстраційна модель повного циклу круговороту води
Більш складну модель можна зібрати, використовуючи ємність, частково заповнену підфарбованою синім барвником водою (імітація світового океану), прозорий, можна перфорований, пакет, заповнений піском у достатній кількості, щоб підіймався над водою більш ніж наполовину (суша). Всю конструкцію максимально щільно закрити поліетиленовою плівкою та 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 випромінюватиме тепло. Ввімкнувши її, через деякий час отримаємо на плівці, над сушею, в холодному місці конденсат вологи, яка трохи пізніше краплями випаде на сушу. І якщо пакет із перфорацією, то можна побачити, як волога, просочуючись крізь пісок, стікає все нижче до океану.
Що нам залишається робити
Кругообіг води у біосфері – дуже важливий процес для всієї планети. Порушення або випадання хоча б однієї ланки призведе до глобальних і, ймовірно, непоправних наслідків для всіх. Австралійські та американські вчені на підставі своїх спостережень за погодою, що охопили 50 років, дійшли висновку, що кругообіг води в природі через глобальне потепління почав прискорюватися. А це, у свою чергу, призведе до того, що посушливі райони стануть ще сухішими, а там, де і зараз клімат дощовий, випадатиме ще більше опадів. Все це доводить одне: людству варто серйозніше ставитись до своєї діяльності, яка нерозривно пов'язана з природою.