О жизни капли воды со времени ее образования на Земле и до наших дней можно написать самую удивительную и увлекательную повесть. Вместе с миллионами других капель эта капля точила и растворяла горы, в виде кристаллов льда она тысячи лет хранилась в высокогорных ледниках, совершила не одно кругосветное путешествие вместе с морскими течениями, затопляла села и города во время наводнений, плавала в облаках над океанами и морями, разбивала корабли о прибрежные скалы, насыщала влагой травы, кусты и деревья; каплей росы она сверкала в душистых лепестках розы, взращивала посевы, излечивала больного человека и несла жизнь в пустыне утомленному путнику.
Какими путями движется вода на Земле?
Первоисточник воды, главное водохранилище нашей планеты — Мировой океан. Его можно сравнить с гигантским паровым котлом, который нагревается солнцем. Каждый час с квадратного километра водной поверхности этого котла в атмосферу поступает в среднем около тысячи тонн пара, а в тропиках под палящими лучами полуденного солнца испаряется в 2—3 раза больше. Здесь, над безбрежными просторами океана, собирается в воздухе огромное количество водяных паров, образуются мощные облака. Здесь зарождаются грозные тропические ураганы и начинаются могучие воздушные течения. Они, как конвейер, переносят влагу по всему земному шару.
Какая энергия поддерживает этот непрерывно действующий конвейер? Конечно, солнце. Но
ведь известно, что солнечные лучи пронизывают земную атмосферу, почти не нагревая ее. Атмосфера получает тепло от поверхности Земли, нагретой солнечными лучами. А над поверхностью океана главная роль в нагревании воздуха принадлежит водяным парам. Как это происходит?
Чтобы вскипятить чайник с водой, требуется, допустим, 10 минут, а чтобы выпарить из него всю воду, придется ждать целый час. Объясняется это тем, что для превращения воды в пар нужно в 5,5 раза больше тепла, чем для ее нагревания до кипения. Тепло, затраченное на испарение, водяные пары хранят в себе до тех пор, пока снова не превратятся в воду. Когда невидимые для глаза водяные пары превращаются в капельки воды, образующие облако, они выделяют тепло и согревают окружающий воздух. Это тепло и служит источником энергии для многих воздушных течений.
Мощная «тепловая машина» атмосферы, приводимая в движение энергией Солнца, ежегодно поднимает с поверхности земного шара в виде водяных паров 511 тыс. км 3 воды, а из них 411 тыс. км3 — с поверхности океана. Две трети этого количества вскоре возвращается обратно в океан в виде атмосферных осадков, выпадающих из облаков. Это малый круговорот воды на Земле.
Более одной трети водяных паров с поверхности океана переносится ветрами на материки и присоединяется к водяным парам, поднимающимся с суши. Кажется, не так уж много влаги дает океан. Однако без этого пополнения убыли воды, которая стекает с суши в океан, материки давно бы превратились в пустыни.
На суше ежегодно в виде осадков выпадает примерно 100 тыс. км3 воды. Здесь путь воды длиннее, разнообразнее и сложнее. Часть воды после дождя сразу испаряется и возвращается в атмосферу, особенно если это происходит летом или в засушливых южных странах. Выпадает, например, в пустыне ночной дождь. Дневное жаркое солнце накалит и высушит песок, а с наступлением ночной прохлады часть воды, испарившейся днем, опять вернется на землю в виде росы.
Вот первые капли дождя упали на сухую землю. Вода просачивается сквозь поры в почву сначала быстро, потом медленно. Сила тяжести влечет ее все ниже и ниже, пока на пути не встретится водоупорный пласт. Скопившаяся над ним вода начинает медленно течь в порах грунта вдоль по его наклону. Она может снова выйти на поверхность земли в ближайшем овраге в виде ручья, может слиться с другими подземными водоносными слоями в невидимую многоводную «реку» и даже образовать в углублении водоупорного пласта подземное озеро-губку.
Когда почва, вдоволь насыщенная влагой, отказывается принимать дождевую воду, вода стекает по ее поверхности. Она собирается в наземные ручейки и реки и в конечном итоге опять-таки попадает в океан. Между подземными водоносными слоями и реками происходит непрерывный водообмен. Во время половодья реки выходят из берегов, насыщают водой почву и грунт. Летом подземные воды возвращают свой
«долг» обмелевшим рекам. Такой водообмен замедляет возврат воды в океан.
Часть увлажнившей почву воды всасывают корни растений. Насыщенная питательными солями, вода поднимается вверх по стволам и стеблям и возвращается в атмосферу через листья в виде водяных паров. Растения используют около половины атмосферных осадков. Что же делают растения с таким громадным количеством воды? Они извлекают из воды питательные соли и оставляют для себя лишь ничтожную ее часть. Главную массу воды растение перекачивает обратно в атмосферу. Этот процесс называется транспирацией. Растение — это непрерывно действующий мощный насос. Пшеница за период роста откачивает из почвы в атмосферу с одного гектара 2000 Т воды, кукуруза — 3200 Т, капуста — 8000 Т. Один подсолнечник испаряет за лето 200 л воды, а одна взрослая береза столько же воды испаряет за один летний день. Ива в жаркий день способна перекачать в воздух в 100 раз больше почвенной воды, чем береза. Эвкалипты потребляют так много воды, что с их помощью в теплых странах осушают болота.
Вода из облаков может выпасть на землю в виде снега. Тогда на своем пути в океан она задержится до весны. Талые снеговые воды весной стекут в реки или просочатся в почву, питая грунтовые воды. А если снег выпадет на вершины высоких гор в Антарктиде или в Гренландии, он может пролежать многие десятки, сотни и даже тысячи лет. Постепенно уплотняясь, снег превращается в лед медленно сползающих с гор ледников. У подножия высокогорных ледников начинаются реки. В полярных странах от ледников, спускающихся в море, откалываются айсберги.
Схема круговорота воды в природе.
И здесь долгий путь воды завершается в океане. Это большой круговорот воды на Земле.
У воды на Земле много дорог, и нельзя заранее сказать, какая судьба и какой путь — длинный или короткий, прямой или извилистый — предстоит капле воды, покинувшей океан, прежде чем она вернется на свою родину.
В океане вода тоже находится в непрерывном движении. Постоянно дующие ветры (пассаты) создают мощные пассатные (экваториальные) течения. Они увлекают огромные массы теплой воды с востока на запад. Там, где течениям преграждают путь материки или архипелаги островов, водный поток разветвляется, часть воды идет на север и часть на юг. Эти течения несут тепло, а навстречу им движутся в сторону экватора воды холодных течений. Между поверхностными и глубинными слоями океана тоже происходит медленный, но непрерывный водообмен.
Сколько же всего воды на нашей планете? В океанах и морях содержится 1370 млн. км3 воды. Чтобы представить себе, как велико это количество, достаточно сказать, что оно в 10 раз больше объема суши, возвышающейся над уровнем моря. Высокогорные ледники и полярные льды Арктики и Антарктики связали более 30 млн. км3 воды. Если бы этот лед растопить, уровень океана поднялся и вода затопила бы около одной восьмой части суши, многие приморские города оказались бы под водой. В озерах и реках находится 4 млн., а в атмосфере в виде водяных паров до 12 тыс. км3 воды. В толще земной коры заключено около 100 млн. км3 воды.
Интересно знать, остается ли количество воды на планете постоянным? Нам известен только один источник прихода воды на нашей планете.
Это вода, которая выделяется при извержении вулканов. Ее называют ювенильной. Поступление ювенильной воды не превышает 0,25 км3 в год. В верхних слоях атмосферы под действием космических лучей происходит разложение водяных паров на водород и кислород. Водород при этом теряется в межпланетном пространстве. Это единственный известный нам расход воды на Земле. Как и приход, он тоже невелик. По мнению большинства ученых, общее количество воды на Земле остается практически неизменным.
За последнее время в естественный круговорот воды на Земле вторгся человек. Население земного шара за одни сутки расходует около 7 млрд. Т воды. К счастью, это расход условный. Вода, использованная человеком, в конце концов возвращается в атмосферу, в почву, в реки или прямо в океан. Количество воды на Земле от этого не убывает. Но это верно только для всей планеты в целом. Вырубка лесов и неразумное использование воды могут лишить влаги обширные районы. Поэтому, несмотря на обилие воды на Земле, воду надо беречь.
Полная смена воды в атмосфере происходит очень быстро, приблизительно через каждые 9 дней, речная вода меняется в среднем 20 раз в году, а для полной смены подземных вод требуется по меньшей мере 8 тыс. лет.
Земля представляет собой шар, окутанный водяными парами и хотя неравномерно, но щедро смоченный и пропитанный водой. Энергия Солнца поднимает воду в виде водяных паров вверх, сила тяжести увлекает ее вниз. Благодаря этим двум силам вода на Земле находится в непрерывном движении. Остановить движение воды — это значит превратить Землю в безжизненное космическое тело.
