«Вечное» движение
Поразительна способность воды постоянно стремиться к движению. Она движется в стакане, в реке, в море, под землей, в атмосфере. Причин такой подвижности очень много: здесь и разность температур, и воздействие тяжести, и механическое (негравитационное), и ветровое, и физико-химическое (влияние разности содержания солей, ионного состава) воздействие и т. д.
Если вода находит малейшее отверстие в сосуде, она немедленно устремляется просочиться через него. Способы передвижения воды также разнообразны. Она может двигаться крупными потоками, мельчайшими каплями и айсбергами, по капиллярам и в виде микроскопических пленок. Все пути и способы хороши для воды, ей лишь бы только двигаться. Она плавно скользит в речном потоке, бурно низвергается водопадом с горной кручи, бьет волной о берег, стремительно несется в облаках, образует потоки ливня, рвется из котла в виде пара или тонкой струйкой выходит из кипящего чайника.
Вода — непоседа, она все время стремится менять свое положение. Можно говорить о великом круговороте ее в природе.
Бесконечны пространства морей и океанов. С их поверхности происходит непрерывное испарение воды и образование пара. Ученые подсчитали, что над океанами образуется 86% водяного пара, находящегося в атмосфере. Гораздо меньше поступает его с континентов — около 14%.
Пар собирается в воздухе, образуя облака, из которых время от времени вода выпадает дождем или снегом обратно на поверхность материков и океанов. На суше дождевые воды образуют струйки, ручейки, реки, а в горах ледники. В конечном счете часть воды снова возвращается в моря и океаны.
Другая часть дождевой воды просачивается в породы, слагающие поверхность земной коры, и уже далее движется в ее недрах. На рис. 10 показаны главные пути круговорота воды в природе. Это, конечно, только схема. Она не может показать того, в действительности, сложного пути, который проходит вода в своем стремлении к вечному круговороту.
К примеру, немалая роль принадлежит растениям, животному миру и в особенности человеку. Они захватывают и консервируют определенную часть воды, выводя ее временно из круговорота. Для человечества очень важно знать, сколько воды перемещается в течение года разными путями. Сколько воды используется, выпадает осадками, перемещается реками, просачивается в землю? Все это стремятся установить ученые. Они, как бухгалтеры, скрупулезно подсчитывают приход и расход воды для выяснения общего баланса водных масс.
Рис. 10. Вода вечно находится в движении
Вы спросите: для чего все это нужно? Опираясь на эти данные, специалисты разных областей науки решают вопросы изменения запасов воды в различных природных зонах, климата, водоснабжения и многие другие.
Интересные расчеты были выполнены М. И. Львовичем. Он установил, что на поверхности земного шара (площадь 510083 тыс. км2) в год выпадает 520000 км3 осадков. Это немного меньше, чем воды в Каспийском море. Испарение же со всей поверхности Земли составляет примерно то же количество.
Если взять всю выпадающую за год на Землю воду и равномерно распределить ее по поверхности, то образуется сплошной слой глубиной чуть более одного метра.
Конечно, более всего воды циркулирует над океаном. На рис. 11 показана диаграмма, сопоставляющая осадки и испарение воды над океаном и сушей.
Ученые на основе изучения общего баланса воды на Земле сделали поразительные выводы: масса воды в океане полностью обменивается в течение 2600 лет. А вот в атмосфере вода меняется каждые 9 суток. Несколько медленнее идет обмен в реках — за 12 суток.
Совсем другая картина в мире подземных вод. Только в самом верхнем слое земной коры, где содержится примерно 4,6% всего количества подземной воды, они обмениваются за время от 100 до 5000 лет. Основная же ее масса, заключенная на больших глубинах, обменивается за миллионы и даже десятки и сотни миллионов лет. Она как бы зажата в тисках горных пород и преодолевает их с большими усилиями. Пройдет тьма времени, прежде чем произойдет обмен этих глубинных вод.
Рис. 11. Испарение воды и выпадение осадков над океаном и сушей
Твердая фаза (в виде льда) также участвует в общем обороте воды. Подсчитано, что в горных ледниках полный обмен происходит за 5000 — 10000 лет. Значительно медленнее идет обмен арктических и антарктических льдов. Здесь этот процесс осуществляется примерно в течение 200000 лет.
Такова вода — вечный путешественник и бродяга.