3 Кругообіг води у природі

Вологообіг внутрішньоматериковий – елемент загального кругообігу води на земній кулі.

Основні ланки вологообігу внутрішньоматерикового:

1) випадання над континентами атмосферних опадів за рахунок вологи, принесеної повітряними течіями акваторій морів і океанів;

2) випаровування деякої частини води, що випала у формі атмосферних опадів;

3) переміщення над континентами вологи,. що випарувалася з їх поверхні;

4) наступні цикли випадання атмосферних опадів і випаровування води в межах даної часті континенту.

Таким чином, у процесі вологообігу внутрішньоматерикового волога, принесена з океанів і морв, робить кілька обертів у межах материка ніж потрапити у річки і стекти у світовий океан, тобто завершити великий кругообіг води у природі.

Водообмін (глобальний) – безперервний замкнутий процес циркуляції води на земній кулі. Включає випаровування з поверхні океану і суші, перенесення водяних парів, конденсацію, опади, стік; в кінцевому результаті призводить до повернення води в океан.

Гідрологія, наука, що вивчає води Землі, їхньої властивості, поширення й процеси, що протікають у них. Людей давно займало питання, чому океани не виходять із берегів, хоча ріки постійно виносять у них величезні маси води. Коли з'ясувалося, що вода при нагріванні може переходити з рідкого стану в газоподібне, стало очевидно, що під впливом сонячного тепла нагрівається поверхня океану й вода постійно перетворюється в пару. Тим часом і метеорологія поступово розкривала причини змін погоди. Стало відомо, що дощ випадає із хмар, а хмари складаються з малюсіньких крапельок води або кристалів льоду. Нарешті, походження хмар було співвіднесено зі скупченнями водяної пари в атмосфері, а опис гідрологічного циклу - круговороту води в природі (рис. 3. 1) - стало наріжним каменем гідрології.

Рис. 3. 1. Кругообіг води в природі: А₁ – опади, що випадають над сушею; А₂ – опади, що випадають над океаном; Б₁ – випар із суши; Б₂ – транспірація рослинністю; Б₃ – випар з озер і рік; Б₄ – випар з океану; В₁ – інфільтрація води в ґрунт; В₂ – споживання води рослинністю; В₃ – підземний стік води в ріки й озера; В₄ – підземний стік води в океан; Г - поверхневий стік в озера й ріки

По суті, джерелом всіх вод суши є океан. Молекула води починає свій шлях у цьому циклі, коли, одержавши трохи більше теплової енергії в порівнянні із сусідніми молекулами, переборює поверхневий натяг рідини й перетворюється в молекулу пари. Повітря, у який попадає молекула, залучений у процес циркуляції, породжений нерівномірним нагріванням полярної й тропічної зон, перепадами атмосферного тиску й обертанням Землі. Циркуляція атмосфери в Північній півкулі в цілому спрямована із заходу на схід. Усередині повітряних мас відбувається вертикальний рух повітря, викликане насамперед нагріванням повітря на контакті з більше теплою поверхнею океану або суши. Нагріта в такий спосіб окрема частинка розширюється, стаючи менш щільної, чим частинки, що перебувають безпосередньо вище її, і завдяки більшій піднімальній силі, що впливає на неї, спрямовується нагору. Однак відповідно до відомого фізичного закону розширення відбувається за рахунок запасу тепла, і тому, піднімаючись, ця повітряна частинка охолоджується доти, поки температура не понизиться настільки, що волога вже не зможе залишатися в газоподібному стані й не відбудеться конденсація пари. Малюсінькі крапельки води, зважені в атмосфері, утворять хмари. При відповідних умовах ці крапельки зливаються навколо ядер конденсації (кристалів льоду або порошин), а досягши ваги, достатнього для подолання опору повітря, падають на землю у вигляді дощу, снігу або граду. Коли частинка води разом з наземним або підземним стоком попадає знову в океан, це означає, що вона зробила повний кругообіг у природі.

Океан – головний споживач сонячної енергії. Якби він тільки нагрівався, нікуди не віддаючи тепло, то дуже швидко б википів. Але в океані зберігається рухливий баланс між приходом тепла і його витратою. Приблизно 7 % отриманого від Сонця тепла океан затрачає на нагрівання атмосфери в результаті теплообміну з нею, 42 % - на власне випромінювання, як випромінює всяке нагріте тіло. Частина, що залишилася, йде на підтримку кругообігу води, тому що затрачається на випаровування. Це ледве більше половини одержуваного тепла – 51 %. Величезна кількість тепла перетворюється в пару близько 5*10²⁰ м води в рік, що майже в два рази перевищує сумарну масу води всіх озер світу і може покрити планету шаром води в 1 метр. Отже, у добу з поверхні Світового океану випаровується стільки ж води, скільки її знаходиться в руслах рік усього світу.

Вода покриває 3 / 4 поверхні Землі. За одну хвилину під дією сонячної енергії (тепла) з поверхні водоймищ Землі випаровується 1 млрд. тонн води. Після охолодження пари води утворять (переходять) у хмари, випадає чи сніг, чи дощі. Опади частково переходять у ґрунт. Ґрунтові води частково повертаються на поверхню землі через корені рослин, джерела води, насосні станції. Діапазон швидкостей циркуляції води дуже великий: води океанів обновляються через 2 млн. років, ґрунтові води – за рік, річкові – за 12 доби, пари в атмосфері за 10 доби. Двигуном круговороту води в природі є енергія Сонця.

В середньому на поверхню земної кулі за рік випадає 1130 мм, або 577 тис. км³ опадів, що дорівнює кількості води, що випаровувалася. На поверхню океану в середньому за рік випадає 1270 мм, або 458 тис. км³ опадів, а випаровується 1400 мм, або 505 тис. км³, решта 130 мм, або 47 тис. км³, надходять в океани за рахунок стоку води з суші. Дані про складові світового водного балансу: опади, випаровування приток та стік наведені в табл. 3. 1.

Таблиця 3. 1 Світовий водний баланс

Поверхня	Площа млн. км2	Елементи балансу	Річний об’єм тис. км3
Світовий океан	361	Опади Випарування Приток	458 505 47
Суша	149	Опади Випарування Стік	119 72 478
Земна куля	510	Опади Випарування	577 577