Путешествие капельки воды по земному шару
Представьте каплю воды, которая только что выпала из облака над Амазонкой. Через несколько дней она может оказаться в Атлантическом океане, а через месяц – в ледниках Гренландии. Вода не стоит на месте: она испаряется, переносится ветрами, выпадает в виде дождя или снега, просачивается в почву и снова возвращается в реки. Этот цикл повторяется миллионы лет, и каждая капля проходит уникальный путь.
Солнечное тепло поднимает воду с поверхности океанов – ежегодно испаряется около 505 000 кубических километров. Ветры переносят влагу на тысячи километров: например, пары с Тихого океана достигают Гималаев, превращаясь в снег на вершинах. Подземные воды движутся медленнее – иногда всего метр в год, но и они со временем возвращаются в мировой круговорот.
Человеческая деятельность меняет маршруты воды. Плотины задерживают речной сток, орошение ускоряет испарение, а вырубка лесов уменьшает количество влаги в атмосфере. Если проследить путь одной капли, станет ясно, как наши действия влияют на всю планету.
Как капелька испаряется из океана и попадает в облака
Солнце нагревает поверхность океана, и молекулы воды набирают энергию. Когда их скорость становится достаточной, они отрываются от поверхности и превращаются в пар. Этот процесс называется испарением.
Тёплый воздух поднимается вверх, унося с собой водяной пар. На высоте 1–2 км температура падает, и пар охлаждается. При относительной влажности выше 100% молекулы воды конденсируются вокруг мельчайших частиц пыли или соли, образуя крошечные капли.
Капли диаметром 0,01–0,02 мм слишком малы, чтобы упасть вниз. Их удерживают восходящие потоки воздуха. Миллиарды таких капель собираются вместе, формируя облака. В 1 см³ облака содержится от 100 до 1000 капель.
Если температура опускается ниже −10°C, капли замерзают, превращаясь в кристаллы льда. Так появляются перистые или кучево-дождевые облака. Размер и форма облаков зависят от скорости ветра, температуры и влажности.
Почему капелька выпадает дождём и возвращается в реки
Капелька воды падает на землю, когда воздух больше не может удерживать её в виде пара. Это происходит при охлаждении или насыщении влагой. Например, при температуре +20°C кубический метр воздуха содержит до 17 г водяного пара – если больше, излишки конденсируются в капли.
Облака формируются из микроскопических частиц воды, которые сталкиваются и сливаются. Когда капля достигает веса 0,1–0,2 мм, сопротивление воздуха перестаёт удерживать её – так начинается дождь. В среднем капля падает со скоростью 2–4 м/с, в зависимости от размера.
Около 60% дождевой воды сразу впитывается почвой, но остальная часть стекает по поверхности. Капли собираются в ручьи, которые питают реки. Скорость возврата зависит от рельефа: на равнинах вода добирается до русла за несколько часов, в горах – за минуты.
Реки несут воду обратно в океаны, где солнце снова нагревает её. Один цикл занимает от нескольких дней до недель. В тропиках испарение происходит быстрее – там капелька может вернуться в атмосферу уже через 2–3 дня.