Круговорот воды в природе

Определения и обозначения

Круговорот воды в природе — непрерывное перемещение воды между земной поверхностью, атмосферой и водоёмами. Его поддерживает энергия Солнца: она нагревает воду и вызывает испарение, после чего вода возвращается на землю. Понятие помогает увидеть, как связаны океаны, суша, воздух и живые организмы.

Испарение — переход воды из жидкого состояния в водяной пар. Чем сильнее нагрета вода и окружающий воздух, тем быстрее обычно идёт этот процесс. Испарение объясняет, как вода с поверхности рек, почвы и других мест попадает в атмосферу.

Конденсация — превращение водяного пара в мельчайшие капли воды при охлаждении. Если воздух достаточно холодный, вместо капель могут образоваться кристаллы льда. Конденсация позволяет понять, откуда берутся облака и почему пар после охлаждения становится видимым.

Осадки — вода, выпадающая из облаков на земную поверхность в виде дождя, снега или града. Вид осадков зависит, в частности, от температуры воздуха. Благодаря осадкам вода из атмосферы возвращается на сушу и в водоёмы.

Как это устроено

Солнечное тепло нагревает воду в океанах, морях, реках и озёрах, а также влажную почву. Часть жидкой воды получает достаточно энергии, чтобы перейти в газообразное состояние и стать невидимым водяным паром. Чем сильнее нагрев, тем быстрее обычно испарение, поэтому лужи в тёплую погоду высыхают скорее. Растения тоже возвращают воду в воздух: они поглощают её корнями и выделяют водяной пар через листья.

Тёплый влажный воздух поднимается, потому что он легче окружающего более холодного воздуха. На высоте температура обычно понижается, и водяной пар охлаждается. При охлаждении он конденсируется: собирается в мельчайшие капли, а при достаточно низкой температуре — в кристаллы льда. Так появляются облака, которые становятся видимыми благодаря каплям и кристаллам, а не самому пару.

Капли и кристаллы в облаке сталкиваются и соединяются, поэтому постепенно увеличиваются. Воздушные потоки могут удерживать мелкие частицы, но крупные капли и кристаллы становятся тяжелее. Когда восходящие потоки уже не могут их поддерживать, вода выпадает на поверхность. В зависимости от температуры и условий в облаке осадки бывают дождём, снегом или градом.

Попавшая на землю вода движется разными путями. По склонам она стекает в ручьи и реки, а затем может попасть в озеро или океан; часть просачивается через почву и пополняет подземные воды. Вода также задерживается в почве, водоёмах и ледниках, поэтому не вся она сразу возвращается в море. Позже она может снова испариться или попасть в реку, продолжая круговорот.

В процессе вода меняет состояние: жидкая вода испаряется и становится газом, а при охлаждении пар превращается в жидкие капли. При низкой температуре вода может быть твёрдой — льдом или снегом; при таянии она снова становится жидкой. Нагревание и охлаждение помогают воде переходить между состояниями. Поэтому в круговороте участвуют и жидкая вода, и водяной пар, и лёд.

Этапы круговорота воды в природе

Читайте таблицу сверху вниз, чтобы проследить обычную последовательность этапов. В третьем столбце указано, что помогает каждому процессу происходить. На практике вода может задерживаться в почве или льду, поэтому её путь не всегда проходит все этапы быстро и строго по порядку.

Разбор задач

Путь капли от моря до реки

Условие. Проследить путь капли воды из моря до реки и назвать основные этапы её движения. Нужно не просто перечислить места, а объяснить, какие изменения происходят с водой. Представим, что солнечное тепло испарило воду с поверхности моря.

1. Сначала капля становится частью водяного пара: жидкая вода нагревается и испаряется с поверхности моря.
2. Пар перемещается с воздухом и охлаждается. При охлаждении он конденсируется, то есть превращается в капли или кристаллы, образующие облако.
3. Капли в облаке соединяются и увеличиваются. Когда они становятся достаточно тяжёлыми, выпадают на сушу в виде дождя; в холодных условиях осадки могут быть снегом.
4. Дождевая вода стекает по поверхности в ручьи и затем в реку. Если часть осадков впитается в землю, она может попасть в реку позже через подземные воды.

Ответ. Последовательность основных этапов такова: испарение, перенос и охлаждение пара, конденсация, выпадение осадков и сток в реку. Капля может пройти этот путь не сразу: например, задержаться в облаке или почве.

Почему лужи исчезают медленнее в прохладу

Условие. После дождя на дороге остаются лужи, но со временем они уменьшаются. Нужно объяснить, почему в прохладную погоду это происходит медленнее. Сравниваем одинаковые лужи при разных температурах и учитываем, что часть воды может впитываться или стекать.

1. Под действием тепла вода с поверхности лужи испаряется и переходит в невидимый водяной пар.
2. В тёплую погоду вода получает больше тепла, поэтому испарение обычно идёт быстрее.
3. В прохладном воздухе испарение замедляется, и за то же время в атмосферу уходит меньше воды.
4. Проверяем объяснение: если прочие условия похожи, в прохладу лужа должна сохраняться дольше. Ветер, размер лужи, солнечный свет и впитывание тоже влияют на скорость её исчезновения.

Ответ. В прохладную погоду лужи обычно исчезают медленнее, потому что вода получает меньше тепла и испаряется медленнее. Однако лужа может уменьшаться также из-за стекания и впитывания в почву.

Круговорот там, где зимой выпадает снег

Условие. Нужно составить схему для местности, где часть осадков выпадает снегом, а вода просачивается в почву. Следует показать, как вода попадает в атмосферу, меняет состояние и возвращается к водоёмам. В такой схеме нельзя считать, что все осадки сразу становятся речным стоком.

1. Солнце нагревает водоёмы, почву и растения. Вода испаряется, а растения выделяют водяной пар.
2. Пар поднимается и охлаждается, затем конденсируется. В облаках возникают капли и кристаллы; при подходящих условиях выпадают дождь или снег.
3. Снег временно хранит воду в твёрдом состоянии. При потеплении он тает, и талая вода стекает по поверхности в ручьи и реки.
4. Другая часть дождевой или талой воды просачивается в почву и пополняет подземные воды. Подземный сток может позже питать родники и реки.

Ответ. Схема: испарение и выделение пара растениями → охлаждение и конденсация → облака → дождь или снег → таяние снега, поверхностный сток и просачивание в почву → реки и подземные воды. Вода может задерживаться в снежном покрове и грунте, прежде чем вернуться в водоём.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что вода испаряется только с океанов. Так думают, потому что океаны занимают огромную площадь и испарение с них заметно в масштабе планеты. Но вода испаряется также с рек, озёр и почвы, а растения выделяют водяной пар. Проверь себя: в схеме должны быть источники влаги не только в океане, но и на суше.

Ошибка: путать водяной пар с облаками. Пар невидим, поэтому его легко ошибочно представить белыми облаками. На самом деле облака состоят из капель воды или кристаллов льда. Проверка простая: если облако видно, это уже не скопление невидимого газа, а капли или кристаллы.

Ошибка: объяснять появление облаков только подъёмом пара. Пар действительно может подниматься, но одного подъёма недостаточно для образования облака. Воздух должен охладиться, чтобы пар конденсировался в капли или кристаллы. Проверь объяснение вопросом: указано ли в нём охлаждение и превращение пара?

Ошибка: считать, что каждая капля движется по одному короткому замкнутому пути. Так кажется, если изображать круговорот простой стрелочной схемой. Но вода может надолго задержаться в почве, леднике или водоёме, а затем продолжить движение. Проверь себя: допускает ли схема разные пути и разную продолжительность перемещения воды?

Связь с другими темами

Для понимания круговорота нужно знать три состояния воды и то, как нагревание и охлаждение меняют её состояние. Через испарение, конденсацию и выпадение осадков можно объяснить образование облаков, дождя, снега, рек и подземных вод. Круговорот связан с погодой и климатом, потому что переносит влагу и влияет на распределение осадков. Он также помогает понять, откуда берётся пресная вода и почему её важно беречь.

Что запомнить

• Круговорот воды — непрерывное перемещение воды в природе.
• Главный источник энергии круговорота — Солнце.
• При испарении жидкая вода превращается в водяной пар.
• При охлаждении водяной пар конденсируется и образует капли или кристаллы льда.
• Осадки возвращают воду из атмосферы на поверхность Земли.
• Вода возвращается в водоёмы стоком и через подземные воды.