ماهي كيف تعمل دورة مياه الأرض؟ عملية دورة المياه

تحتاج جميع الكائنات الحية إلى الماء للبقاء على قيد الحياة – فهو جزء لا يتجزأ من كل ثقافة أو ثقافة بشرية أو ثقافة أخرى في العالم. لسوء الحظ ، نعلم أن بعض الأنظمة الطبيعية يمكن أن تدمر من خلال الأنشطة البشرية. على سبيل المثال ، يؤدي الاحتباس الحراري إلى تسخين الهواء الذي عادة ما يبرد فيه المطر والثلج. هل ستكون دورة الماء عطل؟ دعنا نستكشف دورة المياه ونرى كيف تعمل

الدول الفيزيائية للمياه

يتناوب الماء بين الغاز والسائل والصلب. إنها درجة الحرارة التي تصنع الفرق. ستؤدي درجة الحرارة المرتفعة إلى تبخر الماء إلى غاز (بخار الماء) ، وستنتج درجة الحرارة المتوسطة شكل سائل ، وستؤدي درجة الحرارة المنخفضة الحقيقية إلى تجميد الماء. في جميع أنحاء العالم وفي الهواء ، يتغير الماء باستمرار بين هذه الأشكال الثلاثة. في الوقت الحالي ، سيتم أيضًا تغيير موضعه ، كما هو موضح بالسهم الأزرق أعلاه. عندما يسخن السائل ، يتحول إلى بخار. عندما يبرد البخار ، يتحول إلى مطر أو صقيع أو برد أو ثلج. عندما يسخن الجليد والثلج (الماء الصلب) ، يذوب في سائل ، ويتدفق إلى الطبقة السفلية ، ويتم تخزينه هناك حتى يسخن مرة أخرى ، ويتبخر ، ثم يرتفع مرة أخرى. لذلك ، تبدو دورة المياه على النحو التالي (من اليمين إلى اليسار في الشكل): التبخر ، والتكثيف ، والتساقط ، والتدفق (الجريان السطحي) ، والتخزين ، والتكرار. دعونا نفحص كل مرحلة بمزيد من التفصيل ، بدءًا من التخزين ، لأن هذه هي المرحلة التي تعتبرها البشرية الأكثر فائدة للحضارة.

غاز ، سائل ، صلب

أين يتم تخزين المياه؟ ستلاحظ في الصورة (السهم الكبير) أن هناك خمسة مواقع “تخزين” رئيسية يتم فيها تجميع المياه وفي إحدى المراحل الثلاث: كمادة صلبة ، يتم تخزين المياه على شكل جليد وثلج ، ودرجة حرارتها باردة دائمًا: قمم الجبال ، والقطب الشمالي والقطب الجنوبي ، والبلدان والمحيطات (الجبال الجليدية) بالقرب منها ، وعادة أيضًا في وسط البلاد ، بالقرب من الجبال و بحيرات في الشتاء. يبقى الماء في هذه الحالة حتى ترتفع درجة الحرارة ويذوب ، ثم يتدفق إلى أحد مواقع التخزين الأخرى. هذه هي المناطق التي يستمتع فيها البشر “بالرياضات الشتوية” ، مثل التزلج والتزلج على الجليد والتزلج على الجليد. بدأ هذا النوع من التخزين في التفكك بسرعة في السنوات الأخيرة ، وذوبان جليد المياه العذبة والثلج بشكل أسرع واندماجا في بحر آرال. عندما يتبخر الماء الغازي ويصعد في الهواء ويبقى هناك في شكل بخار وسحب حتى يصبح باردًا بدرجة كافية ليتكثف في مطر. الرطوبة مصطلح يقيس كمية بخار الماء المخزنة في الهواء. يساعد الماء الموجود في الهواء في الحفاظ على البشرة رطبة وناعمة. نظرًا لأن المياه السائلة يتم تخزينها بشكل أساسي في ثلاثة أماكن: المياه السطحية والمياه الجوفية والمحيطات: المياه السطحية بما في ذلك البحيرات والبحيرات الافتراضية (السدود) والأنهار والجداول. البحيرات والسدود هي مناطق تخزين المياه لأن المياه تبقى هناك لفترة ، ثم تغرق ببطء في الأرض ، أو تتبخر في السماء ، أو تتدفق عبر نهر أو نهرين. يبقى الماء في البحيرة لفترة كافية للسماح لأشكال الحياة بالنمو ، والتي قمنا بصيد بعضها. المياه الجوفية – المياه التي تغرق في الأرض حتى قاع الصخر (حوض المياه الجوفية) ، إذا كان لها قاع. الأرض مثل الإسفنج الضخم. احتفظ بالمياه حتى تحتاج المياه السطحية إلى التجديد. في الوقت نفسه ، تحصل عليها الأشجار والنباتات والبشر لاحتياجاتهم الخاصة. المحيط – أكبر كمية من المياه المخزنة. ولأنه مالح لا يحب البشر شربه ولا يمكنهم استخدامه في التصنيع إلا إذا كان يصدأ أو يغطي معداتهم. لكن هذه المسطحات المائية الضخمة ، المليئة بحياتها ، هي أكبر مصدر للتبخر. تأتي المياه العذبة في نهاية المطاف من المحيط في صورة مقطرة – حيث يتبخر الماء المالح ويتكثف ويسقط كمياه أمطار عذبة.

عملية دورة المياه

باختصار ، هذه هي المراحل التي تمر بها دورة المياه ، وهي تدور باستمرار حولها ، بلا بداية حقيقية ولا نهاية:

تبخر
تركيز
تساقط
تدفق
تخزين
التبخر والتكرار
إنها ليست عملية مباشرة. يمكن أن تترسب الغيوم في مطر يبدأ في التساقط ، ثم يتبخر مرة أخرى قبل أن يصل إلى الأرض. أو يمكن أن يبدأ الجليد في الذوبان ، ثم يتجمد مرة أخرى قبل أن يتدفق في أي مكان. قبل أن ندخل في تفاصيل العملية ، دعونا نلقي نظرة على الحالات الفيزيائية الثلاثة للماء وما الذي يسبب ذلك.

كيف يتبخر الماء

يتبخر الماء من أي سطح توجد به مياه – المحيطات والبحيرات والسدود والأنهار والجداول والأرض الرطبة والثلج والجليد. عندما يسخن مع الشمس أو الهواء الساخن أو الحمم البركانية تحت الأرض ، تبدأ جزيئات الماء في الدوران بشكل أسرع وأكثر تباعدًا ، ويصبح وزنها أخف. يرتفع ، يدور في الهواء ، أحيانًا على شكل سخانات ، ولكن أعلى وأعلى كلما زادت سخونة ويتحول إلى بخار ماء (غاز).

كما تضاف الرطوبة إلى الهواء عن طريق العرق من الإنسان والحيوان وعن طريق النتح (عرق النبات) وخاصة من الأشجار. كل هذه الرطوبة ترتفع إلى الغلاف الجوي ، وتتصاعد حتى تصل إلى الهواء البارد. هذا هو التبخر.

في نهاية المطاف ، يصل بخار الماء إلى نقطة ركود في الغلاف الجوي ، حيث يبدأ الهواء في البرودة ويبقى البخار في مكانه ، ويتطاير بفعل الهواء الساخن ولا يزال البخار يتصاعد ، والذي يمتزج ويغير الأماكن مع الهواء البارد. هذه الحركة تسمى الرياح.

تكثيف بخار الماء

عندما تدور جزيئات الماء وترتفع جزيئات أخرى للانضمام إليها في الهواء البارد أعلاه ، تبدأ في التباطؤ والالتحام. كلما زاد رطوبة الهواء ، زادت سرعة اندماجها. عند ارتفاع 35000 قدم ، حتى في حرارة الصيف ، يمكن أن يصل الهواء إلى -70 درجة مئوية (-94 درجة فهرنهايت). في الهواء البارد ، تدور جزيئات الهواء بشكل أبطأ وتتجمع ، عند انجذابها لبعضها البعض ، لتكوين غيوم. هذا هو التكثيف. ضباب الأرض هو مستوى منخفض من التكثيف.

التكثيف هو عكس التبخر. عندما يكون التبخر هو تغيير السائل إلى غاز ، يبدأ التكثيف في تغيير الغاز مرة أخرى إلى سائل. كل ما تحتاجه لإكمال هذه العملية هو نوع من اللب الجليدي الذي يمكن أن يتشكل حوله المطر أو الثلج أو البرد.

هطول الأمطار في المطر أو البرد أو الثلج

في الطبيعة ، يتم توفير لب الرواسب بشكل أساسي بواسطة بكتيريا تسمى Pseudomonas syringae. تمتلك هذه البكتيريا لبًا شبيهًا بالجليد ، مما يتسبب في تكثف بخار الماء حولها ، وبالتالي تحويل بخار الماء إلى قطرات مطر. يعمل تبريد الهواء على تسريع هذه العملية وتحويل السحب الناتجة إلى سحب عاصفة. سوف تتكاثر البكتيريا وسحب العاصفة وتنتشر حتى تصبح كثيفة وثقيلة بما يكفي للسماح للجاذبية بسحب قطرات المطر من السماء. لسوء الحظ ، فإن Pseudomonas syringae هي بكتيريا معروفة يمكن أن تسبب أمراضًا في المحاصيل النقدية. تقوم البكتيريا بتجميد جلد النبات لتليينه حتى تتمكن من شرب العصير تحته ثم تتكاثر لتشكل مستعمرات. ستترك هذه العملية علامات سوداء على الثمار والأوراق (انظر الصورة أدناه). لعقود من الزمان ، كان المزارعون يعملون بجد للقضاء على هذه البكتيريا. لم يتضح بعد ما إذا كانت ملايين البكتيريا اللازمة لمياه الأمطار تنفجر من الأرض أو تنمو في مجتمعات في الغلاف الجوي. ما نعرفه هو أن معظم الأمطار والبرد والثلج تحتوي على هذه البكتيريا – حوالي 70٪ وفقًا لبحث من جامعة ولاية لويزيانا. يمكن للغبار البركاني وغبار الكربون الناتج عن حرائق الغابات أيضًا أن ينتج عنه هطول الأمطار في جو أعلى وأكثر برودة. حقيقة أن المطر والصقيع والثلج تبرد وتنقي الهواء والأرض تجعل البكتيريا المتجمدة عاملاً رئيسياً في مكافحة الاحتباس الحراري. تنمو البكتيريا بشكل متعمد في المناطق التي تحتاج إليها بشكل خاص ، والتي يمكن أن توفر طريقة لتوزيع مياه الأمطار بشكل متساوٍ في جميع أنحاء الأرض. دليل على Pseudomonas syringae على الأوراق. تدخل البكتيريا إلى الأوراق عن طريق تجميد وتنعيم جلد الأوراق.

تدفق المياه – المجاري والأنهار والجداول

تصف مرحلة التدفق في دورة الماء حركة الماء بعد أن يصل إلى الأرض. تتشبع مياه الأمطار منطقة وتتدفق عبر سطح الأرض إلى ارتفاع أقل. تملأ الأنهار والجداول التي تتدفق إلى البحيرات والسدود ، وتصل في النهاية إلى أدنى ارتفاع للمحيط السريع في حالة الأنهار الصغيرة المستقيمة ، ببطء في حالة التعرج. بسبب الجاذبية ، يسقط النهر بشكل أكثر استقامة عند الارتفاعات الأكثر حدة. أدت الأنهار المتعرجة القديمة إلى إبطاء تدفق المياه ، مما أتاح لها الوقت لامتصاص الأرض التي مرت بها. كان نهر المسيسيبي في يوم من الأيام نهرًا متعرجًا قديمًا ، وعندما يتدفق جنوبًا ، تنقع الأرض على كلا الضفتين لأميال. من كندا إلى البحر الكاريبي ، هناك الكثير من المياه في طبقة المياه الجوفية. لسوء الحظ ، يفضل البشر الأنهار المستقيمة ، التي يمكن أن تجعل النقل بالقوارب وتوليد الكهرباء والتحكم في عمليات النقل الزراعي أسهل وأسرع. لذلك قام البشر بسقي الأنهار المنحنية لجعلها أعمق وفتح مسارات بين الأنهار المتعرجة لجعلها تتدفق بشكل أكثر استقامة. هذا يمنع الأرض من امتصاص مياه الأمطار ، وبالتالي تقليل مستوى تخزين الخزان الجوفي. نظرًا لعدم وجود مياه في الخزان الجوفي لتحل محل المياه التي تتبخر أو تتدفق إلى البحر ، تبدأ الأنهار والجداول في الجفاف. منذ أن تم تجريف نهر المسيسيبي وتقويمه واستقراره لأول مرة ، عانت العديد من الولايات التي يتدفق عبرها من الجفاف. نظرًا لأن المياه السطحية من الجبال والبحيرات تتدفق عبر الأنهار المتدنية إلى المحيط ، فإن الجاذبية تسحب المياه الجوفية ببطء من الأنهار والجداول إلى مستويات منخفضة من المياه ، وتجدد المياه التي تدخل المحيط ، حيث تتبخر مرة أخرى. هذا يحافظ على تدفق الأنهار والجداول حتى تختفي كل المياه الجوفية. .. بل إنها تمطر. قبل أن يبدأ البشر في امتصاص المياه الجوفية لاستخدامهم الخاص ، ومنع تجدد المياه الجوفية عن طريق تقويم الأنهار وبناء المدن ، ظلت معظم الأنهار والجداول في الولايات المتحدة مليئة بالمياه معظم العام. إن المياه العذبة المتدفقة من الجبال والمياه الجوفية الأكثر ثراءً وملوحة المتدفقة من الأرض القريبة من المحيط ستجدد دائمًا وتغذي المحيط. تنظف المياه الجوفية الأرض ، وتجمع الملح (والمواد الكيميائية من صنع الإنسان) أثناء مرورها ، وتأخذها إلى وجهتها النهائية في المحيط. تساعد هذه الأملاح بعد ذلك في إطعام الحياة في المحيطات الساحلية ، بينما تساعد المواد الكيميائية في قتلها.

قد يعجبك ايضا
نحن نستخدم ملفات تعريف الارتباط لنمنحك أفضل تجربة ممكنة على موقعنا. بالمتابعة في استخدام هذا الموقع، فإنك توافق على استخدامنا لملفات تعريف الارتباط.
قبول
سياسة الخصوصية