מחזור מים או הידרולוגי: שלבים וחשיבות - סביבה - 2025

מי המחזור או המחזור הידרולוגי הוא זרימת מים על פני כדור הארץ משתנית בין מדינות נוזליות, גזים מוצקים. בתנועה מחזורית זו המים עוברים בין ההידרוספרה, האטמוספרה, הליטוספרה והקריוספרה.

תהליך זה חיוני לחיים עלי אדמות מכיוון שאחוז גדול מהתאים מורכב מים. בבני אדם 60% מהגוף הם מים, ומגיעים ל 70% במוח ו 90% מהריאות.

מחזור המים מקיף את כל המסה של מים פלנטריים, הן לפני השטח והן מתחת לאדמה, בנהרות, אוקיינוסים, באוויר וביצורים חיים. המאפיינים הרלוונטיים ביותר של מים למחזור ההידרולוגי הם נקודת הרתיחה ונקודת הקפאה.

נקודת הרתיחה או הטמפרטורה בה היא עוברת מנוזל לגז היא 100 מעלות צלזיוס בגובה הים (יורדת עם הגובה). בעוד שנקודת הקפאה או הטמפרטורה בה מים עוברים מנוזל למצב מוצק היא 0 מעלות צלזיוס.

מאפיין יוצא דופן נוסף הוא אופיו כממס אוניברסאלי, מכיוון שהוא הנוזל שממיס את החומרים הרבים ביותר (יוני וקוטביות). למים, המורכבים משני אטומי מימן ואחד מחמצן, יש עמוד חיובי (הידרוגנים) וקוטב שלילי (חמצן).

במחזור המים אלמנט זה עובר שישה שלבים: אידוי ושקע, עיבוי, משקעים, נגר, הסתננות וזרימת דם. האנרגיה המניעה את מחזור המים היא אנרגיה סולארית, וכוח בסיסי נוסף הוא כוח המשיכה המאפשר משקעים, נגר וחדירה.

שלבי מחזור המים

מחזור מים. מקור: מלמה שלבי מחזור המים אינם רציפים בהחלט, כלומר לא כל מולקולת מים עוברת בהכרח את כולם בכל סיבוב של המחזור. השילוב בין כל השלבים יוצר זרימה או מחזור סגור שכוללים את אידוי המים והמחזור האטמוספרי שלהם.

בהמשך, המים מתמצאים ומשקעים, מסתובבים בנהרות או מצטברים באגמים ובאוקיינוסים, שם מתרחשת אידוי חדש. חלק אחר בורח מהקרקע, מזה חלק מתנדף וחלק אחר מסתנן, מצטבר או מסתובב מתחת לאדמה.

בממוצע, כל 8 ימים כל המים האטמוספריים מתחדשים וכל 16 עד 180 יום המים בנהרות מתחדשים. לעומת זאת, מים באגם או בקרחון נשארים עד 100 שנה ומעלה.

1 - אידוי וזיעה

אידוי הוא הפיכת מים מנוזל למצב גזי על ידי העלאת הטמפרטורה שלהם. עלייה זו בטמפרטורה היא תוצר של חימום הנגרם מקרינת שמש, בעיקר אולטרה סגול.

באופן דומה, החום המוקרן (קרינת אינפרא אדום) על ידי כדור הארץ וחפצים שנמצאים על פני השטח שלו, תורם לחימום המים.

מים מתאדים כאשר הם מגיעים ל- 100 מעלות צלזיוס או פחות, תלוי בלחץ האטמוספרי. גיזוז מים זה מורכב ממולקולות המים הטעונות באנרגיה קינטית, מגדילים את תנועתם ומרחיבים את המים.

כאשר המולקולות נפרדות זו מזו, המים מאבדים את הקוהרנטיות שהוקצתה להם על ידי רכושם הנוזלי ומתח השטח נשבר. בהיותם קלים יותר, המים שהופכים לגז עולים לאטמוספירה כאדי מים.

טמפרטורה, לחות יחסית ורוח

כמעט בכל המקרים המים באוקיאנוסים, הנהרות ובאדמה אינם מגיעים ל 100 מעלות צלזיוס, אך אידוי מתרחש, מכיוון שבשכבה של מים יש מולקולות שמתחממות יותר מאחרות ושוברות את מתח השטח , מתאדה.

אם האוויר יבש מאוד (לחות יחסית נמוכה), מולקולות המים שמצליחות לשבור את מתח פני השטח, נוטות לעבור בקלות רבה יותר לאוויר. אם לעומת זאת יש רוח, זה יגרור את שכבת אדי המים המצטברת על המים.

קצב האידוי הגבוה ביותר מתרחש באוקיינוסים, כאשר קצב האידוי הוא פי שבעה משטח פני האדמה.

אידוי אדיפי

מהמים החודרים לאדמה, חלק מגיע לשכבת מי התהום (אזור רווי). בעוד חלק אחר מתחמם במעברו לאזור הבלתי רווי ומתנדף חוזר לפני השטח.

זֵעָה

צמחים זקוקים למים לתהליכים המטבוליים שלהם, אותם הם משיגים מהאדמה ברוב המקרים. הם עושים זאת דרך שורשיהם וכשהם מגיעים לעלים, וחלק משמש לתהליך הפוטוסינתזה.

עם זאת, כ- 95% מהמים הנספגים על ידי צמחים משתחררים לסביבה בצורה של אדי מים בזיעה. אדי המים משתחררים דרך הסטומטה באפידרמיס העלווה.

2- עיבוי

זהו מעבר של גז למצב נוזלי, המתרחש על משטח עקב ירידת הטמפרטורה. ככל שהטמפרטורה יורדת, מולקולות המים מצמצמות את האנרגיה הקינטית שלהן וקושרות זו יותר זו לזו.

טיפות מים עקב עיבוי. מקור: ניקול לופז תהליך זה מחייב שיהיו חלקיקים אליהם המים דבקים והטמפרטורה של חלקיקים אלה חייבת להיות נמוכה מטמפרטורת הרוויה של המים. בתנאים אלה מגיעים לנקודת הטל או לטמפרטורת הטל, כלומר לטמפרטורה בה מתמצאים מים.

היווצרות ענן

היווצרות ענן מקור: ארון קולשרשתה האוויר עולה כשהוא מחומם ובתהליך זה הוא מסחיר את אדי המים המופקים עקב אידוי על פני כדור הארץ. כאשר הוא עולה, הטמפרטורה שלו יורדת עד שהיא מגיעה לנקודת הטל ומתעבה.

כך נוצרות טיפות מים קטנות המגיעות לקוטר של 0.004 עד 0.1 מ"מ, שנשאות על ידי הרוח ובסופו של דבר מתנגשות זו בזו. הצטברות נקודות העיבוי הללו יוצרת עננים אשר בהגיעם לרוויה במים שלהם מייצרים משקעים.

כְּפוֹר

אם הטמפרטורה נמוכה מאוד נוצר כפור, כלומר שכבה של קשקשים או מחטים בחתיכות קרח קטנות. זה מופק על ידי הצבה ישירה של אדי מים על פני השטח ולא על ידי משקעים.

3 - משקעים

גשם משקע. מקור: Cassini83 משקעים הם נפילת מים מרוכזים בצורה נוזלית או מוצקה מהאטמוספרה אל פני כדור הארץ. ככל שהמים המרוכזים מצטברים באטמוספירה בצורה של עננים, משקלם עולה עד שהם לא יכולים להימנע מכוח הכובד.

גֶשֶׁם

גשם הוא משקעים של מים במצב נוזלי, והוא חשוב מאוד מכיוון שהם מפיצים מים מתוקים על פני כדור הארץ. 91% מהמים המשקעים חוזרים ישירות לאוקיאנוסים, 9% עוברים להמוני היבשת כדי להאכיל את האגנים שחוזרים לאוקיאנוס.

נוואדה

אם הטמפרטורה בשכבות העליונות של האטמוספירה נמוכה מספיק, המים המרוכזים מתגבשים לפתיתים שלג. ככל שהם מתגברים בגודלם ומצטברים, הם בסופו של דבר יורדים בכוח הכובד וגורמים לנפילות שלג.

בָּרָד

מדובר באבני קרח בקוטר 5 ו -50 מילימטרים ואף גדולים יותר, הנוצרים סביב חלקיקי חומר תלוי. כאשר הקרח המצטבר סביב החלקיק מגיע למשקל מספיק, הוא משקע.

4- נגר

מים זורמים עלולים ליפול ישירות על גוף מים (בריכה, נהר, אגם או אוקיינוס) או על האדמה. באופן דומה, גופי מים יכולים לעלות על גדותיהם, כלומר חלק מהמים הכלולים בורחים מגבולות ההכלה.

תהליך זה שבאמצעותו נוצר זרם מים כתוצאה מהצפת מיכל או תעלה נקרא נגר. זה נוצר כאשר כמות המים המשקעת או עולה על גדות המכולה גדולה מכושר ההסתננות של האדמה.

5- הסתננות

הסתננות היא התהליך בו מים חודרים לאדמה דרך נקבוביות וסדקים. קצב ההסתננות או כמות המים שמצליחים לחדור לאדמה בזמן נתון תלוי בגורמים שונים.

לדוגמא, באדמה חולית עם חלקיקים גסים שמשאירים נקבוביות גדולות יותר זו בזו, ההסתננות תהיה גדולה יותר. בעוד באדמת חרסית, שיש בה חלקיקים עדינים יותר, ההסתננות היא פחות.

שכבות קרקע

קרקעות מורכבות מאופקים או שכבות שונות המסודרות זו על גבי זו, לכל אחת מאפיינים משלה. ישנם קרקעות שאופק פני השטח או האופק A שלה הם בעלי חדירות גבוהה ואילו חלק מהאופקים התחתונים פחות פחות.

אם המים המסתננים פוגשים שכבה בלתי חדירה, הם מצטברים עליהם או מסתובבים אופקית. זה מהווה את גופי המים התת-קרקעיים או האקוויפרים, שהם בעלי חשיבות רבה כאספקת מים מתוקים.

כמות מי התהום באופן גלובלי מוערכת כ פי 20 ממי השטח על פני כדור הארץ. גוף מים זה הוא השומר על זרימת הבסיס של הנהרות ומספק מים לצמחים.

מעיינות

המים שנצברו בתת הקרקע יכולים למצוא דרכים החוצה לחוץ ויוצרים מעיינות. במילים אחרות, מקור טבעי של מים הזורם מהאדמה ויוצר בריכות או נהרות.

6 - זרימת דם

חלק ניכר מהמים נמצאים באוקיינוסים, באגמים ובמאגרי מים תת-קרקעיים, או קפואים בקטבים או בהרים גבוהים. עם זאת, חלק רלוונטי נמצא במחזור קבוע, מה שמעניק דינמיקה למחזור המים.

זרמי אוויר

ההבדלים בטמפרטורות בין נקודות האטמוספרה של כדור הארץ מייצרים תזוזות של מסות אוויר. תזוזות אלו גורמות בתורן להבדלים בלחץ האטמוספרי ונוצרות רוחות הנושאות את אדי המים.

המוני אוויר חם עולים מעל פני כדור הארץ לכיוון השכבות העליונות של האטמוספרה. באופן דומה, האוויר נע אופקית מאזורי לחץ גבוה לאזורי לחץ נמוך.

זרמי אוקיינוס

באוקיינוסים המים נמצאים בתנועת זרימת דם מתמדת ויוצרים זרמים ימיים. אלה נקבעים על ידי תנועות הסיבוב והתרגום של כדור הארץ.

נהרות

המים היורדים על ההרים זורמים בירידה עקב כוח הכובד בעקבות קווי המתאר של השטח. בתהליך זה נוצר תעלה על ידי ההשפעה הארוזית של המים עצמם והם מועברים דרכם. בדרך זו נוצרים מסלולי מים שיכולים להיות זמניים או קבועים.

הקפאת מים

חלק מהמים המשקעים על פני האדמה אינם מסתובבים, מכיוון שהם מונעים בצורה של קרח. במי ים נקודת ההקפאה היא מתחת ל -0 מעלות צלזיוס בגלל התכולה הגבוהה של מלחים (בדרך כלל -2 מעלות צלזיוס).

לעומת זאת, אם אין חלקיקים אליהם נצמדים המים, נקודת ההקפאה שלהם יורדת ל - 42 מעלות צלזיוס.

חשיבות מחזור המים

נוזל חיוני

יצורים חיים דורשים מים כדי לחיות, למעשה תאים חיים מורכבים משיעור גבוה של מים. מים, היותם ממס אוניברסאלי, ויכולתם להמיס כמות גדולה של מומסים, הם חיוניים בתגובות ביוכימיות סלולריות.

שלבים שונים של מים. מקור: BE מחזור המים, דרך משקעים ודרך נהרות, אגמים ואקוויפרים תת-קרקעיים, מספקים את המים הנדרשים לכל החיים. ייצור ראשוני באמצעות פוטוסינתזה הוא התהליך שמבטיח את הפיכת האנרגיה הסולארית לאנרגיה מועילה לכל החיים.

פוטוסינתזה אינה אפשרית ללא מים, גם במקרה של פלנקטון (אורגניזמים ימיים) וגם בצמחים יבשתיים.

ויסות הטמפרטורה

המוני המים הקיימים על כדור הארץ, כמו גם זרימתם במחזור ההידרולוגי, הם ווסת תרמי. חום המים הספציפי הגבוה מאפשר לו לספוג חום בהדרגה וגם לשחרר אותו בהדרגה.

באופן דומה, יצורים חיים מווסתים את חום גופם על ידי העברתם למי גוף ומאבדים אותם באמצעות זיעה.

טיפול במים

כאשר מים מתאדים הם משחררים מזהמים ומלחים מומסים, כך שכאשר הם זורקים הם מים טריים וטהורים יחסית. עם זאת, ישנם אטמים באטמוספירה בגזים וחלקיקים הנובעים מפעילויות אנושיות שיכולות להשפיע על איכותה.

אירועי אקלים

מחזור המים קובע או תורם לקיומם של סדרה של תופעות אקלימיות כמו גשם, שלג וסופות ברד. באותו אופן, היא קובעת את מראה הערפל, את שיטפונות הנהרות התקופתיים או שונות בטמפרטורה על פני כדור הארץ.

השפעות שליליות

למחזור המים יש גם השפעות שליליות מסוימות על בני אדם, כמו הדליפה, סחף ואסונות חברתיים-טבעיים.

שטיפת

זה מורכב משטיפה או גרירה של חומרים מזינים הקיימים באדמה עקב השפעת הממס של המים החודרים. בקרקעות חקלאיות בעלות יכולת אחיזה מזינה נמוכה, תופעה זו גורמת להתרוששות האדמה.

שְׁחִיקָה

זהו אובדן שחיקת אדמה או סלע כתוצאה מהפעולה המכנית של רוח או מים. למי הנגר יש עוצמה ארוזית גבוהה של האדמה והסלעים, תלוי במאפיינים המבניים והמינרלוגיים של אלה.

בקרקעות חשופות עם מדרונות תלולים הממוקמים באזורים עם גשמים גבוהים השחיקה היא גבוהה. לאובדן האדמה כתוצאה מסיבה זו יש השפעה כלכלית גבוהה על ייצור המזון.

אסונות טבע-חברתיים

גשמים סוערים, כמו גם גשמי שלג כבדים וסופות ברד כבדות עלולים לגרום להשפעות שליליות משמעותיות על מבנים וקהילות אנושיות. באותו אופן, הצפת נהרות ועליית מפלס הים מייצרים שיטפונות באזורים מיושבים ובאזורי טיפוח.

האדם, במעשיו, משנה את מחזורי הטבע וגורם לאסונות כאלה כמו התחממות כדור הארץ או הקמת מתקנים באזורים עם סיכון גבוה.

הפניות

1. Calow, P. (Ed.) (1998). האנציקלופדיה של אקולוגיה וניהול סביבתי.
2. מרגאלף, ר '(1974). אֵקוֹלוֹגִיָה. מהדורות אומגה.
3. Ordoñez-Gálvez, JJ (2011). מחזור הידרולוגי. פריימר טכני. החברה הגיאוגרפית של לימה.
4. Sterling, TM והרנדז-ריוס, I. (2019). טרנספירציה - העברת מים דרך צמחים. מדעי הצמח והקרקע eLibrary. הדפסת שיעור.
5. ורה, סי וקמילוני, אני (s / f). מחזור המים. לַחקוֹר. תוכנית הכשרה למולטימדיה. משרד החינוך, המדע והטכנולוגיה.