Il ciclo dell'acqua o ciclo idrologico è la circolazione dell'acqua sulla Terra che cambia tra stato liquido, gassoso e solido. In questo movimento circolatorio, l'acqua transita tra l'idrosfera, l'atmosfera, la litosfera e la criosfera..
Questo processo è fondamentale per la vita sulla terra perché una grande percentuale di cellule è costituita da acqua. Negli esseri umani, il 60% del corpo è costituito da acqua, che raggiunge il 70% nel cervello e il 90% nei polmoni..
Il ciclo dell'acqua comprende l'intero corpo idrico planetario, sia superficiale che sotterraneo, nei fiumi, negli oceani, nell'aria e negli esseri viventi. Le proprietà più rilevanti dell'acqua per il ciclo idrologico sono il suo punto di ebollizione e il punto di congelamento..
Il punto di ebollizione o temperatura alla quale si passa da liquido a gas è di 100 ºC a livello del mare (diminuisce con l'altezza). Mentre il punto di congelamento o la temperatura alla quale l'acqua passa da uno stato liquido a uno stato solido è di 0 ºC.
Un'altra proprietà eccezionale è il suo carattere di solvente universale, perché è il liquido che dissolve la maggior parte delle sostanze (ioni polari e molecole). L'acqua, che è composta da due atomi di idrogeno e un ossigeno, ha un polo positivo (idrogeni) e un polo negativo (ossigeno).
Nel ciclo dell'acqua questo elemento attraversa sei fasi: evaporazione e traspirazione, condensazione, precipitazione, deflusso, infiltrazione e circolazione. L'energia che guida il ciclo dell'acqua è l'energia solare e un'altra forza fondamentale è la gravità, che consente precipitazioni, deflusso e infiltrazione..
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Successivamente, l'acqua si condensa e precipita, circola nei fiumi o si accumula nei laghi e negli oceani, dove si verifica una nuova evaporazione. Un'altra parte fuoriesce dal terreno, una parte di questa evapora e un'altra si infiltra, si accumula o circola sottoterra..
In media, ogni 8 giorni tutta l'acqua atmosferica viene rinnovata e ogni 16-180 giorni l'acqua nei fiumi viene rinnovata. Al contrario, l'acqua in un lago o in un ghiacciaio rimane fino a 100 anni o più..
L'evaporazione è la trasformazione dell'acqua da uno stato liquido a uno gassoso aumentandone la temperatura. Questo aumento di temperatura è il prodotto del riscaldamento causato dalla radiazione solare, principalmente ultravioletta.
Allo stesso modo, il calore irradiato (radiazione infrarossa) dalla terra e dagli oggetti che si trovano sulla sua superficie, contribuisce al riscaldamento dell'acqua..
L'acqua evapora quando raggiunge 100ºC o meno a seconda della pressione atmosferica. Questa gassificazione dell'acqua consiste nel fatto che le molecole d'acqua vengono caricate con energia cinetica, aumentando il loro movimento ed espandendo l'acqua..
Man mano che le molecole si separano, l'acqua perde la coerenza assegnatale dalla sua proprietà liquida e la tensione superficiale viene interrotta. Essendo più leggera, l'acqua trasformata in gas sale nell'atmosfera sotto forma di vapore acqueo.
In quasi tutti i casi l'acqua negli oceani, nei fiumi e nel suolo non raggiunge i 100 ºC, ma avviene l'evaporazione, perché in uno strato d'acqua ci sono molecole che si riscaldano più di altre e rompono la tensione superficiale, evaporando..
Se l'aria è molto secca (bassa umidità relativa), le molecole d'acqua che riescono a rompere la tensione superficiale tenderanno a passare più facilmente nell'aria. Se invece c'è vento, questo trascinerà lo strato di vapore acqueo che si accumula sull'acqua.
Il tasso di evaporazione più alto si verifica negli oceani, dove il tasso di evaporazione è sette volte quello della superficie terrestre.
Dell'acqua che si infiltra nel suolo, una parte raggiunge lo strato di acque sotterranee (zona satura). Mentre un'altra porzione si riscalda nel suo transito nella zona insatura ed evapora ritornando in superficie.
Le piante hanno bisogno di acqua per i loro processi metabolici, che nella maggior parte dei casi ottengono dal suolo. Lo fanno attraverso le loro radici e quando raggiungono le foglie, e una parte viene utilizzata per il processo di fotosintesi.
Tuttavia, circa il 95% dell'acqua assorbita dalle piante viene rilasciata nell'ambiente sotto forma di vapore acqueo durante la traspirazione. Il vapore acqueo viene rilasciato attraverso gli stomi nell'epidermide fogliare.
È il passaggio di un gas allo stato liquido, che avviene su una superficie a causa della diminuzione della temperatura. Quando la temperatura scende, le molecole d'acqua diminuiscono la loro energia cinetica e si legano maggiormente tra loro per condensarsi.
Si formano così piccole gocce d'acqua che raggiungono un diametro compreso tra 0,004 e 0,1 mm, che vengono sospinte dal vento e finiscono per scontrarsi tra loro. L'accumulo di questi punti di condensazione forma nuvole che, al raggiungimento della loro saturazione d'acqua, generano precipitazioni..
Se la temperatura è molto bassa, si genera il gelo, cioè uno strato di scaglie o aghi in piccoli pezzi di ghiaccio. Questo è prodotto dalla deposizione diretta di vapore acqueo su una superficie, non dalla precipitazione.
La pioggia è la precipitazione dell'acqua allo stato liquido, essendo molto importante poiché distribuisce acqua dolce sulla superficie terrestre. Il 91% dell'acqua che precipita ritorna direttamente negli oceani, il 9% va alle masse continentali per alimentare i bacini che ritornano all'oceano.
Se la temperatura negli strati superiori dell'atmosfera è sufficientemente bassa, l'acqua condensata si cristallizza in fiocchi di neve. Man mano che aumentano di dimensioni e si accumulano, finiscono per precipitare a causa della forza di gravità e causare nevicate..
Sono pietre di ghiaccio di 5 e 50 millimetri di diametro o anche più grandi, che si formano attorno a particelle di materiale sospese. Quando il ghiaccio accumulato attorno alla particella raggiunge un peso sufficiente, precipita.
L'acqua precipitante può cadere direttamente su un corpo idrico (stagno, fiume, lago o oceano) o sul terreno. Allo stesso modo, i corpi d'acqua possono traboccare, cioè parte dell'acqua contenuta fuoriesce dai limiti di contenimento..
Questo processo mediante il quale viene generato un flusso d'acqua dallo straripamento di un contenitore o canale è chiamato deflusso. Viene generato quando la quantità di acqua che precipita o trabocca dal contenitore è maggiore della capacità di infiltrazione del terreno.
L'infiltrazione è il processo mediante il quale l'acqua penetra nel suolo attraverso i suoi pori e le fessure. Il tasso di infiltrazione o la quantità di acqua che riesce a penetrare all'interno del suolo in un dato tempo dipende da vari fattori.
Ad esempio, in un terreno sabbioso con particelle grossolane che lasciano pori più grandi l'uno nell'altro, l'infiltrazione sarà maggiore. Mentre in un terreno argilloso, che ha particelle più fini, l'infiltrazione è minore.
I terreni sono costituiti da diversi orizzonti o strati disposti uno sull'altro, ciascuno con le proprie caratteristiche. Ci sono terreni la cui superficie orizzonte o orizzonte A è molto permeabile, mentre alcuni degli orizzonti inferiori lo sono meno.
Se l'acqua infiltrata incontra uno strato impermeabile, si accumula su di esso o circola orizzontalmente. Questo forma i corpi idrici sotterranei o falde acquifere, che sono di grande importanza come approvvigionamento di acqua dolce..
La quantità di acque sotterranee a livello globale è stimata essere 20 volte quella dell'acqua di superficie sulla Terra. Questo specchio d'acqua è ciò che mantiene il flusso di base dei fiumi e fornisce acqua alle piante..
L'acqua accumulata nel sottosuolo può trovare vie di uscita verso l'esterno e formare sorgenti. Cioè, una fonte naturale di acqua che sgorga dalla terra formando stagni o fiumi..
Gran parte dell'acqua è contenuta negli oceani, nei laghi e nei bacini idrici sotterranei, oppure è congelata ai poli o in alta montagna. Tuttavia, una parte rilevante è in circolazione permanente, dando dinamica al ciclo dell'acqua..
Le differenze di temperatura tra i punti dell'atmosfera terrestre generano spostamenti delle masse d'aria. Questi spostamenti provocano a loro volta differenze di pressione atmosferica e si producono venti che trasportano il vapore acqueo.
Masse di aria calda salgono dalla superficie terrestre verso gli strati superiori dell'atmosfera. Allo stesso modo, l'aria si sposta orizzontalmente dalle aree di alta pressione alle aree di bassa pressione..
Negli oceani l'acqua è in costante movimento circolatorio, formando correnti marine. Questi sono determinati dai movimenti di rotazione e traslazione della Terra..
L'acqua che precipita sui monti scorre in discesa per gravità seguendo le curve di livello del terreno. In questo processo, un canale è formato dall'effetto erosivo dell'acqua stessa e questo viene incanalato attraverso di esso. In questo modo si formano corsi d'acqua che possono essere temporanei o permanenti..
Una parte dell'acqua che precipita sulla terra non circola, perché è immobilizzata sotto forma di ghiaccio. In acqua di mare il punto di congelamento è inferiore a 0 ° C a causa dell'elevato contenuto di sali (generalmente -2 ° C).
D'altra parte, se non ci sono particelle a cui l'acqua si aggrappa, il suo punto di congelamento si riduce a - 42 ºC..
Gli esseri viventi hanno bisogno di acqua per vivere, infatti le cellule viventi sono costituite da un'elevata percentuale di acqua. L'acqua, essendo un solvente universale e essendo in grado di sciogliere una grande quantità di soluti, è essenziale nelle reazioni biochimiche cellulari.
La fotosintesi non è possibile senza acqua, sia nel caso del plancton (organismi acquatici) che nelle piante terrestri.
Le masse d'acqua esistenti sulla Terra, così come la loro circolazione nel ciclo idrologico, sono un regolatore termico. L'elevato calore specifico dell'acqua le consente di assorbire gradualmente il calore e anche di rilasciarlo gradualmente.
Allo stesso modo, gli esseri viventi regolano il loro calore corporeo trasmettendolo all'acqua corporea e cedendolo attraverso il sudore..
Quando l'acqua evapora, libera inquinanti e sali disciolti, in modo che quando precipita, è acqua fresca e relativamente pura. Tuttavia, nell'atmosfera sono presenti gas e particelle inquinanti derivanti dalle attività umane che possono influire sulla sua qualità..
Il ciclo dell'acqua determina o contribuisce all'esistenza di una serie di fenomeni climatici quali pioggia, nevicate e grandinate. Allo stesso modo determina la comparsa della nebbia, l'allagamento periodico dei fiumi o le variazioni di temperatura sulla superficie terrestre..
Il ciclo dell'acqua ha anche alcuni effetti negativi per l'uomo, come lisciviazione, erosione e disastri socio-naturali..
Consiste nel lavaggio o trascinamento dei nutrienti presenti nel terreno per effetto solvente dell'acqua infiltrante. Nei suoli agricoli con scarsa capacità di trattenere i nutrienti, questo fenomeno provoca l'impoverimento del suolo..
È la perdita di usura del suolo o della roccia dovuta all'azione meccanica del vento o dell'acqua. Le acque di deflusso hanno un elevato potere erosivo del suolo e delle rocce, a seconda delle caratteristiche strutturali e mineralogiche di queste.
In terreni spogli con pendii ripidi situati in aree di alta piovosità, l'erosione è elevata. La perdita di suolo dovuta a questa causa ha un forte impatto economico sulla produzione alimentare.
Le piogge torrenziali, così come le abbondanti nevicate e le forti grandinate possono causare gravi impatti negativi sulle strutture umane e sulle comunità. Allo stesso modo, lo straripamento dei fiumi e l'innalzamento del livello del mare generano inondazioni di aree popolate e aree di coltivazione..
L'essere umano, con le sue azioni, altera i cicli naturali e favorisce tali disastri come il riscaldamento globale o la costruzione di strutture in zone ad alto rischio..
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