¿QUÉ ES EL AGUA?
Se trata de un líquido incoloro, inodoro e insípido, pero vital para la vida en nuestro planeta.
Estamos hablando de un compuesto formado por la unión de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno, es decir, H2O, una molécula dipolar completamente estable en la cual, el átomo de oxígeno central comparte un par de electrones con cada átomo de hidrógeno.
Las moléculas de agua alrededor se atraen entre sí debido a que los átomos de hidrógeno y oxígeno contienen cargas negativas, dando como resultado la unión de muchas moléculas iguales, formando cadenas que a su vez constituyen el líquido vital llamado agua.
Sin embargo, la composición y estructura molecular del agua son los responsables de las propiedades físico químicas que la hace distinguirse de otras.
ESTADOS FÍSICOS
El agua puede estar presente en cualquier parte del mundo en uno de sus tres diferentes estados, sólido, líquido o gaseoso.
El estado sólido forma estructuras ordenadas en las que la molécula de agua queda estable y se une a otras cuatro más.
El estado líquido por el contrario tiene una gran fuerza de cohesión que hace que las moléculas estén unidas dinámicamente, causada por la rápida formación y ruptura de los enlaces.
El estado gaseoso se forma porque las moléculas se encuentran demasiado separadas y en completo desorden.
CICLO DEL AGUA
Todo comienza con el sol, encargado de calentar el agua de los océanos, provocando que esta suba a la atmósfera en forma de vapor. Posteriormente, las corrientes de aire llevan este vapor a las capas superiores de la atmósfera en donde hay una temperatura más baja, por lo que el vapor se condensa y forma las nubes.
Con la corriente de aire, las nubes se mueven hasta que sus partículas colisionan, crecen y caen en forma de precipitación en forma de nieve, que se acumula en capas de hielo y en los glaciares.
En climas cálidos, la nieve se derrite cuando llega la primavera y corre sobre la superficie del terreno como agua de deshielo. La mayor parte de esta, cae en los océanos o sobre tierra firme, en donde corre sobre la superficie como escorrentía superficial que puede alcanzar los ríos. En la corriente alcanzada por los ríos, el agua es transportada de nuevo a los océanos.
El agua subterránea que brota a la superficie forma los lagos de agua dulce.
No toda el agua de lluvia desemboca en los ríos, una gran parte es absorbida por el suelo como infiltración. Parte de esta agua permanece en las capas superiores del suelo y se descarga de nuevo en las masas de agua y los océanos como agua subterránea. Otra porción de agua subterránea encuentra aberturas en la superficie de la Tierra y brotan como manantiales de agua dulce.
El agua subterránea poco profunda es absorbida por las raíces de las plantas y se evapora a través de las hojas, regresando a la atmósfera. Otra parte del agua infiltrada alcanza el suelo más profundo y recarga el acuífero (roca subterránea saturada), que almacena grandes cantidades de agua dulce durante mucho tiempo.
Con el tiempo, esta agua continúa fluyendo y parte de ella regresará al océano, donde el ciclo del agua se detiene y comienza de nuevo.
Existen 15 etapas o componentes reconocidas en el ciclo del agua, las cuales son:
Agua en los océanos
Durante largos períodos de tiempo, la cantidad de agua «almacenada» en el océano es mucho mayor que la cantidad que actualmente se mueve a través del ciclo del agua.
Se estima que alrededor del 96,5% de los 1.380.000.000 de kilómetros cúbicos de agua de la Tierra se almacena en los océanos. También se estima que proporciona el 90% del agua que se evapora a la atmósfera.
Grandes capas de hielo y glaciares se forman en climas fríos. Cuanta más agua se acumula en forma de hielo, menos agua hay en otras partes del ciclo.
Lo contrario sucede en los períodos cálidos. Durante la última glaciación, los glaciares cubrían un tercio de la superficie terrestre y los océanos eran unos 120 metros más bajos que en la actualidad. Hace unos 3 millones de años, cuando la Tierra estaba caliente, los océanos eran probablemente 50 metros más altos que el nivel promedio actual.
Los océanos tienen corrientes que mueven grandes cantidades de agua alrededor de la Tierra. Estos movimientos tienen un gran impacto en el ciclo del agua y el clima.
La Corriente del Golfo es una corriente cálida en el Océano Atlántico que transporta agua desde el Golfo de México a través del Océano Atlántico hasta Inglaterra. A 60 millas por día, la Corriente del Golfo mueve 100 veces más agua que todos los ríos de la Tierra combinados. La Corriente del Golfo ocurre en climas cálidos y mueve agua tibia hacia el Océano Atlántico Norte, lo que afecta el clima en algunas áreas, como el oeste de Inglaterra.
Evaporación
La evaporación es el principal proceso por el cual el agua cambia de un estado líquido a un estado gaseoso. Este es el proceso por el cual el agua líquida de los océanos ingresa a la atmósfera en forma de vapor y regresa al ciclo del agua. Varios estudios han demostrado que los océanos, mares, lagos y ríos liberan alrededor del 90 % de la humedad atmosférica a través de la evaporación. El 10% restante proviene de la transpiración de las plantas.
La evaporación requiere calor (energía). La energía rompe los enlaces que mantienen unidas las moléculas de agua. Por lo tanto, el agua se evapora más fácilmente en su punto de ebullición (100 °C, 212 °F) pero más lentamente en su punto de congelación. En el punto de saturación del 100 % de humedad relativa, ya no se produce la evaporación. El proceso de evaporación elimina el calor del ambiente, por lo que el agua que se evapora de la piel durante la sudoración nos refresca.
La evaporación de los océanos es el principal proceso por el cual el agua ingresa a la atmósfera. La gran superficie del océano (alrededor del 70% de la superficie de la Tierra está cubierta por océanos) contribuye a la evaporación a gran escala. A escala global, el agua evaporada regresa a la Tierra en una cantidad igual a la precipitación. Sin embargo, esto es geográficamente diferente.
La evaporación ocurre con más frecuencia que la precipitación sobre el mar, y la precipitación supera a la evaporación sobre la tierra.
La mayor parte del agua que se evapora del océano regresa al océano. Solo el 10% del agua evaporada del océano se transporta a la tierra y cae como precipitación. Después de la evaporación, las moléculas de agua permanecen en el aire durante unos 10 días.
Almacenamiento de agua en la atmósfera
A pesar de que la atmósfera no cumpla como un gran almacenado de agua, es una vía rápida por la cual se mueve el agua para moverse por la tierra. Y es que siempre hay agua en la atmósfera y la manifestación más visible de ello son las nubes.
En la atmósfera se encuentran alrededor de 12,900 kilómetros cúbicos de agua, tanta que, si esta cayera como lluvia al mismo tiempo, alcanzaría a cubrir la superficie de la tierra con una capa de más o menos 2.5 cm de espesor.
Condensación
La condensación es el proceso por el cual el vapor de agua en el aire se convierte en agua líquida. La condensación es importante para el ciclo del agua porque forma nubes. Estas nubes pueden producir precipitaciones, que es la principal forma en que el agua regresa a la Tierra. La condensación es lo opuesto a la evaporación.
La condensación también es lo que causa el empañamiento, la forma en que sus lentes se empañan cuando pasa de una habitación fría a una cálida, la humedad del día, las gotas de agua que corren por el exterior de su vidrio y sus gotas en las ventanas cuando está formado en frío en el interior.
Precipitación
Se trata de la liberación de agua desde las nubes en forma de lluvia, nieve, aguanieve o granizo. Este proceso es el principal por el cual el agua retorna a la tierra en su forma líquida.
Agua almacenada en los hielos y la nieve
El agua almacenada en el hielo, la nieve o los glaciares durante largos períodos de tiempo también forma parte del ciclo del agua.
La mayor parte de la masa de hielo de la Tierra, alrededor del 90%, se encuentra en la Antártida y el 10% restante se encuentra en Groenlandia. La capa de hielo de Groenlandia es una parte interesante del ciclo del agua. Con el tiempo, cayó más nieve de la que se derritió, expandiendo la capa en alrededor de 1,5 millones de millas cúbicas.
Las capas de hielo tienen un espesor promedio de 1.500 m, pero pueden tener un espesor de hasta 4.300 m. El hielo es tan pesado que el suelo debajo de él se dobla.
El agua de deshielo en todo el mundo es una parte importante del movimiento del agua de la Tierra. En climas más fríos, la mayor parte del flujo del río proviene del derretimiento de la nieve y el hielo en la primavera. Además de las inundaciones, el rápido derretimiento de la nieve puede causar deslizamientos y deslizamientos de tierra.
Escorrentía superficial
Se refiere a la lluvia que se encuentra corriendo sobre el terreno con dirección a la corriente de agua más próxima.
Parte de la lluvia que cae es absorbida por el suelo, pero cuando cae sobre suelo saturado o impermeable, se escurre por la superficie y cuesta abajo. El agua fluye a través de canales a medida que desemboca en grandes ríos. Esta figura muestra un ejemplo de flujo superficial que ingresa a un río pequeño. En este caso, el agua que fluye sobre la tierra desnuda y lleva consigo la gran cantidad de sedimentos que se acumulan en el río. Las aguas residuales que fluyen hacia este río comienzan a fluir de regreso al mar.
Corriente de agua
La Corriente de agua es el movimiento de agua en su canal natural, como un río.
Este término se utiliza para referirse a la cantidad de agua que corre en un río, arroyo o cañada.
Los ríos son necesarios para proporcionar agua potable y riego, generar electricidad, eliminar desechos (preferiblemente desechos tratados), transportar bienes y obtener alimentos.
Los ríos son el medio principal para el desarrollo de plantas y animales. Los ríos ayudan a reponer los acuíferos al drenar el agua por el fondo. El mar está lleno de agua porque los ríos y arroyos están vertiendo agua constantemente en él.
Almacenamiento de agua dulce
El agua superficial incluye corrientes de agua dulce, estanques, lagos, embalses (lagos artificiales) y humedales.
El volumen de agua en ríos y lagos cambia constantemente debido a la entrada y salida de agua al sistema. El agua entrante proviene de la precipitación, la escorrentía superficial, el agua subterránea que se infiltra en la superficie y los ríos tributarios. La pérdida de agua de lagos y ríos se debe a la evaporación y la descarga en las aguas subterráneas. Los seres humanos también usan el agua superficial para sus necesidades. La cantidad y ubicación del agua superficial varía con el tiempo y el espacio, ya sea por causas naturales o por el comportamiento humano.
Infiltración
La infiltración es el movimiento del agua desde la superficie de la tierra hacia el suelo o la roca porosa. En cualquier parte del mundo, parte del agua que cae en forma de precipitación y nieve se filtra en el suelo y las rocas del subsuelo. La cantidad de infiltración depende de muchos factores. Las precipitaciones que caen sobre la capa de hielo de Groenlandia pueden infiltrarse muy poco, mientras que los arroyos pueden convertirse directamente en agua subterránea.
Parte del agua que se infiltra permanece en la capa superior del suelo y puede volver a entrar en los cursos de agua a medida que se infiltra en ellos. Otra parte del agua puede filtrarse a un terreno más profundo, reponiendo así los acuíferos subterráneos.
Si los acuíferos son lo suficientemente porosos y poco profundos para que el agua fluya libremente, se pueden perforar en el suelo y utilizar para satisfacer las necesidades humanas. El agua puede permanecer en el agua subterránea durante largos períodos de tiempo antes de migrar largas distancias, regresar a la superficie o ser absorbida por otros cuerpos de agua, como océanos o arroyos.
Descarga de agua subterránea
El agua subterránea es la principal fuente de flujo de agua en la mayoría de los casos. Los seres humanos han utilizado el agua subterránea durante cientos de años y continúan utilizándola en la actualidad, principalmente para beber y regar. La vida en la Tierra depende tanto de las aguas subterráneas como de las aguas superficiales.
Parte de la precipitación que cae sobre el suelo es absorbida por el suelo y pasa a formar parte de las aguas subterráneas. Parte de esta agua llega al suelo, se acerca a la superficie, sube rápidamente a la superficie y fluye hacia los desagües, pero la gravedad mueve la mayor parte a terrenos más altos.
Manantiales
El agua de manantial se produce cuando un acuífero se llena hasta el punto en que el agua fluye hacia la superficie. Los manantiales varían en tamaño desde pequeños manantiales que fluyen solo después de fuertes lluvias hasta grandes cuencas con millones de litros de agua por día.
Los manantiales se pueden formar en cualquier roca, pero se encuentran principalmente en piedra caliza y dolomita. Este tipo de roca se disuelve fácilmente con la lluvia y las grietas. El agua producida es ácida. A medida que la roca se derrite y se agrieta, crea huecos por los que pasa el agua. Si la corriente es horizontal, puede alcanzar la superficie de la tierra y provocar resortes.
Transpiración y las hojas de las plantas
La transpiración es el proceso por el cual el agua se mueve desde las raíces hasta los pequeños poros en el envés de las hojas, donde se convierte en vapor de agua y se libera a la atmósfera. La transpiración es la evaporación del agua de las hojas de las plantas. Se estima que alrededor del 10% de la humedad del aire proviene de la transpiración de las plantas.
Durante la temporada de crecimiento, las hojas evaporan mucha más agua que su propio peso. Una hectárea sembrada de maíz produce entre 11.400 y 15.100 litros de agua al día, mientras que un gran roble puede evaporar unos 151.000 litros al año.
Agua subterránea almacenada
El agua almacenada es parte del ciclo del agua. El agua subterránea existe desde hace millones de años.
El suelo retiene mucha agua. Esta agua es muy lenta, pero sigue moviéndose y sigue siendo parte del ciclo del agua. La mayor parte del agua en el suelo proviene del agua de lluvia que se infiltra a través de la superficie del suelo. La capa superior del suelo es una zona no saturada donde el contenido de agua cambia con el tiempo, pero no satura el suelo. Debajo de esta capa hay una región de saturación donde todos los vacíos, grietas y espacios entre las partículas de roca están llenos de agua. El término agua subterránea se usa para describir esta área. Otro término para el agua subterránea es «acuífero». Los acuíferos son los mayores recursos hídricos de la Tierra. Muchas personas en todo el mundo dependen de las aguas subterráneas para su vida diaria.
NUBES
Las nubes hacen que el vapor de agua (invisible) se condense en gotitas de agua (visibles) o partículas de hielo a medida que el aire se enfría.
El primer paso en el ciclo hidrológico es la evaporación, que ocurre principalmente al nivel del mar, especialmente en las regiones cálidas. Esta agua ingresa a la atmósfera en forma de vapor de agua y forma las nubes responsables de la precipitación. Las nubes son formas condensadas de humedad en la atmósfera, que consisten en pequeñas gotas de agua o pequeños cristales de hielo. Son los fenómenos atmosféricos visibles más importantes y representan etapas importantes pero transitorias del ciclo del agua. Este ciclo incluye la evaporación del agua de la superficie de la Tierra, su movimiento hacia la atmósfera superior, la condensación del vapor de agua en masas de nubes y, finalmente, el regreso del agua a la Tierra en forma de lluvia y nieve. Las nubes se forman porque el aire se enfría, lo que hace que el vapor de agua se condensa en gotas de agua o partículas de hielo.
Nubes altas
Están compuestos de partículas de hielo y se encuentran en promedio a 8 km sobre la Tierra. Esta familia incluye tres géneros principales.
Los cirros son aislados, plumosos, con forma de alambre, a menudo tejidos y dispuestos en bandas.
Cirroestratos aparece como un velo delgado y pálido. A veces muestran estructuras fibrosas y producen un halo si se encuentran entre el observador y la luna.
Las nubes cirrocúmulos forman pequeños cúmulos y bolas como algodón blanco. Se organizan en grupos o filas.
Nubes medias
Las nubes intermedias están formadas por gotas de agua, cuya altura varía de 3 a 6 km sobre la superficie terrestre. Este género incluye dos géneros principales.
Los altos estratos aparecen como gruesas cortinas grises o azules, con el sol y la luna visibles a través de un cristal transparente.
Las nubes altocúmulos forman una bola densa, esponjosa y borrosa un poco más grande que las nubes cúmulos circundantes. El sol y la luna que brillan a través de ellos pueden crear coronas o anillos de color, que tienen un diámetro mucho más pequeño que los halos.
Nubes bajas
Las nubes bajas también están formadas por gotas de agua y, por lo general, no tienen más de 1 milla de altura. Este grupo consta de tres tipos principales.
Estratocúmulo es una gran nube enrollada de forma clara y gris. A menudo cubre todo el cielo. Debido a que las masas de nubes no suelen ser muy espesas, a menudo aparecen parches de cielo azul en la parte superior de las nubes.
Nimbostrato es grueso, oscuro y sin forma. Casi siempre son nubes puras que dejan caer lluvia o nieve.
Estratos, la capa superior de niebla; Suelen aparecer como mantos planos y blancos en altitudes inferiores a los 600 m Cuando se rompen en el aire caliente ascendente, se puede ver el cielo azul profundo.
Nubes de desarrollo vertical
La nube que se desarrolla verticalmente alcanza una altura de 1,6 km a 13 km sobre el suelo. Este grupo incluye dos tipos principales.
Los cúmulos tienen forma de cúpulas o fibras de lana. Por lo general, se ven a mitad del día y al final del día cuando crean las corrientes de aire verticales necesarias para la formación. La parte inferior es mayormente plana y la parte superior es redonda como una coliflor.
Las nubes cumulonimbus aparecen oscuras y pesadas. Se elevan tan alto como montañas, a veces mostrando cortinas de nubes de hielo, con falsos cirros en forma de yunque sobre ellos. Estas nubes de tormenta a menudo traen lluvias intensas e intermitentes.
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