Эксперимент с мелком
После дождя во дворе стоит лужа. Обведи её края мелком и приходи каждый час. Лужа будет отползать внутрь своего контура, пока не исчезнет совсем.
Вопрос на засыпку: куда делась вода?
«Впиталась в землю» — но на асфальте впитываться некуда, а лужа всё равно высыхает. «Испарилась» — хорошо, но это просто слово. Испарилась куда? Ведь вода не может взять и перестать существовать.
Правильный ответ: вода из лужи сейчас вокруг тебя. Она в воздухе, которым ты дышишь. Просто ты её не видишь.
Вода умеет быть невидимой
У воды три состояния, и ты все три видел.
Твёрдое — лёд. Молекулы стоят рядами и держатся друг за друга, поэтому лёд держит форму.
Жидкое — вода. Молекулы держатся, но скользят, поэтому вода растекается и принимает форму стакана.
Газообразное — водяной пар. Молекулы разлетаются поодиночке и носятся между молекулами воздуха. Расстояния между ними становятся такими большими, что свет проходит насквозь, не отражаясь. Поэтому водяной пар совершенно прозрачный.
И вот тут почти все ошибаются. Белое облачко над чайником — это не пар. Присмотрись: прямо у носика есть небольшой прозрачный промежуток. Вот там настоящий пар, невидимый. А белое начинается чуть дальше, где пар остыл, столкнувшись с холодным воздухом, и снова собрался в мельчайшие капельки воды.
То же самое зимой на улице, когда «идёт пар изо рта»: тёплый влажный воздух из лёгких остывает на морозе, и невидимая вода становится видимым туманчиком.
Куда уходит вода из лужи дальше
Дальше начинается путь, который может занять неделю, а может тысячу лет.
Влажный воздух над лужей нагрет и поэтому легче окружающего — он поднимается вверх. Чем выше, тем холоднее: примерно на 6 градусов на каждый километр. А холодный воздух не может удержать в себе столько же пара, сколько тёплый.
Лишний пар «выпадает»: собирается в крохотные капельки — обязательно вокруг чего-то, пылинки или частички соли. Миллиарды таких капелек и есть облако.
Капельки сталкиваются, слипаются, тяжелеют. Когда капля становится слишком тяжёлой, воздух больше не может её держать — и она падает. Если по дороге вниз холодно, падает снежинка или градина.
Дождь попадает: в реку, в почву, на лист дерева, тебе на капюшон. Реки стекают в море. Из моря вода опять испаряется. Круг замкнулся.
Учёные называют это круговоротом воды, и он никогда не останавливается. Мотор у него один — Солнце. Именно солнечное тепло поднимает воду с поверхности океана; гравитация потом тянет её обратно вниз. Получается насос размером с планету, который работает бесплатно уже четыре миллиарда лет.
Не вся вода испаряется — часть уходит вниз
Но лужа на земле, в отличие от лужи на асфальте, исчезает ещё и вторым способом: просачивается вниз.
Почва — это не сплошная масса, а множество крупинок с промежутками. Вода протекает между ними, потом сквозь песок, потом сквозь трещины в камне. Она опускается, пока не упрётся в плотный слой — глину или монолитную породу, — сквозь который дальше не пройдёт. Там и накапливаются подземные воды.
Пока вода фильтруется сквозь метры песка, она очищается: грязь и микробы застревают. Поэтому вода из глубокой скважины часто чище речной, а родник — это просто место, где подземный слой сам выходит наружу на склоне.
Есть и третий путь, о котором редко вспоминают. Деревья и трава вытягивают воду корнями и выпускают её через листья — это называется транспирацией. Большая берёза в жаркий день может отправить в воздух несколько вёдер воды. Над лесом и над полем в сумме растения испаряют воды не меньше, чем открытый водоём той же площади. В тропических лесах Амазонки деревья возвращают в воздух столько влаги, что сами себе делают дожди.
Одна и та же вода
Теперь самое удивительное следствие.
Воды на Земле практически не прибавляется и не убавляется. Немного водорода улетучивается из верхних слоёв атмосферы в космос, немного воды приносят кометы и выбрасывают вулканы, но по сравнению с целым океаном это мелочь.
Значит, вода на планете всё время одна и та же. Она просто ходит по кругу.
Это значит, что молекулы воды в твоём стакане уже бывали в облаке, в реке, в древнем болоте, в теле динозавра и в леднике. Проверить, что именно «твоя» вода была в мамонте, невозможно — молекулы не подписаны. Но вода ходит по этому кругу так долго и перемешивается так тщательно, что вероятность этого огромна.
И последняя важная вещь. Воды на Земле много, но почти вся она солёная: на океаны приходится около 97 процентов. Из оставшихся трёх процентов пресной воды почти вся заперта в ледниках Антарктиды и Гренландии и в подземных слоях. На все реки и озёра мира приходится меньше одной сотой доли процента всей воды планеты.
То есть вода, которой реально можно пользоваться, — это тонюсенькая ниточка в огромном круговороте. Она чистая ровно до тех пор, пока в неё ничего не вылили: круговорот, который приносит нам дождь, точно так же разнесёт по планете и то, что попало в реку.
Главное в трёх строчках
- Вода из лужи не исчезает: она превращается в невидимый газ и уходит в воздух, а часть просачивается в землю.
- Круговорот воды крутит Солнце: оно поднимает воду с океанов, а гравитация возвращает её дождём и реками обратно.
- Воды на планете всегда примерно одинаковое количество, и доступной пресной среди неё — доли процента.