Koloběh Vody v Přírodě

Víte, kde se bere dešťová voda? Co se s ní děje, když spadne na zem? Nebo kam odtékají řeky? Všechny tyto děje jsou součástí koloběhu vody v přírodě. A stejně jako ostatní přírodní procesy má i koloběh vody svá pravidla. Voda se při něm neustále přemísťuje a mění svoji podobu.

Začněme tím, že vody je na planetě Zemi stále stejně. Nikam nemizí, ani odnikud nepřibývá. Jen má různé podoby. Co je příčinou toho, že voda mění svou podobu? Je to slunce. Působením paprsků slunce se voda z oceánů odpařuje, a to během celého roku. Vzniká pára, která vstupuje do atmosféry. Tam se ochlazuje a vytváří mraky, které jsou unášeny prouděním vzduchu, a ze kterých padá déšť zpět na pevninu nebo i do moří.

Část dešťových kapek se vypaří ještě před dopadem na zem, část dešťové vody stéká zpátky do řek a moří, část se vsákne do země a tvoří podzemní vody. Podzemní vody jsou zásobovány roztátým sněhem a dešťovými srážkami. Během celého svého putování přináší voda užitek živým organismům. Tvoří hlavní složku rostlin a živočichů i nás, lidí, a je pro náš život nepostradatelná.

Celkové množství vody a ledu na planetě zabírá asi 70 % zemského povrchu. Přesto, že to vypadá, že máme vody přebytek, není tomu tak. Převážná většina této vody se totiž nachází v oceánech a je slaná (97 %). Sladká voda se nachází jen v ledovcích, jezerech, řekách a podzemních vodách. A v tom je právě problém. Voda sice neubývá a nikde nemizí, ale na planetě se různě přesouvá. A na různých místech ubývá především sladká voda, která je zdrojem pitné vody.

O tom, že při koloběhu vody v přírodě voda mění svoji podobu, jste se už dozvěděli, ale víte, jak se tato různá forma vody správně nazývá? Voda v kapalném skupenství je součástí všech živých organismů. Aniž si to uvědomujeme, voda nás obklopuje všude a je součástí našeho každodenního života. Používáme ji na pití, umývání, splachování, vaření, praní a při mnoha dalších činnostech.

Čtěte také: Akcie, forma a právo ČR

To, že led a sníh je vlastně voda, ví každé dítě. Má jen jiné skupenství. Voda v pevném skupenství, tedy led a sníh v zimě pokrývá krajinu a na nejvyšších horských vrcholech leží po celý rok. Voda v plynném skupenství je pára. A i když ji nevidíme, cítíme vlhkost ve vzduchu, např.

Hydrosféra

Hydrosféra je tzv. vodním obalem Země. Zabírá veškerou vodu na naší planetě a to ve všech skupenstvích - pevném (ledovce), kapalném (slanou i sladkou) a plynném (vodní pára).Vodní plocha zabírá 71 % povrchu Země. 97 % je voda slaná a pouze 3 % je voda sladká ... většina je však obsažena v pevninských ledovcích Antarktidy a Grónska.

Budeme-li hledat největší zásobárnu sladké vody v kapalné podobě, musíme se vypravit k Bajkalskému jezeru.

Kde najdeme na Zemi vodu?

• Oceány - původní oblasti vzniku života před 4 mld. let.
• Pět světových oceánů - Tichý, Atlantský, Indický, Jižní a Severní ledový.
• Voda v oceánech je slaná (slanost = salinita, udává se v ‰) a neustále se pohybuje - mořské (oceánské) proudy (obrovské řeky v oceánu) a vlnění.
• Okrajové části oceánu nazýváme moře či zálivy. Mezi pevninou a ostrovem může být průliv, či uměle dotvořený průplav.
• Vodní pára - voda v atmosféře. Do atmosféry se dostala vypařením ze zemského povrchu. Zde může kondenzovat a vytvářet déšť. Pomocí větru se také přesouvá i několik tisíc km.
• Podpovrchová voda - voda vsáklá pod zemský povrch. Pod povrchem se voda také pohybuje, též může vytvářet podzemní řeky. Podpovrchová voda bývá často obohacena o různé minerály - říkáme jí kyselka (minerálka).
• Ve vulkanicky aktivních oblastech se setkáme s gejzíry - vývěry vařící vody na povrch. Místa, kde se podpovrchová voda dostává na povrch označujeme jako prameny. Speciálním typem je vřídlo = horký, termální pramen s teplotou vody (u horkých pramenů) nad 42 °C.
• Půdní voda - voda vsáklá do svrchní vrstvy zemské kůry - půdy.
• Ledovce - největší zásobárny sladké vody na Zemi. Voda je v nich uchována v pevném skupenství. Největší zásobu sladké vody tak máme v pevninských ledovcích Antarktidy a Grónska.
• Jezera a řeky - nepatrné množství sladké vody využívané lidmi.

Pohyb v řekách se děje od pramene k ústí. Rozlišujeme pravý a levý přítok řeky. Horní tok řeky je "bujarý" s větším sklonem, typickým kamenným řečištěm a příkrým sklonem samotného toku (někdy se setkáme i s označením bystřina), Střední tok má již klidnější průběh, řeka zde pomalu ubývá na síle a mnohem více se projevuje postranní eroze namísto hloubkové, kterou jsem mohli vidět u horního toku.

Častěji zde také narazíme na meandry, které jsou také typické pro poslední část vodní toku. Dolní tok je většinou charakteristický pomalu tekoucí vodou, velkým usazováním unášeného materiálu a posléze samotným ústím do jiné řeky (soutok), jezera, přehrady či moře.

Čtěte také: Ekologicky šetrná doprava

Území, ze kterého je všechna voda odváděna do jedné řeky, se nazývá povodí. Území, ze kterého je všechna voda odváděna do jednoho moře se nazývá úmoří. Hranicí mezi dvěma povodími je rozvodí ... čára, která jej vyznačuje se označuje jako rozvodnice.

Řeka ústí / vlévá se na svém konci buďto do jiné řeky, či přímo do moře (resp. oceánu). Její počátek označujeme jako pramen, popřípadě může vzniknout soutokem dvou jiných toků (např. u nás soutok Vydry a Křemelné => Otava).

Jezero definujeme jako vodní plochu vzniklou přirozeně (činností ledovce, krasových dějů, sesuvy = přehrazením toku, zaškrcením meandru, rašelinná, vulkanická aj.), většinou jsou sladkovodní. Máme však i jezera se slanou vodou, včetně největšího Kaspického moře - vnitrozemské moře v tzv. bezodtoké oblasti = bez spojení se světovým oceánem.

Přehrady i rybníky jsou vlastně uměle vytvořená jezera za účelem vodohospodářství, energetiky, chovu ryb či rekreace.

Složení vody

Voda je v přírodě neustále v pohybu. Ten můžeme pozorovat jak nad pevninou, tak nad oceánem či přímo mezi nimi. Voda v přírodě není chemicky čistá (tedy pouze H2O), je to komplikovaná fyzikálně-chemická směs mnoha látek, jejichž výskyt, forma a poměr se mění v místě i čase. Znalost složení vody je důležitá jak pro člověka (použití vody jako pitné nebo užitkové), tak pro různé organismy, které na vodě závisí.

Čtěte také: Výskyt Minerálů

V přírodních vodách můžeme najít 3 skupiny různých látek:

• Rozpuštěné látky tvořící s vodou homogenní směs (roztok), kterou lze vizuálně rozlišit až na molekulární úrovni. Podzemní vody mívají obvykle více rozpuštěných látek než vody povrchové.
• Nerozpuštěné látky tvoří s vodou nehomogenní směs a způsobují zákal vody. Jsou složeny z jílových částic, prachu, písku, organické hmoty. Vyskytují se především v povrchových vodách (prach a nečistoty spláchnuté deštěm z povrchu, eroze půdy při deštích). Kvalitní podzemní voda má velmi málo nerozpuštěných látek.
• Živé organismy (sinice, řasy, baktérie, viry, vyšší organismy aj.) jsou typické pro povrchové vody. V kvalitní podzemní vodě, která není znečištěna z povrchu, se cizorodé živé organismy nevyskytují. Jsou viditelné pod mikroskopem.

Voda je dvouprvková sloučenina kyslíku a vodíku se sumární vzorcem H2O. Je biologicky nejdůležitějším polárním rozpouštědlem a nejrozšířenější sloučeninou na Zemi. Pokrývá 70,7 % zemského povrchu. Je nezbytná pro všechny živé organismy. Voda v živých organismech zaujímá více než polovinu (cca 60-99 %) jejich objemu v závislosti na druhu organismu. Podílí se na termoregulaci, přenosu látek, udržuje pH, odstraňuje zplodiny metabolismu a figuruje jako reakční prostředí.

Voda je bezbarvá, čirá kapalina bez chuti a bez zápachu. Bod tání vody je 0 °C, bod varu je 100 °C , z čehož i vyplývá Celsiova teplotní stupnice. Hustota vody se od 0 °C do 3,98 °C zvyšuje, poté s vzrůstající teplotou klesá. Při snižování teploty dochází opět k poklesu hustoty nepřímo úměrně ke zvyšujícímu se objemu. Z tohoto důvodu led plave na vodě (má menší hustotu než voda).

Na rozdíl od všech běžných látek, kde platí pravidlo, že při zvyšování teploty se objem zvětšuje a při snižování teploty zmenšuje ve všech teplotních intervalech. Nejvyšší hustota vody (1 g/cm3) je při 3,98 °C. Tento jev se nazývá anomálie vody. Má význam pro vodní živočichy tím, že na povrchu vody se vytvoří vrstva ledu, která brání dalšímu promrzání.

Led má větší objem než kapalná voda. Při tání svůj objem zmenšuje, při tuhnutí zvětšuje. Krystalová struktura ledu obsahuje kanálky, kam odtéká tající voda, když dochází k rozrušení krystalové struktury. Neuspořádanost molekul kapalné vody v kanálcích způsobí menší objem než by byl v případě uspořádané krystalové mřížky. Relativní zvětšení objemu je 9 %.

Viskozita vody klesá se zvyšováním teploty. Od hodnoty viskozity se odvozuje rychlost filtrace vody pískem nebo sedimentace v čistírnách odpadních vod. Povrchové napětí klesá s vzrůstající teplotou. Povrchové napětí vody je druhé největší z běžných látek. Toto je důležité v kapilárních jevech. Je snižováno chemickými pracími prostředky.

Voda má velice malou tepelnou vodivost, což zabraňuje zamrzání vody do větších hloubek. Elektrická vodivost závisí na obsahu iontů ve vodě. Čistá voda je velice málo elektricky vodivá. S přidáním iontů se elektrická vodivost vody výrazně zvyšuje. Měrná tepelná kapacita je u vody poměrně vysoká (4184 J⋅kg−1⋅K−1 při 20 °C). Jevu je využíváno v ústředním topení.

Z hlediska reaktivity patří voda mezi nejstálejší sloučeniny. Na vodík a kyslík se rozkládá až za vysokých teplot. Tvarem molekuly vody je čtyřstěn s úhlem 105°. Tvar je dán 2 volnými elektronovými páry na kyslíku. Kyslík nese částečný (parciální) záporný náboj a vodíky parciální kladný náboj.

Za nerovnoměrné rozmístění elektronové hustoty mezi vodíky a kyslíkem může elektronegativita. Přítomnost vodíků umožňuje tvorbu vodíkových můstků. Ovlivňují chemické i fyzikální vlastnosti a to zejména polaritu, teplotu tání, teplotu varu a skupenství. Celá molekula je polární, a to díky polaritě vazeb mezi kyslíkem a vodíkem a dipólovému momentu.

V přírodě se voda nevyskytuje čistá, ale s určitým množstvím rozpuštěných látek. Hydráty jsou krystalické látky obsahující vázané molekuly vody. Například : Modrá, bílá nebo zelená skalice. Destilovaná voda má pH 7. Dle rozpuštěných látek se pH mění. Tvrdost vody je častou překážkou v běžném užívání vody. Je způsobena některými rozpustnými solemi vápníku a hořčíku. Rozlišujeme dva typy tvrdosti vody. Tvrdost přechodnou a trvalou. Trvalá tvrdost vody je způsobena hlavně sírany a chloridy.

Voda a lidstvo

Voda je nejdůležitější složkou přírodního prostředí planety Země. Mezi jednotlivými geosférami se tak za mnohá tisíciletí ustálily složité procesy látkové výměny. Voda v krajinné sféře umožňuje nejen pohyb hmoty, ale i její nepřetržitě probíhající přeměnu. Zaujímá také klíčové postavení v životě i činnosti člověka, a její úloha roste s mírou rozvoje společnosti.

Významnou vlastností vody je její schopnost nepřetržitě se obnovovat procesem vý­měny vody mezi světovým oceánem a pevninou. Oceán je převažujícím zdrojem, který v oběhu na Zemi hraje úlohu hlavního dodavatele sladké vody pro pevninu. Zabývat se vodou na Zemi má hned několik zásadních důvodů. V prvním případě se jedná o zabezpečení lidských potřeb, jako jsou pitná voda, zavlažování, energetické nároky atd. zisk o území probíhal již v minulosti (př.

Při pohledu z vesmíru vnímáme Zemi jako „modrou planetu“ - 71 % povrchu Země je totiž pokryto oceány, které obsahují 97,7 % veškerých zásob vody. Na sladkou vodu však zbývají pouhá 2,3 %, z toho tři čtvrtiny tvoří voda zmrzlá v ledovcích. Existence lidstva je od nepaměti úzce spjata s místy s dostupnou sladkou vodou.

Dostatečné množství pitné vody je proto jedním ze základních předpokladů rozvoje společnosti. Lidé se kvůli vodě stěhovali, bojovali i umírali a nejinak je tomu i dnes. Pro nás Středoevropany je jen těžko představitelné, že i v současnosti trpí velká část světové populace nedostatkem a špatnou kvalitou pitné vody.

Tento stav nemají na svědomí pouze klimatické změny, ale také narůstající počet obyvatel Země a necitlivé zásahy lidí do životního prostředí. Mnohé vodní zdroje jsou poškozeny, či dokonce trvale zničeny. Do koloběhu vody v přírodě se zasahuje nevhodnými způsoby, mnoho zdrojů vody je znečištěno řadou nepůvodních, mnohdy toxických látek a „vyrobit“ kvalitní pitnou vodu je stále obtížnější.

Dnes už snad nikdo nepochybuje, že se ocitáme v situaci, na kterou musí naše společnost reagovat a do jisté míry se změnit tak, aby se mohla i nadále rozvíjet a prosperovat. Změny, které v přírodě pozorujeme, vyvolávají řadu otázek, na něž není lehké jednoznačně odpovědět. O to důležitější ale je, abychom si tyto otázky kladli a hledali jejich řešení.

Popravdě, kolik z nás třeba před deseti lety přemýšlelo, zda máme dostatek vody, zda s ní dobře hospodaříme a zda budeme mít kvalitní pitnou vodu stále k dispozici? A kolik z nás o tom přemýšlí právě teď? Doufejme, že většina zodpovědných lidí.

Rozložení zásob vody na Zemi

Celková plocha zemského povrchu zaujímá asi 510 mil. km2. Oceány a moře se rozprostírají na 361 mil. km2 (70,8 %) a pevnina na 149 mil. km2 (29,2 %). Voda a povrch pevniny jsou na povrchu Země rozloženy nerovnoměrně. Na severní polokouli je pevnina soustředěna na 100 mil. km2 a na vodní plochu připadá 155 mil. km2, na jižní polokouli zabírá pevnina 49 mil. km2 a vodní plocha 206 mil. km2.

Rozdělení zásob vody na Zemi je v neprospěch sladké vody. Oceány a okrajová moře vytváří světový oceán, v němž je soustředěno 1 338 mil. km3 vody (0,1 % objemu Země). Na pevnině jsou celkové zásoby vody podstatně menší, odhadují se asi na 47, 9 mil. km3, z čehož je asi 35 mil. km3 sladké vody. Největší zásoby sladké vody jsou soustředěny v pevninských ledovcích (24 mil. km3), v podpovrchové vodě (23,7 mil. km3) a v jezerech a řekách (13,5 mil. km3).

Koloběh vody

Ze světového oceánu se voda výparem dostává do atmosféry jako vodní pára, dále je unášena nad pevninu, kde kondenzuje a vrací se zpět ve formě srážek. Část srážek odtéká z pevniny řekami a podzemní cestou zpět do oceánu - tuto část pevniny označujeme jako odtokovou oblast.

Část pevniny, na níž sice odtok probíhá, ale nekončí ve světovém oceánu, označujeme jako bezodtokovou oblast (př. oblast Kaspického moře). Řeky zde končí v bezodtokových jezerech a bažinách, kam dotéká i podzemní voda. Části pevnin, z nichž se uskutečňuje odtok do určitého oceánu, se nazývají úmoří. Ta jsou vzájemně oddělena liniemi hlavního kontinentálního rozvodí.

Z ploch úmoří odteče za rok do světového oceánu průměrně asi 40 000 km3 vody. Stejná nerovnoměrnost se výrazně projevuje i mezi velikosti přítoku vody do částí světového oceánu jižní (46 mm) a severní polokoule (142 mm). Výrazné jsou také rozdíly ve velikosti přítoku do jednotlivých moří (např. do Karského moře 1530 mm, do jižního sektoru Atlantského oceánu jen 37 mm).

Přítok vody do oceánů se vyznačuje také nerovnoměrným rozložením v průběhu roku, což je podmíněno režimem srážek a teploty vzduchu (tvorba a tání sněhové pokrývky i ledovců a průběh výparu z povrchu země). Největší změny v ročním rozložení odtoku byly zjištěny v Severním ledovém oceánu, kdy během léta přitéká 56 % (odtok vody z tajícího sněhu) a v zimě jen 7 % celoročního odtoku. Nejvyrovnanější v průběhu odtoku je přítok do Atlantského oceánu (v květnu dosahuje nejvíce 23 mm a v listopadu nejméně 14 mm).

V Tichém a Indickém oceánu se výrazněji projevuje přítok vody z monzunových dešťů. Roční rozložení celkového přítoku vody do světového oceánu je ovlivněno hlavně režimem říčního odtoku ze povrchu pevniny severní polokoule a rovníkové části umoří Jižní Ameriky. Nejvyšší přítok připadá na letní měsíce (35 % odtoku) a nejmenší na zimní měsíce severní polokoule (17 % odtoku).

Množství vody v jednotlivých skupenstvích zapojených v rámci oběhu vody na Zemi je stanoveno expertním odhadem a v jednotlivých publikacích se může lišit. Z povrchu Země se voda v podobě vodní páry vypaří v množství asi 496 000 km3 za rok, z něhož velká část připadá na světový oceán (425 000 km3) a menší na souši (71 000 km3). Jako srážky spadne opět na povrch oceánu 385 000 km3, ty uzavírají tzv. malý oběh vody.

Z oblasti nad světovým oceánem se vzdušnými proudy přenáší na pevninu asi 40 000 km3 vody za rok. Mezi povrchem pevnin a atmosférou dochází ke složité a mnohokrát se opakující výměně vody doprovázené transpirací, evaporací, sublimací a kondenzací, která vede nakonec k opětovnému návratu téhož množství nazpět do světového oceánu. Zejména transpirací a evaporací vzniklá vodní pára (71 000 km3) se spojuje s vodní parou přenesenou z prostoru světového oceánu a v celkovém množství 111 000 km3 vody pak kondenzuje v podobě srážek.

V atmosféře zůstává stabilně vázáno cca 13 000 km3 vody. Z nich jsou 3/4 nad hladinou světového oceánu a ¼ nad souší. Oblasti s maximem této vláhy se rozkládají v rovníkovém a tropickém pásu západní části Tichého oceánu, v povodí řeky Amazonky, v severovýchodní části Jižní Ameriky. Tato vláha, přenášená monzuny a pasáty nad pevniny, podmiňuje v tamních oblastech velké množství srážek a vysoké odtoky.

Zhruba stejné množství vody, jako se dostane nad pevninu vzdušným prouděním, odteče po kondenzaci zpět do oceánu. Skutečná výměna vody mezi světovým oceánem a pevninou je poněkud složitější. Část vláhy z oceánu přenesená nad pevninu spadne sice jako srážky, ty se však vypaří a jako pára jsou zanášeny zpět nad oceán. Celkové množství vodní páry přenášené ze světového oceánu nespadne na pevninu jako srážky. Asi 1/3 z ní se pouze přepraví nad kontinenty a znovu se vrací nad oceán (tranzitní vláha).

Oprostíme-li se od pouhého rozdělení oběhu vody na malý a velký oběh vody, můžeme si více přiblížit rámcový mechanismus tohoto procesu. Výparem se rozumí objem vody nebo výška vrstvy vody vypařené za určitý časový interval z určité plochy. Uvádí se v jednotkách výšky sloupce vypařené vody na jednotce plochy [mm], nebo se sleduje intenzita vypařování [mm.s-1]. Výpar se měří výparoměrem. Čas trvání setrvání vodní páry v atmosférickém cyklu je poměrně krátký - cca 10 dní.

Odtok vody

Povrchový odtok probíhá nejčastěji podle schématu oceán - atmosféra - pevnina - povrchový odtok - oceán. Povrchového odtoku se účastní ta část srážkové vody, která se nevypařila ani nevsákla a pohybuje se po povrchu krajiny. Plošný odtok (ron) představuje nesoustředěné stékání vody po zemském povrchu. Voda se tak hromadí v mělkých sníženinách na povrchu terénu a její stékání je určováno směrem sklonu reliéfu.

Soustředěným odtokem, jak již vyplývá z názvu, se myslí soustředěné odtékání vody v říčních korytech. Podzemní odtok probíhá převážně podle schématu oceán - atmosféra - pevnina - infiltrace do horninového prostředí - podzemní odtok do řek - oceán. Objem vody, který se účastní podzemního odtoku, se odhaduje na 12 000 km3. Průměrný čas oběhu se pohybuje kolem 5 000 let, v zóně aktivní výměny je to kolem 330 let.

Oběh vody na Zemi lze vyjádřit jednoduchými rovnicemi, které jsou matematickým modelem jeho bilance. Rovnice vodní bilance mohou být sestavovány pro jakékoli území řek, jezer. Musí se však sestavovat jako průměr za určitou časovou řadu (př. dekádu). Diverzita hodnot jednotlivých prvků vodní bilance se mění místo od místa.

Nejvyšší výpar z oceánů je spojen s velkou ariditou v pásmu pasátů na obou polokoulích (10-20° s. š. a j. š.). V Atlantském oceánu dosahuje v těchto zeměpisných šířkách 1 960 mm (severní polokoule) a 1 710 mm (jižní polokoule) za rok, v Indickém oceánu 1 999 mm a 2 090 mm, v Tichém oceánu 2 040 mm a 1 940 mm za rok. Směrem k pólům i k rovníku od těchto pásů se výpar z hladiny oceánů zmenšuje.

Maximum srážek nad světovým oceánem spadne v rovníkovém pásu (10-0° s. š.), a to v průměru 2 300mm za rok (největší hodnoty byly naměřeny v JV Asii u břehů Barmy - 4 000 mm). Nejmenší srážkové úhrny jsou v tropických pasátových pásech severní a jižní polokoule mezi 20° a 30° (690 mm s. š. a 1 170 mm j. š.). Rozdíl mezi srážkami a výparem způsobuje, že nad jednou částí oceánů převyšují srážky nad výparem a vody tam přibývá, nad jinými naopak převyšuje výpar nad srážkami a vody tam ubývá.

Tento rozdíl je plynule vyrovnáván mořskými proudy, které každoročně přenášejí asi 22 mil. Výše popsané proces mají globální charakter, oběh vody však můžeme vyjádřit také v konkrétním povodí. Uvedenou bilanční rovnici můžeme použít v případě hydrologicky uzavřeného povodí pro libovolné časové období. Je však třeba dbát na to, aby hodnoty jednotlivých členů bilanční rovnice byli vypočítané za stejné časové období.

V hydrologii se počítá hydrologická bilance za období hydrologického roku, který začíná 1. listopadu a končí 31. Za vstup do hydrologického cyklu můžeme považovat srážky. Při jejich dopadu na neprostupný povrch dochází k jejich retenci (zadržování), následnému výparu, nebo přímo k povrchovému odtoku. V případě kontaktu s vegetací dochází nejdříve k intercepci (zadržení vody vegetací) a následnému výparu.

tags: #formy #vody #v #prirode

Oblíbené příspěvky:

• Co je komunální odpad?
• Ochrana dřevin v Mnichovicích
• Odpadkový koš 45l nerez – recenze
• Nápověda pro PixWords
• Odpady v Jiříkovicích