Vznik vodní páry v přírodě a její význam

Voda je základní sloučenina vodíku a kyslíku, jejíž chemický vzorec je H2O. Molekula vody se skládá ze dvou atomů vodíku (H) a jednoho atomu kyslíku (O). Kapalná voda má při 20 °C hustotu 0,998 g/cm³, zatímco běžný led má hustotu asi 0,917 g/cm³, což vysvětluje, proč led plave na vodě.

Největší hustotu (prakticky 1 g/cm³) má kapalná voda při 3,95 °C. Teplota tání vody za standardního tlaku je 0 °C a teplota varu je 100 °C, přičemž při varu se voda vypařuje v celém svém objemu. S klesajícím tlakem se teplota varu snižuje, což je patrné například ve vyšších nadmořských výškách. Voda je klíčové rozpouštědlo pro pozemský život.

Vznik hydrosféry

V období utváření planety Země ještě nelze mluvit o existenci hydrosféry. Hydrosféra se začíná objevovat po zformování zemské kůry. Diferenciačními procesy, kdy se ze zemského pláště vyčlenila zemská kůra, probíhala na povrchu Země bouřlivá vulkanická činnost.

Při výstupu magmatu na povrch se uvolnilo obrovské množství vulkanických exhalátů (HF, NH3, HCl, H2S, SO2, CH4, CO, CO2, SiF4, Rn, atd.), magma obsahuje až 7% vody. V důsledku "správné" vzdálenosti Země od Slunce mohla vodní pára kondenzovat a zůstat v kapalném stavu. Vzniká první proto-hydrosféra. V té době měl světový oceán zcela odlišné chemické složení než má dnes.

Nicméně kyselé plyny sekundární atmosféry se stále rozpouštěly v oceánu a snižovaly tak jeho pH. Dnešní složení hydrosféry je výsledkem diferenciačních pochodů při formování jednotlivých sfér Země. Následně i života na Zemi.

Čtěte také: Základní pojmy environmentální chemie

Skupenství vody a její oběh na Zemi

Voda se na Zemi vyskytuje ve třech skupenstvích: plynném (vodní pára), kapalném a pevném. Z celkové plochy povrchu Země 510 mil. km2 zaujímají oceány a moře 360,7 mil. a pevnina 149,3 mil. km2 (29,3 %). V oceánu je obsaženo asi 94% slané vody. Voda se neustále zapojuje do oběhu vody na Zemi.

Voda vystavená slunečnímu záření se začne ohřívat a vypařovat. Tomuto ději říkáme evaporace. Kromě evaporace probíhá také výpar z živočichů a hlavně z rostlin, což označujeme jako evapotranspirace. Kondenzace (kapalnění) vodní páry v atmosféře vede ke vzniku oblačnosti, která je unášena vzdušnými proudy. Nakonec voda v kapalném nebo pevném stavu začne padat na zemský povrch jako srážky.

Část vody, která dopadne na pevninu, odteče zpět do oceánů (cca 1/3). Další část se akumuluje v rybnících, rašeliništích, atd., kde se část této vody odpaří (druhá 1/3). Poslední třetina se dostává do podzemního prostředí jako voda podzemní. Podzemní voda je vázaná ve zvodních, kde dochází k akumulaci vody a její retardaci.

Voda ve formě sněhových srážek nebo ledu se na Zemi nachází jak na moři, tak na pevnině. Z celkového množství pevných srážek je cca 70% vázáno na ledovce (95%) a horské (5%). Největší kontinentální ledovec je na Antarktidě (až 90% pevninského ledu), který zaujímá 13 miliónů km2 pevniny a trvale zamrznutá okolní moře.

Srážky

Srážky totiž přivádí vodu z konce cyklu zpět na začátek. Voda je ve vzduchu (atmosféře) nejvíce rozšířena ve formě vodní páry. Do vzduchu se neustále dostává velké množství vodní páry. Zdrojem vodní páry je hlavně: odpařování vody vlivem teploty a část vydechovaná organismy.

Čtěte také: Přehrady a Bezpečnost

Pro vznik srážek je důležitá teplota, která udává hranici kdy se přebytečné vodní páry začínají srážet na okolních předmětech (kondenzačních jádrech), tzv. rosný bod. Za podmínky dostatečného nasycení vzduchu a dosažení teploty rosného bodu dojde k vytvoření vodních kapek. Ty mohou podle podmínek vypadat různě. Vliv má hlavně výška od země. Při zemi vznikají mlhy a rosa, ve vyšších vrstvách naopak vznikají oblaky tvořené ledovými krystalky.

Srážky se podle jejich charakteru dělí na vertikální a horizontální. Jak již název napovídá, jedná se o srážky které se pohybují vertikálně. Tyto srážky mají počátek v oblacích. Mraky dělíme podle jejich výšky na vysoké (6-11 km) a nízké do 2 km. Když dosáhne hmotnost vody v mraku takové míry, že již není možné aby se masa udržela ve vzduchu pomocí vzestupných proudů, dojde k převládnutí gravitace a voda padá k zemi. Podle podmínek v atmosféře se změní také charakter srážek.

• Déšť: klasické kapky vody (kapalina obklopená svou parou v rovnováze) s různým průměrem.
• Sníh: padající drobné krystalky ledu - vločky, vločky mají různý tvar a žádné dvě vločky nejsou stejné.
• Kroupy: extrémní případ srážek. Jde o velké kompaktní kusy ledu, většinou kulovitého nebo vejcovitého tvaru. Mohou mít velikost od průměru několika milimetrů až do velikosti golfových míčků. Kroupy se mohou objevit v kterémkoliv ročním období. Kroupy mají při dopadu velkou energii a tudíž často tvoří značné škody na majetku.
• Mlha: velmi drobné kapičky tvořící se na kondenzačních jádrech (např. prachové zrnka) - velikostí může zabrat od několika jednotek m3 až do několika tisíců m3 na ploše až několik set m2.
• Rosa: jde o kapky vody, které kondenzují na povrchu půdy, rostlin a na předmětech nízko nad zemí. Nalezneme jí hlavně po ránu a navečer.
• Jinovatka: jde o podobné srážky jako rosa, ovšem vzniká při mrazech.
• Námraza: jde o směs krystalků ledu a amorfní formy, která v tenké vrstvě pokrývá plochu předmětů poblíž země. Důležité pro tvoření námrazy je, aby teplota povrchu daného předmětu dosáhla 0°C.

Množství srážek se udává v mm. 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.

Rozložení 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).

Čtěte také: Kompost a zahrada

Oběh vody mezi oceánem a pevninou

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).

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.

tags: #vodní #pára #v #přírodě #vznik

Oblíbené příspěvky:

• Přírodní poklad
• Vývoj přírody a člověka
• Výhody a nevýhody E85
• Přírodní inspirace pro interiér
• Obsah a nabídky časopisu Příroda