วัฏจักรของน้ำหรืออุทกวิทยา: ขั้นตอนและความสำคัญ - สิ่งแวดล้อม - 2025

น้ำวงจรหรือวัฏจักรคือการไหลเวียนของน้ำบนโลกที่เปลี่ยนแปลงระหว่างของเหลวก๊าซและของแข็งรัฐ ในการไหลเวียนของเลือดนี้น้ำจะเคลื่อนผ่านระหว่างไฮโดรสเฟียร์ชั้นบรรยากาศลิโธสเฟียร์และไครโอสเฟียร์

กระบวนการนี้เป็นพื้นฐานสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกเนื่องจากเซลล์ส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำ ในมนุษย์ 60% ของร่างกายเป็นน้ำถึง 70% ในสมองและ 90% ในปอด

วัฏจักรของน้ำครอบคลุมมวลน้ำทั้งหมดของดาวเคราะห์ทั้งบนพื้นผิวและใต้ดินในแม่น้ำมหาสมุทรอากาศและสิ่งมีชีวิต คุณสมบัติที่เกี่ยวข้องมากที่สุดของน้ำสำหรับวัฏจักรอุทกวิทยาคือจุดเดือดและจุดเยือกแข็ง

จุดเดือดหรืออุณหภูมิที่เปลี่ยนจากของเหลวเป็นก๊าซคือ 100 ºCที่ระดับน้ำทะเล (ลดลงตามความสูง) ในขณะที่จุดเยือกแข็งหรืออุณหภูมิที่น้ำผ่านจากของเหลวไปยังสถานะของแข็งคือ 0 ºC

คุณสมบัติที่โดดเด่นอีกประการหนึ่งคือลักษณะของตัวทำละลายสากลเนื่องจากเป็นของเหลวที่ละลายสารได้มากที่สุด (ไอออนขั้วและโมเลกุล) น้ำซึ่งประกอบด้วยไฮโดรเจนสองอะตอมและหนึ่งในออกซิเจนมีขั้วบวก (ไฮโดรเจน) และขั้วลบ (ออกซิเจน)

ในวัฏจักรของน้ำองค์ประกอบนี้ต้องผ่าน 6 ขั้นตอน ได้แก่ การระเหยและการคายน้ำการควบแน่นการตกตะกอนการไหลบ่าการแทรกซึมและการไหลเวียน พลังงานที่ขับเคลื่อนวัฏจักรของน้ำคือพลังงานแสงอาทิตย์และอีกแรงพื้นฐานคือแรงโน้มถ่วงซึ่งทำให้เกิดการตกตะกอนไหลบ่าและการแทรกซึม

ขั้นตอนของวัฏจักรของน้ำ

วัฏจักรของน้ำ ที่มา: Malama ขั้นตอนของวัฏจักรของน้ำไม่ได้เป็นลำดับอย่างเคร่งครัดกล่าวคือไม่ใช่ว่าโมเลกุลของน้ำทุกตัวจะต้องผ่านไปทั้งหมดในแต่ละรอบของวัฏจักร การรวมกันของขั้นตอนทั้งหมดเป็นการไหลแบบปิดหรือวัฏจักรซึ่งรวมถึงการระเหยของน้ำและการไหลเวียนของบรรยากาศ

ต่อมาน้ำจะกลั่นตัวและตกตะกอนไหลเวียนผ่านแม่น้ำหรือสะสมในทะเลสาบและมหาสมุทรซึ่งเกิดการระเหยใหม่ อีกส่วนหนึ่งไหลจากพื้นดินส่วนนี้ระเหยและอีกส่วนหนึ่งแทรกซึมสะสมหรือหมุนเวียนอยู่ใต้ดิน

โดยเฉลี่ยแล้วทุกๆ 8 วันจะมีการเปลี่ยนน้ำในบรรยากาศทั้งหมดและทุกๆ 16 ถึง 180 วันจะมีการเปลี่ยนน้ำในแม่น้ำ ในทางตรงกันข้ามน้ำในทะเลสาบหรือธารน้ำแข็งยังคงอยู่ได้นานถึง 100 ปีหรือมากกว่านั้น

1- การระเหยและการระบายเหงื่อ

การระเหยคือการเปลี่ยนแปลงของน้ำจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซโดยการเพิ่มอุณหภูมิ อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นนี้เป็นผลมาจากความร้อนที่เกิดจากรังสีดวงอาทิตย์ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอัลตราไวโอเลต

ในทำนองเดียวกันความร้อนที่แผ่ออกมา (รังสีอินฟราเรด) จากโลกและวัตถุที่อยู่บนพื้นผิวของมันก่อให้เกิดความร้อนของน้ำ

น้ำระเหยเมื่อถึง100ºCหรือน้อยกว่าขึ้นอยู่กับความดันบรรยากาศ การทำให้เป็นแก๊สของน้ำประกอบด้วยการที่โมเลกุลของน้ำถูกประจุด้วยพลังงานจลน์เพิ่มการเคลื่อนที่และขยายตัวของน้ำ

เมื่อโมเลกุลแยกออกจากกันน้ำจะสูญเสียการเชื่อมโยงกันที่ได้รับมอบหมายจากคุณสมบัติของเหลวและแรงตึงผิวจะแตก เมื่อน้ำหนักเบาลงน้ำที่เปลี่ยนเป็นก๊าซจะลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศเป็นไอน้ำ

อุณหภูมิความชื้นสัมพัทธ์และลม

ในเกือบทุกกรณีน้ำในมหาสมุทรแม่น้ำและในดินไม่ถึง 100 ºC แต่การระเหยเกิดขึ้นเนื่องจากในชั้นของน้ำมีโมเลกุลที่ร้อนขึ้นมากกว่าส่วนอื่น ๆ และทำลายแรงตึงผิว , ระเหย.

ถ้าอากาศแห้งมาก (ความชื้นสัมพัทธ์ต่ำ) โมเลกุลของน้ำที่ทำลายแรงตึงผิวจะมีแนวโน้มที่จะผ่านไปในอากาศได้ง่ายขึ้น หากในทางกลับกันมีลมสิ่งนี้จะลากชั้นของไอน้ำที่สะสมอยู่บนน้ำ

อัตราการระเหยสูงสุดเกิดขึ้นในมหาสมุทรซึ่งอัตราการระเหยเป็นเจ็ดเท่าของพื้นผิวโลก

การระเหยแบบ Edaphic

ของน้ำที่แทรกซึมในดินส่วนหนึ่งมาถึงชั้นน้ำใต้ดิน (โซนอิ่มตัว) ในขณะที่อีกส่วนหนึ่งจะร้อนขึ้นระหว่างการขนส่งผ่านโซนไม่อิ่มตัวและระเหยกลับสู่พื้นผิว

เหงื่อ

พืชต้องการน้ำสำหรับกระบวนการเผาผลาญซึ่งส่วนใหญ่ได้รับจากดิน พวกมันทำสิ่งนี้ผ่านรากและเมื่อมันไปถึงใบไม้และส่วนหนึ่งจะถูกใช้สำหรับกระบวนการสังเคราะห์ด้วยแสง

อย่างไรก็ตามประมาณ 95% ของน้ำที่พืชดูดซึมจะถูกปล่อยสู่สิ่งแวดล้อมในรูปของไอน้ำในเหงื่อ ไอน้ำจะถูกปล่อยออกมาทางปากใบในผิวหนังชั้นนอกทางใบ

2- การควบแน่น

เป็นทางผ่านของก๊าซไปสู่สถานะของเหลวซึ่งเกิดขึ้นบนพื้นผิวเนื่องจากอุณหภูมิลดลง เมื่ออุณหภูมิลดลงโมเลกุลของน้ำจะลดพลังงานจลน์และยึดติดกันมากขึ้นเพื่อให้ควบแน่น

หยดน้ำเนื่องจากการควบแน่น ที่มา: Nicole Lópezกระบวนการนี้ต้องการให้มีอนุภาคที่น้ำเกาะอยู่และอุณหภูมิของอนุภาคเหล่านี้ต้องต่ำกว่าอุณหภูมิอิ่มตัวของน้ำ ภายใต้เงื่อนไขเหล่านี้จะถึงจุดน้ำค้างหรืออุณหภูมิน้ำค้างนั่นคืออุณหภูมิที่น้ำกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ

การก่อตัวของเมฆ

การก่อตัวของเมฆ ที่มา: อรุณกุลเชษฐาอากาศเพิ่มขึ้นเมื่อได้รับความร้อนและในกระบวนการนี้จะพัดพาไอน้ำที่เกิดจากการระเหยบนพื้นผิวโลกออกไป เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นอุณหภูมิจะลดลงจนกว่าจะถึงจุดน้ำค้างและกลั่นตัวเป็นหยดน้ำ

ดังนั้นจึงเกิดหยดน้ำขนาดเล็กที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระหว่าง 0.004 ถึง 0.1 มม. ซึ่งพัดพาโดยลมและท้ายที่สุดก็ชนกัน การสะสมของจุดควบแน่นเหล่านี้จะก่อตัวเป็นเมฆซึ่งเมื่อถึงจุดอิ่มตัวของน้ำจะทำให้เกิดการตกตะกอน

น้ำแข็ง

หากอุณหภูมิต่ำมากจะเกิดน้ำค้างแข็งนั่นคือชั้นเกล็ดหรือเข็มเป็นน้ำแข็งชิ้นเล็ก ๆ สิ่งนี้เกิดจากการสะสมของไอน้ำโดยตรงบนพื้นผิวไม่ใช่โดยการตกตะกอน

3- หยาดน้ำฟ้า

ฝนตกปรอยๆ ที่มา: Cassini83 การตกตะกอนคือการตกของน้ำควบแน่นในรูปของเหลวหรือของแข็งจากชั้นบรรยากาศสู่พื้นผิวโลก เมื่อน้ำควบแน่นสะสมอยู่ในบรรยากาศในรูปของเมฆน้ำหนักของมันจะเพิ่มขึ้นจนไม่สามารถหลีกเลี่ยงแรงโน้มถ่วงได้

ฝน

ฝนคือการตกตะกอนของน้ำในสถานะของเหลวซึ่งมีความสำคัญมากเนื่องจากมันกระจายน้ำจืดไปยังพื้นผิวโลก 91% ของน้ำที่ตกตะกอนจะส่งกลับสู่มหาสมุทรโดยตรง 9% ไปที่ฝูงทวีปเพื่อป้อนแอ่งกลับคืนสู่มหาสมุทร

เนวาดา

หากอุณหภูมิในชั้นบนของบรรยากาศต่ำพอน้ำที่ควบแน่นจะตกผลึกเป็นเกล็ดหิมะ เมื่อพวกมันเพิ่มขนาดและสะสมพวกมันก็จะตกตะกอนด้วยแรงโน้มถ่วงและทำให้เกิดหิมะ

ลูกเห็บ

เป็นหินน้ำแข็งที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 5 และ 50 มิลลิเมตรหรือใหญ่กว่าซึ่งเกิดขึ้นรอบ ๆ อนุภาคของวัสดุแขวนลอย เมื่อน้ำแข็งที่สะสมรอบอนุภาคมีน้ำหนักมากพอก็จะตกตะกอน

4- น้ำท่า

น้ำที่ตกตะกอนอาจตกลงสู่แหล่งน้ำโดยตรง (บ่อน้ำแม่น้ำทะเลสาบหรือมหาสมุทร) หรือลงสู่พื้นดิน ในทำนองเดียวกันแหล่งน้ำสามารถล้นออกมาได้นั่นคือส่วนหนึ่งของน้ำที่บรรจุอยู่จะหลุดรอดจากขอบเขตการกักกัน

กระบวนการที่สร้างกระแสน้ำอันเป็นผลมาจากการล้นภาชนะหรือช่องทางนี้เรียกว่าการไหลบ่า สิ่งนี้ถูกสร้างขึ้นเมื่อปริมาณน้ำที่ตกตะกอนหรือล้นภาชนะมากกว่าความสามารถในการแทรกซึมของดิน

5- การแทรกซึม

การแทรกซึมเป็นกระบวนการที่น้ำแทรกซึมเข้าไปในดินผ่านรูพรุนและรอยแตก อัตราการแทรกซึมหรือปริมาณน้ำที่จัดการซึมลงไปในดินในเวลาที่กำหนดขึ้นอยู่กับปัจจัยต่างๆ

ตัวอย่างเช่นในดินทรายที่มีอนุภาคหยาบซึ่งทำให้รูขุมขนกว้างขึ้นการแทรกซึมจะมากขึ้น ในขณะที่อยู่ในดินเหนียวซึ่งมีอนุภาคละเอียดกว่าการแทรกซึมจะน้อยกว่า

ชั้นดิน

ดินประกอบด้วยขอบฟ้าหรือชั้นต่างๆที่เรียงซ้อนกันโดยแต่ละชั้นมีลักษณะเฉพาะของตัวเอง มีดินที่มีขอบฟ้าพื้นผิวหรือขอบฟ้า A ซึมผ่านได้สูงในขณะที่ขอบฟ้าล่างบางแห่งมีน้อยกว่า

หากน้ำที่แทรกซึมไปพบกับชั้นที่ไม่สามารถซึมผ่านได้น้ำจะสะสมอยู่บนนั้นหรือไหลเวียนในแนวนอน สิ่งนี้ก่อตัวเป็นแหล่งน้ำใต้ดินหรือชั้นหินอุ้มน้ำซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในฐานะแหล่งน้ำจืด

ปริมาณน้ำใต้ดินทั่วโลกประมาณ 20 เท่าของน้ำผิวดินบนโลก แหล่งน้ำนี้เป็นสิ่งที่รักษาการไหลของแม่น้ำและให้น้ำแก่พืช

สปริงส์

น้ำที่สะสมอยู่ในดินดานสามารถหาทางออกสู่ภายนอกและก่อตัวเป็นน้ำพุได้ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือแหล่งน้ำธรรมชาติที่ไหลทะลักออกมาจากพื้นโลกจนกลายเป็นสระน้ำหรือแม่น้ำ

6- การไหลเวียน

น้ำส่วนใหญ่มีอยู่ในมหาสมุทรทะเลสาบและอ่างเก็บน้ำใต้ดินหรือแช่แข็งที่เสาหรือบนภูเขาสูง อย่างไรก็ตามส่วนที่เกี่ยวข้องอยู่ในการหมุนเวียนอย่างถาวรทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของวัฏจักรของน้ำ

กระแสอากาศ

ความแตกต่างของอุณหภูมิระหว่างจุดต่างๆของชั้นบรรยากาศของโลกทำให้เกิดการเคลื่อนตัวของมวลอากาศ การกระจัดเหล่านี้ทำให้เกิดความแตกต่างของความดันบรรยากาศและลมที่พัดพาไอน้ำ

มวลของอากาศร้อนลอยขึ้นจากพื้นผิวโลกไปสู่ชั้นบนของบรรยากาศ ในทำนองเดียวกันอากาศจะเคลื่อนที่ในแนวนอนจากบริเวณความกดอากาศสูงไปยังบริเวณความกดอากาศต่ำ

กระแสน้ำในมหาสมุทร

ในมหาสมุทรน้ำมีการไหลเวียนของเลือดอย่างต่อเนื่องก่อให้เกิดกระแสน้ำในทะเล สิ่งเหล่านี้กำหนดโดยการเคลื่อนไหวของการหมุนและการแปลของโลก

แม่น้ำ

น้ำที่ตกตะกอนบนภูเขาไหลลงเนินเนื่องจากแรงโน้มถ่วงตามเส้นชั้นความสูงของภูมิประเทศ ในกระบวนการนี้ร่องน้ำเกิดจากผลการกัดกร่อนของน้ำเองและถูกส่งผ่านช่อง ด้วยวิธีนี้จะมีการสร้างสายน้ำที่อาจเกิดขึ้นชั่วคราวหรือถาวร

การแช่แข็งของน้ำ

ส่วนหนึ่งของน้ำที่ตกตะกอนบนโลกไม่หมุนเวียนเพราะถูกตรึงในรูปของน้ำแข็ง ในน้ำทะเลจุดเยือกแข็งต่ำกว่า 0 ° C เนื่องจากมีเกลืออยู่สูง (โดยทั่วไปคือ -2 ° C)

ในทางกลับกันหากไม่มีอนุภาคที่น้ำเกาะอยู่จุดเยือกแข็งจะลดลงถึง - 42 ºC

ความสำคัญของวัฏจักรของน้ำ

ของเหลวที่สำคัญ

สิ่งมีชีวิตต้องการน้ำในการดำรงชีวิตจริงๆแล้วเซลล์ของสิ่งมีชีวิตประกอบด้วยน้ำในสัดส่วนที่สูง น้ำซึ่งเป็นตัวทำละลายสากลและสามารถละลายตัวถูกละลายได้จำนวนมากเป็นสิ่งสำคัญในปฏิกิริยาทางชีวเคมีของเซลล์

ขั้นตอนต่างๆของน้ำ แหล่งที่มา: เป็นวัฏจักรของน้ำโดยผ่านการตกตะกอนและผ่านแม่น้ำทะเลสาบและชั้นหินอุ้มน้ำใต้ดินเป็นแหล่งน้ำที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิต การผลิตขั้นต้นโดยการสังเคราะห์ด้วยแสงเป็นกระบวนการที่รับประกันการเปลี่ยนพลังงานแสงอาทิตย์ให้เป็นพลังงานที่มีประโยชน์สำหรับชีวิต

ไม่สามารถสังเคราะห์แสงได้หากไม่มีน้ำทั้งในกรณีของแพลงก์ตอน (สิ่งมีชีวิตในน้ำ) และในพืชบก

การควบคุมอุณหภูมิ

มวลของน้ำที่มีอยู่บนโลกตลอดจนการหมุนเวียนในวัฏจักรของอุทกวิทยาเป็นตัวควบคุมความร้อน ความร้อนจำเพาะสูงของน้ำจะค่อยๆดูดซับความร้อนและค่อยๆปล่อยออกมา

ในทำนองเดียวกันสิ่งมีชีวิตควบคุมความร้อนในร่างกายโดยส่งไปยังน้ำในร่างกายและสูญเสียไปทางเหงื่อ

การบำบัดน้ำ

เมื่อน้ำระเหยมันจะปลดปล่อยมลพิษและเกลือที่ละลายน้ำออกมาดังนั้นเมื่อมันตกตะกอนก็จะเป็นน้ำจืดและค่อนข้างบริสุทธิ์ อย่างไรก็ตามมีก๊าซและอนุภาคที่ก่อให้เกิดมลพิษในบรรยากาศอันเป็นผลมาจากกิจกรรมของมนุษย์ซึ่งอาจส่งผลต่อคุณภาพของมัน

เหตุการณ์ภูมิอากาศ

วัฏจักรของน้ำเป็นตัวกำหนดหรือก่อให้เกิดการดำรงอยู่ของปรากฏการณ์ทางภูมิอากาศเช่นฝนหิมะและพายุลูกเห็บ ในทำนองเดียวกันมันกำหนดลักษณะของหมอกการท่วมของแม่น้ำเป็นระยะ ๆ หรือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิบนพื้นผิวโลก

ผลกระทบเชิงลบ

วัฏจักรของน้ำยังส่งผลเสียต่อมนุษย์เช่นการชะล้างพังทลายและภัยธรรมชาติทางสังคม

การรั่วไหล

ประกอบด้วยการล้างหรือลากธาตุอาหารที่มีอยู่ในดินเนื่องจากผลของตัวทำละลายของน้ำที่แทรกซึม ในดินเกษตรที่มีความสามารถในการกักเก็บธาตุอาหารต่ำปรากฏการณ์นี้ทำให้ดินเสื่อมโทรม

การกัดกร่อน

เป็นการสูญเสียการสึกหรอของดินหรือหินอันเป็นผลมาจากการกระทำทางกลของลมหรือน้ำ น้ำที่ไหลบ่ามีอำนาจในการกัดกร่อนของดินและหินสูงขึ้นอยู่กับลักษณะโครงสร้างและแร่วิทยาของสิ่งเหล่านี้

ในดินเปล่าที่มีความลาดชันซึ่งตั้งอยู่ในพื้นที่ที่มีฝนตกมากการกัดเซาะจะสูง การสูญเสียดินจากสาเหตุนี้ส่งผลกระทบทางเศรษฐกิจอย่างมากต่อการผลิตอาหาร

ภัยพิบัติทางสังคมและธรรมชาติ

ฝนที่ตกกระหน่ำเช่นเดียวกับหิมะตกหนักและพายุลูกเห็บที่ตกหนักอาจทำให้เกิดผลกระทบเชิงลบต่อโครงสร้างของมนุษย์และชุมชน ในทำนองเดียวกันการล้นของแม่น้ำและการเพิ่มขึ้นของระดับน้ำทะเลทำให้เกิดน้ำท่วมในพื้นที่ที่มีประชากรและพื้นที่เพาะปลูก

ด้วยการกระทำของมนุษย์เปลี่ยนแปลงวงจรธรรมชาติและทำให้เกิดภัยพิบัติเช่นภาวะโลกร้อนหรือการสร้างสิ่งอำนวยความสะดวกในพื้นที่ที่มีความเสี่ยงสูง

อ้างอิง

1. Calow, P. (Ed.) (1998). สารานุกรมนิเวศวิทยาและการจัดการสิ่งแวดล้อม
2. Margalef, R. (1974). นิเวศวิทยา. รุ่น Omega
3. Ordoñez-Gálvez, JJ (2011). วัฏจักรของอุทกวิทยา ไพรเมอร์ทางเทคนิค สมาคมภูมิศาสตร์แห่งลิมา
4. Sterling, TM และHernández-Rios, I. (2019). Transpiration - การเคลื่อนย้ายของน้ำผ่านพืช ห้องสมุดวิทยาศาสตร์พืชและดิน พิมพ์บทเรียน
5. Vera, C. และ Camilloni, I. (s / f). วัฏจักรของน้ำ สำรวจ โปรแกรมฝึกอบรมมัลติมีเดีย กระทรวงศึกษาธิการวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี.