9.- LA HIDROSFERA
1.- EL AGUA UNA SUSTANCIA ASOMBROSA
La forma y naturaleza de sus moléculas confiere al agua propiedades asombrosas y diferantes a las de otras sustancias parecidas. Por ejemplo:
DILATACIÓN Y DENSIDAD
Una de las propiedades físicas más curiosas e importantes del agua es su dilatación anómala.
En general, cuando un líquido se calienta , se dilata y disminuye su densidad y cuando se enfría hasta solidificarse, se contrae y aumenta su densidad. El agua no se comporta así:
- Al calentar el agua entre 0ºC y 4ºC, se contrae y, por tanto, aumenta su densidad.
Los glaciares. Son enormes masas de hielo que se forman sobre las tierras emergidas debido a la acumulación y compactación de grandes cantidades de nieve. Este hielo tiene una estructura más compacta y suele verse de un bello color azul.
En las zonas polares como, como en Groenlandia o en la Antártida, los glaciares cubren zonas polares muy extensas, tienen forma de meseta y se llaman casquetes. Los que se forman en las cumbres de las montañas son de menor tamaño y forman lenguas de hielo.
EL CICLO HIDROLÓGICO
La energía del sol y la gravedad hacen que el agua de la Tierra experimenten continuos intercambios entre las diferentes capas del planeta en las que se encuentra (hidrosfera, atmósfera, biosfera...). Estos intercambios tienen lugar mediante procesos en los que el agua se ve sometida a frecuentes cambios de estado y desplazamientos a favor de la pendiente . Todos estos procesos dan lugar a lo que conocemos como ciclo hidrólógico.
El agua no permanece estacionaria sobre la Tierra sino que se establece una circulación del agua entre los océanos, la atmósfera y la litosfera-biosfera de forma permanente.
El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua).
Fases del ciclo hidrológico
1.- EL AGUA UNA SUSTANCIA ASOMBROSA
El agua es un compuesto químico, es decir está constituida por moléculas. Cada molécula está formada por tres átomos: dos de hidrógeno y uno de oxígeno, se representa como H2O.
La forma y naturaleza de sus moléculas confiere al agua propiedades asombrosas y diferantes a las de otras sustancias parecidas. Por ejemplo:
- Su dilatación y su densidad son peculiares
- El agua es el mejor disolvente conocido
- El agua es una sustancia ideal para absorber y acumular calor
DILATACIÓN Y DENSIDAD
Una de las propiedades físicas más curiosas e importantes del agua es su dilatación anómala.
La experiencia nos dice que, cuando calentamos un cuerpo, se dilata y, cuando lo enfriamos, se contrae. Pero con el agua esto no sucede así. Cuando el agua se congela, se dilata. Es decir, aumenta de volumen: una masa de hielo tiene mayor volumen que la misma masa de agua. Este hecho se denomina dilatación anómala del agua.
En general, cuando un líquido se calienta , se dilata y disminuye su densidad y cuando se enfría hasta solidificarse, se contrae y aumenta su densidad. El agua no se comporta así:
- Al calentar el agua entre 0ºC y 4ºC, se contrae y, por tanto, aumenta su densidad.
La densidad del agua varía con la temperatura, de forma que la densidad máxima (1 g/cm3) corresponde al agua líquida a una temperatura de 3,98 ºC. El hielo es menos denso. También es menos densa el agua más caliente.
La dilatación anómala del agua es muy importante en los ecosistemas acuáticos. En un lago de montaña, por ejemplo, al llegar el invierno, el agua se congela. Pero como el hielo flota, solamente se congela una delgada capa de agua, que queda en la superficie. El agua por debajo está muy fría, pero el hielo la aísla de las bajas temperaturas del exterior y, así, no llega a congelarse. Gracias a esto, las plantas y los animales acuáticos pueden sobrevivir en invierno. En la hidrosfera, normalmente, siempre hay agua líquida bajo el hielo.
El hecho de que el agua no siga la conducta de los demás cuerpos, en lo que a la dilatación se refiere, es providencial para la vida marina en las zonas árticas.
El hecho de que el agua no siga la conducta de los demás cuerpos, en lo que a la dilatación se refiere, es providencial para la vida marina en las zonas árticas.
En todo caso, el agua que se encuentra en contacto con el hielo estará a una temperatura de 0 °C, demasiado baja para permitir la vida marina.
Más abajo, el agua a 4 °C presenta mayor densidad que a 0 °C, por lo que el agua del fondo estará más caliente que la que se encuentra en contacto con el hielo.
Esta pequeña diferencia de 4 °C es la que hace posible que en los mares árticos pueda haber vida marina.
Además de la dilatación anómala, el agua tiene otras propiedades que son de gran interés y que permiten explicar muchos fenómenos que suceden en el planeta y en los ecosistemas acuáticos.
El poder disolvente del agua
La estructura de la molécula de agua la hace capaz de actuar como un disolvente poderoso de muchas sustancias. Si se introduce un cristal de cloruro de sodio en agua, las moléculas de agua rodean a los iones de sodio y cloro, atrayéndolos por sus extremos negativos o positivos, respectivamente.
El movimiento de las moléculas de agua arrastra a los iones que se dispersan por ella, formando una disolución de cloruro de sodio en agua. Ello hace que en la naturaleza exista un enorme número de disoluciones acuosas.
CALOR ESPECÍFICO
El calor específico de una sustancia es la cantidad de energía (en forma de calor) que hay que aportar para elevar en 1 ºC la temperatura de un gramo de esa sustancia. Se mide en julios por gramo y grado centígrado. El calor específico del agua es notablemente elevado: 4,184 J/g ºC (compárese este valor con el del mercurio, 0,139 J/g ºC). Esto quiere decir que para subir 1 ºC la temperatura del agua, hace falta mucha energía y que, cuando el agua se enfría, libera mucho calor.
La importancia de este hecho radica en que el agua es un magnífico regulador de la temperatura, por ejemplo, en las regiones costeras. Los océanos son enormes acumuladores del calor solar que llega a la superficie terrestre.
Esta propiedad convierte al agua en una sustancia ideal para absorber y acumular calor, por ejemplo, en los sistemas de calefacción o refrigeración.
Esta propiedad convierte al agua en una sustancia ideal para absorber y acumular calor, por ejemplo, en los sistemas de calefacción o refrigeración.
Muchas de estas propiedades tienen relación con los cambios de estado del agua, y con la forma en que estos se realizan (energía necesaria, puntos de fusión y ebullición, etc.).
PUNTOS DE FUSIÓN Y EBULLICIÓN
El punto de fusión del agua, que coincide con el de congelación, es de 0 ºC. Es la temperatura a la que coexisten los estados sólido (hielo) y líquido del agua. El punto de ebullición es 100 ºC: a esa temperatura coexisten los estados líquido y gaseoso (vapor de agua). Este amplio margen entre ambos puntos tiene un gran interés en la naturaleza: garantiza la existencia de agua líquida en un amplio margen de temperaturas.
Este mantenimiento del agua líquida tiene gran importancia para su circulación por el planeta y también para la biosfera.
CALOR DE VAPORIZACIÓN
El calor de vaporización es la cantidad de calor que hay que aportar a un gramo de una sustancia en estado líquido para que se vaporice, es decir, para que pase a estado gaseoso.
El agua tiene un calor de vaporización muy elevado. Esto quiere decir que es necesario aportar mucha energía para que se vaporice, y que, cuando se condensa, libera mucha energía.
La consecuencia directa de este hecho es que el agua es un excelente refrigerante. Esta es la razón por la que el sudor, al evaporarse sobre la piel, hace que esta se refresque.
2.- EL AGUA EN LA TIERRA
EL AGUA EN ESTADO LÍQUIDO
La mayor parte del agua de la Tierra se encuentra en estado líquido y se didtribuye de la siguiente manera:
Los océanos y los mares
Están formados por agua salada y cubren casi las tres cuartas partes de la superficie terrestre.
EL HIELO
La mayor parte del hielo presente en la Tierra se concentra en las regiones polare. El resto ocupa zonas también muy frias, como las cumbres de las altas montañas. podemos diferenciar dos grandes conjuntos de hielo:
- Las banquisas polares. Son las capas de hielo que cubren los oceános Ártico y Antártico. Pueden tener varios metros de espesor y su extensión es variable ( mayor en invierno que en verano).
2.- EL AGUA EN LA TIERRA
EL AGUA EN ESTADO LÍQUIDO
La mayor parte del agua de la Tierra se encuentra en estado líquido y se didtribuye de la siguiente manera:
Los océanos y los mares
Están formados por agua salada y cubren casi las tres cuartas partes de la superficie terrestre.
Las agua continentales
Son, mayoritariamente , aguas dulces, aunque algunas tienen un elevado contenido en sales. Se encuentran en:
-Aguas subterráneas. Son aguas que se infiltran en el subsuelo a través de los poros y fisuras de las rocas. Allí se acumulan en masas de las rocas. Alli se acumulan en masas de rocas porosas llamadas acuíferos.
-Ríos, arroyos, torrentes... Son las aguas que circulan por las pendientes del relieve, formando corrientes permanentes o estacionales
-Lagos, lagunas, charcas... Son acumulaciones de agua de diversa extensión. Algunas solo perduran durante las épocas húmedas.
Las nubes
Son acumulaciones de gotitas de agua líquida (dulce) que se condensan sobre las partículas del polvo atmosférico, por lo que se encuentran en suspensión en la atmósfera.
EL VAPOR DE AGUA
El agua en estado gaseoso (vapor de agua) es una mínima parte del agua total presente en la Tierra y no forma parte de la hidrosfera, sino de la atmósfera. A pesar de ello, interviene en muchos de los procesos de la dinámica de la hidrosfera.
Son acumulaciones de gotitas de agua líquida (dulce) que se condensan sobre las partículas del polvo atmosférico, por lo que se encuentran en suspensión en la atmósfera.
EL VAPOR DE AGUA
El agua en estado gaseoso (vapor de agua) es una mínima parte del agua total presente en la Tierra y no forma parte de la hidrosfera, sino de la atmósfera. A pesar de ello, interviene en muchos de los procesos de la dinámica de la hidrosfera.
EL HIELO
La mayor parte del hielo presente en la Tierra se concentra en las regiones polare. El resto ocupa zonas también muy frias, como las cumbres de las altas montañas. podemos diferenciar dos grandes conjuntos de hielo:
- Las banquisas polares. Son las capas de hielo que cubren los oceános Ártico y Antártico. Pueden tener varios metros de espesor y su extensión es variable ( mayor en invierno que en verano).
Los glaciares. Son enormes masas de hielo que se forman sobre las tierras emergidas debido a la acumulación y compactación de grandes cantidades de nieve. Este hielo tiene una estructura más compacta y suele verse de un bello color azul.
En las zonas polares como, como en Groenlandia o en la Antártida, los glaciares cubren zonas polares muy extensas, tienen forma de meseta y se llaman casquetes. Los que se forman en las cumbres de las montañas son de menor tamaño y forman lenguas de hielo.
EL CICLO HIDROLÓGICO
La energía del sol y la gravedad hacen que el agua de la Tierra experimenten continuos intercambios entre las diferentes capas del planeta en las que se encuentra (hidrosfera, atmósfera, biosfera...). Estos intercambios tienen lugar mediante procesos en los que el agua se ve sometida a frecuentes cambios de estado y desplazamientos a favor de la pendiente . Todos estos procesos dan lugar a lo que conocemos como ciclo hidrólógico.
El agua no permanece estacionaria sobre la Tierra sino que se establece una circulación del agua entre los océanos, la atmósfera y la litosfera-biosfera de forma permanente.
El ciclo hidrológico se define como la secuencia de fenómenos por medio de los cuales el agua pasa de la superficie terrestre, en la fase de vapor, a la atmósfera y regresa en sus fases líquida y sólida. La transferencia de agua desde la superficie de la Tierra hacia la atmósfera, en forma de vapor de agua, se debe a la evaporación directa, a la transpiración por las plantas y animales y por sublimación (paso directo del agua sólida a vapor de agua).
Fases del ciclo hidrológico
Evaporación
El ciclo se inicia sobre todo en las grandes superficies líquidas (lagos, mares y océanos) donde la radiación solar favorece que continuamente se forme vapor de agua. El vapor de agua, menos denso que el aire, asciende a capas más altas de la atmósfera, donde se enfría y se condensa formando nubes.
El ciclo se inicia sobre todo en las grandes superficies líquidas (lagos, mares y océanos) donde la radiación solar favorece que continuamente se forme vapor de agua. El vapor de agua, menos denso que el aire, asciende a capas más altas de la atmósfera, donde se enfría y se condensa formando nubes.
Precipitación
Cuando por condensación las partículas de agua que forman las nubes alcanzan un tamaño superior a 0,1 mm comienza a formarse gotas, gotas que caen por gravedad dando lugar a las precipitaciones (en forma de lluvia, granizo o nieve).
Retención
Pero no todo el agua que precipita llega a alcanzar la superficie del terreno. Una parte del agua de precipitación vuelve a evaporarse en su caída y otra parte es retenida (“agua de intercepción”) por la vegetación, edificios, carreteras, etc., y luego se evapora.
Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda retenida en charcas, lagos y embalses (“almacenamiento superficial”) volviendo una gran parte de nuevo a la atmósfera en forma de vapor.
Escorrentía superficial
Otra parte circula sobre la superficie y se concentra en pequeños cursos de agua, que luego se reúnen en arroyos y más tarde desembocan en los ríos (“escorrentía superficial”). Este agua que circula superficialmente irá a parar a lagos o al mar, donde una parte se evaporará y otra se infiltrará en el terreno.
Infiltración
Pero también una parte de la precipitación llega a penetrar la superficie del terreno (“infiltración”) a través de los poros y fisuras del suelo o las rocas, rellenando de agua el medio poroso.
Evapotranspiración
En casi todas las formaciones geológicas existe una parte superficial cuyos poros no están saturados en agua, que se denomina “zona no saturada”, y una parte inferior saturada en agua, y denominada “zona saturada”. Una buena parte del agua infiltrada nunca llega a la zona saturada sino que es interceptada en la zona no saturada. En la zona no saturada una parte de este agua se evapora y vuelve a la atmósfera en forma de vapor, y otra parte, mucho más importante cuantitativamente, se consume en la “transpiración” de las plantas. Los fenómenos de evaporación y transpiración en la zona no saturada son difíciles de separar, y es por ello por lo que se utiliza el término “evapotranspiración” para englobar ambos términos.
Escorrentía subterránea
El agua que desciende, por gravedad-percolación y alcanza la zona saturada constituye la “recarga de agua subterránea.
Cuando por condensación las partículas de agua que forman las nubes alcanzan un tamaño superior a 0,1 mm comienza a formarse gotas, gotas que caen por gravedad dando lugar a las precipitaciones (en forma de lluvia, granizo o nieve).
Retención
Pero no todo el agua que precipita llega a alcanzar la superficie del terreno. Una parte del agua de precipitación vuelve a evaporarse en su caída y otra parte es retenida (“agua de intercepción”) por la vegetación, edificios, carreteras, etc., y luego se evapora.
Del agua que alcanza la superficie del terreno, una parte queda retenida en charcas, lagos y embalses (“almacenamiento superficial”) volviendo una gran parte de nuevo a la atmósfera en forma de vapor.
Escorrentía superficial
Otra parte circula sobre la superficie y se concentra en pequeños cursos de agua, que luego se reúnen en arroyos y más tarde desembocan en los ríos (“escorrentía superficial”). Este agua que circula superficialmente irá a parar a lagos o al mar, donde una parte se evaporará y otra se infiltrará en el terreno.
Infiltración
Pero también una parte de la precipitación llega a penetrar la superficie del terreno (“infiltración”) a través de los poros y fisuras del suelo o las rocas, rellenando de agua el medio poroso.
Evapotranspiración
En casi todas las formaciones geológicas existe una parte superficial cuyos poros no están saturados en agua, que se denomina “zona no saturada”, y una parte inferior saturada en agua, y denominada “zona saturada”. Una buena parte del agua infiltrada nunca llega a la zona saturada sino que es interceptada en la zona no saturada. En la zona no saturada una parte de este agua se evapora y vuelve a la atmósfera en forma de vapor, y otra parte, mucho más importante cuantitativamente, se consume en la “transpiración” de las plantas. Los fenómenos de evaporación y transpiración en la zona no saturada son difíciles de separar, y es por ello por lo que se utiliza el término “evapotranspiración” para englobar ambos términos.
Escorrentía subterránea
El agua que desciende, por gravedad-percolación y alcanza la zona saturada constituye la “recarga de agua subterránea.
El agua subterránea puede volver a la atmósfera por evapotranspiración cuando el nivel saturado queda próximo a la superficie del terreno. Otras veces, se produce la descarga de las aguas subterráneas, la cual pasará a engrosar el caudal de los ríos, rezumando directamente en el cauce o a través de manantiales, o descarga directamente en el mar, u otras grandes superficies de agua, cerrándose así el ciclo hidrológico.
El ciclo hidrológico es un proceso continuo pero irregular en el espacio y en el tiempo. Una gota de lluvia puede recorrer todo el ciclo o una parte de él. Cualquier acción del hombre en una parte del ciclo, alterará el ciclo entero para una determinada región. El hombre actúa introduciendo cambios importantes en el ciclo hidrológico de algunas regiones de manera progresiva al desecar zonas pantanosas, modificar el régimen de los ríos, construir embalses, etc.
El ciclo hidrológico no sólo transfiere vapor de agua desde la superficie de la Tierra a la atmósfera sino que colabora a mantener la superficie de la Tierra más fría y la atmósfera más caliente. Además juega un papel de vital importancia: permite dulcificar las temperaturas y precipitaciones de diferentes zonas del planeta, intercambiando calor y humedad entre puntos en ocasiones muy alejados.
Las tasas de renovación del agua, o tiempo de residencia medio, en cada una de las fases del ciclo hidrológico no son iguales. Por ejemplo, el agua de los océanos se renueva lentamente, una vez cada 3.000 años, en cambio el vapor atmosférico lo hace rápidamente, cada 10 días aproximadamente.
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