من به سادگی به شما خواهم گفت که ”اون منم! در همه جا!“ چرخه آب، که با نام چرخه‌ی هیدرولوژی نیز شناخته میشود، وجود و حرکت آب را در رو و زیر زمین و بالای سطح زمین نشان می‌دهد. آب در زمین همیشه در حال حرکت است و همیشه در حال تغییر شکل می‌باشد، از مایع به بخار،به یخ و دوباره بازگشت به حالت اول. چرخه آب میلیاردها سال است که در حال کار است و زندگی همه چیز روی زمین به آب بستگی دارد؛ زمین بدون آب غیر قابل سکونت خواهد شد.
تودههای هوا، ابرها را در اطراف زمین به حرکت درمی‌آورند. قطعات ابر با یکدیگر برخورد کرده، رشد می‌کنند و به شکل بارش به سمت پایین می‌آیند. قسمتی از این بارش به شکل برف بر روی تودههای برفی و یخچال‌ها تجمع می‌یابند. برف در نقاط گرم‌تر ذوب شده و به شکل نهر جاری میشود و تبدیل به برفاب می‌شوند. بارش‌ها بر روی سطح اقیانوس‌ها ریخته می‌شوند و قسمت دیگری از آن نیز بر روی زمین می‌بارند که در اثر جاذبه روی سطح زمین جاری شده و تبدیل به رواناب سطحی می‌شوند.
بعضی از رواناب‌های سطحی وارد رودخانه‌ها شده و در نهایت به سمت اقیانوس‌ها حرکت می‌کنند؛ برخی دیگر نیز به صورت آب شیرین در دریاچه‌ها و رودخانه‌ها تجمع پیدا می‌کنند. تمام رواناب‌های بر روی سطح زمین جاری نمی‌شوند و قسمت زیادی از آنها به زیر زمین فرو می‌روند (نفوذ). بخشی از این آب نفوذ یافته، به اعماق پایین‌تر رفته و آبخوان‌ها را تغذیه می‌کنند (سنگ‌های زیرسطحی اشباع از آب) و حجم زیادی از آب شیرین را برای مدت‌های مدید نگهداری می‌کنند.
بخشی از آب زیرزمینی نیز نزدیک به سطح زمین باقی می‌ماند و مجدداً به شکل تراوش به بدنه‌های آبی (و اقیانوس‌ها) باز می‌گردند و مانند تخلیه آب زیرزمینی عمل می‌کنند. برخی دیگر نیز به صورت چشمه‌های آب شیرین از زیر زمین بیرون می‌آیند. در طول زمان، این حجم آب در حال حرکت است و هر از چند گاهی بخشی از آن به اقیانوس‌ها ختم می‌یابند که همان نقطه شروع است، و باز مجدداً این مسیر طی میشود.
اجزای چرخه آب
دفتر بررسی‌های زمین‌شناسی آمریکا ١٦ جزء برای چرخه آب یافته است:
ذخیره آب در اقیانوس‌ها
تبخیر
تصعید
تبخیر و تعرق
آب در اتمسفر
میعان
بارش
ذخیره آب در برف و یخ
رواناب ناشی از برف به داخل نهرها
رواناب سطحی
جریان رودخانه
ذخیره آب شیرین
نفوذ
ذخیره آب زیرزمینی
جریان آب زیرزمینی
چشمه‌ها
توزیع آب در دنیا
پیدا کنید چه مقدار آب روی (و زیر) زمین وجود دارد و در کجا هستند..
آب در اقیانوس‌ها
اقیانوس‌ها انبارهای آب هستند.
در اقیانوس‌ها حجم زیادی از آب ”ذخیره شده“ برای مدت بسیار طولانی در چرخه آب در حال چرخش بوده‌است. تخمین زده میشود که از کل حجم آب دردنیا به میزان ١،٣٨٦،٠٠٠،٠٠٠ کیلومتر مکعب، حجمی برابر با ١،٣٣٨،٠٠٠،٠٠٠ کیلومتر مکعب در اقیانوس‌ها ذخیره شده‌اند، یعنی حدود ٥/٩٦ درصد از کل حجم آب در دنیا در اقیانوس‌ها می‌باشد. همچنین تخمین زده میشود که حدود ٩٠ درصد از کل تبخیر آب موجود در چرخه آب در جهان منشأیی به نام اقیانوس‌ها دارند. برای اینکه حجم‌های گفته شده را بتوانید تجسم کنید باید گفت که حجم اتاق خواب شما حدوداً فقط ٣٦ مترمکعب (٠٠٠٠٠٠٠٣٦/٠ کیلومتر مکعب) می‌باشد.
در طی دوره‌های سردتر آب و هوایی در کره زمین، تودههای یخی و یخچال‌های طبیعی افزایش می‌یابند، بنابراین بخش بزرگ‌تری از آب موجود در چرخه آب تبدیل به یخ شده و بخش مایع آن (که همان آب می‌باشد) کاهش می‌یابد. برعکس این اتفاق در سالها و دوره‌های گرم‌تر حادث میشود. در طی آخرین دوره یخی حدود یک سوم کره زمین پوشیده از یخ شد و در نتیجه اقیانوس‌ها ١٢٢ متر پائین تر از سطح فعلی بودند. حدود ٣ میلیون سال قبل، وقتی که کره زمین گرم‌تر شد، اقیانوس‌ها ٥٠ متر بالاتر آمدند.
اقیانوس‌ها در حال حرکتند
جریان‌هایی در اقیانوس‌ها وجود دارد که این حجم عظیم از آب را دور کره‌ی زمین به حرکت وامی‌دارد. این حرکت تأثیر بزرگی بر روی چرخه‌ی آب و روی آب و هوا دارد. گلف استریم که جریان معروف آب گرم در اقیانوس آتلانتیک است، از خلیج مکزیکو تمام عرض اقیانوس را طی کرده تا به بریتانیای کبیر برسد. با سرعت ٩٧ کیلومتر در روز، گلف استریم ١٠٠ برابر حجم تمام آب رودخانه‌های جهان را در بر دارد. به دلیل اینکه این جریان، آب گرم است، در وضعیت آب و هوایی نقاط مختلفی از زمین به خصوص در غرب انگلستان، تأثیرات فراوانی دارد.
تبخیر: تبدیل آب از مایع به بخار
تبخیر و چگونگی وقوع آن
تبخیر پدیده‌ای است که آب از مایع تبدیل به بخار میشود. تبخیر اولین راه بازگشت آب مایع به چرخه آب به شکل بخار آب در اتمسفر می‌باشد. مطالعات نشان داده است که تبخیر از اقیانوس‌ها، دریاها، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها نزدیک به ٩٠ درصد رطوبت اتمسفرمان را تشکیل می‌دهند و ١٠ درصد باقی‌مانده از تعرق گیاهان می‌باشد.
گرما (انرژی) برای انجام تبخیر لازم است. برای شکسته شدن پیوند‌های بین مولکولی در آب نیاز به صرف انرژی است، بنابراین دلیل تبخیر آسان آب در دمای ١٠٠ درجه سلسیوس و تبخیر بسیار کم در دمای انجماد معلوم میشود. وقتی که رطوبت نسبی هوا ١٠٠ درصد است که به آن وضعیت اشباع می‌گویند، تبخیر دیگر متوقف میشود. فرآیند تبخیر گرما را از محیط اطراف کسب می‌کند و به همین دلیل است که هنگام تبخیر از روی پوست، شما احساس خنکی می‌کنید.
تبخیر و چرخه‌ی آب
تبخیر از اقیانوس‌ها، اولین راه رسیدن آب به اتمسفر می‌باشد. سطح عظیم اقیانوس‌ها (بیش از ٧٠ درصد سطح کره‌ی زمین پوشیده از اقیانوس‌ها می‌باشد) امکان تبخیر در مقیاس‌های بسیار بزرگ را فراهم نموده است. در مقیاس جهانی، حجم آب تبخیر شده از روی زمین، تقریباً برابر حجم آب بارش بر روی زمین است، اما مکان جغرافیایی آن متفاوت است. در اقیانوس‌ها بیشتر تبخیر و بر روی خشکی‌ها بیشتر بارندگی اتفاق می‌افتد. بیشتر آب تبخیر شده از سطح اقیانوس‌ها به شکل بارندگی به اقیانوس‌ها باز می‌گردد و تنها ١٠ درصد آب تبخیر شده به شکل بارش به سطح زمین انتقال می‌یابد. بعد از تبخیر، یک مولکول آب حدود ١٠ روز در هوا باقی می‌ماند.
تصعید: تبدیل برف و یخ به بخار آب بدون عمل ذوب شدن
در چرخه‌ی آب، تصعید عملی است که در آن برف و یخ به بخار آب تبدیل می‌شوند، بدون اینکه اول به صورت مایع ذوب شوند. تصعید راز ناپدید شدن برف نیز می‌باشد.