11.3: El Ciclo del Agua
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El agua es simplemente dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno unidos entre sí. A pesar de su simplicidad, el agua tiene propiedades notables. El agua se expande cuando se congela, tiene una alta tensión superficial (debido a la naturaleza polar de las moléculas, tienden a pegarse), y otras. Sin agua, la vida podría no ser capaz de existir en la Tierra y desde luego no tendría la tremenda complejidad y diversidad que vemos.
Distribución del Agua de la Tierra
Los océanos de la Tierra contienen 97% del agua del planeta, por lo que solo 3% es agua dulce, agua con bajas concentraciones de sales (figura 1). La mayor parte del agua dulce está atrapada como hielo en los vastos glaciares y capas de hielo de Groenlandia. Un lugar de almacenamiento de agua como un océano, glaciar, estanque o incluso la atmósfera se conoce como un reservorio. Una molécula de agua puede pasar a través de un reservorio muy rápidamente o puede permanecer por mucho más tiempo. La cantidad de tiempo que una molécula permanece en un reservorio se conoce como su tiempo de residencia.
¿Cómo se divide el 3% del agua dulce en diferentes embalses? ¿Cuánta de esa agua es útil para los seres vivos? ¿Cuánto para la gente?
Figura 1. La distribución del agua de la Tierra.
El ciclo hidrológico
Debido a las propiedades únicas del agua, las moléculas de agua pueden circular a través de casi cualquier lugar de la Tierra. La molécula de agua que hoy se encuentra en tu vaso de agua podría haber estallado de un volcán temprano en la historia de la Tierra. En los miles de millones de años intermedios, la molécula probablemente pasó tiempo en un glaciar o muy por debajo del suelo. La molécula seguramente estaba en lo alto de la atmósfera y tal vez en lo profundo del vientre de un dinosaurio. ¿A dónde irá esa molécula de agua después?
Tres Estados del Agua
El agua es la única sustancia en la Tierra que está presente en los tres estados de la materia —como un sólido, líquido o gas. (Y la Tierra es el único planeta donde el agua está presente en los tres estados). Debido a los rangos de temperatura en ubicaciones específicas alrededor del planeta, las tres fases pueden estar presentes en una sola ubicación o en una región. Las tres fases son sólida (hielo o nieve), líquida (agua) y gas (vapor de agua). Ver hielo, agua y nubes (figura 2).
Figura 2. a) Hielo flotando en el mar. ¿Puedes encontrar las tres fases del agua en esta imagen? b) Agua líquida. c) El vapor de agua es invisible, pero las nubes que se forman cuando el vapor de agua se condensa no lo son.
El ciclo del agua
Debido a que el agua de la Tierra está presente en los tres estados, puede entrar en una variedad de ambientes alrededor del planeta. El movimiento del agua alrededor de la superficie de la Tierra es el ciclo hidrológico (agua) (figura 3).
Figura 3. Debido a que es un ciclo, el ciclo del agua no tiene principio ni fin.
El Sol, a muchos millones de kilómetros de distancia, proporciona la energía que impulsa el ciclo del agua. Nuestra estrella más cercana impacta directamente el ciclo del agua al suministrar la energía necesaria para la evaporación. La mayor parte del agua de la Tierra se almacena en los océanos donde puede permanecer durante cientos o miles de años. El agua cambia de un líquido a un gas por evaporación para convertirse en vapor de agua. La energía del Sol puede evaporar el agua de la superficie del océano o de lagos, arroyos o charcos en tierra. Solo las moléculas de agua se evaporan; las sales permanecen en el océano o en un reservorio de agua dulce.
El vapor de agua permanece en la atmósfera hasta que sufre condensación para convertirse en diminutas gotas de líquido. Las gotitas se reúnen en nubes, que son sopladas alrededor del globo por el viento. A medida que las gotas de agua en las nubes chocan y crecen, caen del cielo como precipitación. La precipitación puede ser lluvia, aguanieve, granizo o nieve. A veces la precipitación vuelve a caer al océano y a veces cae sobre la superficie terrestre.
Para un poco de diversión, mira este video. Esta canción del ciclo del agua se centra en el papel del sol en mover H 2 O de un embalse a otro. El movimiento de todo tipo de materia entre embalses depende de las fuentes de energía internas o externas de la Tierra:
Esta animación muestra el ciclo anual de precipitación media mensual alrededor del mundo.
Cuando el agua cae del cielo como lluvia puede entrar en arroyos y ríos que fluyen hacia abajo hacia océanos y lagos. El agua que cae como nieve puede sentarse en una montaña durante varios meses. La nieve puede convertirse en parte del hielo en un glaciar, donde puede permanecer durante cientos o miles de años. La nieve y el hielo pueden regresar directamente al aire por sublimación, proceso en el que un sólido se transforma directamente en un gas sin convertirse primero en líquido. Aunque probablemente no hayas visto el vapor de agua que se sublima de un glaciar, es posible que hayas visto sublimar hielo seco en el aire.
La nieve y el hielo se derriten lentamente con el tiempo para convertirse en agua líquida, lo que proporciona un flujo constante de agua dulce a arroyos, ríos y lagos debajo. Una gota de agua que cae como lluvia también podría convertirse en parte de un arroyo o un lago. En la superficie, el agua puede eventualmente evaporarse y volver a entrar en la atmósfera.
Una cantidad significativa de agua se infiltra en el suelo. La humedad del suelo es un importante reservorio para el agua (figura 4). El agua atrapada en el suelo es importante para que las plantas crezcan.
Figura 4. El contenido de humedad del suelo en Estados Unidos varía mucho.
El agua puede filtrarse a través de la suciedad y la roca debajo del suelo a través de poros que se infiltran en el suelo para entrar en el sistema de aguas subterráneas El agua subterránea ingresa a acuíferos que pueden almacenar agua dulce durante siglos. Alternativamente, el agua puede llegar a la superficie a través de manantiales o encontrar su camino de regreso a los océanos.
Las plantas y los animales dependen del agua para vivir y también juegan un papel en el ciclo del agua. Las plantas toman agua del suelo y liberan grandes cantidades de vapor de agua al aire a través de sus hojas (figura 5), proceso conocido como transpiración.
Aquí se encuentra una guía en línea sobre el ciclo hidrológico de la Universidad de Illinois.
Figura 5. Las nubes se forman sobre la selva amazónica incluso en la estación seca debido a la humedad de la transpiración de las plantas.
La gente también depende del agua como recurso natural. No contentos con obtener agua directamente de arroyos o estanques, los humanos crean canales, acueductos, presas y pozos para recolectar agua y dirigirla hacia donde la quieren (figura 6).
Figura 6. El acueducto Pont du Gard en Francia fue construido durante el Imperio Romano.
| Uso | Estados Unidos | Global |
|---|---|---|
| Agricultura | 34% | 70% |
| Doméstico (beber, bañarse) | 12% | 10% |
| Industria | 5% | 20% |
| Enfriamiento de centrales eléctricas | 49% | pequeño |
Es importante señalar que las moléculas de agua circulan alrededor. Si el clima se enfría y crecen glaciares y casquetes de hielo, hay menos agua para los océanos y el nivel del mar caerá. También puede ocurrir lo contrario.
KQED: Seguimiento de gotas de lluvia
Cómo funciona el ciclo del agua y cómo el aumento de las temperaturas globales afectará el ciclo del agua, especialmente en California, son los temas de este video de Quest. Conoce más aquí.
RESUMEN
- Aunque la superficie de la Tierra está cubierta principalmente de agua, solo el 3% es agua dulce.
- El agua en la Tierra se encuentra en las tres fases: sólida, líquida y gaseosa.
- El agua viaja entre fases y embalses como parte del ciclo hidrológico (agua).
- Los principales procesos del ciclo del agua incluyen evaporación, transpiración, condensación, precipitación y retorno a los océanos a través de escorrentías y suministros de agua subterránea.
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