آب در طبیعت و چرخهٔ آب

بعد از باران، گودال کوچکی در حیاط پر از آب می‌شود. چند ساعت بعد سر می‌زنی و می‌بینی گودال خشک شده است. آب کجا رفت؟ در زمین فرو نرفت و کسی هم آن را جمع نکرد؛ آب به آسمان رفت. همین سفر ساده، بخشی از بزرگ‌ترین چرخهٔ طبیعت است: چرخهٔ آب.

آب سه چهره دارد

آب می‌تواند جامد (یخ)، مایع (آب) یا گاز (بخار آب) باشد. با گرم شدن، آب مایع به بخار تبدیل می‌شود که به آن تبخیر می‌گویند؛ با سرد شدن، بخار دوباره به قطرک آب برمی‌گردد که نامش میعان است. یخ‌زدن و ذوب هم دو تغییر حالت دیگرند. نکتهٔ مهم این است که در هیچ‌کدام از این تغییرها آب از بین نمی‌رود؛ فقط شکلش عوض می‌شود.

گردش بی‌پایان آب

چرخهٔ آب چند مرحلهٔ پیاپی دارد. نخست خورشید سطح دریاها، دریاچه‌ها و خاک را گرم می‌کند و آب تبخیر می‌شود؛ گیاهان هم از برگ‌هایشان بخار پس می‌دهند که به آن تعرق می‌گویند. سپس بخار بالا می‌رود، سرد می‌شود و میعان رخ می‌دهد و ابر ساخته می‌شود. وقتی قطرک‌ها به هم می‌چسبند و سنگین می‌شوند، بارش اتفاق می‌افتد. آب باران بخشی روی زمین جاری می‌شود و به رود و دریا می‌رسد و بخشی در خاک نفوذ می‌کند و به آب زیرزمینی می‌پیوندد. آنگاه دوباره از اول.

رطوبت نسبی و نقطهٔ شبنم

هوا در هر دما فقط می‌تواند مقدار معینی بخار آب در خود نگه دارد و این ظرفیت با گرم شدن هوا زیاد می‌شود. رطوبت نسبی می‌گوید چند درصد از این ظرفیت پر شده است. در دمای ۲۵ درجهٔ سلسیوس، بیشترین فشار بخار ممکن حدود ۳۲ هکتوپاسکال است؛ اگر رطوبت نسبی ۶۰ درصد باشد، فشار بخار موجود حدود ۱۹ هکتوپاسکال می‌شود. دمایی که اگر هوا تا آن سرد شود میعان آغاز می‌گردد، نقطهٔ شبنم نام دارد و در این حالت نزدیک ۱۷ درجه است.

مقدار کل آب زمین تقریباً ثابت است. حدود ۹۷ درصد آن آب شور اقیانوس‌هاست و از آن ۳ درصد باقی‌مانده، بیشترش در یخچال‌های قطبی زندانی است. سهم آب شیرین در دسترس، کسر بسیار کوچکی است؛ برای همین صرفه‌جویی مهم است.

یک مثال عددی حل‌شده

استخری مستطیلی به طول ۸ متر و عرض ۵ متر داریم. در یک هفتهٔ گرم، روزانه ۵ میلی‌متر از ارتفاع آب تبخیر می‌شود. در این هفته چند لیتر آب از دست می‌رود؟

1. مساحت سطح آب: ۸ × ۵ = ۴۰ متر مربع.
2. تبدیل یکای تبخیر روزانه: ۵ میلی‌متر برابر ۰٫۰۰۵ متر است.
3. حجم روزانه: ۴۰ × ۰٫۰۰۵ = ۰٫۲ متر مکعب.
4. هر متر مکعب ۱۰۰۰ لیتر است؛ پس ۰٫۲ × ۱۰۰۰ = ۲۰۰ لیتر در روز.
5. در هفت روز: ۲۰۰ × ۷ = ۱۴۰۰ لیتر.

همین حساب برعکس هم کار می‌کند: هر ۱ میلی‌متر باران روی هر ۱ متر مربع، دقیقاً ۱ لیتر آب می‌گذارد.

کاربرد واقعی

مهندسان سد با همین محاسبه تخمین می‌زنند دریاچهٔ پشت سد در تابستان چقدر آب از دست می‌دهد. کشاورزان برای کم کردن تبخیر، به‌جای آبیاری غرقابی از آبیاری قطره‌ای استفاده می‌کنند و روی خاک را با کاه می‌پوشانند. در خانه هم می‌توانی روی استخر کوچک یا حوض پوشش بگذاری و از بام خانه آب باران جمع کنی تا گلدان‌ها را با آن آب بدهی.