L'IDROSFERA

La distribuzione dell'acqua sulla Terra

L'Idrosfera

L'acqua presente sul globo terrestre costituisce l'idrosfera.L'idrosfera del pianeta Terra basata sul ciclo delle acque, che passano continuamente dallo stato liquido, a quello gassoso e, in alcuni casi, allo stato solido. La gran parte di queste acque raccolta negli oceani, che ne permettono il continuo riciclo.

Sul nostro pianeta l'idrosfera presente in forma solida, liquida e gassosa. E' raccolta in grandi serbatoi nelle concavit presenti sulla litosfera, la crosta solida del pianeta.

L'idrofera costuita dal complesso di tutte le acque presenti nel nostro pianeta sia allo stato solido, sia allo stato liquido e areiforme.L'idrosfera del pianeta Terra basata sul ciclo delle acque, che passano continuamente dallo stato liquido, a quello gassoso e, in alcuni casi, allo stato solido. La gran parte di queste acque raccolta negli oceani, che ne permettono il continuo riciclo. Sul nostro pianeta si trovano 1,4 miliardi di chilometri cubi di acqua il 97% si trova nel mare il 3% nei ghiacciai e nelle calotte polari lo 0,2 % acqua disponibile per l'uomo cio acqua dolce, che si trova nei laghi, nei fiumi e nelle acque sotterranee (falde acquifere).

Il Ciclo dell'Acqua

La prima parte detta anche fase atmosferica (evaporazione formazione delle nubi venti) alimentata dallenergia solare: circa di tutta lenergia proveniente dal Sole utilizzata per levaporazione e viene accumulata nelle nuvole come energia potenziale. Nella seconda parte detta anche fase terrestre: (precipitazioni deflusso dellacqua) interviene la forza di gravit che provoca la ricaduta dellacqua sul suolo e il movimento delle acque in superficie e in profondit: in questo modo lenergia accumulata nellacqua delle nuvole si trasforma in energia cinetica. L'acqua che cade sul suolo ritorna al mare con le falde acquifere e con i corsi d'acqua.

Il sole, che attiva il ciclo dellacqua, riscalda lacqua del mare. Parte di essa evapora nellaria. Levaporazione avviene anche dalle acque dolci dei laghi e dei fiumi. Sul continente, levapotraspirazione, che lacqua traspirata dagli esseri viventi ed evaporata dal sole, apporta vapore allaria. Le correnti daria ascensionali sollevano il vapore in alto nellatmosfera dove la temperatura pi bassa ne provoca la condensazione in goccioline microscopiche che formano le nuvole.I venti trasportano le nubi per il mondo, e le particelle delle nubi collidono, si accrescono, e cadono dal cielo come precipitazione.

Mentre una gran parte delle precipitazioni cade nei mari, una parte cade sulle terre emerse dove, a causa della gravit, fluisce come ruscellamento superficiale. Parte del ruscellamento superficiale raggiunge i fiumi e si muove come flusso incanalato verso il mare, mentre parte di esso si accumula come acqua dolce nei laghi e nei fiumi. Non tutto il ruscellamento score in corpi idrici superficiali. Molto se ne infiltra nel terreno (infiltrazione). Parte dellacqua si infiltra in profondit nel terreno ed alimenta gli acquiferi.

Nel tempo, tuttavia, questacqua continua a muoversi, e parte rientra nel mare dove il ciclo terminae ricomincia.

Il mare un magazzino dacquaC molta pi acqua immagazzinata nei mari di quanta ve ne sia in movimento nel ciclo dellacqua. Si stima che circa 1.338.000.000 chilometri cubi, dei 1.386.000.000 chilometri cubi di acqua presente in totale sulla terra, sono nei mari. Vuol dire circa il 96,5 per cento. Si stima anche che il mari forniscono circa il 90 per cento dellacqua evaporata che entra nel ciclo idrologico.

Levaporazione e perch avviene.Levaporazione il processo tramite il quale lacqua si trasforma da liquido a gas o vapore. Levaporazione il modo principale in cui lacqua torna nel ciclo ideologico sotto forma di vapore nellatmosfera. Studi hanno dimostrato che i mari, i laghi ed i fiumi, producono circa il 90 per cento dellumidit dellatmosfera tramite levaporazione, mentre il rimanente 10 per cento proviene dalla traspirazione della vegetazione.

Evapotraspirazione: il processo attraverso il quale il vapore dacqua disperse nellatmosfera dallevaporazione dal suolo e dalla traspirazione della vegetazione.Sebbene alcune definizioni di evapotraspirazione includano levaporazione dalla superficie delle masse dacqua, come i laghi ed i mari, in questoWeb sitelevapotraspirazione definita come lacqua ceduta allatmosfera dalla superficie delle terre emerse, dallevaporazione dalla frangia capillare dellacqua sotterranea, e dalla traspirazione dellacqua di origine sotterranea prodottadalla vegetazione attraverso le foglie e lerba.

Latmosfera ricca dacqua.Sebbene latmosfera non sia una grande magazzino dacqua, la "super-autostrada" usata per spostare lacqua intorno al mondo. C sempre acqua nellatmosfera. Le nuvole, costituita da goccioline piccolissime, sono la forma pi visibile di acqua atmosferica, ma anche laria limpida contiene acqua sotto forma di vapore, in molecole separate, troppo piccole per essere viste. Il volume di acqua nellatmosfera circa 12.900 milioni di chilometri cubi. Se tutta lacqua nellatmosfera piovesse in una sola volta, coprirebbe la superficie terrestre con uno spessore di 2,5 centimetri.

Condensazione: trasformazione dellacqua da vapore a liquido.La condensazione il processo con cui il vapore acqueo trasformato in acqua liquida. E un processo che libera calore. La condensazione importante per il ciclo dellacqua perch d origine alle nuvole. Le nuvole producono le precipitazioni, che sono il modo in cui lacqua ritorna sulla terra. La condensazione lopposto dellevaporazione.La condensazione anche la causa della nebbia, dellappannamento degli occhiali quando si passa da un ambiente esterno freddo in uno interno caldo e umido, delle goccioline che si formano sulleterno di un bicchiere di bibita gelata, e dellappannamento dellinterno dei vetri delle finestre nei giorni freddi.

Le coperture di ghiaccio nel mondo.Lacqua conservata per lunghi periodi di tempo nel ghiaccio, nella neve e nei ghiacciai, sono parte del ciclo idrologico globale. La stragrande maggioranza, circa il 90 per cento, delle masse glaciali della terra in Antartide, mentre il ghiacciaio continentale della Groenlandia contiene circa il 10 per cento della massa di ghiaccio totale del globo. In Groenlandia, il ghiacciaio continentale ha uno spessore medio di circa 1.500 metri, ma pu raggiungere i 4.300 metri. Intorno al Polo Nord esiste uno strato di ghiaccio galleggiante (banchisa) spesso pochi metri.

Ruscellamento da fusione delle nevi:In tutto il mondo, il ruscellamento da fusione della neve una parte rilevante del movimento globale dacqua. Nei climi pi freddi, la maggior parte del ruscellamento primaverile e del flusso nei corsi dacqua proviene dalla neve e dal ghiaccio in fusione. A parte le inondazioni, lo scioglimento rapido della neve pu innescare delle frane, incluse le colate di detrito.

l ruscellamento superficiale il ruscellamento da precipitazione sul paesaggio.Molte persone probabilmente pensano che la precipitazione cade sulla terra, scorre in superficie (ruscellamento) e corre nei fiumi che quindi si riversano nei mari. In realt pi complicato, perch anche i fiumi prendono e cedono acqua al terreno. Tuttavia, molta dellacqua dei fiumi proviene direttamente dal ruscellamento da precipitazione, definito ruscellamento superficiale.

Flusso incanalato:Il movimento dellacqua nei fiumi.La "portata" la quantit di acqua che scorre in un fiume, in un torrente o in un ruscello. I fiumi sono importanti non solo per la gente, ma per la vita in ogni luogo. L'acqua dei fiumi utilizzata per bere, per irrigare, per produrre elettricit e come fonte di energia meccanica, per allontanare rifiuti liquidi (possibilmente trattati), per trasportare mercanzie e persone, e per ricavarne cibo. I fiumi sono essenziali per le piante e gli animali. Aiutano a mantenere carichi gli acquiferi sotterranei scaricando acqua in profondit attraverso il loro letto. Infine, i mari rimangono pieni dacqua anche perch vi sboccano i fiumi.

Infiltrazione: il movimento dellacqua dalla superficie verso il basso nel sottosuolo.Dappertutto nel mondo, parte dellacqua che precipita come pioggia o neve sinfiltra nel sottosuolo. Lentit di questa parte dipende da numerosi fattori. Linfiltrazione della precipitazione che cade sui ghiacci della Groenlandia pu essere molto piccola, mentre, come mostra questa immagine del fiume che scompare in una grotta in Georgia, in un solo punto la quantit di infiltrazione pu essere elevatissima.Parte dellacqua che sinfiltra rimane negli strati superficiali del suolo. Parte sinfiltra pi profondamente (deflusso sotterraneo), ricaricando di acqua sotterranea gli acquiferi. Dagli acquiferi possibile che lacqua venga a giorno da sorgenti o che se ne possa estrarre scavando dei pozzi o delle gallerie. Lacqua pu percorrere lunghe distanze o rimanere in un acquifero per lungo tempo prima di ritornare in superficie o filtrare verso un'altra massa dacqua, come un fiume o il mare.

Acqua sotterraneaQuando la precipitazione sinfiltra nel suolo, forma una zona satura ed una zona non satura, sovrapposte, normalmente con la zona satura in basso. Nella zona non satura c dellacqua presente nei pori della roccia e del suolo, ma non li riempie completamente. Lacqua nella zona del suolo utilizzata dalla vegetazione e da questa viene in parte trasformata in traspirazione. Nella zona satura, lacqua occupa completamente gli spazi (pori e fratture) nella roccia e nel suolo. Da questa zona, che in pratica un acquifero, lacqua pu essere estratta con i pozzi.

Il ciclo dell'acqua si pu osservare in una pentola in ebollizione:Dall'acqua grazie al calore si alza vapore acqueo che condensa sul coperchio della pentola, per poi ricaderci sotto forma di gocce.

L'umidit relativa (o UR) una quantit usata per misurare l'umidit presente nell'aria. E' definita come il rapporto della pressione parziale del vapore acqueo contenuto in un miscuglio gassoso di aria e vapore acqueo rispetto alla pressione di vapor saturo, espressa in percentuale. Un'umidit relativa del 100% indica che il miscuglio gassoso contiene la massima quantit di umidit possibile per le date condizioni di temperatura e pressione.La quantit di vapore che pu essere contenuta da una massa d'aria diminuisce al diminuire della temperatura, e diventa nulla a -40C.Lo strumento usato per misurare l'umidit relativa si chiama igrometro.

L'umidit assoluta esprime la densit del vapore acqueo in una massa d'aria umida (miscela vapore acqueo-aria)Pi precisamente, essa misura quanti grammi di vapore acqueo sono presenti in 1 m3 d'aria umida, a una data temperatura e una data pressione.

Il Principio di PascalSi pensi a dell'acqua in un recipiente: l'acqua esercita della forza sulle pareti del recipiente le quali reagiscono con forze uguali ed opposte, realizzando cos una situazione di equilibrio. Quanto detto va sotto il nome di principio di Pascal, che viene solitamente presentato in questa forma:

La pressione esercitata su un fluido racchiuso in un recipiente si trasmette invariata a qualsiasi punto del fluido e alle pareti del recipiente che lo contiene.

Legge di Pascal.Consideriamo unrecipientecontenente unliquido(per esempio dell'acqua) dotato di unpistoneben aderente alla superficie interna del contenitore ed a contatto con il liquido. Supponiamo che sul pistoneagisca una certaforza:

Supponiamo di praticare dei fori nel recipiente (e nel pistone stesso). Ovviamente, se siaumenta la forzache agisce suo pistone, il liquido fuoriesce conmaggior"intensit"dal recipiente.

L'esperienzamostra quindi che lapressioneaumentatanon solo sulla superficie a contatto con il pistone, ma anche in corrispondenza deifori. L'aumento di pressione lostessoin tutti i punti delliquido e corrisponde a quello esercitato dal pistone.Il fenomeno descritto dallalegge di Pascal: "lapressioneesercitata sullasuperficiedi unliquidositrasmetteinalterata su tutte lesuperficia contatto con illiquido".

In questo caso la pressione che agisce sull'acqua la pressione atmosferica

Legge di Stevino (Simon Stevin, 1548 - 1620).Esprime la pressione che un liquido esercita sul fondo di un recipiente in funzione della densit del liquido, dell'accelerazione di gravit e dell'altezza del liquido. La pressione risulta essere direttamente proporzionale alla densit ed all'altezza del liquido. Osservando la formula, notiamo che la pressione non dipende dalla superficie della base del recipiente. Questo significa che uguali colonne di liquido di superficie diversa, esercitano sul fondo la stessa pressione !!

Una nuvola, o nube, una massa visibile di piccole goccioline d'acqua o cristalli di ghiaccio sospesi nell'atmosfera, sopra la superficie terrestre.Le nuvole che si formano sulla Terra sono costituite di vapore acqueo che, condensandosi, forma piccole goccioline o cristalli di ghiaccio, solitamente di 0,01 mm di diametro. Quando si formano agglomerati di miliardi queste goccioline, appare visibile la nuvola, di un tipico colore bianco, dovuto all'alta riflessione della luce (fra il 60% e il 85%) sulla superficie di queste goccioline.A causa dell'elevata dispersione della luce nelle goccioline che compongono la nube, essa pu apparire anche grigia o a volte quasi nera. Maggiore sar la densit della nube e maggiore il suo spessore, pi scura essa apparir. Questo il motivo per cui una nube temporalesca, generalmente un cumulonembo, appare molto scura alla base.Le nubi sono prodotte dalla condensazione del vapore generato dall'evaporazione dell'acqua sulla superficie terrestre (contenuta nei mari, laghi, fiumi, etc.) a causa del riscaldamento solare. Il fenomeno, per quanto complesso, si pu riassumere come segue:A causa dell'irraggiamento solare la temperatura della superficie terrestre aumenta. Per conduzione termica il suolo caldo scalda anche l'aria a contatto con esso. Poich l'aria calda pi leggera di quella fredda, essa si solleva generando una corrente ascensionale e portando con se l'umidit contenuta. Salendo, l'aria si raffredda adiabaticamente, raggiungendo il punto di saturazione del vapore, il quale pertanto si trasforma in minuscole goccioline di acqua, che galleggiano nell'aria, formando per l'appunto le nubi. Se la temperatura particolarmente bassa, queste si trasformano in microscopici cristalli di ghiaccio.

Vari tipi di nuvole

Lacapillarit l'insieme di fenomeni dovuti alle interazioni fra lemolecoledi unliquidoe unsolido(per esempio le pareti di un recipiente) sulla loro superficie di separazione. Le forze in gioco che si manifestano in tale fenomeno sono lacoesione, l'adesionee latensione superficiale.Essa ad esempio si manifesta sulla superficie del liquido in contatto col solido che pu presentarsi sollevata (nel caso dell'acqua), poich le forze di adesione tra l'acqua ed il recipiente che la contiene sono maggiori delle forze di coesione tra le molecole d'acqua, o infossata (nel caso delmercurio) rispetto al resto della superficie, perch in questo caso sono le forze di coesione a prevalere rispetto alle forze di adesione.

La tensione superficiale una particolare propriet dei fluidi che opera lungo la superficie di separazione (interfaccia) tra il fluido stesso ed un materiale di un'altra natura, ad esempio un solido, un liquido o un gas. Dal punto di vista termodinamico pu essere definita come il lavoro necessario per aumentare la superficie del liquido di una quantit unitaria.