缤纷世界

循环的水

无杂质的水是透明、无色、无味的液体。太阳系只有地球有液态水。水可以从一种存在形态转变成另一种形态，这主要决定于温度和压力。在标准大气压下，水在0℃时会结冰，成为固态，而在100℃时，就会沸腾，形成水蒸气。

由于温度变化，水的密度也随着变化。在比较深的河流和湖泊水体中，冬季气温低于零度时，因冻结的冰比水轻，浮在水面，形成冰盖。而水的内部蕴藏的热量大，表面冰层的传热性能不好，冰下的水冷却得很慢，所以，即使在-30～-40℃的北方地区，也不会冰结到底，这样为河流和湖泊中的水生生物的生活创造了有利的条件。

水具有极高的溶解能力，它能溶解各种固态的、液态的和气态的物质。许多物质能以很大的比例，甚至很大的数量溶解在水中。但在多数情况下，一定数量的水中只能溶解一定数量的物质。我们常把在某一温度、压力下，100克水中所能溶解某物质的最大克数称为该物质的溶解度。

水中能溶解气体。鱼以及水中微小的藻类等都是依靠水中溶解的氧气而生存的。在海洋的表层，生活着无数的各种藻类生物，这些浮游植物跟陆地上的绿色植物一样，在光合作用过程中吐出氧气。水的这一奇妙的性质，对地球上生命的存在具有重要的意义。

天然水和大气、土壤、岩石等物质接触时，许多物质就会溶进水中。由此可以知道，我们日常生活中接触到的自来水、河水、井水等，都不是化学纯水，而是含有许多溶解性物质和非溶解性物质的极其复杂的综合体。

在降雨过程中，水与大气接触，大气中的一些物质就会进入到雨水中，除了溶解一部分化学元素或化合物外，大气中的一些气体、尘埃、煤烟以及其他杂质也被搜罗进来。因各地区的环境条件不同，大气中的化学成分会有变化，使降水成分受到影响。例如：在沿海地区，降水中的盐的含量往往高于内陆地区，而内陆地区大气成分中硫酸盐含量较高。最近一个世纪，特别是最近几十年来，由于工业排放的废气中含有大量的化学物质，使空气被污染。仅汽车排出的废气中所含的铅每年就达数十万吨，都飘浮在大气中。另外，人类每年向大气排放大量的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫等物质，使降水的成分发生很大变化。大家都会有这样的感觉，一场大雨之后，空气就特别清新，就是因为雨水带走了空气中的许多废气和悬浮微粒。

据初步估计，地球上水的总量大约有14亿立方千米。我们平常说的水资源，从广义的角度去理解时，指的就是这部分水。这些水分别以固态、液态、气态形式分布在地球表面和大气圈、岩石圈、生物圈中。而在这些水中有97.5%是海水，与我们平常生活关系最为密切的淡水，即每升水中氯元素含量少于1克的水，只占总水量的2.5%，只有0.35亿立方千米。

科学家通过调查后发现，全世界的淡水储量中所占份额最大的是冰雪水，它主要分布在地球的南北两极上。其次是地下水，地下水中又以深层地下水的份额为大。由于开发困难或技术经济的限制，到目前为止，海水、深层地下淡水、冰雪固态淡水等很少被直接利用。比较容易开发利用的、与人类生活和生产关系密切的淡水储量只有400多万立方千米，仅占淡水的11%，是总水量的0.3%。由此可见，地球上的水量虽大，可供我们人类直接利用的水并不多。

自然界中的水，不仅受地球引力的作用沿着地壳倾斜的方向流动，而且，还在太阳热量等因素的作用下，形成巨大的循环系统。通过循环，水成为地球上唯一可以更新的物质。

地球表面的广大自由水面、潮湿地面、土壤表层和植物叶茎的水分，在太阳光的作用下以蒸发的形式被送入大气中。这些蒸发而成的水蒸气，随着气流传播各处，碰到冷气团时，就凝结成高度分散的液态和固态的微小颗粒，这就是云。云中的微小颗粒长大到一定程度后，以雨或雪等形态降落地面。这些降水一部分渗入地下，成为土壤水或地下水，另一部分被植物吸收，经枝叶蒸腾作用重返大气。还有一部分汇入江河湖泊，再注入海洋。海水经蒸发，水蒸气上升到大气中，再向陆地输送。这样循环往复，终年不断，形成了自然界中水的循环。

以整个地球计算，平均蒸发量和降水量大致上是相等的，每年大约各为1100毫米。以海洋为例，年平均降水量在1070～1140毫米之间，年平均蒸发量在1160～1240毫米之间，其中不足的100毫米水量，由陆地上的河流排入海洋的水量来补充。以陆地计，陆地的年平均降雨量接近710毫米，年平均蒸发量约470毫米，两者之间多余的水量由河流输送到海洋，以补偿海洋的亏缺。

水在地球上的流动和分配有三种方式，一是依托大气流动的输送，二是海洋中的洋流，三是陆地河流的排水。依靠这三种方法，维持着地球的水平衡。

水循环可以分为大循环和小循环两种。海洋蒸发的水分有一部分经大气流动输送到陆地，并成为降水，经河流又回到大海，这样所形成的陆地与海洋之间的水分循环，我们称为大循环或外循环。由此可见，大气是水分的“运输工具”，如果没有大气的循环运动，把大量的水蒸气从海洋上空输送到陆地上空，那么整个水分大循环就会停止，地球陆地就将会是一片荒漠。小循环是指海洋或陆地的水分蒸发后，水蒸气凝结成云，又变成雨，并复归原来的海洋或陆地。

说到这里我们必须强调一下，不管是大循环还是小循环，太阳辐射是水分循环的原动力，太阳每年要将50多万立方千米的水蒸发为水蒸气。离开了太阳，所有循环都将停止。