هناك العديد من التغيرات الكيميائية والفيزيائية التي تؤثر على المياه الموجودة على سطح الأرض، وهو ما يؤثر في عدم ثبات المياه وتنقلها باستمرار من مكان إلى آخر، وتحولها من شكل إلى آخر، تلك العملية التي تُسمى بدورة الماء، والتي يُطلق عليها أيضًا اسم الدورة الهيدرولوجية.
ويمكن القول إن دورة الماء في الطبيعة هي العملية التي تشهد تحرك الماء باستمرار من المحيطات إلى الهواء، وينقله الهواء إلى أعلى طبقات الجو، ثم يرجع إلى الأرض ثم مصادره مرة أخرى، وتتكون دورة الماء في الطبيعة من عدة مراحل وهي:
مرحلة التبخر
وفي عملية التبخر تنتقل جزيئات الماء من سطح الماء إلى الغلاف الجوي.
وتنفصل جزيئات الماء عن بعضها البعض عند امتلاكها طاقة حركية، وعندما يحدث هذا الانفصال تتغير من الحالة السائلة إلى الغازية بعد أن تصاعدت في الجو، فتبدو على شكل بخار ماء.
وهناك العديد من العوامل التي تتأثر بها عملية تبخر المياه وهي سرعة الرياح ودرجة الحرارة والرطوبة، ومساحة الجسم المائي، مقدار أشعة الشمس التي تسقط على المسطح المائي.
وتُعد المحيطات هي المصدر الرئيسي لبخار الماء في الجو، إلى جانب الجليد والثلج، واللذان تحولهما عملية التسامي من الحالة الصلبة إلى الحالة الغازية دون المرور بالحالة السائلة، فيزيدان من نسبة بخار الماء في الجو.
وتلعب عملية النتح دورًا في حدوث عملية التبخر في الغطاء النباتي، ففي هذه العملية تمتص جذور النباتات الرطوبة الموجودة داخل التربة، والتي تتحول إلى بخار بعد نقلها إلى مسام الأوراق، ومن ثم تطلقها إلى الغلاف الجوي.
كما أن عملية النتح أيضًا تتأثر بالعديد من العوامل، ومنها درجة الحرارة التي كلما زادت تزيد معها معدلات النتح، وبالتالي تزداد قدرة الخلايا النباتية على فتح المسامات، فيُطلق الماء في الهواء.
ومن العوامل الأخرى رطوبة الهواء التي كلما زادت كلما قلت معدلات عملية النتح، وأيضًا حركة الرياح التي عندما تزيد تزداد معها معدلات عمليات النتح؛ لأنها تعمل نقل جزيئات الماء إلى الغلاف الجوي،.
وتتأثر عملية النتح أيضًا بنوع النبات، حيث تحتاج النباتات الصحراوية إلى كمية أقل من الماء لترشيحها كميات أقل مقارنة بالأنواع الأخرى.
ويمكن القول إن بخار الماء يلعب دورًا رئيسيًا في تكوين الرطوبة والضباب والغيوم في الجو، وبالتالي سقوط الأمطار، وعملية التبخر التي تقوم بها البحار والمحيطات والبحيرات، تكون حوالي 90% من نسبة الرطوبة في الغلاف الجوي، ونسبة الـ 10% الباقية تساهم فيها النباتات عن طريق عملية النتح.
وعندما تصل نسبة الرطوبة في الغلاف الجوي إلى 100%، يصل الغلاف الجوي إلى درجة الإشباع، وبالتالي تتوقف عملية التبخر، ويظل بخار الماء في منطقة التروبوسفير في الغلاف الجوي.
مرحلة التكاثف
مرحلة التكاثف هي وسيلة عودة الماء إلى الأرض، لأن فيها يتحول بخار الماء من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة.
وهناك عدة حالات تحدث بها عملية التكاثف وهي وصول الغلاف الجوي إلى حالة الإشباع، وذلك عند امتلائه بذرات بخار الماء.
إلى جانب اختلاط الكُتل الهوائية مع بعضها البعض مع اختلاف درجات حراراتها.
وأيضًا عندما يبرد بخار الماء عند صعوده إلى الجو، ويصبح الهواء القريب من سطح الأرض ساخنًا بفعل الشمس، وبالتالي يخف وزنه، فيرتفع إلى الأعلى، ويختلط مع الهواء البارد، وهي المرحلة التي تحدث فيها عملية التكاثف وتكوين الغيوم والسحب، وتتكون القطرات الصغيرة المعروفة باسم قطرات الندى.
مرحلة الهطول
يهطل المطر من السماء بعد تشكل السحب والغيوم، كما يتساقط بخار الماء على شكل أمطار، وتهطل الثلوج عندما يبرد بخار الماء إلى درجة مناسبة فتتكون الثلوج.
وتحدث عملية هطول الأمطار عبر مرورها بعدة خطوات وهي:
تتشكل قطرات المطر على أساس جزيئات الدخان أو الغبار العالقة في الهواء، والتي يتكاثف عليها بخار الماء.
تتكون السحب عند تجمع قطرات الماء، ويرفعها الهواء الصاعد إلى الأعلى، لذلك فهي لا تتساقط مباشرة.
عندما تصبح السحب ممتلئة بقطرات الماء يثقل حجمها، كما يحدث تصادم بين جزيئات الماء مع بعضها البعض، وهو ما يؤدي إلى هطول الأمطار.
أما الثلج فهو عبارة عن الندف الثلجية الساقطة من السماء، نتيجة تحول بخار الماء إلى بلورات الثلج مباشرة، تلك العملية التي تُسمى بالتسامي.
وفيما يخص البرد، فعند وقوع العواصف الرعدية تتحول كتل الهواء لأعلى فتحيط بقطرات الماء؛ وبالتالي يتكون البرد في السحب، فتتجمد قطرات الماء، وتسقط على الأرض مثل الحجارة؛ لأن السحب عجزت عن حملها بهذا الحجم.
أما الصقيع فهو ناتج عن التجمد الذي يحدث لقطرات المياه خلال تساقطها، وتزداد رطوبة الصقيع عن البرد، ولكن حجمه أصغر منه.
مرحلة الجريان
بعد أن تتساقط مياه الأمطار على سطح الأرض، تتوزع عليه بأكثر من طريقة وهي:
يعود بعض تلك المياه إلى الغلاف الجوي بعد أن تتبخر.
تصب كمية منها في مياه البحار والمحيطات بعد جريانها على سطح الأرض.
كمية منها تدخل إلى التربة بعد أن تمتصها، وتكون جزءًا من المياه الجوفية.
كمية من تلك الأمطار تخرج إلى الجو مرة ثانية بعد أن يمتصه الغطاء النباتي، وهي العملية المُسماة بالنتح.
والغالبية العظمى من مياه الأمطار تهطل فوق المحيطات والبحار، وتعود بعض من كمية الأمطار المتساقطة إلى الأنهار ثم إلى البحار بعد أن تتخلل التربة، وتختلط مع المياه الجوفية، وتسير ببطء في الصخور.
أسئلة عن دورة الماء في الطبيعة
إليكم فيما يلي بعض الأسئلة عن دورة الماء في الطبيعة، مُرفقة بالإجابات:
ما هي الحالات الفيزيائية للماء؟
للماء حالات فيزيائية ثلاثة وهي الحالة الصلبة، الحالة السائلة، الحالة الغازية.
ما دور المحيط في دورة الماء في الطبيعة؟
يتمثل الدور الذي يلعبه المحيط في دورة الماء في الطبيعة في احتوائه على 97% من إجمالي المياه الموجودة على كوكب الأرض، إلى جانب أن المحيطات تشكل 86% من التبخر العالمي، كما أن المحيط يستقبل 78% من هطول الأمطار العالمي.
ما هي مراحل دورة الماء في الطبيعة؟
تمر دورة الماء في الطبيعة بأربع مراحل وهي: مرحلة التبخر، مرحلة التكاثف، مرحلة الهطول، مرحلة الجريان.
ماذا يحدث للمياه عند سقوطها على الأرض؟
عند تساقط المياه على الأرض تتسرب إلى التربة والصخور عبر مساحات صغيرة، تلك العملية التي تُسمى بالترشيح.
ما هو القطاع الأكثر استفادة من دورة الماء في الطبيعة؟
يُعد القطاع الزراعي هو أكثر القطاعات استفادة من دورة الماء في الطبيعة، فالمياه النظيفة المنتقلة عبر تلك الدورة هي المصدر الذي يعتمد عليه المزارعون ومربو الماشية للعمل وكسب العيش.
أهمية دورة الماء في الطبيعة
تتمثل أهمية دورة الماء في الطبيعة فيما يلي:
تساعد على توفير تربة صالحة للزراعة.
تساهم في ضبط المناخ وتنظيمه.
تمد جميع الكائنات الحية الموجودة على كوكب الأرض بالمياه العذبة.
تعمل على تجديد مصادر المياه على الأرض، فتجدد مياه الجداول والبحار والأنهار.
تؤثر مراحل حركة دورة المياه على الأنظمة الطبيعية في كوكب الأرض.
تساهم عمليتا الجريان السطحي وهطول الأمطار في انتقال عناصر الكبريت والفسفور والنيتروجين والكربون إلى مختلف النظم البيئية المائية.
