Skąd się bierze deszcz? Krople na początku wcale nie mają kształtu kropli

W tym artykule:

1. Obieg wody w przyrodzie
2. Jak powstaje deszcz?
3. Jak wygląda kropla deszczu?
4. Co to są powietrzne rzeki?

Ziemia to bardzo mokra planeta. Większość z nas, żyjących na kontynentach, rzadko zdaje sobie sprawę, że H₂O tworzy nie tylko oceany i morza, ale krąży również w glebie pod naszymi stopami i w chmurach nad głowami. A także w organizmach roślin i zwierząt, nie wyłączając nas samych. Szacuje się, że aż 60 proc. ludzkiego organizmu to woda.

Oczywiście najwięcej wody jest w oceanach. Pokrywają one 71 proc. powierzchni Ziemi i zawierają aż 96,5 proc. całej ziemskiej wody. Jest to woda słona. Słodka woda, którą pijemy na co dzień, i która jest niezbędna do rozwoju rolnictwa, to zaledwie ułamek całej wody istniejącej na planecie.

Ile jej jest? Naukowcy policzyli, że gdyby całą ziemską wodę zamknąć w kuli, miałaby ona objętość 1,386 mln km sześciennych. Jej średnica wynosiłaby zaś 1385 km. Jednak gdyby wziąć tylko słodką wodę płynącą w rzekach i tworzącą stawy oraz jeziora, kula dramatycznie by się zmniejszyła. Miałaby objętość 93 tys. km sześciennych. A jej średnica wynosiłaby zaledwie 56 km.

Obieg wody w przyrodzie

Wbrew temu, co widzimy, patrząc na nieruchomą taflę jeziora, ziemska woda znajduje się w ciągłym ruchu. Nieustannie zmienia się też jej stan skupienia. Raz jest w stanie stałym – jako lód. Raz w stanie ciekłym – tworząc oceany, jeziora i rzeki. Kiedy indziej w gazowym – jako para wodna w atmosferze.

Skąd wzięła się woda na Ziemi? Naukowcy twierdzą, że źródłem może być Słońce

Większość naszej planety pokrywa woda. Nie było jej jednak od początku istnienia Ziemi. Skąd wzięło się w takim razie H2O? Naukowcy twierdzą, że pochodzi prawdopodobnie ze Słońca.

Deszcze mają swój początek w zjawisku parowania. Pod wpływem słonecznego ciepła intensywnie parują m.in. wszystkie zbiorniki wodne, przede wszystkim oceany. Paruje gleba, a wodę uwalnia do atmosfery – i to w dużych ilościach – również roślinność. Według obliczeń dr. Jonathona Wrighta z chińskiego Uniwersytetu Tsinghua, ziemskie rośliny w skali globalnej odpowiadają za krążenie blisko 200 kilometrów sześciennych wody dziennie. Jedną dziesiątą tego oddaje do atmosfery sama Amazonia.

W sumie każdego dnia do atmosfery paruje (lub, w przypadku roślin, transpiruje) ok. 1200 km sześciennych wody. W każdej chwili zaś w atmosferze jest prawie 13 tys. km³ H₂O. Gdyby cała spadała naraz jako deszcz, pokryłaby całą Ziemię warstwą grubości 2,5 cm.

Jak powstaje deszcz?

Skąd się bierze deszcz? Im wyżej nad powierzchnią Ziemi, tym robi się chłodniej. Para wodna zaczyna się skraplać. Z niewielkich kropelek wody tworzą się chmury. Jeśli parowanie nadal następuje i kropelek wody przybywa, chmura gęstnieje. Krople zaczynają łączyć się ze sobą. Stają się coraz większe i coraz cięższe. A przez to – coraz bardziej podatne na wpływ grawitacji.

W końcu siła ciężkości sprawia, że krople wody spadają na powierzchnię Ziemi jako deszcz. Woda ponownie wsiąka w glebę, zasila wody powierzchniowe i gruntowe, jest pobierana przez rośliny. Albo ponownie trafia do różnych akwenów. Jak się szacuje, aż 78 proc. wszystkich deszczów pada nad oceanami.

Nad stałym lądem ilość opadów zależy m.in. od odległości od wybrzeża. Generalnie czym dalej od mórz i oceanów, tym wilgotność powietrza maleje, a wraz z nią ilość opadów. Poszczególnie miejsca na ziemi mogą bardzo się różnić pod względem ilości rocznych opadów. W niektórych – np. na pustyniach – rocznie może nie spaść nawet centymetr wody na metr kwadratowy. Z kolei w lasach tropikalnych opady mogą sięgać metra.

Zaskakująca hipoteza: Księżyc od miliardów lat sekretnie podkrada wodę z Ziemi

Skąd się wzięła woda na Księżycu? Dotychczas zakładano, że jej źródłem były asteroidy uderzające w naszego naturalnego satelitę. Naukowcy zaproponowali właśnie dodatkowe wyjaśnieni...

Rekord odnotowano w mieście Cherrapunji w Indiach. W 1861 r. spadło tam aż 2296 cm deszczu (według innych źródeł: 2646 cm). Z kolei najwyższe średnie opady notuje się w wiosce Mawsynram, gdzie spada ok. 1200 cm deszczu każdego roku.

Jak wygląda kropla deszczu?

Jaki kształt ma kropla deszczu? Niekoniecznie taki jak łza, z którą może się kojarzyć. Małe kropelki deszczu – do 1 mm – są kuliste. Jednak gdy zaczynają spadać, łączyć z innymi oraz powiększać, spłaszczają się. Coraz bardziej przypominają górną połówkę hamburgera, z płaskim „dnem” i zaokrągloną „górą”.

Czym większa kropla, tym efekt wypychania od dołu jest silniejszy. Gdy jej średnica zbliża się 4 mm, zaczyna już przypominać maleńki spadochronik. Powyżej tej wielkości siła działają od dołu jest tak duża, że rozrywa kroplę wody na dwie mniejsze.

Przyjmuje się, że deszcz pada wtedy, jeśli krople wody mają średnicę większą niż 0,5 mm. Jeśli są mniejsze, wówczas opad, na który się składają, nazywamy mżawką.

Co to są powietrzne rzeki?

Co ciekawe, krople zbierają się w rzeki nie tylko na lądzie. Płyną także nad naszymi głowami. Są to rzeki atmosferyczne: długie i wąskie strumienie powietrza, które w bardzo szybkim tempie przesuwają się na ogromne odległości. Mogą mieć pół kilometra szerokości i kilka tysięcy kilometrów długości. Przenoszą parę wodną w odległe zakątki Ziemi, wywołując nieraz bardzo gwałtowne deszcze.

Woda na Marsie – co się z nią stało? NASA: może być „uwięziona” w minerałach

Gdzie zniknęły oceany pokrywające niegdyś powierzchnię Czerwonej Planety? Rozwiązanie zagadki proponuje nowa teoria dotycząca geologii Marsa.

Naukowcy szacują, że z rzek atmosferycznych pochodzi 30–50 proc. opadów, jakie podczas pory wilgotnej spadają w kontynentalnej części USA. Oraz 20–30 proc. na sporej części obszarów Europy. Policzono też, że w ciągu trzydziestu lat nad Europą pojawiło się aż ponad 430 atmosferycznych rzek. Zalewają ulewami przede wszystkim Szkocję, Anglię, północną Francję i Norwegię, ale mogą sięgać też Niemiec i Polski.

Źródła: NASA, USGS, SciJinks, NG, NASA.

Nasz ekspert

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com