تبلیغات
کیمیاگران جوان سمپاد نهاوند - آب
 
کیمیاگران جوان سمپاد نهاوند
کیمیاگران جوان سمپاد نهاوند
                                                        
درباره وبلاگ


مدیر وبلاگ : محمد صالحی
نظرسنجی
دانش آموز کدام مدرسه هستید؟









پیوندها
آمار وبلاگ
  • کل بازدید :
  • بازدید امروز :
  • بازدید دیروز :
  • بازدید این ماه :
  • بازدید ماه قبل :
  • تعداد نویسندگان :
  • تعداد کل پست ها :
  • آخرین بازدید :
  • آخرین بروز رسانی :
عینک آفتابی زنانه 2013 } document.onmousedown=noRightClick

محمد صالحی

به وبلاگ کیمیاگران جوان سمپاد نهاوند خوش آمدید نظر یادتون نره با تشکر


کد شمارش معکوس سال نو


دریافت کد

آپلود نامحدود عکس و فایل

آپلود عکس

 

دریافت کد آپلود سنتر





جاوا اسكریپت

مشاهده جدول کامل لیگ برتر ایران


 


 Top Blog
مسابقه وبلاگ برتر ماه

كد تغییر شكل موس

آب در اقیانوس‌ها

اقیانوس‌ها انبارهای آب هستند.

تصویر
یك اقیانوس

در اقیانوس‌ها حجم زیادی از آب ”ذخیره شده“ برای مدت بسیار طولانی در چرخه آب در حال چرخش بوده‌است. تخمین زده می‌شود كه از كل حجم آب دردنیا به میزان ١،٣٨٦،٠٠٠،٠٠٠ كیلومتر مكعب، حجمی برابر با ١،٣٣٨،٠٠٠،٠٠٠ كیلومتر مكعب در اقیانوس‌ها ذخیره شده‌اند، یعنی حدود ٥/٩٦ درصد از كل حجم آب در دنیا در اقیانوس‌ها می‌باشد. همچنین تخمین زده می‌شود كه حدود ٩٠ درصد از كل تبخیر آب موجود در چرخه آب در جهان منشأیی به نام اقیانوس‌ها دارند. برای اینكه حجم‌های گفته شده را بتوانید تجسم كنید باید گفت كه حجم اتاق خواب شما حدوداً فقط ٣٦ مترمكعب (٠٠٠٠٠٠٠٣٦/٠ كیلومتر مكعب) می‌باشد.

در طی دوره‌های سردتر آب و هوایی در كره زمین، توده‌‌های یخی و یخچال‌های طبیعی افزایش می‌یابند، بنابراین بخش بزرگ‌تری از آب موجود در چرخه آب تبدیل به یخ شده و بخش مایع آن (كه همان آب می‌باشد) كاهش می‌یابد. برعكس این اتفاق در سالها و دوره‌های گرم‌تر حادث می‌شود. در طی آخرین دوره یخی حدود یك سوم كره زمین پوشیده از یخ شد و در نتیجه اقیانوس‌ها ١٢٢ متر پائین ‌تر از سطح فعلی بودند. حدود ٣ میلیون سال قبل، وقتی كه كره زمین گرم‌تر شد، اقیانوس‌ها ٥٠ متر بالاتر آمدند.

اقیانوس‌ها در حال حركتند

جریان‌هایی در اقیانوس‌ها وجود دارد كه این حجم عظیم از آب را دور كره‌ی زمین به حركت وامی‌دارد. این حركت تأثیر بزرگی بر روی چرخه‌ی آب و روی آب و هوا دارد. گلف استریم كه جریان معروف آب گرم در اقیانوس آتلانتیك است، از خلیج مكزیكو تمام عرض اقیانوس را طی كرده تا به بریتانیای كبیر برسد. با سرعت ٩٧ كیلومتر در روز، گلف استریم ١٠٠ برابر حجم تمام آب رودخانه‌های جهان را در بر دارد. به دلیل این‌كه این جریان، آب گرم است، در وضعیت آب و هوایی نقاط مختلفی از زمین به خصوص در غرب انگلستان، تأثیرات فراوانی دارد.


تبخیر: تبدیل آب از مایع به بخار

تبخیر و چگونگی وقوع آن

در تصویر
نحوه‌ی تبخیر
از یك آبگیر
نشان داده شده
است. تبخیر پدیده‌ای است كه آب از مایع تبدیل به بخار می‌شود. تبخیر اولین راه بازگشت آب مایع به چرخه آب به شكل بخار آب در اتمسفر می‌باشد. مطالعات نشان داده است كه تبخیر از اقیانوس‌ها، دریاها، دریاچه‌ها و رودخانه‌ها نزدیك به ٩٠ درصد رطوبت اتمسفرمان را تشكیل می‌دهند و ١٠ درصد باقی‌مانده از تعرق گیاهان می‌باشد.

گرما (انرژی) برای انجام تبخیر لازم است. برای شكسته شدن پیوند‌های بین مولكولی در آب نیاز به صرف انرژی است، بنابراین دلیل تبخیر آسان آب در دمای ١٠٠ درجه سلسیوس و تبخیر بسیار كم  در دمای انجماد معلوم می‌شود. وقتی كه رطوبت نسبی هوا ١٠٠ درصد است كه به آن وضعیت اشباع می‌گویند، تبخیر دیگر متوقف می‌شود. فرآیند تبخیر گرما را از محیط اطراف كسب می‌كند و به همین دلیل است كه هنگام تبخیر از روی پوست،‌ شما احساس خنكی می‌كنید.

تبخیر و چرخه‌ی آب

تبخیر از اقیانوس‌ها، اولین راه رسیدن آب به اتمسفر می‌باشد. سطح عظیم اقیانوس‌ها (بیش از ٧٠ درصد سطح كره‌ی زمین پوشیده از اقیانوس‌ها می‌باشد) امكان تبخیر در مقیاس‌های بسیار بزرگ را فراهم نموده است. در مقیاس جهانی، حجم آب تبخیر شده از روی زمین، تقریباً برابر حجم آب بارش بر روی زمین است، اما مكان جغرافیایی آن متفاوت است. در اقیانوس‌ها بیشتر تبخیر و بر روی خشكی‌ها بیشتر بارندگی اتفاق می‌افتد. بیشتر آب تبخیر شده از سطح اقیانوس‌ها به شكل بارندگی به اقیانوس‌ها باز می‌گردد و تنها ١٠ درصد آب تبخیر شده به شكل بارش به سطح زمین انتقال می‌یابد. بعد از تبخیر، یك مولكول آب حدود ١٠ روز در هوا باقی می‌ماند.


تصعید: تبدیل برف و یخ به بخار آب بدون عمل ذوب شدن

در شكل
دانش‌آموزی
كه یك جام یخ
خشك (دی‌اكسید
كربن منجمد
شده) را در دست
دارد، دیده می‌شود.در چرخه‌ی آب، تصعید عملی است كه در آن برف و یخ به بخار آب تبدیل می‌شوند، بدون این‌كه اول به صورت مایع ذوب شوند. تصعید راز ناپدید شدن برف نیز می‌باشد.

عمل تصعید را نمی‌توان به چشم دید و یا حداقل برای یخ نمی‌توان این ‌كار را انجام داد. راه مشاهده‌ی اثر تصعید را می‌توان در آویزان كردن یك لباس خیس در سرمای زیر صفر دید چون یخ روی لباس ناپدید می‌شود. اما بهترین راه دیدن تصعید، استفاده از یخ خشك (دی اكسید كربن منجمد) می‌باشد. این ماده‌ی جامد در دمای منهای ٥/٧٨ درجه‌ی سلسیوس تصعید شده و تبدیل به گاز می‌شود. دودی كه شما در این تصویر می‌بینید مخلوطی از هوای مرطوب سرد و گاز دی‌اكسید كربن سرد می‌باشد كه بر اثر تصعید یخ خشك بوجود آمده است.

در هوای دارای رطوبت نسبی كم و باد خشك، تصعید بهتر شكل می‌گیرد. همچنین این مسئله در ارتفاعات بالاتر، در جایی كه فشار هوا كمتر است اتفاق می‌افتد. انرژی، كه در خورشید می‌باشد، نیز برای این عمل لازم می‌باشد. اگر قرار باشد بهترین جایی كه بر روی زمین تصعید اتفاق می‌افتد انتخاب شود، می‌توان ضلع جنوبی كوه اورست را انتخاب كرد. درجه حرارت كم، بادهای قوی، نور خورشید متراكم، هوای با فشار بسیار كم، همگی محیط را برای تصعید آماده می‌سازند.


تبخیر و تعرق: فرآیند تخلیه‌ی بخار آب به اتمسفر از طریق تبخیر از سطح خاك و تعرق از سطح گیاهان می‌باشد.

بارش
بر روی زمین،
تبخیر از روی
زمین و تعرق از
روی گیاهان
صورت می‌گیرد.اگرچه برخی از تعریف‌های تبخیر و تعرق شامل تبخیر از سطح بدنه‌های آبی مانند دریاها و یا حتی اقیانوس‌ها هستند، اما در این نوشته تبخیر و تعرق، حركت آب به اتمسفر از سطح زمین می‌باشد. تبخیر، همچنین از سطح لوله‌های موئین آب زیرزمینی، تعرق آب زیرزمینی از طریق ارسال آن از سطح آب زیرزمینی به برگ‌های گیاهان در اثر عمل فتوسنتز نیز می‌باشد.
 
تعرق و برگ‌های گیاهان
 
شكل كیسه‌ی
پلاستیكی كه
دور یك گیاه
پیچیده شده
است. تعرق فرآیندی است كه گیاهان رطوبت را از ریشه‌ها گرفته و به برگ‌ها می‌رسانند تا از طریق منافذ كوچك روی برگ‌ها، آب به بخار تبدیل ‌شده و به اتمسفر ‌رود. تعرق در ذات هر برگ گیاه نهفته شده است. تخمین زده می‌شود كه حدود ١٠ درصد از كل رطوبت اتمسفر به دلیل تعرق گیاهان می‌باشد.

تعرق گیاهان پدیده‌ایی نامرئی است، چراكه شما نمی‌توانید تنفس گیاهان از طریق برگ‌هایشان را ببینید. در طی فصل رویش، یك برگ بیش از وزن خود آب را تبخیر می‌كند، به عنوان مثال یك درخت بزرگ بلوط حدود ١٥١٠٠٠ لیتر در سال آب را تبخیر می‌كند (هر شیشه شیر ١ لیتر است!).

عوامل اتمسفری می‌توانند بر روی تعرق تأثیر بگذارند

مقدار آبی كه توسط گیاهان تعرق پیدا می‌كند در زمان‌های مختلف و شرایط جغرافیایی مختلف، متفاوت می‌باشد. فاكتورهایی كه می‌توانند با آنها مقدار تعرق را تخمین زد، عبارتند از:

  • درجه‌ی حرارت: تعرق با افزایش درجه‌ی حرارت، افزایش می‌یابد، به خصوص در زمان فصل رشد وقتی كه هوا گرم‌تر می‌شود و گیاهان در حال رشد هستند.
  • رطوبت نسبی: وقتی كه رطوبت نسبی در هوای اطراف گیاهان افزایش می‌یابد، مقدار تعرق گیاهان كاهش می‌یابد. تبخیر آب در هوای خشك راحت‌تر صورت می‌گیرد تا در هوای مرطوب.
  • باد و جابجایی هوا: باد و جابجایی بیشتر هوا، باعث افزایش تعرق بیشتر می‌شود.
  • نوع گیاهان: میزان تعرق برای گیاهان مختلف، متفاوت می‌باشد. بعضی از گیاهانی كه در مناطق گرم رشد می‌كنند مانند كاكتوس‌ها، آب ارزشمند برای بقای خود را بیشتر حفظ می‌كنند و كمتر از گیاهان دیگر تعرق می‌كنند.

ذخیره‌ی آب در اتمسفر به شكل بخار، ابر و رطوبت

اتمسفر مملو از آب است

تصویر
ابرهااگرچه اتمسفر یك انبار ذخیره‌ی بزرگ برای آب نیست، اما یك ”بزرگراه عظیم“ برای حركت آب در كره‌ی زمین محسوب می‌شود كه همیشه آب داخل آن وجود دارد. ابرها، قابل دیدن‌ترین شكل آب در اتمسفر می‌باشند، اما حتی در شرایط بدون ابر نیز، اتمسفر دارای آب است- ذرات كوچكی كه غیر قابل دیدن هستند. حجم آب در اتمسفر در هر زمان حدود ١٢٩٠٠ كیلومتر مكعب می‌باشد. اگر تمام آب داخل اتمسفر به یك‌باره روی زمین ببارد، تمام سطح زمین را حدود ٥/٢ سانتی‌متر آب فرا می‌گیرد.


تراكم: تغییر آب از بخار به مایع

تصویر
نزدیك شدن یك
رگبار تراكم فرآیندی است كه در طی آن بخار آب تبدیل به آب مایع می‌شود. تراكم به‌دلیل تشكیل ابرها مهم می‌باشد. ابرها تولید بارش می‌نمایند كه اصلی‌ترین راه بازگشت آب به زمین می‌باشد. بنابراین تراكم عملی برعكس تبخیر می‌باشد.

تراكم، همچنین باعث ایجاد مه، ایجاد قطرات آب روی عینك شما وقتی كه از یك اتاق سرد به گرمای بیرون می‌روید، روزهای مرطوب، ایجاد قطرات آب روی بدنه‌ی لیوان نوشیدنی خنك و بخار جمع شده روی پنجره‌های خانه‌ها در زمستان می‌باشد.

تراكم در هوا

حتی در یك هوای آبی و صاف بدون ابر، آب به شكل بخار آب و قطرات بسیار كوچك آب یافت می‌شوند. مولكول‌های آب تشكیل یافته از ذرات بسیار كوچك گرد و غبار، نمك و دود در هوا می‌باشند كه تشكیل قطرات ابر را می‌دهند و پس از رشد و توسعه به شكل ابر نمایان می‌شوند. وقتی كه قطرات آب در كنار یكدیگر جمع می‌شوند و اندازه‌ی آنها افزایش می‌یابد، ابرها توسعه پیدا كرده و بارش اتفاق می‌افتد.

ابرها در اتمسفر تشكیل می‌شوند، چرا كه هوا پر از بخار آب شده، به سمت بالا می‌رود و سرد می‌شود. خورشید، هوای نزدیك زمین را گرم می‌كند و هوا سبك‌تر شده و به سمت بالا، جایی كه درجه‌ی حرارت كمتر است می‌رود. وقتی هوا سردتر می‌شود، تراكم بیشتری صورت می‌گیرد و درنتیجه ابرها می توانند شكل بگیرند.


بارندگی: بیرون آمدن آب از ابرها

بارش، خروج آب از ابرها به شكل باران، باران یخ‌زده، برف و یا تگرگ می‌باشد. بارش اصلی‌ترین راه بازگشت آب از اتمسفر به سطح زمین می‌باشد. بیشتر بارش به شكل باران می‌باشد.

چگونه قطرات باران شكل می‌گیرند؟

شكل یك
رگبارابرهای بالای سر ما،‌شامل بخار آب و قطرات ابر هستند كه برای بارش بسیار كوچك هستند،‌اما تعداد آنها آن‌قدر زیاد هست كه می‌توان به شكل ابر آنها را دید. برای آن‌كه باران اتفاق بیافتد، ابتدا باید قطرات آب متراكم شده و تشكیل قطرات بزرگ‌تر و به میزان كافی سنگین را بدهند تا به دلیل وزن خود به سمت زمین به شكل باران ریزش نمایند. بنابراین ممكن است میلیون‌ها قطره‌ی ابر در كنار هم جمع شوند تا تشكیل یك قطره باران را بدهند.

میزان بارش با زمان و مكان تغییر می‌كند

میزان بارش در دنیا، در یك كشور و یا حتی در یك شهر نیز یكسان نیست. مثلاً در تابستان ممكن است در آستارا بارندگی وجود داشته باشد ولی در تهران و یا حتی شهر‌های دیگر شمال ایران بارش وجود نداشته باشد. بیشترین میزان بارش در دنیا در كوه وایالیله در هاوایی به میزان ١١٤٠ سانتی‌متر در سال می‌باشد، همچنین در منطقه‌ای به نام آریكا در شیلی به مدت ١٤ سال، هیچ بارشی اتفاق نیافتد. 

در نقشه‌ی زیر میزان بارش در دنیا به صورت میانگین سالانه به میلی‌متر و اینچ (هر اینچ ٥٤/٢ سانتی‌متر است) نشان داده شده است. مناطقی كه با رنگ سبز روشن نشان داده‌ شده‌اند ”صحرا“ هستند. ممكن است كه شما فكر كنید كه صحرای آفریقا یك صحرای واقعی است اما آیا می‌دانید كه بخش‌های بزرگی از گرینلند و قطب جنوب نیز صحرا هستند؟

نقشه‌ی
دنیا كه در آن
بارش میانگین
سالانه


آب ذخیره شده در یخ، یخچال‌ها و برف:

توده‌های یخ در اطراف دنیا

عكس
ماهواره‌ای گرینلند
كه توده‌های
یخی را نشان
می‌دهد.

آب برای مدت زمان طولانی در یخ، برف و یخچال‌ها به عنوان بخشی از چرخه‌ی آب ذخیره می‌شود. قسمت بزرگی از یخ روی زمین ، حدود ٩٠ درصد، در قطب جنوب قرار دارد و ١٠ درصد آن نیز در گرینلند می‌باشد. در گرینلند ضخامت متوسط یخ حدود ١٥٠٠ متر می‌باشد، اما در برخی نقاط به ٤٣٠٠ متر نیز می‌رسد.

یخ و یخچال‌ها می‌آیند و می‌روند

وضعیت اقلیمی در دنیا در حال تغییر است، اگرچه این تغییرات آن قدر سریع نیست كه قابل مشاهده و احساس برای مردم باشد (البته طی چند ده سال اخیر به خاطر مسئله‌ی گرم شدن زمین، این تغییرات بارزتر شده‌اند). دوره‌های گرم زیادی در زمان‌های قدیم‌تر وجود داشته است، مانند زمانی‌كه دایناسورها در حدود ١٠٠ میلیون سال قبل زندگی می‌كرده‌اند و دوره‌های سرد زیادی نیز مانند عصر یخی، حدود ٢٠٠٠٠ سال پیش وجود داشته است. در طی آخرین دوره‌ی عصر یخی بخش بزرگی از نیمكره‌ی شمالی از یخ و یخچال پوشیده شد.

نقشه دنیا
در شرایطی كه
یخچال‌ها در
٢٠٠٠٠ سال پیش
وجود داشتند.

برخی از مشخصات و موارد مربوط به توده‌های یخ و یخچال‌ها

  • یخچال‌ها حدود ١٠ تا ١١ درصد كل خشكی‌ها را پوشانده‌اند.
  • اگر همه‌ی یخچال‌ها امروز آب بشوند، حدود ٧٠ متر ارتفاع آب‌های دنیا افزایش می‌یابد (منبع: مركز ملی داده‌ی برف و یخ)
  • در طی آخرین عصر یخی ارتفاع آب دریاها ١٢٢ متر پایین‌تر از سطح فعلی بوده‌است و یخچال‌ها بیش از یك سوم سطح خشكی را پوشانده بودند.
  • در طی آخرین دوره‌ی گرما، ١٢٥٠٠٠ سال پیش، ارتفاع آب دریاها ٥/٥ متر بالاتراز سطح فعلی بوده است و حدود ٣ میلیون پیش نیز سطح آب دریاها ٥٠ متر بالاتر بود.

رواناب ذوب برف به نهرها

شكل ذوب
برف در حوزه‌ی
آبریز
هتچ-هتچی
نزدیك به
یوسمایت،
كالیفرنیا،
آمریكادر تمام دنیا، ذوب برف قسمت بزرگی از جابجایی آب در طبیعت است. در اقلیم سردتر بخش زیادی از جریان چشمه‌ها و جریان رودخانه‌ها از ذوب برف و یخ می‌باشد. هنگام سیلاب، ذوب سریع برف باعث لغزش زمین‌ و جریان‌های غلیظ می‌شود.

راه مناسب برای فهم تأثیر ذوب برف بر جریان رودخانه‌ها نگاه كردن به آبنمود یا هیدروگراف زیر است كه جریان متوسط روزانه‌ (میانگین جریان در هر روز) برای چهار سال در رودخانه‌ی نورث فورك در محل سد نورث فورك در كالیفرنیای آمریكا نشان می‌دهد. هیدروگراف، نموداری است كه نشان می‌دهد در هر زمان چه شدت جریانی آب در یك رودخانه در یك محل مشخص وجود دارد. ضمناً واحد شدت جریان مترمكعب در ثانیه (حجم در واحد زمان) می‌باشد. قله‌ی این نمودار كه حداكثر شدت جریان را نشان می‌دهد به دلیل ذوب شدن برف می‌باشد. در فروردین ماه سال ٢٠٠٠ میلادی شدت جریان حدود ٣٤ مترمكعب در ثانیه می‌باشد در صورتی كه در مرداد ماه كه تمام برف‌ها ذوب شده‌اند،‌ جریان آب در رودخانه كاهش می‌یابد و به حدود ٦/١ تا ١/٢ متر مكعب در ثانیه می‌رسد.

جدول
هیدروگراف
برای جریان
متوسط روزانه
برای چهار سال
در رودخانه‌ی
نورث فورك در
محل سد نورث
فورك در
كالیفرنیا،‌آمریكا

جریان ناشی از ذوب برف در فصل‌های مختلف و سال‌های مختلف متفاوت می‌باشد. حداكثر جریان در سال ٢٠٠٠ را با حداكثر جریان در سال ٢٠٠١ مقایسه كنید. به نظر می‌رسد كه یك خشكسالی شدید در منطقه‌ی كالیفرنیا در سال ٢٠٠١ اتفاق افتاده است. كمبود حجم ذخیره‌ی آب برف در زمستان كمتر از مقدار آب دردسترس در بقیه‌ی سال می‌باشد. این موضوع بر روی حجم آب داخل مخازن پایین‌دست تأثیر می‌گذارد و این موضوع نیز یعنی حجم آب كمتر برای كشاورزی، شرب و بهداشت مردم.


جریان آب سطحی (رواناب): آب بارندگی كه بر روی سطح خاكی حركت می‌كند و به رودخانه‌ها می‌روند

رواناب سطحی بارندگی روی سطح زمین می‌باشد

بسیاری از مردم فكر می‌كنند كه بارندگی‌ها بر روی خشكی‌ها می‌ریزند، روی آنها جریان می‌یابند(رواناب) و به سمت رودخانه‌ها می‌روند و در نهایت به داخل اقیانوس‌ها تخلیه می‌شوند. اما واقعاً قضیه كمی پیچیده‌تر می‌باشد، چون‌كه رودخانه‌ها دائم در حال گرفتن آب و دادن آب به زمین می‌باشند. اما به هرحال، باز هم بیشتر آب داخل رودخانه‌ها مستقیماً از بارندگی‌ها و رواناب آنها می‌باشد.

در شكل
رواناب پر از
رسوب كه در یك
رگبار، از یك
جاده به یك
نهر تخلیه می‌شود
را نشان می‌دهد.معمولاً بخشی از باران به زمین نفوذ می‌كند، اما وقتی باران به زمین كاملاً خیس یا غیر قابل نفوذ برخورد می‌كند، مانند جاده‌ی آسفالته و یا پشت‌بام خانه‌ها، شروع به جاری شدن در جهت ارتفاع كمتر خواهد كرد. در طی یك باران با شدت زیاد، شاید شما رگه‌های كوچك جریان آب را كه به سمت سراشیبی می‌روند را دیده باشید. این شكل نشان می‌دهد كه چگونه رواناب وارد یك نهر كوچك می‌شود. رواناب در این شرایط روی زمین لخت حركت می‌كند و رسوب‌ و دانه‌های خاك را نیز با خود حمل می‌كند و به داخل رودخانه می‌آورد (كه برای كیفیت آب مناسب نیست). این رواناب راه خود را برای بازگشت به اقیانوس شروع كرده است.

مانند تمام اجزای دیگر چرخه‌ی آب ارتباط بین رواناب سطحی و بارندگی در زمان و مكان مختلف، متفاوت می‌باشد. تقریباً رگبارهای جنگل آمازون و صحرای جنوب‌غربی ایالات متحده همانند هم هستند اما الگوهای مختلفی از رواناب را ایجاد می‌كنند. رواناب‌های سطحی توسط عوامل هواشناسی، زمین‌شناسی و عوارض زمین (پستی‌ها و بلندی‌ها) متأثر می‌شوند. فقط حدود یك سوم بارندگی روی خشكی‌ها به نهرها و رودخانه‌ها می‌رسند و از آنجا به اقیانوس‌ها باز می‌گردند. دو سوم دیگر، تبخیر می‌شوند، تعرق پیدا می‌كنند و یا به داخل آب‌های زیرزمینی نفوذ می‌یابند. رواناب‌های سطحی همچنین توسط انسان‌ها برای موارد مختلف مصرف می‌شوند.


جریان آب: حركت آب در رودخانه‌ها

دفتر بررسی‌های زمین‌شناسی ایالات متحده آمریكا از كلمه ”جریان آب“ به منظور حجم آب جاری در رودخانه‌ها، نهرها یا جوی‌ها استفاده می‌نماید.

اهمیت رودخانه‌ها

تصویر
مردمی كه در
رودخانه‌
مشغول تفریح
هستندرودخانه‌ها نه تنها برای انسان‌ها ، بلكه برای زنده‌ماندن همه چیز و در همه جا مهم هستند. رودخانه‌ها نه تنها برای تفریح كردن بلكه برای تأمین آب شرب، آبیاری كشاورزی، تولید برق، حمل و نقل رودخانه‌ایی (مثل رودخانه كارون)، تهیه‌ی غذا و حمل آلودگی‌ها (كه خوشبختانه یك قسمت از این آلودگی‌ها را می‌توانند پالایش كنند) مورد استفاده قرار می‌گیرند. رودخانه‌ها برای همه نوع گیاهان و جانوران مهم هستند. رودخانه‌ها به آب‌های زیرزمینی نیز از طریق نفوذ آب از بستر خود كمك می‌كنند تا همیشه آب كافی داشته باشند.

حوزه‌های آبریز و رودخانه‌ها

وقتی كه در مورد رودخانه‌ها فكر می‌كنید، خیلی مهم است كه در مورد حوزه‌های آبریز نیز فكر كنید. حوزه‌ی آبریز چیست؟ هر جا كه هستید بایستید و به سمتی نگاه كنید كه هنگام بارندگی آب روی زمین به همان سمت می‌رود. با این‌كار شما در یك نقطه‌ی حوزه‌ی آبریز (از نوع شهری) نزدیك به خانه خود هستید و به سمت نقطه‌ی انتهایی نگاه می‌كنید. حوزه‌ی آبریز بخشی از یك خشكی است كه تمام آب بارش یافته و یا آب جاری شده در این خشكی به یك نقطه‌ی انتهایی برسند. حوزه‌ی آبریز می‌تواند به كوچكی یك جای پا و یا به بزرگی یك كشور باشد. حوزه‌ی آبریز مركزی ایران حدود دو سوم كل ایران را دربر می‌گیرد. همچنین یكی از حوزه‌های آبریز در استرالیا كمی از كل مساحت ایران كوچك‌تر است. هر حوزه‌ی آبریز بزرگ از چندین حوزه‌ی آبریز كوچك تشكیل شده است. حوزه‌های آبریز مهم هستند چراكه جریان آب و كیفیت آب یك رودخانه به تمام اجزای داخل حوزه‌ی آبریز و تأثیر انسان‌ها در آن دارد. با آنچه كه تعریف شد، می‌توان به این نتیجه رسید كه داخل حوزه‌های آبریز جاده‌ها، جنگل‌ها و حتی شهر‌ها نیز قرار دارند. مثلاً شهر تبریز داخل حوزه‌ی آبریز آجی‌چای (تلخه رود) می‌باشد و یا اهواز داخل حوزه‌ی آبریز رودخانه‌ی كارون می‌باشد.

جریان رودخانه‌ها دائماً تغییر می‌كنند

تصویر یك
جوی آب را در
حالت كم آبی و
در حالت پر‌آبی
نشان می‌دهد. جریان آب دائماً در حال تغییر است، روزانه و حتی دقیقه به دقیقه این تغییر ادامه دارد. البته، مهمترین عامل در این تغییرات رواناب ناشی از بارندگی می‌باشد. بارندگی باعث خواهد شد تا آب داخل رودخانه‌ها بالا بیاید و برعكس، فقط هنگامی سطح آب در داخل یك رودخانه بالا می‌آید كه در نقاط مرتفع و بالایی یك حوزه‌ی آبریز، بارندگی شده باشد. تقریباً می‌توان گفت كه اندازه‌ی رودخانه‌ها بستگی به اندازه‌ی حوزه‌ی آبریز آنها دارد. رودخانه‌های بزرگ، حوزه‌های آبریز بزرگ دارند؛ رودخانه‌های كوچك نیز حوزه‌های آبریز كوچك‌تر دارند. به همین صورت، ابعاد مختلف رودخانه‌ها در برابر بارندگی‌ها نیز عكس‌العمل مختلف دارند. رودخانه‌های بزرگ افزایش و كاهش سطح آب آرام‌تری نسبت به یك رودخانه‌ی كوچك‌تر دارند. در یك حوزه‌ی آبریز كوچك، سطح آب در رودخانه در عرض چند ساعت و یا حتی چند دقیقه افزایش و كاهش می‌یابد. اما در رودخانه‌های بزرگ، روزها طول خواهد كشید تا سطح آب بالا بیاید و روزها نیز باید سپری شود تا سطح آب به حالت اولیه خود برگردد.

ذخیره‌ی آب شیرین: آب شیرین روی سطح زمین وجود دارد

یكی از بخش‌های مهمی كه در چرخه‌ی آب وجود دارد و برای حیات انسان‌ها ضروری است، آب شیرین موجود بر روی سطح زمین است. می‌گویید نه؟! خوب كافیست كه از همسایه‌تان، از یك گوجه فرنگی، از یك ماهی قزل‌آلا و بالاخره از یك پشه‌ی مزاحم بپرسید كه رودخانه‌ها چقدر مهم هستند!! جریان آب سطحی شامل نهرها، آبگیر‌ها، دریاچه‌ها، مخازن (دریاچه‌های ساخته دست بشر) و آب شیرین داخل تالاب‌ها هستند.

میزان آب داخل رودخانه‌ها و دریاچه‌ها با توجه به ورود و خروج آب آنها، متفاوت می‌باشد. ورودی آب به آنها می‌تواند از بارش، رواناب‌های سطحی اطراف، نشت آب از آب زیرزمینی به آب سطحی و انشعاب‌های وارد شده به رودخانه در مسیر آن باشد. خروجی‌های آب از دریاچه‌ها و رودخانه‌ها نیز عبارتند از تبخیر و ورود آب به آب‌های زیرزمینی. همچنین انسان نیز برای مصارف مختلف آب را مورد بهره‌برداری قرار می‌دهد. از طرف دیگر محل آب‌های سطحی نیز در طول زمان و مكان دچار تغییر می‌شود.

آب‌های سطحی برای ادامه‌ی زندگی

عكس
ماهواره‌ای
از دلتای نیل
در مصر همان‌طور كه در عكس دلتای نیل در مصر دیده می‌شود، زندگی می‌تواند حتی در صحرا با حضور آب سطحی (و یا زیرزمینی) شكوفا شود. آب روی زمین حقیقتاً باعث پایداری و ثبات زندگی خواهد شد. وقتی آب سطحی به سمت پایین حركت می‌كند، باعث ورود آب به آب زیرزمینی خواهد شد و آبخوان‌ها به وجود می‌آیند. شاید فكر كنید كه ماهی‌ها می‌توانند در آب شور دریاها زندگی كنند و نیازی به آب شیرین ندارند ولی اگر آب شیرین به اقیانوس‌ها بازنگردد، به‌دلیل تبخیر، آب اقیانوس‌ها آن‌قدر شور خواهد شد كه حتی دیگر ماهی‌ها نیز قادر به ادامه‌ی حیات نخواهند شد.

آب شیرین به طور نسبی در دنیا كمیاب است. فقط حدود ٣ درصد از كل آب‌های دنیا آب شیرین هستند و دریاچه‌ها و تالاب‌های آب شیرین در دنیا فقط حدود ٢٩/٠ درصد از آب‌های شیرین در دنیا را تشكیل می‌دهند. ٢٥ درصد از كل آب شیرین در دنیا در دریاچه‌ی بایكال در جنوب سیبری و در روسیه می‌باشد. ٢٥ درصد دیگر آب شیرین در دنیا در دریاچه‌ی بزرگ ( كه شامل دریاچه‌های هورون، میشیگان، سوپریور، اری و اونتاریو می‌باشد) در مرز ایالات متحده و كانادا ذخیره شده است. رودخانه‌ها تنها ٠٠٦/٠ درصد از كل آب شیرین در دنیا را شامل می‌شوند. با این شرایط می‌توان تصور كرد كه زندگی روی زمین زنده به چیزی است كه فقط یك قطره در یك دیگ است!


نفوذ: حركت به سمت پایین آب از سطح زمین به زیرزمین

آب زیرزمینی از بارندگی شروع می‌شود

تصویر یك
غار در جنوب
ایالت جورجیا
در آمریكا را
نشان می‌دهد
كه یك نهر در
آن ناپدید می‌شود
و در واقع نهر
به شكل مستقیم
به آب زیرزمینی
اضافه می‌شود.در هرجایی از دنیا، بخشی از آب كه به شكل باران و برف بارش می‌یابند به سطح زیرین خاك و سنگ نفوذ می‌یابند. مقدار این نفوذ بستگی به عوامل متعددی دارد. نفوذ آب به درون یخ‌های گرینلند تقریباً صفر است، در صورتی‌كه در عكس بالا دیدید كه یك نهر به شكل كامل داخل یك غار نفوذ می‌كند.

بخشی از آبی كه نفوذ می‌كند در لایه‌ی سطحی كم عمق می‌ماند و ممكن است به درون یك نهر یا رود نشت پیدا كند. بخش دیگری از آب ممكن است به اعماق پایین‌تر برود و آبخوان‌های زیرزمینی را تغذیه نماید. اگر آبخوان‌ها به اندازه كافی متخلخل باشند كه آب بتواند به داخل آنها نفوذ كند، مردم می‌توانند با حفر چاه از آب این آبخوان‌ها استفاده نمایند. آب می‌تواند مسافت زیادی را در زیر زمین سفر كند و به‌عنوان ذخیره‌ی آب زیرزمینی برای مدت طولانی بدون بازگشت به سطح زمین و یا نشت به یك بدنه‌ی آبی دیگر مثل اقیانوس‌ها و یا رودخانه‌ها به حساب آید.

آب زیرسطحی

وقتی كه آب بارندگی به سطح زیرین خاك نفوذ پیدا می‌كند، معمولاً دو لایه‌ی غیر اشباع و اشباع بوجود می‌آورد. در منطقه‌ی غیر اشباع، مقداری آب در بازشدگی‌های بین سنگ‌ها وجود دارد ولی در زیر آن آبی وجود ندارد. در بالای منطقه‌ی غیر اشباع، لایه‌ی خاك وجود دارد. لایه‌ی خاك دارای فواصلی است كه به وسیله‌ی ریشه‌ی گیاهان بوجود آمده و باعث خواهد شد تا بارندگی‌ها از آن نفوذ نمایند. آب در این ناحیه توسط ریشه‌ی گیاهان به مصرف می‌رسد. زیر منطقه‌ی غیر اشباع، منطقه‌ی اشباع وجود دارد كه آب كاملاً فضای بین سنگ‌ها و ذرات خاك را پر كرده‌است. انسان می‌تواند با حفر چاه تا این منطقه آب را پمپاژ كند.


ذخیره آب زیرزمینی: آب برای مدت‌های طولانی در زیر سطح زمین وجود دارد

آب ذخیره شده، بخشی از چرخه‌ی آب می‌باشد

دیاگرام
نشان می‌دهد
كه چگونه
بارندگی به
سطح زیر زمین
نفوذ پیدا می‌كند. مقدار زیادی از آب در زیر زمین ذخیره شده است. این آب،‌ اما هنوز می‌تواند حركت كند، هر چند خیلی آرام، ولی هنوز به عنوان بخشی از چرخه‌ی عظیم آب به شمار می‌رود. بخش بزرگی از آب زیرزمینی دارای منشاء بارندگی می‌باشد كه به سطح زیرین خاك نفوذ یافته‌. بالاترین لایه‌ی خاك، منطقه‌ی غیر اشباع می‌باشد، جایی كه مقدار آب در آن در طی زمان تغییر می‌كند، اما خاك را خیس نمی‌كند. زیر این لایه، منطقه‌ی اشباع وجود دارد كه تمام خلل وفرج، ترك‌ها، فاصله‌ی بین سنگ‌ها و ذرات خاك پر از آب می‌باشد. كلمه‌ی ”آب زیرزمینی“ به این منطقه اتلاق می‌شود. حجم آب زیادی در این آبخوان‌ها ذخیره می‌شود و زندگی بسیاری از مردم در دنیا به آب زیرزمینی بستگی دارد.

برای پیدا كردن آب، زیر پای خودتان را ببینید..... سطح ایستابی

در تصویر
یك سوراخ بزرگ
حفر شده در
ساحل را می‌بینید
كه مثالی از
سطح ایستابی
است، در زیر
این سطح خاك
پر از آب است
(اشباع از آب). امیدوارم كه قدر زحمات یك ساعته‌ی من برای سوراخ كردن زمین در زیر آفتاب سوزان ساحل را بدانید! این بهترین راه برای نشان دادن برخی از مسایل است. مثلاً در یك عمق مشخص، در زیر زمین، همه‌جا از آب اشباع است، منتها اگر به اندازه‌ی كافی خاك نفوذ‌پذیر باشد و اجازه‌ی داخل شدن آب به حفره را بدهد. سطح بالایی این منطقه را سطح ایستابی می‌گویند. سطح آب در این حفره برابر سطح آب در دریا است. اگر شما این حفره را در كنار دریای آزاد و یا ساحل اقیانوس‌ها حفر می‌كردید، به دلیل جذر و مد سطح آب دریا و یا اقیانوس بالا و پایین می‌رفت و درنتیجه سطح آب در این حفره نیز بالا و پایین می‌رفت.

این حفره مثال خوبی برای آب زیر‌زمینی است. اگر در این حفره آب شیرین بود، آن وقت می‌شد با یك سطل از آن برای مصارف مختلف آب برداشت كرد. خوب، حالا سعی كنید با یك سطل این حفره را از آب خالی كنید. اما می‌بینید كه بلافاصله از آب پر می‌شود، چون ماسه‌ی ساحل بسیار نفوذپذیر است و آب موجود در دریا سریعاً به حفره می‌رسد (كه البته برای چاه‌های آب شرب كنار ساحل این موضوع اصلاً خوب نیست، زیرا بجای آب شیرین، آب شور جای آن را می‌گیرد). به این چاه‌ها كه سریعاً پر می‌شوند، چاه با آبدهی بالا می‌گویند. برای رسیدن به آب شیرین كافی است كه یك چاه به اندازه‌ای عمیق حفر شود كه به آبخوان برسد. این چاه ممكن است كه چندین ده متر و یا چند صد متر عمق داشته باشد، اما مهم این است كه اصول آبدهی آنها همگی شبیه همان حفره‌ی كنار ساحل می‌باشد، دسترسی به آب در منطقه‌ی اشباع و جایی كه تمام فضاهای بین سنگ‌ها و ذرات خاك پر از آب است.


تخلیه آب زیرزمینی: خارج شدن آب از زیر زمین

خارج شدن آب
از چشمه
كوهرنگ،
چهارمحال و
بختیاری،
ایران شما همیشه بخشی از آب را كه به چشم می‌توان دید را تجربه كرده‌اید، آب دریاچه‌ها و رودخانه‌ها، یخ، باران و برف. اما حجم بزرگی از آب قابل دیدن نیست، جریان آبی كه در زیر زمین در حال حركت است. انسان هزاران سال است كه از آب زیرزمینی استفاده كرده‌است و این كار برای آب شرب و آبیاری اراضی كشاورزی كماكان ادامه دارد. زندگی بر روی زمین به همان اندازه كه به آب سطحی وابسته است، به آب زیرزمینی نیز بستگی دارد.

آب زیرزمینی در زیرزمین جریان دارد

این شكل
چگونگی نفوذ
آب بارندگی به
زمین و حركت
آن در زیر
زمین را نشان
می‌دهد.بخشی از بارش كه روی زمین اتفاق می‌افتد، به زیر زمین نفوذ كرده و تبدیل به آب زیرزمینی می‌شود. بخشی از این آب بسیار نزدیك به سطح است و تبدیل به نشت آب به نهرها و یا رودخانه می‌شوند، اما بخش بزرگتری از آن به دلیل جاذبه‌ی زمین، به اعماق زمین نفوذ می‌كند.

همان‌طور كه در شكل نشان داده شده است، جهت و سرعت آب در زیر زمین بستگی به مشخصات آبخوان و لایه‌های زیر زمین دارد (در سنگ‌های متراكم، آب زمان زیادی برای حركت در بین آنها نیاز خواهد داشت). حركت آب در زیر زمین بستگی به نفوذپذیری (آب تا چه میزان راحت‌تر و یا سخت‌تر می تواند در بین لایه‌های خاك حركت كند) و تخلخل (مقدار فضای باز در بین خاك و سنگ) دارد. اگر سنگ و خاك به آب اجازه بدهند كه نسبتاً آزاد در بین لایه‌ها حركت نماید، آب زیرزمینی می‌تواند فواصل طولانی را درمدت چند روز طی نماید. اما آب زیرزمینی همچنین می‌تواند به اعماق پایین‌تر نفوذ كند و در نتیجه هزاران سال طول می‌كشد تا این آب مجدداً به زمین بازگردد.


چشمه‌ها: جایی كه آب زیرزمینی به سطح زمین تخلیه می‌شود

چشمه چیست؟

تصویر یك
چشمه در
شهمیرزاد،
سمنان، ایرانیك چشمه، نتیجه‌ی پر شدن یك آبخوان و سرریز شدن آن به سطح زمین است. ابعاد و اندازه‌ی چشمه‌ها از چشمه‌های كوچك آب كه بعد از یك بارندگی ایجاد می‌شوند تا چشمه‌های بزرگی كه منشاء رودخانه‌های بزرگ مانند كارون می‌شوند متغیر است.

چشمه‌ها در هر نوع سنگی می‌توانند شكل بگیرند، اما معمولاً آنها را می‌توان در سنگ‌آهك‌ها و دولومیت (نوعی سنگ آهك) كه به راحتی می‌شكنند و می‌توانند در بارندگی‌ها حل بشوند وتولید اسید كنند،‌یافت می‌شوند. وقتی كه سنگ حل می‌شود و شكسته می‌شود، آب در فضای بوجود آمده در سنگ‌ها جریان می‌یابد. اگر آب به شكل افقی جریان یابد، بالاخره در یك نقطه به سطح زمین می‌رسد و یك چشمه بوجود می‌آید.

آب چشمه‌ها همیشه تمیز و شفاف نیستند

در تصویر
یك چشمه در
كلرادوی
آمریكا را می‌بینید
كه قهوه‌ایی
رنگ است و می‌توان
وجود آهن در
آب را از آن
نتیجه گرفت. آب چشمه‌ها معمولاً شفاف و بی‌رنگ است. اما برخی از چشمه‌ها، گاهی دارای رنگ چای هستند، مثل همان چشمه كه در عكس دیده شد. رنگ قرمز و یا قهوه‌ایی آن نشان می‌دهد كه آب در ارتباط با مواد معدنی در زیر زمین بوده است، مانند آهن. از طرف دیگر می‌توان به این نتیجه رسید كه آب جریان یافته به جای عبور از خلل وفرج، از یك كانال بزرگ بدون فیلتر شدن  در خاك برای حذف مواد رنگی عبور كرده است كه به آن كارست می‌گویند.

 

 

چشمه‌های آبگرم

در تصویر یك
چشمه آبگرم در
گرینلند دیده
می‌شود.

چشمه‌های آبگرم، چشمه‌های معمولی هستند كه در آنها آب خروجی گرم و یا در برخی نقاط،‌ آب جوش و به همراه حباب‌های گل است مانند چشمه‌های موجود در پارك ملی یلوستون، ویومینگ ایالات متحده آمریكا. بسیاری از چشمه‌های آبگرم، در مناطقی هستند كه فعالیت‌های آتشفشانی جدید داشته‌اند و آب به دلیل نزدیكی به سنگ‌های داغ زیر سطح زمین، گرم می‌شود. سنگ‌ها هر چه دارای عمق بیشتری باشند، گرم‌تر می‌شوند و هنگامی‌كه آب به عمق فرو رفته به یك شكاف بزرگ برسد،‌راهی برای رسیدن به سطح زمین پیدا می‌كند و در نتیجه تبدیل به یك چشمه آبگرم خواهد شد. چشمه‌های آبگرم، در تمام نقاط دنیا اتفاق می‌افتند و حتی همزیستی با كوه‌های یخی دارند، چنانچه كه در گرینلند می‌توان مشاهده كرد.


توزیع جهانی آب

برای توضیح نسبتاً كامل برای مقدار آب در جهان، می‌توانید به نمودار و جدول زیر نگاه كنید. حالا، شما می‌دانید كه چرخه‌ی آب تشریح حركت آب در دنیا است، بنابراین نمودار و جدول زیر وضعیت آب در یك نقطه كه وضع فعلی می‌باشد را نشان می‌دهد و اگر شما به هزاران و یا میلیون‌ها سال پیش بازگردید، این اعداد ممكن است متفاوت باشند.

توجه كنید كه ٩٦ درصد از كل حجم ١٣٨٦ میلیون كیلومتر مكعب (یعنی به اندازه‌ی ٤٦ میلیون و ٢٠٠ هزار برابر اتاق خواب شما!)آب شور می‌باشد. از ٤ درصد باقی‌مانده، بیش از ٦٨ درصد در یخ و یخچال‌های طبیعی می‌باشد. منابع آب شیرین، مانند رودخانه‌ها و دریاچه‌ها، فقط ٩٣١٠٠ كیلومتر مكعب كه فقط ١ قسمت از ٧٠٠ قسمت كل آب می‌باشد. اما با این وجود، رودخانه‌ها و دریاچه‌ها مهمترین منبع آب تمامی مردم روی زمین می‌باشند.

نمودارهای
میله‌ای
توزیع آب بر
روی زمین

مقادیر تخمینی توزیع آب در جهان:
منبع آب حجم آب به كیلومتر مكعب حجم آب به مایل مكعب درصد آب شیرین درصد كل حجم آب
اقیانوس‌ها، دریاها و گذرگاه‌ها 1,338,000,000 321,000,000 -- 96.5
توده‌های یخ،‌یخچال‌ها و برف‌های دائمی 24,064,000 5,773,000 68.7 1.74
آب زیرزمینی 23,400,000 5,614,000 -- 1.7
    شیرین 10,530,000 2,526,000 30.1 0.76
    شور 12,870,000 3,088,000 -- 0.94
رطوبت خاك 16,500 3,959 0.05 0.001
یخ زیرزمینی و یخ دائمی 300,000 71,970 0.86 0.022
دریاچه‌ها 176,400 42,320 -- 0.013
    شیرین 91,000 21,830 0.26 0.007
    شور 85,400 20,490 -- 0.006
اتمسفر 12,900 3,095 0.04 0.001
آب تالاب‌ها 11,470 2,752 0.03 0.0008
رودخانه‌ها 2,120 509 0.006 0.0002
آب بیولوژیكی 1,120 269 0.003 0.0001
كل 1,386,000,000 332,500,000 - 100
منبع: پروفسور گلیك، ١٩٩٦: منابع آب. در دائرةالمعارف آب و هوا و اقلیم، مؤلف اشنایدر، چاپ دانشگاه آكسفورد، نیویورك، جلد دوم، صفحات ٨١٧ تا ٨٢٣