Água ou ciclo hidrológico: etapas e importância - Ciência - 2023

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o ciclo de água ou ciclo hidrológico é a circulação da água na Terra mudando entre os estados líquido, gasoso e sólido. Neste movimento circulatório, a água transita entre a hidrosfera, a atmosfera, a litosfera e a criosfera.

Esse processo é fundamental para a vida na Terra porque uma grande porcentagem das células é composta de água. Em humanos, 60% do corpo é água, chegando a 70% no cérebro e 90% nos pulmões.

O ciclo da água abrange todo o corpo da água planetária, tanto superficial quanto subterrânea, nos rios, oceanos, no ar e nos seres vivos. As propriedades mais relevantes da água para o ciclo hidrológico são o ponto de ebulição e o ponto de congelamento.

O ponto de ebulição ou temperatura em que passa de líquido a gasoso é de 100 ºC ao nível do mar (diminui com a altura). Já o ponto de congelamento ou temperatura em que a água passa do estado líquido para o sólido é de 0 ºC.

Outra propriedade marcante é o seu caráter de solvente universal, já que é o líquido que mais dissolve as substâncias (íons e moléculas polares). A água, que é composta por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, tem um pólo positivo (hidrogênios) e um pólo negativo (oxigênio).

No ciclo da água esse elemento passa por seis estágios: evaporação e transpiração, condensação, precipitação, escoamento, infiltração e circulação. A energia que impulsiona o ciclo da água é a energia solar, e outra força fundamental é a gravidade, que permite a precipitação, escoamento e infiltração.

Estágios do ciclo da água

As etapas do ciclo da água não são estritamente sequenciais, ou seja, nem toda molécula de água passa necessariamente por todas elas a cada virada do ciclo. A combinação de todas as etapas forma um fluxo ou ciclo fechado que inclui a evaporação da água e sua circulação atmosférica.

Posteriormente, a água se condensa e precipita, circula pelos rios ou se acumula em lagos e oceanos, onde ocorre nova evaporação. Outra parte escorre do solo, desta uma parte evapora e outra se infiltra, acumula ou circula no subsolo.

Em média, a cada 8 dias toda a água atmosférica é renovada e a cada 16 a 180 dias a água dos rios é renovada. Em contraste, a água em um lago ou geleira permanece por até 100 anos ou mais.

1- Evaporação e transpiração

A evaporação é a transformação da água do estado líquido para o gasoso aumentando sua temperatura. Esse aumento de temperatura é produto do aquecimento causado pela radiação solar, principalmente ultravioleta.

Da mesma forma, o calor irradiado (radiação infravermelha) pela terra e pelos objetos que estão em sua superfície, contribui para o aquecimento da água.

A água evapora quando atinge 100ºC ou menos dependendo da pressão atmosférica. Essa gaseificação da água consiste nas moléculas de água sendo carregadas com energia cinética, aumentando seu movimento e expandindo a água.

À medida que as moléculas se separam umas das outras, a água perde a coerência que lhe é atribuída por sua propriedade líquida e a tensão superficial é quebrada. Por ser mais leve, a água transformada em gás sobe para a atmosfera na forma de vapor d'água.

Temperatura, umidade relativa e vento

Em quase todos os casos, a água dos oceanos, rios e do solo não chega a 100 ºC, mas ocorre a evaporação, pois em uma camada de água existem moléculas que aquecem mais que outras e quebram a tensão superficial , evaporando.

Se o ar estiver muito seco (baixa umidade relativa), as moléculas de água que conseguem quebrar a tensão superficial tendem a passar mais facilmente para o ar. Se, por outro lado, houver vento, ele arrastará a camada de vapor d'água que se acumula na água.

A maior taxa de evaporação ocorre nos oceanos, onde a taxa de evaporação é sete vezes a da superfície terrestre.

Evaporação edáfica

Da água que se infiltra no solo, uma parte atinge a camada freática (zona saturada). Enquanto outra parte é aquecida em seu trânsito pela zona insaturada e evapora voltando à superfície.

Transpiração

As plantas precisam de água para seus processos metabólicos, que obtêm do solo na maioria dos casos. Eles fazem isso pelas raízes e quando chegam às folhas, e uma parte é usada para o processo de fotossíntese.

Porém, cerca de 95% da água absorvida pelas plantas é liberada para o meio ambiente na forma de vapor d'água na transpiração. O vapor de água é liberado através dos estômatos na epiderme foliar.

2- Condensação

É a passagem de um gás para o estado líquido, que ocorre em uma superfície devido à diminuição da temperatura. À medida que a temperatura cai, as moléculas de água diminuem sua energia cinética e se ligam mais umas às outras para condensar.

Este processo requer que existam partículas às quais a água adere e a temperatura dessas partículas deve ser inferior à temperatura de saturação da água. Nessas condições, o ponto de orvalho ou temperatura de orvalho é alcançado, ou seja, a temperatura na qual a água se condensa.

Formação de nuvem

O ar sobe quando é aquecido e nesse processo arrasta o vapor d'água que se produz pela evaporação na superfície terrestre. Quando sobe, sua temperatura diminui até atingir o ponto de orvalho e condensar.

Assim, formam-se pequenas gotas de água que atingem entre 0,004 e 0,1 mm de diâmetro, que são carregadas pelo vento e acabam colidindo umas com as outras. O acúmulo desses pontos de condensação forma nuvens que, ao atingirem sua saturação de água, geram precipitação.

geada

Se a temperatura for muito baixa, gera-se gelo, ou seja, uma camada de flocos ou agulhas em pequenos pedaços de gelo. Isso é produzido pela deposição direta de vapor d'água em uma superfície, não por precipitação.

3- Precipitação

Precipitação é a queda de água condensada na forma líquida ou sólida da atmosfera para a superfície da Terra. À medida que a água condensada se acumula na atmosfera na forma de nuvens, ela aumenta seu peso, até não poder evitar a força da gravidade.

Chuva

A chuva é a precipitação da água no estado líquido, sendo muito importante porque distribui a água doce pela superfície terrestre. 91% da água que precipita retorna diretamente para os oceanos, 9% vai para as massas continentais para alimentar as bacias que retornam ao oceano.

Nevada

Se a temperatura nas camadas superiores da atmosfera for baixa o suficiente, a água condensada se cristaliza em flocos de neve. À medida que aumentam de tamanho e se acumulam, acabam caindo sob a força da gravidade e causando neve.

Saudar

São pedras de gelo de 5 e 50 milímetros de diâmetro ou até maiores, que se formam em torno de partículas de material em suspensão. Quando o gelo acumulado ao redor da partícula atinge peso suficiente, ele se precipita.

4- Escoamento

A água que precipita pode cair diretamente sobre um corpo d'água (lagoa, rio, lago ou oceano) ou no solo. Da mesma forma, corpos d'água podem transbordar, ou seja, parte da água contida escapa dos limites de contenção.

Este processo pelo qual um fluxo de água é gerado como resultado do transbordamento de um recipiente ou canal é chamado de escoamento. É gerado quando a quantidade de água que precipita ou transborda do recipiente é maior que a capacidade de infiltração do solo.

5- Infiltração

A infiltração é o processo pelo qual a água penetra no solo através de seus poros e rachaduras. A taxa de infiltração ou quantidade de água que consegue penetrar no solo em um determinado momento depende de vários fatores.

Por exemplo, em um solo arenoso com partículas grossas que deixam poros maiores umas nas outras, a infiltração será maior. Enquanto em solo argiloso, que possui partículas mais finas, a infiltração é menor.

Camadas de solo

Os solos são constituídos por diferentes horizontes ou camadas dispostas umas sobre as outras, cada uma com as suas características. Existem solos cujo horizonte superficial ou horizonte A é altamente permeável, enquanto alguns dos horizontes inferiores são menos permeáveis.

Se a água infiltrada encontra uma camada impermeável, ela se acumula nela ou circula horizontalmente. Isso forma os corpos d'água subterrâneos ou aqüíferos, que são de grande importância como abastecimento de água doce.

Estima-se que a quantidade de água subterrânea em todo o mundo seja 20 vezes maior que a da superfície da Terra. Esse corpo d'água é o que mantém o fluxo de base dos rios e fornece água para as plantas.

Springs

A água acumulada no subsolo pode encontrar saídas para o exterior e formar nascentes. Ou seja, uma fonte natural de água que brota da terra formando lagoas ou rios.

6- Circulação

Grande parte da água está contida nos oceanos, lagos e reservatórios subterrâneos, ou congelada nos pólos ou nas altas montanhas. Porém, uma parcela relevante está em circulação permanente, dinamizando o ciclo das águas.

Correntes de ar

As diferenças de temperatura entre pontos da atmosfera terrestre geram deslocamentos de massas de ar. Esses deslocamentos, por sua vez, causam diferenças na pressão atmosférica e são produzidos ventos que carregam o vapor d'água.

Massas de ar quente sobem da superfície da Terra em direção às camadas superiores da atmosfera. Da mesma forma, o ar se move horizontalmente de áreas de alta pressão para áreas de baixa pressão.

Correntes marinhas

Nos oceanos, a água está em constante movimento circulatório, formando correntes marinhas. Estes são determinados pelos movimentos de rotação e translação da Terra.

Rios

A água que precipita nas montanhas corre ladeira abaixo devido à gravidade, seguindo as curvas de nível do terreno. Nesse processo, um canal é formado pelo efeito erosivo da própria água e este é canalizado através dela. Dessa forma, formam-se cursos d'água que podem ser temporários ou permanentes.

Água gelada

Parte da água que precipita na terra não circula, pois está imobilizada em forma de gelo. Na água do mar, o ponto de congelamento é inferior a 0 ºC devido ao alto teor de sal (geralmente -2 ºC).

Por outro lado, se não houver partículas às quais a água se agarre, seu ponto de congelamento cai para -42 ºC.

Importância do ciclo da água

Fluido vital

Os seres vivos precisam de água para viver; na verdade, as células vivas são compostas por uma grande proporção de água. A água, sendo um solvente universal e capaz de dissolver uma grande quantidade de solutos, é essencial nas reações bioquímicas celulares.

O ciclo da água, por meio da precipitação e dos rios, lagos e aquíferos subterrâneos, fornece a água necessária para a vida. A produção primária por meio da fotossíntese é o processo que garante a transformação da energia solar em energia útil para a vida.

A fotossíntese não é possível sem água, tanto no caso do plâncton (organismos aquáticos) como nas plantas terrestres.

Regulação da temperatura

As massas de água existentes na Terra, assim como sua circulação no ciclo hidrológico, são um regulador térmico. O alto calor específico da água permite que ela absorva gradualmente o calor e também o libere gradualmente.

Da mesma forma, os seres vivos regulam o calor do corpo, transmitindo-o para a água corporal e perdendo-o através da transpiração.

Tratamento de água

Quando a água evapora, ela libera poluentes e sais dissolvidos; portanto, quando precipita, é água fresca e relativamente pura. No entanto, existem gases e partículas poluentes na atmosfera decorrentes das atividades humanas que podem afetar sua qualidade.

Eventos climáticos

O ciclo da água determina ou contribui para a existência de uma série de fenômenos climáticos como chuva, queda de neve e granizo. Da mesma forma, determina o aparecimento de nevoeiros, as enchentes periódicas dos rios ou as variações de temperatura na superfície terrestre.

Efeitos negativos

O ciclo da água também tem certos efeitos negativos sobre os humanos, como lixiviação, erosão e desastres sócio-naturais.

Lixiviação

Consiste na lavagem ou arraste dos nutrientes presentes no solo devido ao efeito solvente da água que se infiltra. Em solos agrícolas com pouca capacidade de retenção de nutrientes, esse fenômeno causa o empobrecimento do solo.

Erosão

É a perda de solo ou desgaste da rocha como resultado da ação mecânica do vento ou da água. A água de escoamento tem alto poder erosivo do solo e das rochas, dependendo das características estruturais e mineralógicas destes.

Em solos nus com encostas íngremes localizadas em áreas de alta pluviosidade, a erosão é alta. A perda de solo por essa causa tem alto impacto econômico na produção de alimentos.

Desastres sócio-naturais

Chuvas torrenciais, bem como fortes nevascas e fortes tempestades de granizo, podem causar grandes impactos negativos nas estruturas humanas e nas comunidades. Da mesma forma, o transbordamento dos rios e a elevação do nível do mar geram enchentes em áreas povoadas e de cultivo.

O ser humano, com suas ações, altera os ciclos naturais e provoca desastres como o aquecimento global ou a construção de instalações em áreas de alto risco.

Referências

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