Do południa kałuża wody z porannego deszczu znika. Kropelki wody tworzą się na zewnątrz szklanki mrożonej herbaty w ciepły dzień. Te naturalne zjawiska są wynikiem parowania i kondensacji, głównych elementów obiegu wody. Chociaż parowanie i kondensacja są procesami przeciwstawnymi, oba są spowodowane przez cząsteczki wody wchodzące w interakcje z ciepłym lub chłodnym powietrzem wokół nich.
Przyczyny parowania
Parowanie następuje, gdy woda w stanie ciekłym zamienia się w parę wodną, przy czym około 90 procent wody przechodzącej taką przemianę pochodzi z rzek, jezior i oceanów. Najłatwiej zrozumieć przyczynę parowania, biorąc pod uwagę garnek z wrzącą wodą. Gdy woda w garnku osiągnie temperaturę wrzenia 100 stopni Celsjusza (212 stopni Fahrenheita), z garnka unosi się para wodna w postaci pary. Ciepło jest przyczyną parowania i jest wymagane do oddzielenia od siebie cząsteczek wody. Chociaż proces ten często nie zachodzi tak szybko lub tak wyraźnie w naturze, jak w przypadku gotowania w garnku, ciepło nadal działa wszędzie tam, gdzie znajduje się zbiornik wodny, oddzielając cząsteczki wody, aby można je było unieść w górę, przekształcając wodę z cieczy w gaz.
Czynniki wpływające na parowanie
Prędkość wiatru, temperatura i wilgotność to czynniki wpływające na parowanie w przyrodzie, chociaż nie są one rzeczywistą przyczyną parowania. Zarówno wiatr, jak i wyższe temperatury mogą powodować szybsze parowanie wody w stanie ciekłym. Wiatr zwiększa całkowitą objętość powietrza w kontakcie z powierzchnią, zapewniając większą zdolność zatrzymywania wilgoci. Wyższe temperatury zwiększają również ilość wilgoci, która może wyparować do powietrza. Wysoka wilgotność ma odwrotny wpływ na parowanie. Ponieważ powietrze zawiera już stosunkowo dużą ilość wody, jest ograniczona ilość dodatkowej wilgoci, którą może odprowadzić poprzez parowanie. Innymi słowy, wyższy poziom wilgotności spowalnia tempo przemiany cieczy w gaz.
Inne sposoby, w jakie woda opuszcza powierzchnię Ziemi
Parowanie nie jest jedynym sposobem, w jaki woda zamienia się w parę. Transpiracja to podobny proces, w którym liście rośliny „oddychają” wodą pobieraną z korzeni w postaci pary wodnej. Zamarznięta woda również może parować, chociaż proces ten nazywa się sublimacją. Gwałtowny wzrost temperatury może spowodować natychmiastową zamianę śniegu w parę zamiast topnienia, co dodatkowo ilustruje istotną rolę, jaką ciepło odgrywa w parowaniu.
Przyczyny kondensacji
Podobnie jak parowanie, kondensacja występuje jako część obiegu wody. Cząsteczki wody, które wędrowały w górę przez parowanie, w końcu spotykają się z chłodniejszym powietrzem na wyższych poziomach atmosfery. Para wodna w ciepłym, wilgotnym powietrzu skrapla się, tworząc większe kropelki wody, które ostatecznie będą widoczne jako chmury. Przyczyną jest zmiana temperatury. Chłodniejsze powietrze nie jest w stanie oddzielić cząsteczek wody, więc łączą się one ponownie, tworząc krople. Kondensacja występuje nawet wtedy, gdy chmury nie są widoczne. W miarę kondensacji większej ilości pary wodnej zwykle zaczynają się tworzyć chmury. Następuje opad i cykl wodny zaczyna się od nowa.