Калюжа води від ранкового дощового зливи повністю обійшла до обіду. Краплі води утворюються на зовнішній стороні склянки холодного чаю в теплий день. Ці природні явища є результатами випаровування та конденсації, центральних складових кругообігу води. Хоча випаровування та конденсація є протилежними процесами, обидва вони спричинені взаємодією молекул води з теплим або холодним повітрям навколо них.
Причини випаровування
Випаровування відбувається, коли рідка вода перетворюється на водяну пару, при цьому близько 90 відсотків води проходить таке перетворення, що походить з річок, озер та океанів. Найпростіше зрозуміти причину випаровування, розглянувши казан з окропом. Як тільки вода в горщику досягне температури кипіння, 100 градусів за Цельсієм (212 градусів за Фаренгейтом), водяна пара у вигляді пари може піднятися з каструлі. Тепло є причиною випаровування, і воно необхідне для відокремлення молекул води одна від одної. Хоча процес не часто відбувається настільки швидко або настільки очевидно в природі, як це відбувається з киплячим посудом, тепло все ще працює скрізь, де є водойма, розділяючи молекули води, щоб їх можна було переносити вгору, перетворюючи воду з рідини в газ.
Фактори, що впливають на випаровування
Швидкість вітру, температура та вологість - це всі фактори, що впливають на випаровування в природі, хоча вони не є фактичною причиною випаровування. Як вітер, так і більш високі температури можуть спричинити швидше випаровування рідкої води. Вітер збільшує загальний об'єм повітря, що контактує з поверхнею, забезпечуючи більшу здатність утримувати вологу. Більш висока температура також збільшує кількість вологи, яка може випаровуватися в повітрі. Висока вологість зворотно впливає на випаровування. Оскільки повітря вже утримує відносно велику кількість води, воно обмежується кількістю додаткової вологи, яку воно може вивести за рахунок випаровування. Іншими словами, вищий рівень вологості сповільнює швидкість перетворення рідини в газ.
Інші шляхи, коли вода залишає поверхню Землі
Випаровування - не єдиний спосіб, яким вода перетворюється на пару. Транспірація - це подібний процес, коли листя рослин "дихають" водою, що виходить із коренів, у вигляді водяної пари. Заморожена вода також може випаровуватися, хоча цей процес називається сублімацією. Швидке підвищення температури може призвести до того, що сніг миттєво перетворюється на пару, а не тане, процес, який додатково ілюструє значну роль тепла в випаровуванні.
Причини конденсації
Як і випаровування, конденсація відбувається як частина кругообігу води. Молекули води, які рухалися вгору шляхом випаровування, врешті-решт зустрічаються з більш прохолодним повітрям на вищих рівнях атмосфери. Водяна пара в теплому, вологому повітрі конденсується, утворюючи більші крапельки води, які з часом будуть видні у вигляді хмар. Причиною є зміна температури. Прохолодніше повітря не може утримувати молекули води розділеними, тому вони знову об’єднуються, утворюючи краплі. Конденсація відбувається, навіть якщо хмар не видно. Коли конденсується більше водяної пари, зазвичай починають утворюватися хмари. Далі випадають опади, і кругообіг води починається спочатку.