Из пересыщенного водяными парами воздуха образуется туман. Он состоит из мельчайших капелек воды, легко конденсирующихся на твердых частичках практически всегда находящейся в воздухе пыли. Особенно хорошими центрами конденсации являются частицы углерода, содержащиеся в дыме. Знаменитые лондонские туманы обязаны своим появлением влажному воздуху и многочисленным фабрикам и заводам, выделяющим в атмосферу много дыма.

Различные компьютерные модели показывают, что похолодание и потепление лежат сейчас на двух чашах весов, пребывающих в равновесии, но каждый новый факт или прогноз нарушает стабильность. Нет сомнения, что климат сейчас как-то меняется под воздействием человека, ведь на гидросферу нашей планеты действует множество трудно учитываемых факторов искусственного происхождения. Например, разработка шельфа Мирового океана приводит к массовым выбросам нефти и газа, меняются местные течения. Между тем до сих пор достоверно неизвестно, как нефтяная пленка меняет поглощение углекислого газа водной поверхностью и как десятки, если не сотни малых океанических течений влияют на возникновение такого грандиозного природного явления, как Эль-Ниньо…

Грядущее изменение климата на нашей планете описывают десятки гипотез, изложенных в сотнях обширных научных работ, где климатологи, геофизики, гидрологи и метеорологи рисуют нам погодные картины ближайшего и далекого будущего. Среди них можно встретить самые разные сценарии климатических изменений, но во всех случаях учет определяющего влияния Мирового океана бесспорен. Пока еще не ясно, что нас ждет впереди: влажная духота теплой Гондваны или пронзительные снежные вихри нового ледникового периода. Ясно одно: некие глубинные процессы в земной гидросфере уже определили глобальные изменения атмосферы и климат на нашей планете начал меняться. Понятно и то, что как-то воздействовать на процессы перераспределения тепла в планетарном масштабе человечество сможет далеко не скоро, поэтому главная задача сегодняшнего дня – всестороннее изучение важнейшей составляющей земной гидросферы – Мирового океана. На это направлены многие международные программы, и сейчас уже широким фронтом ведутся наблюдения за природными процессами. Прежде чем действовать, надо накопить знания, потому что из предмета узкого интереса метеорологов климатическая проблема переросла в общенаучную и общечеловеческую.

Мы пока далеки от того уровня знаний, который позволяет проследить все взаимосвязи сложных процессов, начинающихся на Солнце и кончающихся в глубинах Мирового океана. И прежде чем запустить самый скромный «инструмент» воздействия на природу, мы должны исключить даже тень сомнения в благоприятном исходе. Ради этого самые разные специалисты несут вахту среди бушующей стихии, на высокогорных ледниках и дрейфующих льдах, в Арктике, Антарктике и на космических орбитах.

Гидрологический цикл

Вода находится в постоянном и активном кругообороте. Его движущей силой является Солнце, а основным источником воды – Мировой океан. Почти четверть всей падающей на Землю солнечной энергии расходуется на испарение воды с поверхностей водоемов.

Ежегодно таким образом в атмосферу поднимаются сотни тысяч кубокилометров воды, почти вся – с поверхности океана. Примерно ⅔ атмосферной воды возвращается в виде осадков обратно в океан, а ⅓ выпадает на сушу. Годовое количество осадков в 40 раз превышает содержание водяного пара в атмосфере. Выпав сразу, они могли бы образовать на Земле слой толщиной 1 м. Эта вода пополняет ледники, реки и озера. В свою очередь, материковые поверхностные воды снова стекают в моря и океаны, растворяя встречающиеся им на пути породы. Увлажняющая почву вода всасывается корнями растений. Вместе с водой растения получают растворенные питательные вещества. В растениях она поднимается по стеблям и возвращается в виде пара в атмосферу через листья.

Важным регулятором воды на суше являются горные ледники. Они отдают воду в основном летом, когда происходит особенно интенсивное таяние горного льда и снега. Ледники – главное хранилище пресной воды на нашей планете. Подсчитано, что они содержат около 30 млн кубокилометров пресной воды, в то время как все реки – не более 1,2 тысячи кубокилометров.

Таким образом, вода находится на Земле в постоянном движении. Среднее время ее пребывания в атмосфере оценивается 10 сутками, хотя и меняется с широтой местности. Для полярных широт оно может достигать 15, а в средних – 7 суток. Смена воды в реках происходит в среднем 30 раз в год, т. е. каждые 12 дней. Влага, содержащаяся в почве, обновляется за год. Воды проточных озер обмениваются за десятки лет, а непроточных – за 200–300, воды Мирового океана обновляются в среднем за 3 тысячи лет. Из этих цифр можно получить представление о том, сколько времени необходимо для самоочистки водоемов.

Гидрологический цикл

Круговорот воды – исключительно важный процесс. Он обеспечивает сушу пресной водой, которая постоянно возобновляется. В процессе этого круговорота вода разрушает и растворяет твердые породы на суше и переносит их в другие места с образованием наносов. Конечно, в процессы разрушения и видоизменения поверхности Земли внесли свою лепту также ветер и вулканические извержения, солнечное воздействие и землетрясения, а позднее и живые организмы.

Проследить путь воды в этом бесконечном круговороте со всеми подробностями нелегко. Но в общих чертах можно.

Солнечные лучи нагревают поверхность планеты и испаряют при этом огромное количество влаги. Водяные пары поднимаются в воздух с поверхности морей, рек, озер, из почвы. Воду испаряют все растения. Ее пары выдыхают животные.

Вода превращается в газ в любое время года, даже зимой, в большой мороз. Но чем выше температура, тем больше в атмосфере ее паров. Летом, при 20° тепла, в каждом кубическом метре воздуха может содержаться до 17 граммов влаги. Если в такой насыщенный воздух поступят новые пары воды, они будут уже конденсироваться – снова превращаться в воду.

Иными словами, в воздухе возникают мельчайшие капельки. Они-то, а также кристаллики льда, если в воздухе холодно, и образуют облака. Для конденсации водяного пара необходимо, однако, чтобы в воздухе находились твердые частички атмосферной пыли, которые играют роль ядер, осаждающих молекулы водяного пара. Обычно в атмосфере таких частичек очень много.

Воздушные течения разносят пары воды и облака по Земле. Особенно много влаги несут с собой ветры, дующие с теплых морей. Насыщенные водой воздушные массы, перемещаясь над материками, постепенно теряют ее в виде дождей или снега.

Судьба выпавших с неба капель воды различна. Одни из них попадают в ручьи или реки, в озера или сразу в море – и оттуда снова со временем испаряются в воздух. Часть дождевой воды задерживается в лужах, в растениях, но скоро, нагретая солнцем, опять пускается в путешествие по воздушному океану. Много уходит в землю.

Почему идет дождь? Казалось бы, простейший вопрос! Но вот ответ совсем не прост. А познакомиться с природой этого столь обычного для всех нас атмосферного явления, знать о его особенностях и возможностях очень важно. Ведь чем лучше мы будем знать механизм образования дождя, тем скорее и надежнее сможем взять в свои руки управление одним из самых великих процессов природы – круговоротом воды.