هل الشمس توفر مصدر الطاقة اللازمة لدورة الماء في الطبيعة

نعم، توفر الشمس مصدر الطاقة اللازمة لدورة الماء الطبيعة وذلك من خلال توفير الطاقة الحرارية اللازمة لبدأ عملية التبخير وهي أولى مراحل دورة المياة .

وتُعتبر دورة المياه المصدر الرئيسي للمياه الأرضية حيث يتم إعادة تدوير المياه بشكل مستمر عن طريق تحرك جزيئات الماء من مكان لآخر عبر الغلاف الجوي والمسطحات المائية الأرضية، مدفوعة في البداية بفعل الطاقة الحرارة الصادة عن الشمس.

تقوم الشمس بتصدير الطاقة الحرارية الصادرة عنها إلى المسطحات المائية المتجمدة أو السائلة بالإضافة إلى النباتات مما يؤدي إلى عدد من النتائج المتتابعة:

• • تحول الماء من الصورة السائلة إلى الصورة الغازية المعروفة باسم البخار المائي.
  • ارتفاع بخار الماء إلى الأعلى نتيجة ضعف التماسك بين الجزيئات الغازية مقارنة بالجزيئات السائلة مما يؤدي إلى تكون السحب المُحملة ببخار الماء.
• تتكاثف الجزيئات الغازية معًا لتكتسب كتلة في النهاية تعجز معها السحب على حملها لتسقط مرة أخرى على سطح الأرض على شكل قطرات من الماء.
• تعود المياه مرة أخرى لتُخزن بباطن الأرض أو المسطحات المائية وتعود الدورة لتُكرر نفسها من جديد بفعل التأثير الحراري المتكرر للشمس.

ودورة الماء دورة مغلقة، مما يعني ثبات النسبة الكلية للمياه على سطح الأرض منذ بدأ الخليقة، وتوضح الصورة القادمة دورة المياه بدأً من الدور القوي للشمس في تبخير المياه إلى عودة المياه مرة أخرى إلى المسطحات.

دورة الماء

تُعرف دورة المياه بالدورة الهيدرولوجية (hydrologic cycle) والتي تتضمن الحركة المستمرة للمياه داخل نظام الغلاف الجوي الأرضي والعودة إلى الأرض مرة أخرى مرورًا بعدد من العمليات مثل:

• تبخير المياه.
• تكثيف المياه.
• تساقط المياه.
• الجريان السطحي للمياه.

وعلى الرغم من ثبات النسبة المائية خلال الدورة المائية ككل إلى أن نسبة المياه قد تختلف من عملية لأخري داخل الدورة المائية الواحدة.

وتتمثل أهمية الدورة المائية في:

• التغير المناخي المستمر.
• تغيرات الطقس.
• مصدر طبيعي للماء لكل الكائنات الحية.
• المشاركة في إعادة التوزيع المائي على الأرض.
• العمل على إعادة توزيع الطاقة الشمسية المُمتصة.

إعادة توزيع الطاقة الشمسية المُمتصة من الشمس: ويحدث ذلك من خلال عمليتي التسخن الكامل للمياه في عملية التبخير وكذلك الحمل الحراري وهي كمية الحرارة المُتبقية عقب التوزيع الحراري للطاقة الشمسية على عملتي التبخير والتكثيف.

 الشمس مصدر الطاقة اللازمة لدورة الماء في عملية التبخير 

تعرف عملية تبخير المياه بـ ( Water evaporation) أو (evapotranspiration)، وتتضمن تحول المياه من جميع مصادره المُحتملة من محيطات وثلوج من الصورة السائلة إلى الصورة الغازية بواسطة الطاقة الحرارية الصادة من الشمس ومن ثم انتقاله إلى الغلاف الجوي الأرضي محمولة بالهواء.

ويمكن الحصول على الماء اللازم لعملية التبخير من:

• المحيطات، وهو المصدر الأساسي.
• الثلوج، وتُعرف عملية تبخير الثلوج باسم (sublimation).
• النتح النباتي، وهو مايُعرف بالندى، وتعرف عملية تبخير الندى باسم (transpiration).

وتعتمد كمية الماء المُتبخر على عدة عوامل:

• الحرارة الشمسية المُعرض لها، فكلما زادت درجة الحرارة زادت عملية التبخر المائي.
• سرعة الرياح.
• الضغط الجوي، فمع زيادة الضغط الجوي تزداد عملية التبخير المائي.

وتلعب الشمس دورًا هامًا في هذه العملية حيث توفر الشمس مصدر الطاقة اللازمة لدورة المياه خلال عملية تحول الماء من الصورة السائلة الأرضية إلى الصورة الغازية المناسبة للغلاف الجوي، كما يلعب التبخُّر المائي دورًا هامًا في توفير بخار الماء اللازم لعملية تكون السحب والصقيع والضباب.

عملية التكثيف المائي

وتُعرف عملية التكثيف المائي باسم (Water condensation)، وتتضمن تحول البخار المائي إلى الصورة السائلة المائية.

فمع تزايد بخار الماء الناتج عن عملية التبخير مع تبريده عن طريق تعرضه لدرجات حرارة مخُتلطة عن طريق الرياح أو حرارة أقل من التي تعرض لها حالة التبخير، يتجمع مرة أخرى في كتل تُسمي السحب المطيرة.

عملية تساقط الأمطار

هي عملية عودة المياه مرة أخرى إلى سطح الأرض وتُعرف هذه العملية باسم ( precipitation)، وبها تتساقط الأمطار من السحب نتيجة تبريد بخار الماء المتجمع بالسحب الهوائية.

وقد تسقط الأمطار على شكل

• قطرات من المطر(Rain).
•  الثلج (Snow).
•  مطر متجمد، وهو مطر ثلجي مختلط بالمطر (Sleet).
• البَرد (Hail)، وهو عبارة عن كرات صغيرة صلبة من الجليد تسقط من السماء مثل المطر.

وتعود المياه عبر الأمطار إلى الأرض مرة أخرى عن طريق أربع طرق:

• عملية الجريان السطحي، وهي جزء من دورة المياه المغلقة، وبها تجري المياه على الأسطح الأرضية لتعود مرة أخرى إلى المحيطات والأنهار.
• التحول إلى بخار ماء عن طريق التبخر لتعود إلى الغلاف الجوي مرة أخرى.
• معاكسة المسطحات الشجرية للمطر، حيث يتم معاكسة جريان البعض من قبل النباتات فتعلق به لتتبخر مرة أخرى من على سطح النباتات إلى الغلاف الجوي.
• التسرب إلى جوف الأرض لتصبح مياه جوفيه أو إلى التربة السطحية فتُخزن به كمصدر مائي للنباتات.

عملية الجريان السطحي

تعرف عملية الجريان السطحي للمياه باسم (Water runoff)، وتتمثل في عملية سقوط الأمطار على سطح المسطحات المائية ومن ثم عودتها مرة أخرى إلى المحيطات وهي المصدر الأول لعملية التبخير.