El Ciclo del Agua o Hidrológico

El ciclo del agua es una descripción detallada de la mecánica del flujo de este vital líquido entre la Tierra, el mar y la atmósfera. Diariamente hay miles de precipitaciones de todo tipo sobre el mar y la Tierra. Los ríos fluyen hacia el mar y este mantiene un constante movimiento en todo el planeta.

En la Tierra, el agua se encuentra en forma de hielo en los polos y montañas, como agua dulce en los ríos, lagos y otros cuerpos de agua. En forma salina en el océano y como vapor de agua en la atmósfera. Estas formas de agua continuamente se están modificando y cambiando de un estado a otro de acuerdo a las condiciones del tiempo atmosférico y otros factores, del lugar donde se encuentran.

El ciclo del agua es vital para el desarrollo de la vida en el planeta y su principal patrocinador energético es el Sol ya que para cambiar el estado físico del agua entre sólido, líquido y gaseoso, se requiere de energía.

El ciclo del agua. / Imagen de dominio público por United States Geological Survey (USGS).

Parte 1. Generación de Vapor de Agua.

 Si comenzamos a entender el ciclo con la aportación energética del Sol, sabemos que la radiación solar sobre el mar o cualquier cuerpo de agua, genera un proceso de evaporación en la superficie creando vapor de agua.

Sin embargo, este proceso no es la única forma en la que el Sol produce vapor de agua. En las zonas de hielo y nieve, la energía solar hace que se genere directamente sin pasar pasar por el estado líquido, proceso conocido con el nombre de sublimación.

Adicionalmente, la transpiración de las plantas y la evaporación de la humedad de la propia tierra generan otra parte del vapor de agua que se deposita en la atmósfera, fenómeno llamado evapotranspiración.

 Parte 2. El Vapor de Agua se Condensa.

 El vapor de agua generado por estos diferentes métodos es liberado en la atmósfera pero es importante entender que la mayoría de nuestra atmósfera contiene Nitrógeno y Oxígeno en moléculas diatómicas lo que es de vital importancia ya que hace que tengan una mayor densidad que la molécula de vapor de agua H2O.

 Esta importante diferencia en densidad hace que el gas menos denso, que en este caso es el vapor de agua, se eleve a la parte superior de la atmósfera.

 Sin embargo, tal y como explicamos en el Clima, a mayor altitud sobre la superficie terrestre, menor es la columna de aire que hay encima lo que significa una menor presión atmosférica. Por consiguiente, mientras más se eleva el vapor de agua, menor presión atmosférica recibe.

Para entender la siguiente parte del proceso entra la ley de los gases de Gay Lussac que establece que con un volumen constante, la presión es directamente proporcional a la temperatura, lo que significa que a menor presión atmosférica, menor temperatura. Esto ocasiona que al enfriarse el vapor de agua se condense y vuelva a tomar un estado líquido formando las nubes.

Parte 3. Circulación.

El viento, la circulación de aire generada por diferencias en la presión atmosférica, mueve también el vapor de agua en la atmósfera a diferentes lugares del planeta. Este proceso no solo distribuye el vapor de agua en diferentes zonas de la Tierra, sino que ayuda a que las partículas de agua choquen, crezcan y eventualmente pesen lo suficiente para caer a la superficie terrestre.

 Parte 4. Precipitación y Almacenamiento.

Hemos hablado de las diferentes formas de precipitación que ocurren en nuestro planeta, como lluvia, nieve, granizo y otras. De cualquier forma, el agua termina en una de las formas de almacenamiento de la naturaleza como mares, cuerpos de agua, en mantos acuíferos o congelada para volver a comenzar el ciclo.

Ciclo del agua – Video

A continuación veremos uno a uno los procesos involucrados en el ciclo del Agua.

1. Evotranspiración

La evaporación es el proceso de transformar un líquido en gas. En el ciclo del agua ocurre cuando la radiación solar calienta los cuerpos de agua exteriores y evapora la superficie de los mismos creando vapor de agua o agua en estado gaseoso.

La evaporación también se produce directamente de superficies sólidas como la tierra o de agua de precipitaciones que se mantiene en las hojas de las plantas y que no llega a los cuerpos de agua.

Sin embargo, la transpiración de las plantas también aporta una importante cantidad de vapor de agua a la atmósfera sumándose a los procesos anteriores.

2. Condensación.

La condensación es el proceso inverso de la evaporación ya que consiste en transformar el agua de estado gaseoso a líquido.

En el ciclo del agua, la condensación ocurre por el enfriamiento del vapor de agua a medida que alcanza mayores altitudes de la atmósfera formando nubes o neblina si la condensación llega a ocurrir a baja altura.

3. Precipitación.

El vapor de agua condensado que vuelve a ser líquido se agrupa y gana peso lo que hace que eventualmente no pueda ser soportado por la atmósfera y se precipite a la superficie terrestre en forma de lluvia, nieve, granizo y otras formas.

Los cálculos aproximados indican que caen 505 mil kilómetros cúbicos de agua cada año sobre la Tierra de los cuales 398 mil kilómetros cúbicos caen en el mar y 107 mil en la tierra. Esto equivale a que un 78.8% cae en el mar, lo cual es superior al porcentaje de superficie terrestre que cubren los océanos que es el 70.8% del planeta.

4. Infiltración.

Cuando el agua cae sobre la superficie terrestre permeable, dependiendo de la cantidad, ocurren dos cosas se mantiene en la tierra como humedad y si la tierra ya no puede retenerla, se filtra hasta los cuerpos de agua subterráneos como los acuíferos.

5. Escorrentía

No toda la superficie terrestre es tierra ideal para retener el agua. Hay desiertos, rocas y una variedad de superficies que presentan diferentes niveles de permeabilidad.

La escorrentía se refiere a la circulación del agua por esas superficies que en ocasiones erosiona la superficie pero que también tiene una útil función de distribución de minerales en la superficie.

Este fenómeno en ocasiones es producido por la misma gravedad como en el caso de las montañas.

6. Circulación subterránea

En algunos de los acuíferos subterráneos hay una circulación de agua que se produce a favor de la gravedad, llegando en lugares con el subsuelo adecuado a generar fuertes corrientes subterráneas.

7. Fusión y Sublimación.

El ciclo del agua incluye varias transformaciones de los estados físicos del agua entre sólido, líquido y gaseoso. Uno de esos procesos es la fusión en el cual el agua en estado sólido pasa a estado líquido. En ocasiones, la energía proporcionada por la radiación solar hace que el hielo se transforme directamente en gas o vapor de agua, sin pasar por el estado líquido proceso conocido como sublimación.

8. Solidificación.

Ya comentamos en el proceso de condensación que cuando el vapor de agua se enfría se vuelve líquido, sin embargo si el enfriamiento alcanza temperaturas menores que los 0 ºC antes de precipitarse, el agua se congela y cae en forma de nieve o granizo.

La diferencia entre ambas formas de precipitación se da por el tiempo que tarda el proceso y la altura a la cual se realiza, ya que de ser rápido cae granizo mientras que a baja altura y con mayor tiempo se forman copos de nieve.

Historia del Ciclo del Agua.

El origen del agua ha intrigado a los hombres por milenios. Desde la época de la biblia en la cultura hebrea, se hablaba de que el agua debería regresar de alguna forma ya que los ríos fluían hacia el mar pero este no se llenaba.

La cultura India y China, también generaron explicaciones y teorías e incluso en los famosos trabajos del griego Homero se habla de esto.

Más tarde durante el renacimiento, el propio Leonardo Da Vinci y otros pensaban que el agua de los ríos fluía del interior de la tierra acompañada del agua proveniente de las precipitaciones, y no fue hasta que Bernard Palissy formuló una teoría semejante a la moderna donde afirmaba que solamente las precipitaciones eran suficientes para alimentar los ríos, teoría que estuvo en debate hasta principios del siglo diecinueve.