Ciclo del agua

En el planeta Tierra, el agua constantemente está atravesando un ciclo, el cual obviamente recibe el nombre de ciclo del agua.

En este mundo es posible encontrar agua en tres estados distintos: en estado sólido, es decir en forma de hielo y nieve; también en estado líquido y finalmente en estado gaseoso (vapor).

Los océanos, los mares, los ríos, las nubes e incluso la lluvia constantemente están pasando por este ciclo.

¿Qué es el ciclo del agua?

Es el ciclo de transformación del agua. El agua que se encuentra en la superficie terrestre se evapora, lo cual le permite llegar hasta las nubes, desde las cuales luego baja en forma de precipitación para volver a la superficie e iniciar el ciclo nuevamente.

El siguiente vídeo ilustra perfectamente el concepto e importancia del ciclo del agua para la vida en la tierra:

Las fases del ciclo del agua

Se puede decir que el ciclo del agua consta de un total de 6 fases. En ellas, el agua va cambiando su estado físico, en lo que se conoce como cambio de estado de la materia.

Durante estas fases de cambio de estado físico, el agua pasa de un estado a otro mediante los procesos que veremos a continuación:

Evaporación

El agua que se encuentra en la superficie (océanos, ríos, capa superior del suelo, plantas, etc.) se evapora.

Al transformarse en vapor, su peso disminuye y logra subir hasta la atmósfera. Esta parte del proceso prácticamente no puede ser vista. El proceso físico de evaporación, también se denomina vaporización.

Uno de los grandes contribuyentes de este proceso son las plantas, mediante la transpiración vegetal. Se estima que casi el 10% del agua evaporada que asciende a la atmósfera, es debido a la transpiración vegetal. Este proceso recibe el nombre de evopotranspiración.

La evaporación, ocurre sobre las superficies de los conjuntos de agua. Esto es debido a que las moléculas que se encuentran sobre la superficie, se encuentran a una temperatura mayor.

A determinada temperatura, la moléculas ejercen presión de acuerdo a su energía, lo que se conoce como tensión de vapor de líquido.

Esto aumenta conforme la temperatura presente es mayor. Con este fenómeno, las moléculas líquidas de la superficie se escapan hacia la atmósfera en forma gaseosa como vapor de agua.

Condensación

El agua en estado gaseoso (vapor de agua) que sube hasta la atmósfera se condensa, formando así las nubes. Estas están formadas por cientos de miles de gotas, o cristales finísimos de hielo, dependiendo de la temperatura.

También es posible que una nube sea formada por ambos. Las nubes, a su vez, pueden ser clasificadas según criterios tales como su origen, naturaleza, forma, o su nivel atmosférico.

Sin embargo, la formación de nubes mediante la condensación, es un proceso que involucra distintos factores. Para que se produzca la condensación en las nubes, el aire debe estar saturado de vapor de agua, es decir, el la cantidad de vapor de agua debe ser lo suficientemente elevada para que el aire no acepte mas.

A mayor temperatura del aire, mayor será la capacidad de contener vapor de agua, por lo que se necesitará de mayor cantidad de vapor de agua para suturarlo.

A pesar de esto, las moléculas de vapor de agua, no son capaces de unirse en pequeñas gotas de agua por si solas, y no llegan a formar este proceso de condensación.

Para esto, se necesitan de otras partículas que son llamadas «núcleos de condensación» nubosa. Estas partículas favorecen la condensación en las nubes.

Se pueden encontrar fácilmente y en grandes cantidades sobre la atmósfera, y son partículas extremadamente diminutas.

Núcleos de condensación

• Núcleos higroscópicos: Los núcleos higroscópicos, son partículas extremadamente diminutas que se encuentran en la atmósfera y actúan como núcleos de condensación de vapor de agua en las nubes. Uno de sus componentes principales es la sal marina.
• Polvo y polen: Las partículas de polvo y polen que son levantados por el viento desde la superficie, son capaces de actuar como núcleo de condensación en las nubes, si su diámetro es lo suficientemente pequeño para elevarse hasta dichas alturas. Si su diámetro es mayor a los 10 micrones, las mismas caen nuevamente debido a su peso y la fuerza gravitatoria.
• Cenizas volcánicas: Las partículas diminutas de las cenizas volcánicas se esparcen de forma abundante sobre al atmósfera, y son fácilmente trasladadas por las corrientes de aire. Las mismas actúan como núcleos de condensación en las nubes.
• Sulfatos: Existen sulfatos que son producidos en el aire a partir de la combustión de productos que contengan grandes cantidades de azufre. Por ejemplo el carbón, cuando el mismo se quema, además de desprender CO2, también libera cantidades de SO2, el cuál se transforma en ácido sulfúrico al reaccionar con moléculas de oxígeno y vapor de agua en el aire. Este proceso es acelerado debido a la luz solar.
• Ácido nítrico: Existen gotas diminutas, cuyo diámetro es inferior a una décima de micrón (unidad de medida de longitud que equivale a la milésima parte de un milímetro), que se encuentran presentes en el aire en todo momento. Estas gotas son de ácido nítrico, que resulta de la combinación entre nitrógeno, oxígeno y vapor de agua a altas temperaturas. Esto se forma debido a procesos de contaminación por combustibles fósiles, o bien se produce en condiciones de incendios forestales y tormentas eléctricas.

Precipitación

Luego de la formación dentro de las nubes, las gotas se condensan y se unen para formar gotas mayores. Este proceso es denominado «captura».

Las gotas y el vapor de agua, permanecen suspendidas mediante las fuerzas de gravedad que empuja a las gotas hacia la superficie, mientras que la fuerza de las corrientes ascendentes de la nube las elevan nuevamente.

Por lo tanto, las gotas aumentan su tamaño, y van uniéndose al chocar por la suma de fuerzas presente en el interior de las nubes mediante el proceso de captura.

Cuando las gotas alcanzan un tamaño promedio de 2mm (milímetros), las mismas alcanzan un diámetro y peso considerable. Por lo tanto, estas gotas de lluvia ya formadas, caerán en forma de precipitación hacia la superficie.

Generalmente caen en forma de lluvia, aunque también puede caer nieve o granizo, dependiendo del tipo de proceso de condensación y la temperatura presente en aire de la nube.

Existe un tamaño máximo para las gotas de lluvia y su capacidad de formarse, y este es de unos 7 milímetros. Con este diámetro y peso, su velocidad de caída será de 9 metros por segundo (9 m/s). A una velocidad tan alta, las gotas de agua se romperían en gotas de menor tamaño.

Es posible generar lluvia de forma artificial. Si una nube no cuenta con cristales de hielo para iniciar el proceso de condensación, es posible iniciar el mismo utilizando yoduro de plata.

Este elemento tiene una composición y estructura similar a la de los cristales de hielo naturales, por lo que es posible esparcir cantidades de este elemento sobre las nubes para iniciar el proceso de condensación y posterior precipitación de forma artificial en una nube que carezca de cristales de hielo.

Infiltración

El agua que cae llega hasta el suelo y penetra en él a través de sus poros, pasando a ser subterránea. Una parte del agua caída es utilizada directamente por las plantas o a veces por las personas. El agua que llega a la superficie del suelo, penetra por los poros terrestres y pasa a formar parte del agua subterránea.

La infiltración, dependerá también de varios factores, como la cantidad de agua circulante en la superficie, la permeabilidad del suelo, la pendiente, entre otros factores.

Una gran parte de esta agua infiltrada, es retenida a poca profundidad, y vuelve al ciclo hidrológico mediante la evaporación del suelo. Otra gran parte de esta agua, es sustraída desde el suelo por las plantas y la vegetación, y a su vez es devuelta a la atmósfera mediante la evopotranspiración.

Otra gran parte del agua infiltrada, se incorpora y pasa a formar parte de las cuencas de agua subterráneas, incorporándose a acuíferos de agua estancada o circulante. De esta forma, se produce la circulación subterránea, proceso similar a la escorrentía pero de manera subterránea.

Escorrentía

La escorrentía es la denominación del deslizamiento de agua a través de la superficie y el suelo. La forma de desplazamiento depende del tipo de suelo y su infiltración.

En los suelos con pendiente elevada o con cierta superficie, la escorrentía puede suceder de forma superficial. Mientras que en otros casos, puede ocurrir de forma subterránea.

Esta forma de circulación del agua, es una de las formas principales de erosión geológica del suelo, así como de transporte de sedimentos.

El agua se desplaza hacia un punto donde pueda ser absorbida por el suelo, o bien hasta parar o formar un cause de agua como los ríos, lagunas, entre otros.

Circulación subterránea

El agua se sigue desplazando bajo la tierra y es absorbida por las raíces de la vegetación o va a parar a distintas masas de aguas como mares o ríos, reiniciando el ciclo.

En la circulación subterránea, también el agua puede parar en fuentes acuosas subterráneas, tales como los acuíferos.

A su vez, estas corrientes de agua puede desplazarse o estancarse, dependiendo de diversos factores, como el tipo de suelo, rocas o sedimentos, pendientes, entre otras características que dependen del terreno.

El ciclo hidrológico o ciclo del agua es de gran importancia, ya que permite que el agua pase a través de los distintos ecosistemas del planeta Tierra.

Durante el ciclo del agua, este elemento pasa por distintas secciones de lo que sería la hidrosfera terrestre. Durante el mismo, diversas reacciones químicas se producen y el agua en sí pasa por distintos estados físicos.

Se puede decir que el ciclo comienza en ríos y mares, donde el agua se evapora y se eleva hasta las nubes. Allí, se produce la lluvia, la cual hace el agua vuelva a la superficie nuevamente.

Parte del agua atraviesa montañas hasta regresar a los ríos, mares y arroyos desde donde se evaporó, comenzando así un nuevo ciclo. Una parte de la misma también penetra hacia el suelo terrestre, donde es absorbida por la vegetación o bien termina en una masa de agua mayor.

Ciclo del agua en maquetas

El ciclo del agua, es uno de los procesos naturales de frecuente estudio en los centros de educación de todas las edades, alrededor de todo el mundo.

Resulta muy agradable aprender este proceso de una forma divertida y didáctica. Una de las mejores formas de hacerlo, es mediante representación en maquetas.

A continuación, mostramos algunas imágenes de maquetas ingeniosas y muy creativas, que muestran de forma clara y explicativa el ciclo hidrológico.

Como podemos observar en las representaciones en maqueta, el ciclo del agua se aprecia de forma continua y constante, presentándose al mismo tiempo en todos sus estados.

1) El agua de las superficies oceánicas, ríos y mares se evapora. En la superficie terrestre, el vapor de agua proviene de la transpiración del suelo o de la evopotranspiración de los animales y plantas.

2) Este vapor de agua, se acumula formando las nubes.

3) Dentro de las nubes, el vapor de agua condensa y la humedad relativa en ellas aumenta hasta que el agua en vapor condensa a un estado líquido en pequeñas gotas. Estas gotas, debido a la acción de fuerzas y corrientes de aire dentro de las nubes, se desplazan y chocan entre si, capturándose y aumentando su tamaño.

4) Cuando el tamaño de las gotas de agua es considerable, las mismas debido a su diámetro y peso, caen hacia la superficie en forma de precipitación. Dependiendo de la temperatura y los procesos de condensación, la precipitación puede caer en estado líquido como lluvia, en estado sólido como granizo, o bien como cristales de hielo que forman la nieve.

5) Cuando cae al terreno, el agua se desplaza por el terreno, lo que se denomina escorrentía. Parte de esta agua se agrupa en otros causes de agua como los lagos o lagunas, ríos, mares u océanos, y vuelven al ciclo.

6) Dependiendo del terreno, y de las características geológicas y geográficas de éste, el agua puede infiltrar en menor o mayor grado. Si la infiltración es leve, parte de esta agua quedará en la tierra a suelos subterráneos cercanos a la superficie. Esta agua será absorbida por las plantas y la vegetación para sus procesos alimenticios. Luego, también volverá al ciclo hidrológico mediante la transpiración del suelo y la evopotranspiración.

7) En los terrenos donde ocurra mucha infiltración, es posible que el agua se mueva mediante desplazamientos subterráneos hasta parar a otra fuente de agua subterránea, como los acuíferos.

En ellos, el agua se acumula o desplaza por debajo de la superficie, y desembocan en causes de agua mayores como los océanos, o bien terminan elevándose por el terreno a causa de procesos como capilaridad, entre otros.

Estas maquetas han sido tan solo algunos ejemplos de las cientos que se pueden encontrar realizando una búsqueda por Internet. Sin duda se puede apreciar lo ingeniosas que son y lo fácil que resulta seguir el proceso del ciclo del agua mediante ellas.

Como vemos, es un método eficaz y divertido de aprender algo tan importante como el ciclo hidrológico.

Importancia del ciclo del agua

El ciclo del agua, o ciclo hidrológico, resulta de vital importancia para todo el planeta y sus seres vivos.

El agua es el único elemento natural que se presenta en los 3 estados físicos (sólido, líquido y gaseoso) de forma natural. Si toda el agua se encontrara en un solo estado físico, el recurso sería agotable.

El ciclo hidrológico ayuda a la purificación del agua al cambiar de estado físico, lo que a su vez conlleva un impacto positivo para el desarrollo de la vida en el planeta Tierra.

Además, de esta forma, podemos beneficiarnos de todos y cada uno de los estados físicos del agua de una manera distinta.

Incluso ciertos elementos naturales del planeta se benefician en su propio ciclo natural, como es el caso del nitrógeno, el azufre, el carbono y el fósforo.

Ciclo hidrológico afectado por la contaminación y calentamiento global

Sin embargo, hoy en día existen varios factores que pueden perjudicar a este ciclo. Uno de ellos, es el calentamiento global. El calentamiento global afecta en gran manera en el funcionamiento del ciclo del agua, y puede perjudicar tanto a los distintos ecosistemas como a la vida que se desarrolla en ellos.

Principalmente, afecta a la salinidad de los océanos (nivel de sal), a las precipitaciones y la evaporación.

Esto, en consecuencia, provoca desastres naturales muy graves, que perjudican a la vida. Por ejemplo, se generan diferencias extremas en el clima, que pueden en consecuencia afectar a la temperatura de gran manera. Además, crea la posibilidad de afectar a ciertas zonas con sequías o inundaciones.

Otra de las principales acciones que afectan al ciclo hidrológico, es la tala indiscriminada de árboles, o deforestación sin control.

La demanda de madera y materia prima, hace que la deforestación avance a pasos agigantados, muchas veces, sin tener en cuenta medidas de protección y restauración para los ecosistemas.

También se ve afectado debido a la tala de árboles para obtención de extensiones de tierra para el cultivo masivo e industrializado de materias prima de origen vegetal, tanto para consumo alimenticio, como por ejemplo los cultivos de soja, así también como para desarrollo industrial en las distintas áreas.

La contaminación por parte de los desechos humanos, la basura que no es reciclada, así también como la contaminación a causa de la expulsión de gases a la atmósfera, también altera el ciclo hidrológico. Además, contribuye a contaminar la fuentes de agua al realizar el ciclo y cambio de estado.

Es importante tener en cuenta lo esencial que es el agua para la vida. Por lo tanto, debemos conocer la importancia del ciclo del agua para toda la biósfera terrestre.

Ciclo del agua en los ecosistemas

Todos los ecosistemas que forman parte de la Tierra, necesitan del ciclo del agua para desarrollar la vida.

Las lluvias y cursos de agua, favorecen a los distintos ecosistemas terrestres y a los seres vivos que los habitan.

Es tan esencial este ciclo, que incluso es notorio el papel que juega en un determinado ecosistema.

Por ejemplo, los bosques suelen ser ecosistemas cuyas precipitaciones son frecuentes, y se nota por la cantidad y el tipo de vegetación presente.

Mientras que, en los desiertos, la vegetación presente y el paisaje cambia drásticamente, al ser un ecosistema muy seco, donde las lluvias ocurren de forma muy esporádica y en mucha menor cantidad.

Los ecosistemas terrestres se benefician del ciclo del agua y la vida se adapta de una forma u otra. Éste también influye en las temperaturas, frecuencia de precipitaciones, tipo de suelo, minerales, entre otras cosas.

Los ecosistemas acuáticos, también dependen de este ciclo para que persista la vida. El ciclo hidrológico proporciona oxígeno y purifica los mares, ríos y lagunas, algo esencial para la existencia de los seres vivos que habitan en ellos.

Beneficios del ciclo del agua para los seres vivos

Así como el agua beneficia de una forma u otra a todos los ecosistemas terrestres, también son de vital importancia para todos los seres vivos.

Para las plantas y vegetales, el agua cumple una función clave en el desarrollo del proceso de fotosíntesis.

Además, es una fuente de alimento al transportar minerales, y de obtención de oxígeno.

Tanto para los animales como para los seres humanos, el agua es un recurso vital.

Los animales requieren del consumo de agua para que su organismo pueda llevar a cabo los procesos internos, y para la obtención de alimento. También, ayuda a mantener la temperatura corporal en niveles de vida saludables.

Una gran parte del cuerpo humano es agua, aproximadamente un 70%. El agua, es una de los principales transportes de minerales, oxígeno y alimento de nuestro cuerpo, mediante nuestro sistema sanguíneo y arterial.

Esto hace que los órganos de nuestro cuerpo se mantengan en funcionamiento, y que el cuerpo efectúe sus funciones vitales. El agua incluso forma parte y es esencial para la reproducción de los seres vivos.

Tanto el ser humano como el resto de los animales, expulsamos el agua mediante la transpiración, respiración y la orina. De esta forma, devolvemos el agua que consumimos y utilizamos.

Con el ciclo hidrológico, este elemento es capaz de limpiarse y purificarse, para que sea nuevamente aprovechado, constantemente.

Por lo tanto, el ciclo del agua es esencial para la vida, ya que convierte a este elemento tan importante en una fuente de recursos limpia y renovable que todos los seres vivos aprovechamos.

Si no existiera este ciclo natural, la vida en el planeta Tierra no sería posible, al menos no como la conocemos. Por ello, debemos cuidar este recurso tan importante, y tomar consciencia para poder preservarlo y apreciarlo correctamente.

Referencia bibliografica: Isótopos ambientales en el ciclo hidrológico editado por Willem Gerrit Mook