الدورة الهيدرولوجية - تبادل المادة والطاقة

تأمل الشكل (12) ولاحظ الأشكال الثلاثة التي يوجد عليها الماء وهي السيولة والصلابة والغازية. فالماء هو المادة الوحيدة التي توجد بتلك الأشكال الثلاثة ضمن المدى المعتاد لدرجة الحرارة في النظام الأرضي. ومما لا شك فيه أن لهذه الخاصية فوائد جمة فهي تسهل عملية انتقال الماء والطاقة بين النظم الرئيسة الأربعة التي يتكون منها النظام الأرضي، لاحظ أننا ربطنا بين انتقال الماء وانتقال الطاقة لأن تحول الماء من أي شكل من أشكال المادة إلى أي شكل آخر يتضمن استخداماً للطاقة أو تحريراً لها. فكل غرام من الماء يحتاج لكي يتبخر، أي يتحول من حالة السيولة إلى الغازية، إلى 573 سعراً حرارياً يستمدها من حرارة الجسم الذي حدث منه التبخر. وتعرف الطاقة التي استخدمت في عملية التبخر بالحرارة الكامنة للتبخر Latent Heat of Evaporation . أي أن عملية تبخر الماء من المسطحات المائية واليابسة إلى الغلاف الجوي لا تتضمن انتقالاً للمادة على هيئة بخار ماء فحسب، بل انتقالاً موازياً للطاقة أيضاً. إذ أن كل غرام من بخار الماء يطلق عندما يتكاثف نفس المقدار من الطاقة التي كان قد استخدمها أثناء تبخره. وتعرف هذه الطاقة المحررة بالحرارة الكامنة للتكاثف Latent Heat of Condensation.

ومن الفوائد الأخرى لوجود الماء في النظام الأرضي بأشكال المادة الثلاثة هو المحافظة على المستوى الحالي لسطح البحار والمحيطات. تصور ماذا سيحدث لذلك المستوى لو أن كل الجليد المتراكم في المناطق القطبية قد ذاب تماماً. هل تعلم أن ذلك سيؤدي إلى ارتفاع المستوى الحالي بمقدار 50 متراً على الأقل؟ وأن ذلك سيؤدي إلى غمر معظم المدن الساحلية الكبرى بمياه البحر. ولهذا فإن للنشاطات البشرية التي يمكن أن تؤدي إلى رفع درجة حرارة الجو آثاراً بالغة الخطورة مما حدا بأكثر من 185 دولة من دول العالم إلى الاجتماع في مؤتمر الأرض الذي عقد في مدينة ريوديجانيروا بالبرازيل في الثالث من حزيران 1992 لبحث سبل الحد من تلوث البيئة وبخاصة العوامل التي تؤدي إلى رفع درجة حرارة الجو كزيادة نسبة ثاني أكسيد الكربون فيه.