La sfera dell'acqua

Le acque della Terra formano l'idrosfera
Le acque coprono più del 70% della superficie terrestre, formando mari, laghi e fiumi.
Il solo oceano pacifico ha una superficie maggiore di quella di tutte le terre emerse messe insieme.
Il complesso delle acque presenti nel nostro pianeta costituisce l'idrosfera. L'idrosfera si può considerare formata da 5 serbatoi:

• gli oceani e i mari costituiscono il serbatoio principale che contiene la maggior parte dell'acqua circa il 97%.
• i ghiacci, costituiscono un serbatoio che ne immagazzina poco più del 2%
• il sottosuolo, fino a circa 5 km di profondità, contiene le acque sotterranee, che rappresentano circa 0,60% delle acque totali.
• i fiumi e i laghi, che formano nel loro insieme i serbatoi delle acque continentali ne contengono appena lo 0,17%.
• l'atmosfera è il serbatoio del vapore acqueo, che rappresentano 0,001% dell'acqua totale.

acqua

Da un punto di vista chimico, l'acqua è un composto formato da due elementi idrogeno (H) e ossigeno (O). L'unità chimica base dell'acqua è una molecola in cui due atomi di idrogeno sono legati a due atomi di ossigeno. Questi particolari legami sono chiamati legami a idrogeno. 

Quando l'acqua viene portata a ebollizione, i legami a idrogeno si spezzano trasformandosi in vapore acqueo.

Anche a temperature inferiori a quella dell'ebollizione, le molecole di acqua tendono costantemente ad abbandonare la superficie libera dell'acqua liquida e a passare allo stato di vapore.

Questo processo chiamato evaporazione, è una trasformazione meno rapida di quella che si verifica mediante l'ebollizione.

A differenza di altre sostanze, l'acqua rimane liquida entro un intervallo di temperatura piuttosto ampio tra lo 0 C° e 100 C°. Nel ghiaccio i legami a idrogeno sono più numerosi che nell'acqua liquida e nelle molecole sono disposte in modo ordinato a formare un reticolo cristallino. L'acqua è l'unica sostanza, tra le più comuni, che esiste in natura in tutti e tre gli stati fisici:

• Liquida
• Solida
• Vapore acqueo

Le proprietà dell'acqua

Densità: L'acqua è un composto più denso, allo stato liquido che a quello solido. La densità massima dell'acqua si ha a 4 C°; al di sotto di questa temperatura, la sua densità diminuisce. Questo fatto comporta che, al contrario delle altre sostanze, l'acqua solida, il ghiaccio, galleggi su quella liquida.

Calore specifico. Il calore specifico, è la quantità di calore necessaria a scaldare di un grado un grammo di sostanza, ogni sostanza ha il suo valore caratteristico di calore specifico. Quello dell'acqua è pari a 4184 J/kg: ciò significa che se un kg di acqua assorbe 4184 J, la sua temperatura aumenta di un grado.

Capacità solvente : L'acqua è un ottimo solvente per una grande quantità di composti chimici. Sul nostro pianeta l'acqua esiste solo come soluzione nella quale l'acqua è il solvente e i composti disciolti sono il soluto. La quantità di composti disciolti dipende dalla loro solubilità e dalla temperatura dell'acqua, i sali in genere tendono a sciogliersi in misura maggiore con l'aumentare della temperatura al contrario dei gas la cui solubilità diminuisce.

Il ciclo dell'acqua

ciclo dell'acqua

La fase atmosferica: Il sole riscalda la superficie della terra e provoca una continua evaporazione delle acque superficiali. Buona parte del vapore acqueo è originato dall'acqua contenuta negli oceani, nei mari e nei laghi, ma anche dalle terre emerse, i cui suoli sono impregnati di umidità un'altra parte del vapore acqueo provengono dalla biosfera ed è prodotta dalla traspirazione delle piante.

La fase terrestre: raffreddandosi, il vapore acqueo condensa e forma le nuvole, l'acqua viene restituita sotto forma liquida al serbatoio marino e ai serbatoi continentali. Una parte può rimanere immagazzinata sotto forma di ghiaccio, se precipita ad alte quote o sulle calotte polari. 
Un'altra può cadere al suolo e qui venire convogliata negli alvei dei corsi d'acqua. in fine un'altra parte ancora, può filtrare lentamente attraverso il terreno e accumularsi nelle fratture e nei minuscoli interstizi delle rocce del sottosuolo.
Qui l'acqua forma riserve sotterranee chiamate falde acquifere. In ogni caso la forza di gravità sospinge l'acqua verso il basso e dunque la sua destinazione ultima è sempre il mare detto anche livello base. 

Le acque salate
Il 97% delle acque presenti sulla terra si trovano nei tre grandi oceani e nei mari ad essi collegati. L'acqua del mare ha un caratteristico sapore salato, conseguenza dell'alta concentrazione di sali presenti in soluzione. si dice che la salinità è pari al 35 per mille.

Mar morto

I valori della salinità differiscono da zona a zona. Queste differenze di salinità sono dovute alle diverse intensità di evaporazione alla quantità di precipitazioni e all'apporto di acqua dolce da parte dei fiumi, dove l'evaporazione è molto intensa la salinità è elevata. Nei bacini interni come il mar morto, dove il clima arido favorisce l'evaporazione e l'apporto fluviale è scarsissimo la salinità raggiunge il 240 per mille, di conseguenza la densità dell'acqua è molto acqua e si galleggia facilmente, dove si ha un forte afflusso di acqua dolce dalla terraferma, la salinità diminuisce perché i sali vengono diluiti, lo stesso accade dove si ha un clima umido e piovoso.

esempio di termoclino

La temperatura dell'acqua negli oceani diminuisce con la latitudine e la profondità. in superficie, all'equatore supera i 25 C°, alle medie latitudini è di 15-20 C° mentre ai poli è vicina allo 0.
Con la profondità, la temperatura si abbassa gradualmente e poi, dai 500 ai 1000 m circa presenta una rapida diminuzione; questo intervallo di profondità è chiamato termoclino . A causa del suo contenuto di sali, l'acqua di mare ha un punto di congelamento più basso di quello dell'acqua pura. Poiché durante il congelamento, l'acqua si separa dai sali, il ghiaccio che si forma in superficie non è salato mentre l'acqua liquida sottostante è salata.
E' quanto accade nelle regioni polari, dove la formazione del ghiaccio aumenta la salinità dell'acqua.



I movimenti del mare: correnti, onde e maree
Le correnti marine.

• I venti: che soffiando sulla superficie delle acque ne mettono in moto la massa essi sono responsabili principalmente delle correnti superficiali.
• Le differenze di densità: dovute alle differenze di temperatura o salinità. Esse sono responsabili soprattutto dei rimescolamenti delle acque in senso verticale.

Alle alte latitudini, vicino ai poli, le acque sono più fredde e più dense, e tendono dunque a scendere in profondità. viceversa, alle basse latitudini vicino all'equatore sono più calde e perciò meno dense. il complesso movimento delle acque superficiali e profonde è influenzato anche da altri fattori, come i venti dominanti e l'effetto Coriolis, dovuto alla rotazione terrestre.

Le onde.

Le onde sono oscillazioni verticali delle acque prodotte dall'azione del vento sulla superficie del mare. Il movimento dell'acqua è sostanzialmente un movimento verticale in su e in giù. In prossimità della riva in acque poco profonde, queste traiettorie circolari diventano ellittiche, cioè schiacciate.

In questa situazione, infatti, l'attrito con il fondo rallenta la velocità di spostamento delle particelle d'acqua a contatto con esso, le quali a loro volta rallentano quelle soprastanti, e così via...

Dopo essersi riversata sulla riva l'acqua del frangente torna al mare con la risacca.

Le maree  

Le maree sono il periodico elevarsi e abbassarsi del livello dell'acqua del mare dovuto all'attrazione gravitazionale della luna e, in misura minore, all'attrazione gravitazionale del sole. L'attrazione gravitazionale della luna provoca un sollevamento delle acque oceaniche sulla parte della terra rivolta verso di essa e in quella diametralmente opposta: è l'alta marea.

Al tempo stesso, nelle regioni adiacenti si ha un abbassamento dei livelli marini dovuto allo spostamento dell'acqua verso le regioni di alta marea: è la bassa marea.

In questo modo si hanno in ogni punto del mare, due alte e due basse maree al giorno. 

In pratica, il mare avanza e si ritira ogni 6 ore circa.