Текст книги "Большая книга воды. От капли росы до водопровода и разрушительных цунами"

Сара Гаррэ, Марейке Гюисманс
Большая книга воды. От капли росы до водопровода и разрушительных цунами

Литературно-художественное издание для младшего школьного возраста

Перевод Владимира Хозинского

Редактор Евгения Чернышова

Главный редактор «Альпина. Дети» Л. Богомаз

Руководитель проекта А. Марченкова

Корректор З. Скобелкина

Компьютерная верстка О. Макаренко

© Uitgeverij Lannoo nv, Tielt, 2021

Tekst: Sarah Garré en Marijke Huysmans

Illustraties: Wendy Panders

Vormgeving: Studio Lannoo (Mieke Verloigne)

© Издание на русском языке, перевод. ООО «Альпина Паблишер», 2022

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

* * *

К читателю

Вода – это важнейший элемент для человека и всего живого на нашей планете. Мы привыкли, что она доступна нам каждый день, когда это необходимо: стоит прийти домой, открыть кран – и чистая вода польется в неограниченном количестве.

Но, к сожалению, так происходит далеко не везде. Во многих местах на Земле доступ к чистой и безопасной воде сильно ограничен, а люди вынуждены прикладывать много усилий для получения этого ценного ресурса. Более того, с ростом населения городов и развитием промышленности имеющиеся водоемы сильно загрязняются и становятся непригодными для использования. Изменения климата также оказывают на них негативное влияние. И там, где еще вчера люди не знали проблем, уже сегодня появляются трудности.

Поэтому нашей задачей является создание и использование современных технологий для восстановления и сохранения водных ресурсов в их первоначальном состоянии, обеспечение людей даже в самых отдаленных уголках нашей планеты чистой, безопасной и доступной водой: чтобы дети могли беззаботно ходить в школу, чтобы люди могли наслаждаться красотой естественных водоемов и их обитателей. Мы направляем все свои знания и опыт на решение этой задачи. Это дело всей нашей жизни. Но в таком важном деле нам не обойтись без помощи – ежедневного бережного и экономного использования этого ресурса. Давайте сохраним воду в безопасности вместе!

Григорий Еранцев,

генеральный директор ООО «Ксилем Рус»

Вода – источник жизни

Ты тоже любишь лето? Хорошую солнечную погоду? Большинство людей любят теплые, ясные дни, когда нет дождя. В это время можно плавать, загорать на пляже, есть мороженое. Но все-таки дождь нужен! Засуха может создать огромные проблемы. Так, историки считают, что именно засуха сыграла роль в гибели нескольких великих цивилизаций, например империи майя в Центральной Америке. Поэтому вода очень важна для каждого из нас и для всего человечества!

Водные виды спорта

На каникулах здорово веселиться и заниматься разными хобби. Однако для многих из них нужна вода: для плавания, парусного спорта, каякинга, рыбалки и даже гольфа – ведь чтобы поле было зеленым, его нужно поливать. Так что без воды не будет развлечений!

Сельское хозяйство

Картофель, который становится картошкой фри, овощи в супе и зерно для хлеба – все это должно сначала вырасти, и здесь никак не обойтись без воды. Когда осадков достаточно, получить урожай можно очень быстро. А вот без дождя мы бы не смогли выращивать столько еды, чтобы хватило всем.

Фабрики и заводы

Для безопасной работы машины и станки на фабриках и заводах нужно охлаждать при помощи воды.

Природа

Растениям, деревьям и цветам вода нужна для роста. Ты наверняка замечал, что, если дождь долго не идет, трава желтеет и засыхает. К счастью, стоит только упасть первым каплям, как все снова зеленеет. Но есть растения, которые очень плохо переносят засуху. А для рыб и других водных животных нужны полноводные реки и озера.

Транспорт

Корабли идеально подходят для транспортировки очень больших и тяжелых грузов. Благодаря водным перевозкам у наших фабрик и заводов есть песок, цемент, химикаты и топливо, чтобы производить товары. Для поддержания уровня воды в реках и каналах нужны дожди.

Жилье

Дома мы тоже используем много воды. В засушливые дни воду нужно экономить. Например, можно какое-то время не мыть машину, не поливать сад и не наполнять бассейны и пруды.

Голубая планета

Утром ты просыпаешься, открываешь кран, чтобы умыться, – и вот она, вода. Совершенно обычное дело, как может показаться, – но на самом деле это не так. Три четверти поверхности Земли покрыты водой. Именно поэтому космонавтам с орбиты кажется, что наша планета голубого цвета. На самом же деле если сравнить океаны с размерами Земли, то окажется, что они не так уж и глубоки. По сути, поверхность нашей планеты покрыта лишь тонким слоем воды.

Поэтому даже на нашей голубой планете вода – редкое богатство. Мы находимся в 150 миллионах километров от Солнца – вот почему температура на Земле не бывает слишком высокой или низкой. И благодаря этому у нас есть океаны и моря. Если бы наша планета находилась чуть ближе к Солнцу, вода сразу испарилась бы и исчезла. А если бы Земля располагалась чуть дальше, здесь было бы так холодно, что вода существовала бы только в форме льда. Никто не знает точного ответа, но многие ученые полагают, что без воды в жидкой форме жизнь на Земле была бы невозможна.

Земля – единственная планета, наделенная водой?

Нет, лед был найден на Луне, а на Марсе ученые обнаружили следы воды. Также на некоторых спутниках Юпитера и Сатурна есть очень глубокие океаны, покрытые толстым слоем льда.

Сколько литров воды в океанах Земли?

На нашей планете более 1 триллиона литров воды. Это единичка с 12 нулями!

Моря и океаны

Если ты вспоминаешь о воде, приходит ли тебе на ум соленая вода морей и океанов? По сравнению с ними на Земле совсем мало пресной воды – в озерах, реках, ледниках и дожде. А в морях таится удивительный, таинственный мир с настоящими высокими горами и глубокими долинами. Как и на суше, здесь обитают разнообразные растения и животные. Эти существа могут быть крошечными или, наоборот, гигантскими. Самое большое животное на Земле – синий кит, он может достигать 30 метров в длину. Это примерно как два автобуса!

На Земле пять океанов, которые соединены между собой. Это Тихий океан, Атлантический океан, Индийский океан, Южный океан и Северный Ледовитый океан. Поскольку все они очень глубокие и в них царит непроглядная темнота, нам известно об этих водных пространствах совсем немного. Ученые считают, что мы исследовали лишь 1/20 океана. Удивительно, но о космосе и других планетах мы знаем больше, чем о наших морях и океанах!

Важны ли океаны для климата?

Океаны – настоящие климатические супергерои! Они поглощают огромное количество выхлопных газов автомобилей, выбросов с фабрик и заводов. Но из-за этого, к большому сожалению, меняется качество воды, и некоторым морским моллюскам и растениям становится трудно выживать.

Чем отличается море от океана?

Море – это водное пространство, связанное с другими морями и океанами. Океан же – это очень большое море. К примеру, Северное море – окраинное море Атлантического океана, расположенное к северо-западу от Европы. Оно ограничено сушей с трех сторон. Воды Северного моря омывают берега Бельгии и Нидерландов, и еще оно соединяется с Северной Атлантикой.

Как люди используют океан?

Из морей и океанов мы добываем не только рыбу, но и соль. Соль используется при приготовлении еды и еще для очистки улиц от льда и для производства косметики. А ты знал, что даже лекарства от рака делают из веществ, полученных из морской воды? И что похожее происхождение у кремния в зубной пасте? Вспомни об этом, когда в следующий раз пойдешь чистить зубы.

Где расположена самая глубокая точка океана?

Самая глубокая подводная точка на Земле находится в Тихом океане, в Марианской впадине к востоку от Филиппин. Глубина здесь достигает около 11 километров. Но это всего лишь приблизительное значение – километры соленой воды оказывают такое давление на наши подводные лодки и измерительные инструменты, что определить глубину дна впадины очень трудно.

Что такое приливы?

Многие из нас замечали, что иногда море подбирается ближе к берегу, а порой открывает большое пространство пляжа. Это называется приливами. Моря и океаны движутся, потому что на них действует гравитация Луны, вращающейся вокруг нашей планеты. Когда вода поднимается, это называется «приливом», а когда отступает – «отливом». Гравитация Солнца тоже немного влияет на поведение морей и океанов. Время от времени Солнце и Луна притягивают воду в одном направлении, и наступает момент так называемой «полной воды», когда уровень моря может подниматься очень высоко.

Что такое вода?

Вода в твоем стакане не имеет ни цвета, ни запаха. Если поставить бутылку с ней в морозильник, жидкость превратится в лед. Если же довести ее до кипения на плите, вода станет газом или паром. Но что же такое вода? Она состоит из крошечных частиц, называемых «молекулами». Каждая молекула воды «сложена» из двух типов частиц: 1 частицы кислорода (О) и 2 маленьких частичек водорода (Н). Поэтому ученые и называют воду «Н₂О». Логично, правда?

Вода может приобретать самую разную форму. Если температура опускается ниже 0 ℃, жидкость становится льдом. Нужно быть внимательным, ведь лед занимает больший объем, чем вода, из которой он образовался. А значит, закрытая бутылка с водой, оставленная в морозильнике, может взорваться. Когда же температура поднимается выше 100 ℃, вода начинает кипеть. На ее поверхности появляются пузырьки, потому что частички воды одна за другой превращаются в пар и, невидимые нашему глазу, поднимаются в воздух. А еще лед можно преобразовать в пар напрямую, минуя жидкую фазу. Такой процесс называется сублимацией.

Почему вода быстрее закипает в горах?

В горах, то есть при более низкой температуре, чем обычно, вода закипает быстрее. Это происходит настолько стремительно, что картошка даже не успевает свариться. Дело в том, что на большой высоте температура кипения воды намного ниже, ведь давление здесь меньше, чем на уровне моря. Давление – это сила, с которой воздух давит на нас и на все, что нас окружает. Чем выше поднимаешься, тем меньше будет эта сила. К примеру, в Альпах вода закипает уже при 90 ℃.

Почему морская вода непрозрачна?

Чаще всего кажется, что море окрашено в голубой цвет. Объясняется это отражением света. Видимый нами свет состоит из волн разных цветов. Вода поглощает красный свет в 100 раз активнее, чем синий. А еще вода рассеивает синий свет в 5 раз сильнее, чем красный. Поэтому она поглощает красное излучение и отражает синее, а нам кажется, что море голубого цвета. Но этот эффект проявляется, лишь когда глубина воды больше полуметра.

Можно ли сделать морскую воду питьевой?

В сухих и жарких странах, таких как Саудовская Аравия, работают огромные заводы, на которых из морской воды делают питьевую. Морскую воду нагревают до состояния пара, из воды выделяется соль, а водяной пар подается в другое помещение. Там он снова превращается в жидкость – и ее уже можно пить. К сожалению, для нагревания воды приходится расходовать очень много энергии.

Круговорот воды в природе

Наверняка тебе знакомо ощущение, когда капли дождя падают на лицо. Но знаешь ли ты, откуда берется дождевая вода? Представь, что эта вода совсем не новая, она существовала всегда и движется по непрерывному циклу, который называется круговоротом воды.

Вода в океанах, морях, озерах и лужах испаряется под действием солнечного тепла. Водяной пар поднимается и, когда он достигает определенной высоты, где воздух холоден, превращается в облака. Когда в облаке собирается достаточно частичек воды, они выпадают на землю в виде дождя, града или снега.

Часто дождь идет над морями и океанами, но, конечно, проливается и на сушу. Что же происходит с каплями, упавшими на землю? Значительная их часть испаряется под действием тепла. И чем выше температура, тем больше воды испарится.

А еще дождевую воду пьют растения. Большую ее часть, полученную через корни из земли, растения выпускают в воздух через листья. Этот процесс называется транспирацией. То есть растения потеют – совсем как люди.

Некоторые же капли дождя попадают в ручьи и реки, а те несут воду в море.

Часть дождевой воды уходит под землю. Этот процесс называется инфильтрацией. Инфильтрация необходима для формирования подземных вод – тех, что находятся у нас под ногами, в почве. Подземные воды текут очень медленно, но в конечном счете тоже оказываются в реках и морях.

А в море вода опять испаряется, и цикл начинается заново. А потом еще раз. И еще раз.

Почему морская вода соленая?

Двигаясь с гор по рекам к морю, пресная вода с каждым километром становится все солёнее. Происходит это потому, что во время своего путешествия вода вымывает различные соли и соединения из почвы. А еще в реках и озерах – и особенно в морях – часть воды испаряется, оставляя соль. Соль опускается на дно океана или вымывается на берег. Такая соль идеально подходит для приготовления еды. В следующий раз, когда будешь в супермаркете, попробуй найти морскую соль!

Как долго капли воды могут находиться в облаке?

Обычно проходит 8 дней, прежде чем испарившаяся капля воды снова окажется на земле в виде дождя, града или снега.

Вода повсюду

Воду можно пить, готовить на ней еду, использовать в душе, водой можно смывать туалет или поливать растения. Фермерам вода необходима, чтобы поить животных и выращивать растения. Фабрикам и заводам тоже нужно очень много воды: для охлаждения машин, для производства пива или лимонада, для мойки грузовиков.

Откуда же берется вся эта вода? Некоторую ее часть мы берем из рек и озер. Такую воду называют поверхностной. Поскольку доступ к ней прост, ее используют для самых разных целей. По ней суда перевозят грузы. Эта же вода используется для охлаждения электростанций или полива полей, для производства питьевой воды. Однако объемы поверхностной воды могут быть разными. Если осадков много, реки оказываются полны воды. Но когда долго стоит засушливая погода, реки мелеют.

В таких случаях мы не можем брать оттуда слишком много воды – иначе речные животные не выживут. Но также большое количество воды находится под землей, и ее можно качать. Примерно половина питьевой воды в Нидерландах и Фландрии – именно такая, потому что подземные воды зачастую бывают самыми чистыми. А еще вода совершенно по-разному выглядит на пейзажах разных мест мира!

Можно ли пить грунтовые воды?

Грунтовые воды, взятые на большой глубине, обычно очень чисты. Чтобы превратить их в питьевую воду, почти не требуется обработка. Если же источник залегает не очень глубоко, вода в нем может быть грязной. Это происходит из-за удобрений, садовых препаратов для борьбы с крысами или сорняками, или же отходов фабрик и домохозяйств.

Какие объемы дождевой воды можно использовать дома?

Если у тебя есть бочка или колодец для сбора дождевой воды, это позволит покрыть примерно половину потребностей в воде. И еще такой подход очень полезен для окружающей среды!

Дождевую воду можно использовать, если тебе нужно смыть туалет, постирать вещи, помыть машину или полить растения в саду. Попадая на крышу твоего дома, вода по водостоку будет стекать в бочку или подземный колодец, и ты сможешь хранить ее там, пока не потребуется. Так тебе не придется напрасно расходовать питьевую воду.

Как возникают подземные воды?

Большая часть воды на нашей планете находится в морях и ледниках. Однако соленую воду и лед пить нельзя. Почти вся пресная и незамерзшая вода расположена под землей, но не в виде подземных рек и озер. Вода хранится в маленьких порах или трещинах между песчинками и камнями.

Когда идет дождь, часть воды уходит под землю и со временем становится грунтовыми водами. Подземные воды могут располагаться прямо у нас под ногами или же на глубине в несколько сотен метров. Некоторые капельки дождя превращаются в грунтовые воды через несколько дней, недель или месяцев, но иногда на этот процесс уходят годы или даже столетия.

Подземные воды остаются в толще пород очень долго, но рано или поздно оказываются в ручьях, реках или морях. Существует несколько видов подземных вод: они могут залегать неглубоко или глубоко. Первые расположены на глубине от нескольких до десятков метров. Когда идет дождь, их запас восполняется. Если наступает засуха, объемы грунтовых вод сокращаются. Глубокие же подземные воды прячутся в сотне или нескольких сотнях метров внизу. Они не зависят от дождя или засухи.

Очень важно не выкачивать слишком много подземных вод. Если это сделать, их источники пересохнут, за ними обмелеют реки, начнут вымирать растения и животные, а в земле появятся провалы. А как мы уже знаем, для восполнения подземных вод могут потребоваться годы или даже столетия.

Есть ли под землей газированная вода?

Пузырьки для газированной воды, которую мы пьем, обычно добавляют в воду на фабриках. Но есть и грунтовые воды, содержащие природные пузырьки. Такая вода уже газированная!

Как долго вода остается под землей, прежде чем снова окажется на поверхности?

Когда вода попадает под землю, ее путешествие сквозь подземные породы может занять дни, недели, месяцы, годы или даже тысячи лет. Если такая дождевая капля проделает полный путь через весь цикл круговорота воды, она будет очень, очень старой!

Как найти подземные воды?

Теперь тебе известно, что такое подземные воды и как пополняются их запасы, но ты пока не знаешь, как такие воды найти. Они находятся глубоко в земле, но люди пользуются ими уже несколько тысячелетий.

Окружающий ландшафт дает нам подсказки. На небольшой глубине грунтовые воды можно найти в долине, но не в горах. Некоторые деревья и растения любят воду – например, ивы или камыши, – и они показывают, где находятся запасы грунтовой воды.

Но как же извлечь такую воду на поверхность? Это непростое дело! Сначала нужно изучить геологическую карту почв. На ней показано, какие типы глинистых и каменистых пород расположены друг над другом. Чтобы поднять воду при помощи насоса, нам нужно найти каменную породу с достаточным количеством пор или трещин, через которые вода сможет течь. Нашли? Тогда за работу. Большим буром мы проделаем глубокую дыру в земле – до сотни метров, если понадобится! А потом… потом остается только качать!

ЗА РАБОТУ!

• В следующий поход на пляж захвати с собой лопатку.

• Найди хорошее место для колодца.

• Колодец выкопан. Появилась ли на дне вода? Ура, ты нашел грунтовые воды!

Может ли дом утонуть?

Когда земля пересыхает, глина сжимается. Если твой дом построен на такой глиняной почве, он может наклониться, а стены – растрескаться. Будь осторожен!

Можно ли увидеть подземные воды из космоса?

Источники подземных вод напоминают бутылку воды. В наполненном состоянии она тяжелая. Но если выпить половину, бутылка становится легче. Так же и с водой в земле. Спутник GRACE может определять наличие подземных вод с орбиты, рассчитывая массу почвы.

Как находить подземные воды при помощи электричества?

Иногда ученые направляют электричество в землю по металлическим стержням. Электричество лучше проходит через воду, чем через воздух, и это можно измерить при помощи специального прибора. Если под землей есть вода, электрический ток будет больше. Удобный способ!

Роль воды в формировании климата

Почему в некоторых местах дождь идет чаще? С чем связано то, что климат у моря отличается от горного или в глубине материка? И что такое климат?

Климат – это погода, которую измеряют много десятилетий. Климат – совокупность температуры, ветра, облачного покрова и осадков на протяжении длительного периода времени. Климат определяет, какую одежду мы покупаем в магазинах год за годом. Погода говорит тебе выбирать ту или иную одежду сегодня. Климат описывает погоду, которую можно ожидать в определенном регионе. На климат влияют самые разные факторы: тепло от солнца и отражение его света от земли, горячие и холодные слои воздуха в атмосфере и многое другое.

Вода на нашей планете важна не только потому, что благодаря ей существует дождь, но и поскольку она хранит в себе солнечное тепло. Вода нагревается медленнее, чем суша. Поэтому, когда светит солнце, у бассейна всегда прохладнее, чем на улице. Летом у моря чуть холоднее, чем вдали от побережья.

Зимой же все наоборот. Море медленно отдает накопленное тепло, и потому на побережье обычно теплее.

Большие объемы воды в океанах перетекают с одной стороны планеты на другую. Если бы ты был рыбой, ты мог бы дрейфовать на таком течении. А еще течения переносят тепло из жарких регионов планеты в холодные. В странах, расположенных вблизи такого течения, температура обычно на несколько градусов выше.

Горы тоже играют роль в формировании климата некоторых мест. Обычно у высоких гор с одной стороны дожди идут часто, а с другой – осадки редки или отсутствуют вовсе. Дело в том, что небо над нами поднимается на много километров вверх и состоит из разных слоев воздуха, которые с высотой становятся все холоднее. Если на пути ветра стоит гора, воздух, насыщенный водяным паром, поднимается от нижних, теплых слоев атмосферы к холодным высоким. В холодных слоях атмосферы водяной пар снова превращается в воду. Капли воды формируют облака, после чего начинается дождь. Поэтому у горной гряды обычно есть мокрая (наветренная) и сухая (подветренная) стороны. Та часть горы, где почти не выпадают осадки, называется областью дождевой тени.

Кто такой господин Кёппен и какое отношение он имеет к климату?

Чтобы разбираться в типах климата на нашей планете, нам нужна система. Господин Кёппен создал такую систему, выделив пять основных климатических групп. Вероятно, в тот день у него не было вдохновения, потому что назвал он их простыми буквами: A, B, C, D и E. Для определения климатической группы он использовал температуру, осадки и типы растений, которые могут расти в той или иной зоне. Мы пользуемся этой системой до сих пор.