Вода необходима для всего живого на Земле. Гидрология – наука о воде на земном шаре, она исследует размещение воды, потребление ее человеком, циркуляцию между океаном и сушей в гидрологическом, или водном, круговороте.

Круговорот воды

Около 97% мировых запасов воды сосредоточено в океанах. Морская вода содержит соли и потому непригодна в качестве питьевой, равно как неприменима она и в сельском хозяйстве. И только в некоторых пустынных районах, где не хватает пресной воды, ее на специальных установках получают из морской. Большая же часть земного шара постоянно получает пресную воду благодаря природному круговороту воды, который своим существованием обязан двум факторам – солнечному теплу и гравитации.
Солнечное тепло вызывает испарение с поверхности океанов, а они занимают свыше 70% площади земного шара. Невидимые водяные пары поднимаются воздушными потоками и ветрами. Часть пара конденсируется и возвращается в виде дождя непосредственно в океан, а часть переносится на сушу и выпадает там в виде атмосферных осадков дождя или снега. Значительная доля выпавшей влаги под лучами солнца снова испаряется, большая ее часть впитывается в почву, усваивается растениями и частично тоже возвращается в воздух в результате транспирации. Остальная вода струями стекает по поверхности, а потом собирается в ручейки и реки. Некоторая часть дождевой и талой воды, просачиваясь через почву в горные породы, образует грунтовые воды.
В полярных и высокогорных районах осадки выпадают главным образом в виде снега. Затем он уплотняется в лед и образует ледники и ледниковые покровы. Сила тяжести заставляет массы льда двигаться вниз и растекаться в стороны ; некоторые ледники достигают океана, где дают жизнь айсбергам. Таким образом, вся вода, сразу не вернувшаяся непосредственно в океан в виде атмосферных осадков, возвращается туда постепенно, пройдя полный круговорот. Это непрерывное движение воды и льда играет главную роль в эрозии суши.
Более 75% общего количества воды на континентах находится в замерзшем состоянии и сконцентрировано в ледниковых покровах. Крупнейшими среди них являются Антарктический и Гренландский. Основная масса остальной воды (около 22%) собрана в грунтовых водах, и лишь небольшое ее количество находятся в озерах, реках и почве. Вода, содержащаяся в почве и обеспечивающая рост растений, называется капиллярной водой. Она удерживается в верхних горизонтах благодаря молекулярному притяжению между частичками воды и почвы.

Грунтовые воды

Грунтовые воды попадают в проницаемые горные породы через так называемую зону временного насыщения. Этот слой может недолго удерживать грунтовые воды после продолжительных дождей, поскольку он быстро высыхает. Ниже располагается горизонт, поры или трещины которого заполнены водой. Это зона насыщения. Обычно она начинается на глубине около 30 см от поверхности, а снизу ограничена слоем непроницаемой породы, через которую не может просочиться вода. Этот горизонт водонепроницаемой породы называется водоупором.,
Верхняя граница водоносного горизонта – уровень, или зеркало, грунтовых вод – в общем виде повторяет неровности рельефа. Под холмами она обычно поднимается, под низменностями опускается, но расположена здесь ближе к поверхности. Изменяется положение зеркала грунтовых вод и в течение года в зависимости от режима выпадения атмосферных осадков.
В некоторых местах уровень грунтовых вод выходит на поверхность, и там образуются оазисы, болота, озера и родники. Родники – это излияние или просачивание воды, которое чаще всего происходит у подножия склона или в долине. Они образуются там, где водоносный горизонт подпружен водонепроницаемыми породами, например вулканической дайкой. Родниковая вода обычно пресная и чистая, так как проходит через мелкие поры таких пород, как песчаники, где вся грязь отфильтровывается (точно так же бытовую воду пропускают через искусственные песчаные фильтры). Известняки тоже водопроницаемы, хотя и не относятся к пористым породам; вода просачивается через них по многочисленным трещинам и пустотам. Дождевая вода постепенно расширяет эти каналы, поскольку содержит углекислый газ, а слабая углекислота растворяет известняки. В отличие от пористых пород известняки не играют роли фильтра, и не случайно в XVIII в. во Франции часто вспыхивали эпидемии холеры и тифа в районах, где источники питьевой воды бьют из известняков. Было установлено, что ключевая вода заражалась от свалок мусора, которым засыпали карстовые воронки и колодцы, находившиеся за десятки километров от источников.
Некоторые источники благодаря высокому содержанию минеральных веществ являются целебными. Вокруг них вырастают курорты, особенно если эти источники к тому же и горячие. Самый нижний уровень грунтовых вод, где вода имеется и в наиболее сухие сезоны, называется постоянным уровнем. Именно до этого уровня бурят колодцы, чтобы в них круглый год была вода. В артезианских колодцах вода выбивается на поверхность под гидростатическим напором, т.к. сруб колодца или устье скважины расположены ниже уровня грунтовых вод данной водосборной площади.