Когда испарится вся вода с планеты

Что произойдет, если вся вода на планете внезапно исчезнет? (13 фото)

Думать о конце света, с научной точки зрения, – довольно весело. Активация всего ядерного оружия, которое есть в мире, привела бы к убийственному результату для человечества, но если вы действительно хотите увидеть апокалипсис, то для этого должны подождать извержения всех вулканов в мире.

Дело в том, что существует намного больше способов привести планету к гибели, чем люди способны осознать. Многие из этих вариантов появились в результате глобального потепления. И одним из этих сценариев является исчезновение воды.

Как и следует ожидать, без воды люди умрут очень быстро, но что произойдет с нашей планетой? Останутся ли здесь только пыльные пустыни, или жизнь, как говорится, найдет выход? Давайте попытаемся представить это.

Странный сценарий

Итак, представьте, что в нынешнем, 2017 году, где-то между Землей и Луной появился гигантский флот инопланетных исследователей. Их обитатели вели себя очень глупо в последние годы, так как сжигали слишком много углеродосодержащих ископаемых видов топлива, что привело к увеличению количества парниковых газов. Это вызвало потепление климата на их планете, где температура поднялась так быстро, что вся вода на ней испарилась. Тем не менее жители этой другой планеты не сдались и разработали сложный механизм, позволяющий украсть воду с другого небесного тела. К примеру, с нашего. Ради простоты давайте представим, что они могут забрать воду из всего, кроме живых существ. Поскольку мировые лидеры не смогут ничего с этим поделать, мы безнадежно проиграем этому внеземному агрессору в борьбе за наш главнй ресурс.

Бледно-коричневая планета

Первое, что мы замечаем, – это исчезновение всех рек, озер, прудов, луж и океанов. Вся жизнь внутри них погибла бы в течение нескольких часов, и континенты, на которых мы живем, внезапно стали бы возвышаться над этими вновь созданными бассейнами, большая часть которых имела бы глубину 3,8 километра.

Арктика, по сути, перестанет существовать, а скрытый рельеф под ней будет напоминать зубчатые трещины. Антарктика, свободная от ледяного пухового одеяла, превратится в скалистую бесплодную землю, полную гор и непостижимо больших каньонов.

Облака на нашей планете также исчезнут, как и дождь со снегом, ураганы и грозы испарятся в небытие, и наша бледно-голубая Земля превратится в коричнево-еленую планету (хотя и зеленой она будет оставаться недолго). В атмосфере будут преобладать ветры, а песчаные пустыни распространятся по всей планете.

В конце концов растительность исчезнет. Животная жизнь, включая нас, вскоре последует ее примеру и превратится в пыль.

Однако все эти изменения очевидны. Но вы наверняка догадались, что в судьбе мира есть нечто большее, чем хрупкие Homo sapiens.

Потепление

Океаны являются крупнейшими в мире поглотителями углерода. Забудьте об атмосфере. Большая часть тепловой энергии, захваченной в атмосфере планеты парниковыми газами, хранится в Мировом океане. Только за прошедшее столетие эти гигантские водоемы препятствовали тому, чтобы Земля нагрелась до совершенно ошеломляющей цифры в 36 °C, а не на 1 °C, как произошло на самом деле.

Планеты со слишком большим количеством углекислого газа и метана и недостатком воды, вероятно, испытывают эффект глобального потепления.

Что произошло на Венере

Возьмем, к примеру, Венеру. Геологически она очень похожа на наш мир, и когда-то, вероятно, была покрыта водой. Однако этой воды явно было недостаточно, чтобы справиться со всем присутствующим в атмосфере углекислым газом, большая часть которого, вероятно, появилась в результате древних и мощных вулканических извержений.

Часть углекислого газа была поглощена водой, но в конечном итоге планета стала слишком горячей, и вода испарилась в космос. Это оставило Венеру без значительного углеродного стока, кроме атмосферы, поэтому наша соседка продолжала нагреваться до тех пор, пока не достигла текущей температуры поверхности (около +462 °C). Без воды, которая покрывала бы Землю, нашу планету постигла бы такая же участь.

Не забывайте, что растительность тоже вымрет. Без растений, которые преобразуют углекислый газ в кислород посредством фотосинтеза, мир согреется еще быстрее.

Что лежит под поверхностью

Не стоит забывать, что большая часть земной воды не просто находится на поверхности.

Она также скрывается под землей, в пределах коры тектонических плит, которые постоянно дрейфуют, собираются вместе и сталкиваются друг с другом. Много такой воды прячется в мантии, поскольку она составляет 84 процента ее объема. Уберите эту воду — и Земля станет полностью неузнаваемой.

Когда плотная плита сталкивается с менее плотной, последняя тонет под ней. По мере того как мантия ее нагревает, она обезвоживается, то есть вода испаряется и поднимается вверх, в клин мантии между двумя плитами.

Благодаря серии вулканических изгибов это создает магматическую систему водопровода в земной коре, которая производит взрывоопасные вулканы, например, каскады вдоль западной части Соединенных Штатов или горы Фудзи. Без воды этот процесс не сможет продолжаться, и на планете останется намного меньше вулканов.

Тектоника одинаковых плит

Итак, мы уже знаем, что одна тектоническая плита «подчиняется» другой, потому что она плотнее, но что произойдет, если столкнуться две плиты, которые состоят из одного и того же материала?

Мы можем увидеть это на примере Индии и Евразии. Эти две одинаково плотные континентальные плиты врезаются друг в друга, в результате чего их края подымаются и образуют Гималаи.

Считается, что даже в случае, когда две тектонические плиты имеют приблизительно одинаковую плотность, только одна эффективно опускается под другую благодаря весу заполненного осадками океана, расположенного над ней.

Без океана ни одна из плит не будет отягощена никакими накапливающимися осадками. Поэтому две плиты будут продолжать сталкиваться друг с другом.

Итак, если бы гипотетические инопланетяне забрали бы сегодня все океаны на планете, любые две океанические плиты или же две континентальные в конце концов врезались бы друг в друга, образовывали огромную серию горных хребтов.

По существу, если бы Земля полностью потеряла небиологическую воду, она быстро превратилась бы в перегретый пустынный мир с пропастями размерами с континенты и смехотворно высокими горами.

Привет, малыш

Жизнь, однако, смогла бы найти выход. Если быть точным, микроскопическая жизнь, то есть та, которая не полагается на воду, чтобы выжить.

Вполне вероятно, что изначально жизнь нуждалась в воде, чтобы возникнуть, и почти все формы жизни сегодня не смогут существовать без нее. Но в процессе эволюции появились микробы, известные как экстремофилы. Невероятно жаркая окружающая среда, кислотность и нехватка солнечного света или воды, по-видимому, подходят для некоторых из этих абсолютно незначительных форм жизни.

Некоторые из них существуют в пределах земной коры и процветают, используя окиси углерода для получения питательных веществ. Команда НАСА недавно обнаружила, что экстремофилы также скрываются в гигантских кристаллах и существуют в состоянии анабиоза.

Продолжение следует?

Итак, если вся вода на Земле внезапно исчезнет, человечество будет обречено, а планета превратится в гигантскую пустыню с безумной топографией. Тем не менее жизнь не исчезнет, и наше место займут экстремофилы. Смогут ли они эволюционировать когда-либо в разумных существ, остается только гадать.

Источник

Испарение

О чем эта статья:

Испарение: что это за процесс

Процесс перехода из жидкого состояния в газообразное называется парообразованием. У этого процесса есть две разновидности: испарение и кипение.

Например, мы заварили себе горячий чай. Над чашкой мы точно увидим пар, так как вода только что поучаствовала в процессе кипения.

Подождите-ка, мы ведь только что сказали, что кипение и испарение — разные вещи. Это действительно так, при этом эти два процесса могут происходить параллельно.

• Испарение — это превращение или переход жидкости в газ (пар) со свободной поверхности жидкости. Если поверхность жидкости открыта и с нее начинается переход вещества из жидкого состояния в газообразное, это будет называться испарением.
• Кипение — процесс интенсивного парообразования, который происходит в жидкости при определенной температуре.

Испарение может происходить и без кипения, просто тогда оно не будет для нас заметно. Например, вода в озере испаряется, хотя мы этого и не замечаем. Кипение по сути своей — это интенсивное испарение, которое вызвали внешними условиями — доведя вещество до температуры кипения.

Физика объясняет испарение тем, что жидкость обычно несколько холоднее окружающего воздуха — из-за разницы температур происходит испарение. Как будто бы это фазовый переход, о котором мы говорим в статье об агрегатных состояниях .

Если нет каких-то внешних воздействий, испарение жидкостей происходит крайне медленно. Молекулы покидают жидкость из-за явления диффузии.

Интересно то, что направление тепловых потоков при испарении может идти в разной последовательности и комбинациях:

• из глубины жидкости к поверхности, а затем в воздух;
• только из жидкости к поверхности;
• к поверхности из воды и газовой среды одновременно;
• к площади поверхности только от воздуха.

Подытожим, чтобы не запутаться: в чем главная разница между испарением и кипением:

Испарение	Кипение
При любой температуре, с поверхности жидкости	При определенной температуре, во всем объеме жидкости

Испарение на уровне молекул

Давайте вспомним об особенностях разных агрегатных состояний вещества.

Агрегатные состояния

Свойства

Расположение молекул

Расстояние между молекулами

Движение молекулы

сохраняет форму и объем

в кристаллической решетке

соотносится с размером молекул

колеблется около своего положения в кристаллической решетке

близко друг к другу

малоподвижны, при нагревании скорость движения молекул увеличивается

занимают предоставленный объем

больше размеров молекул

хаотичное и непрерывное

Из этой таблицы видно, что молекулы в жидкостях находятся близко друг другу, но хаотично, то есть не имеют кристаллической решетки, как в твердых телах. Эти молекулы движутся (причем, чем выше температура, тем быстрее движутся) и в ходе движения сталкиваются. Столкновения меняют направление и скорость движения — из-за этого молекулы иногда быстро устремляются к поверхности жидкости и вылетают из нее. Это и есть испарение.

В предыдущем абзаце мы не случайно заметили, что молекулы движутся быстрее при увеличении температуры — ведь из-за этого испарение идет интенсивнее. В этом случае происходит охлаждение: нагретую жидкость уже покинули все самые быстрые молекулы и температура самой жидкости понижается.

Интенсивность испарения

Интенсивностью испарения называют количество воды, которое испаряется с поверхности площадью 1 см2 за одну секунду.

Интенсивность испарения зависит от следующих факторов:

• Температура поверхности. Чем выше температура, тем больше испарение. После дождя в Санкт-Петербурге улицы долгое время остаются влажными, а вот в Таиланде даже в сезон дождей все высыхает быстро — из-за высокой температуры. Но это только если в сезон дождей дождь умудрился прекратиться 🙂
• Ветер. Чем больше скорость ветра, тем больше испарение. Фен для волос работает на этом принципе — по сути, он создает портативный ветер, который помогает высушить ваши волосы.
• Дефицит влажности. Интенсивность испарения будет выше там, где больше дефицит влажности. Вряд ли многие из нас были Сахаре, но что это такое представляют все. В любой пустыне колоссально низкая влажность — из-за этого испарение идет интенсивнее.
• Давление. Чем больше давление, тем меньше испарение. Мы уже выяснили, что не смотря на разницу между кипением и испарением, эти два процесса между собой связаны. Таким образом, температура кипения воды на вершине Эвереста равна 69 градусам Цельсия. В то время, как в нашей повседневной жизни она равна 100. Это возвращает нас к первому фактору — температуре.

Скорость испарения — количество жидкости, которая испаряется со свободной поверхности в единицу времени.

Интенсивность испарения — количество жидкости, которая испаряется с единицы площади поверхности в единицу времени.

По сути, это два очень близких друг к другу понятия, поэтому разница будет лишь в величинах и единицах измерения, а суть процесса отражают обе формулировки.

Насыщенный пар

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Вода, испаряясь, превращается в водяной пар и поднимается вверх, где происходит конденсация пара, образуются облака, и вода возвращается на землю в виде осадков.

Вследствие конденсации водяного пара, который живет в воздухе, образуются облака и туман. По этой же причине холодное стекло запотевает, соприкасаясь с теплым воздухом.

На рисунке — процессы испарения и конденсации в плотно закрытом сосуде, когда жидкость и пар находятся в динамическом равновесии. Это значит, что одновременно конденсируется и испаряется одинаковое количество вещества.

Влажность воздуха говорит нам о том, сколько в воздухе содержится водяного пара. Но бесконечное количество пара в воздух не запихнешь. Поэтому, во-первых, его там очень мало, а во-вторых, при избыточном количестве водяного пара происходит конденсация — это когда образуется роса.

Допустим, зимой при температуре -20 градусов в 1 литре воздуха содержится 1 миллиграмм пара. Относительная влажность в таком случае равна 100% — испарения не будет, больше пара в этот воздух уже не запихнешь.

Но если мы тот же воздух поместим в помещение с температурой +20 градусов, то в него может испариться уже до 17 миллиграмм пара. Значит его влажность будет равна 1/17 = 6%. Человеку комфортнее всего находиться при значении влажности 40-50%.

Испарение в жизни

И действительно: чего в этой жизни только не испаряется — мы встречаемся с этим каждый день. Давайте узнаем, зачем этот процесс вообще нужен, и как люди научились извлекать из него пользу.

Испарение в организме человека и животных

Выше мы разбирали вопрос, почему если облиться теплой водой, нам все равно станет холодно. По этому же принципу работает ощущение холода после того, как мы вспотели — в какой-то момент нам становится холодно.

Само потоотделение — важный процесс терморегуляции организма. Если мы достигаем высокой температуры (из-за внешних воздействий или же из-за болезни), то организм стремится себя охладить, чтобы не умереть из-за превращения белков в нашем организме в яичницу.

Пот выделяется через поры кожи, а затем испаряется — все это позволяет нашему организму быстро избавиться от лишней энергии, охладить тело и нормализовать температуру.

При высокой влажности холод и тепло воспринимаются более чувствительно. Это связано с потливостью человека при высокой температуре. Такой механизм помогает нам бороться с жарой и «скинуть» избыточное тепло, но при высокой влажности пот не может испариться.

При низкой влажности происходит нечто похожее. Как ни странно, в мороз мы тоже потеем (намного меньше, но все-таки это происходит). Если влажность на улице низкая, то пот испарится из-под куртки и нам будет комфортно. А при высокой влажности — он там задержится и будет проводить тепло наружу, забирая у нас драгоценные Джоули тепла. Поэтому зимой в Петербурге холоднее, чем в Москве.

У животных этот механизм работает схожим образом. Но, например, собакам испарения с кожи недостаточно, поэтому они часто открывают пасть, высовывают язык и дышат порой ну очень смешно 🐶

Именно гортань и язык собаки идеально подходят для испарения влаги и охлаждения тела животного.

Испарение у растений

Удивительно, но у растений механизм испарения тоже работает схожим образом. Растения очень любят воду, поэтому домашние растения мы поливаем, а в пустынях их просто нет.

Ту воду, которую цветы поглотили, они могут испарять, чтобы не перегреться под жарким солнцем. Да, вода нужна, чтобы растения питались, но в жаркие дни еще и для температурной саморегуляции. Поэтому не забывайте поливать цветы, а в очень жаркие дни делайте это еще интенсивнее.

Испарение в природе и окружающей среде

Процесс испарения напрямую связан с круговоротом воды в природе. Именно круговоротом воды в природе обеспечивается жизнь на Земле — так как влага разносится по всему миру, растения в дикой природе способны жить без наших попыток полить большую пальму из леечки.

Испарение воды с поверхности рек, озер, морей и океанов создает дождевые тучи, которые затем, проливаясь дождем, поливают растения и деревья. Многие дождь не любят, мол, он мокрый, мерзкий и затекает в ботинки, но он очень нужен засушливым регионам — Северной Африке или Центральной Индии, которые часто страдают от засухи.

Испарение в промышленности и быту

С бытом совсем все просто: мы сушим вещи, готовим еду, покупаем увлажнители воздуха или размазываем разлитую лужу по полу.

В случае с промышленностью для нас все не так очевидно. Промышленная техника, работающая на основе испарения, разрабатывается по схожей схеме: в ней всегда максимально увеличена площадь поверхности жидкости, чтобы испарение шло интенсивно.

Например, испаритель, изображенный на схеме, состоит из совокупности соединенных между собой испарителей. В основе его действия — пар, полученный в одной ступени, который используют в качестве источника тепла для следующей ступени. По мере того, как температура уменьшается от одной ступени к другой, вакуум увеличивается, так что температура кипения становится ниже и испарение поддерживается. Он предназначен для того, чтобы очистить воду от отходов.

Источник