Como cualquier otro compuesto químico natural existente en nuestro planeta, regido por las leyes termodinámicas, el agua en la Tierra también sufre una serie de cambios sucesivos de estado de energía mientras recorre diferentes rincones planetarios en su devenir cotidiano. A esta serie de cambios de estado -fisicoquímico y espacial- que sufren las moléculas de agua una y otra vez, secuencial y recurrentemente, se le conoce como el “ciclo del agua”, o más apropiadamente, “ciclo hidrológico”.
Como círculo recurrente de estados transitorios e independientes, el ciclo del agua muestra una dinámica sencilla apreciándose de lejos, pero va haciéndose más compleja al observar sus detalles de cerca.
Revisemos inicialmente los diferentes estados en los que es posible conseguir físicamente las moléculas de agua, y cómo se engrana su dinámica para recorrer la Tierra, propiciando y regulando la vida en el planeta azul.
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Estados físicos del agua
El agua, compuesto químico que caracteriza a nuestro planeta, siendo elemento fundamental para el origen y desarrollo de la vida, puede mostrarse físicamente en tres estados distintos, que dependen de la cantidad de energía retenida en sus moléculas.
La cantidad de energía libre de sus moléculas es proporcional a la temperatura a la que ellas se encuentren; así, nos damos cuenta que es posible conseguir el agua en tres estados físicos diferentes:
- Sólido, como agua congelada
- Líquido
- Gaseoso, en forma de vapor de agua.
La transición entre los tres, y su paso de uno a otro, es un viaje continuo entre los diversos ambientes terrestres, siendo ello conocido como ciclo del agua o hidrológico. Las imágenes anexas muestran el agua en cada uno de los tres estados físicos en los que es posible su presencia en la naturaleza:
Expliquemos un poco mas cada uno de los tres estados físicos en los que es posible la presencia del agua en la naturaleza:
Sólido, que corresponde al agua congelada en forma de nieve o hielo, con su menor estado de energía libre, a temperaturas menores de 0 ºC. Está representado en la naturaleza por las nieves invernales, nieves perpetuas de algunas montañas y por los hielos polares y glaciares de montaña.
Líquido, correspondiente al agua en estado intermedio de energía libre, manifestada como un fluido a temperaturas entre 4 y 100 ºC, a nivel del mar.
Gaseoso, en el que las moléculas de agua se encuentran en su mayor energía libre, en forma de vapor.
Veamos a continuación, con detalle, cómo es que las diferentes formas en las que se presenta físicamente el agua en el planeta se ordenan en una dinámica organizada en un ciclo que se repite vez tras vez, armonizando la vida y los ciclos geológicos terrestres.
Fases del ciclo del agua
El ciclo del agua comprende varias fases alternadas en las masas de tierra, la atmósfera y los mares. Esas etapas del ciclo del agua son:
- Evaporación: El agua en estado líquido -depositada en diferentes cuerpos de agua, como ríos, lagos, mares u océanos- cambia de estado líquido a gaseoso, mediado por el aumento de temperatura de la masa de agua líquida por efecto de los rayos solares, o bien de algunas otras fuentes de calor, como la geotérmica. Una segunda fuente de vapor de agua que ingresa a la atmósfera, y cuyo monto no puede de ninguna manera despreciarse, es la correspondiente a la evapotranspiración del agua por parte de las plantas a través de sus estomas, para enfriar sus tejidos y promover la elevación del agua a lo largo del tronco.
- Condensación: Una vez que el vapor de agua alcanza cotas de altura en la atmósfera, su elevación va haciendo que se enfríe, al alejarse de las zonas mas calientes cercanas a la superficie del mar; con ello se pierde energía libre y el agua se condensa en forma de gotitas que se mantienen en suspensión en las nubes, pasando del estado gaseoso al líquido.
- Precipitación: En el momento en que las pequeñas gotas de agua condensada se reúnen en una masa lo suficientemente grande y pesada, o bien su temperatura baja lo suficiente, o la masa nubosa choca con una barrera física, se rompe el estado de equilibrio de esa agua condensada en suspensión en la atmósfera, induciéndose su precipitación en forma de lluvia, agua-nieve, granizo o nieve.
- Derretimiento: Otra forma de cambio de estado del agua en la naturaleza, esta vez del estado sólido al líquido, es el derretimiento de las masas de hielo y nieve por aumento de la temperatura, generalmente debida al incremento de radiación solar en primavera y verano. Esas masas congeladas provienen en su mayor parte de precipitaciones que se inmovilizan debido a las bajas temperaturas reinantes en épocas del año de baja incidencia de rayos solares.
- Escorrentía: El agua proveniente de las diferentes formas de precipitación puede discurrir en tierra firme de dos maneras; la primera es circulando de forma superficial sobre los terrenos, fenómeno conocido como escorrentía.
- Infiltración: La segunda forma en la que el agua proveniente de las precipitaciones puede desplazarse por la tierra hasta alcanzar cuerpos de agua -como ríos, lagos o mares- es filtrándose previamente en el terreno e irse acumulando parcialmente en formaciones cársticas o acuíferos subterráneos.
