La Hidrosfera: Origen, Propiedades y el Ciclo del Agua en la Tierra

La hidrosfera es la envoltura de la superficie terrestre formada por todas las aguas de la Tierra: océanos, mares, ríos, lagos, glaciares y aguas subterráneas.

La hidrosfera cubre aproximadamente el 70% de la superficie terrestre, por lo que tiene una gran importancia en muchos de los procesos y fenómenos que se producen en el planeta.

Origen del Agua en la Tierra

El origen del agua en la Tierra está relacionado con la formación del planeta, hace unos 4.500 millones de años.

La Tierra se formó a partir de fragmentos que giraban alrededor del Sol, llamados planetesimales, que chocaban y quedaban unidos entre sí al fundirse.

El agua se formó a partir de la composición de esos fragmentos, así como de los innumerables meteoritos que cayeron sobre la superficie terrestre posteriormente.

Conforme transcurría el tiempo, las temperaturas fueron disminuyendo y, al enfriarse, se produjo la solidificación de la superficie terrestre.

El vapor de agua se fue acumulando en la atmósfera primitiva y, cuando la temperatura superficial se enfrió lo suficiente, se condensó en densas nubes.

Al disminuir más la temperatura, se inició un largo periodo de precipitaciones, cuyas aguas se fueron acumulando sobre la superficie terrestre dando lugar a la hidrosfera.

La Naturaleza Bipolar del Agua y sus Propiedades Esenciales

Las propiedades del agua vienen condicionadas por su estructura:

• El agua está formada por moléculas con carga eléctrica neutra, constituidas por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
• La molécula de agua presenta una estructura bipolar: una carga parcial negativa en el átomo de oxígeno y una carga parcial positiva en el hidrógeno.
• Como consecuencia, se forman enlaces débiles entre las moléculas de agua, por la atracción existente entre las cargas parciales positivas y negativas. Estos enlaces se denominan «puentes de hidrógeno».

Esta estructura del agua es la que permite que el agua se presente en estado líquido a temperatura media y es la responsable de sus propiedades únicas.

Propiedad Termorreguladora del Agua

El agua necesita una mayor cantidad de calor para elevar su temperatura en comparación con otras sustancias semejantes. Esto se debe a que se requiere una mayor energía para romper los puentes de hidrógeno.

Importancia:

• El agua almacena el calor y atenúa las variaciones de temperatura.
• Cuando el agua se mueve, redistribuye el calor.
• En el clima terrestre, las aguas cálidas atenúan los climas fríos, por lo que en las costas las temperaturas son más suaves que en las zonas del interior de los continentes.
• En los seres vivos, el agua de la sangre distribuye el calor desde los músculos a las partes más frías del cuerpo y sirve para el enfriamiento del cuerpo mediante el sudor.

El Agua como Disolvente Universal

El agua disuelve numerosas moléculas. Esto se debe a que la polaridad de las moléculas de agua permite interaccionar con iones y moléculas con cargas eléctricas, como sales y otras moléculas polares.

Importancia:

• En la naturaleza, el agua presenta cierta cantidad de sales minerales disueltas.
• El agua del mar es una disolución de diversas sales, con la presencia de iones de cloro, sodio, calcio, magnesio, etc., en cantidad variable. La sal es visible cuando se evapora el agua en las salinas.
• En las células, el agua es el medio donde se producen las reacciones metabólicas y el medio por el que se transportan las sustancias a todo el organismo.

Densidad Peculiar del Agua

El agua tiene un comportamiento peculiar, ya que su densidad máxima es a 4°C.

A temperaturas menores, las moléculas de agua se ordenan, separándose unas de otras, lo que aumenta su volumen y disminuye su densidad.

Importancia:

• El agua en estado sólido o hielo es menos denso y flota sobre el agua líquida.
• El hielo sirve de aislante térmico, impidiendo que las aguas sean extremadamente frías en las zonas polares y permitiendo la vida acuática por debajo de él.

Conductividad Eléctrica del Agua

El agua pura no es buena conductora de electricidad, ya que es neutra. Sin embargo, debido a que normalmente el agua transporta iones en disolución, la conductividad eléctrica aumenta con la concentración de iones disueltos en el agua.

Importancia:

• El agua con iones permite la creación de potenciales eléctricos dentro y fuera de las células.
• Esto está relacionado con fenómenos como la contracción muscular, por ello la electricidad es peligrosa para los seres vivos, pero también puede utilizarse para reanimar al corazón en un paro cardíaco.

Cohesión y Adhesión del Agua

El agua presenta una elevada cohesión y adhesión entre sus moléculas. La consecuencia es que las moléculas de agua tienen una gran atracción entre sí y con otras sustancias.

Importancia:

• Permite que numerosos organismos vivan en la superficie del agua, moviéndose y desplazándose apoyados en el agua sin hundirse.
• Permite que el agua ascienda por grietas de las rocas o por tubos muy finos, como la savia en los vasos conductores de las plantas, fenómeno llamado capilaridad.

El Ciclo del Agua: Distribución y Procesos

Distribución del Agua en la Hidrosfera

En la hidrosfera, el agua se distribuye de la siguiente manera:

• Aguas marinas: La mayor parte de las aguas existentes se corresponden con mares y océanos, y por tanto, son de agua salada.
• Aguas continentales: Se corresponden con las aguas dulces, es decir, con bajo contenido en sales. El agua dulce está repartida de la siguiente forma:
  • Aguas heladas: polos y glaciares (79%)
  • Aguas subterráneas: formando parte de los acuíferos (20%)
  • Aguas superficiales: el 1% de las aguas continentales corresponde a las aguas superficiales, y estas están formadas por:
    • Lagos (50%)
    • Suelo (38%)
    • Aire, en forma de vapor (10%)
    • Ríos (1%)
    • Seres vivos (1%)

De las aguas continentales, solo el agua de los ríos, lagos y algunas aguas subterráneas son de acceso fácil para el ser humano, aproximadamente un 1% de dichas aguas.

Estas aguas continentales permiten, además, que parte de ella pueda servir como agua de reserva en los periodos con escasas precipitaciones, mediante su acumulación en embalses o mediante la extracción de aguas de los acuíferos.

Procesos del Ciclo Hidrológico

El agua está en constante movimiento en la naturaleza. Al recorrido que realiza el agua a lo largo de la superficie terrestre se le llama ciclo del agua o ciclo hidrológico.

El ciclo del agua presenta los siguientes procesos:

• Evaporación: El calor del Sol provoca la evaporación del agua, tanto en océanos como en los continentes, pasando de un estado líquido a gaseoso y, así, incorporándose en forma de vapor de agua a la atmósfera.
• Condensación: El vapor de agua se condensa formando las nubes, que son transportadas principalmente desde los océanos a los continentes por las corrientes atmosféricas.
• Precipitación: Con el frío continental se provoca la precipitación del agua en forma de lluvia, nieve o hielo. La nieve y el hielo se funden lentamente, proporcionando agua en las épocas con menos precipitaciones.
• Infiltración: Una parte del agua precipitada se infiltra en el suelo, pasando a formar parte de las aguas subterráneas. Estas aguas forman los acuíferos, zonas del subsuelo que almacenan grandes cantidades de agua.
• Escorrentía: Una gran parte del agua fluye por la superficie, canalizándose en forma de torrentes, arroyos, afluentes y ríos. Finalmente, todas las aguas superficiales llegan al mar debido a la acción de la gravedad que mueve el agua desde las zonas altas a las bajas.
• Evapotranspiración: Este proceso define al agua que pasa directamente a la atmósfera y que procede de la transpiración de las plantas y animales y de la evaporación del suelo.