Máme jí nevyčerpatelné množství, a přesto nám často chybí - voda

Úspěšné vzory se v přírodě opakují a tak není divu, že voda vykonává pro naši planetu podobné služby jako krev v tělech živočichů nebo míza v rostlinách. A také zajišťuje náš tepelný komfort. Nejen v systémech ústředního topení, ale i ve volné přírodě na celé planetě. Bez vody by nefungovaly tepelné elektrárny, ať uhelné, paroplynové nebo jaderné. Zrovna tak teplárny, chemický, textilní, papírnický a potravinářský průmysl, pochopitelně zemědělství a vlastně skoro všechno.

Voda je jednoduchá chemická sloučenina vodíku a kyslíku. Má ovšem zajímavé vlastnosti.

Živočichové i rostliny s výjimkou mořských potřebují vodu sladkou. Tedy ne s cukrem, ale s nízkou koncentrací rozpuštěných minerálních látek. Taková voda se vyskytuje jenom na pevninách (míněno včetně ostrovů) a není jí tu zdaleka tolik jako v oceánech. Protože z pevniny do oceánu odtéká v podobě potoků a řek, vypařuje se, živočichové ji pijí a člověk ji používá ke spoustě technologických procesů, musí se doplňovat. Příroda to dávno vyřešila za nás. Na pevniny prší, sněží i nějaké ty kroupy spadnou a tehdy se napije půda, voda se vsákne pod zemský povrch a buďto doplní podzemní zásoby nebo někde vyvěrá a opět teče k moři. V chladnějších oblastech se dokáže udržet v podobě ledu i tisíce let. Pokud ovšem vše funguje, jak má. O tom, jak hloupé je pít mořskou vodu jste jistě četli v nějakém románu o trosečnících. A rostliny i sladkovodní živočichy dokáže mořská voda dokonce vysušit. Zdá se vám to jako nesmysl? Nikoli. Jde o fyzikální princip zvaný osmóza. Voda proniká membránou buněk na tu stranu, která má vyšší koncentraci rozpuštěných látek. Tedy z rostliny do půdy, je-li půda zasolená nebo téměř vysušená. Tento proces lze obrátit uměle vytvořeným tlakem na straně slané vody. Takto se vyrábí pitná voda z mořské - odsolováním.

Člověk už dávno nežije ze sběru a lovu. Přetvořil si zemský povrch podle svých představ. Jenže nějak zapomněl vzít v úvahu význam vody a principy, na kterých koloběh vody funguje. Změny na povrchu planety se projevují i v atmosféře. Není na tom nic divného. Všimli jste si někdy v létě bezmotorových letadel (větroně neboli kluzáky, padákové kluzáky, rogala), jak krouží nad městem nebo větším polem? Takovéto plochy tvoří tzv. tepelné ostrovy. Najdeme tu totiž převážně neživý materiál, který mění dopadající sluneční záření na citelné teplo. To ohřívá vzduch a teplejší vzduch je lehčí. Vzduch nad vegetací porostlou krajinou nebo nad vodními plochami je chladnější a těžší. Tento rozdíl vyvolává teplé stoupavé proudy, kterým letci říkají „termika“. A v těchto proudech fičí vzduch od země nahoru tak, že dokáže letadla vytáhnout do vyšších pater atmosféry jako výtah. I bez motoru se tak dá létat celé hodiny bez mezipřistání. Vedlejším efektem termiky je ovšem změna proudění v atmosféře. Jako kdybyste foukali silným fénem na mraky, které přicházejí nad město, aby ho osvěžily sprškou deště. Termika je odfoukne stranou a déšť pak spadne někde jinde.

Když už přece jen zaprší, protože bylo od rána zataženo a termika nepracuje, voda rychle steče po asfaltu a betonu do kanalizace a z ní do potoka nebo řeky. Stejně tak po poli, které je hnojené a ošetřované umělými chemikáliemi, které zahubí téměř veškerou drobnou polní havěť. Půda je tu slehlá a vyschlá na troud. Zkuste si sami nabrat suchý prach do nádoby a nakapat na něj vodu. Voda se nevsakuje, ale utvoří kuličky, na které se nalepí částečky prachu. Trvá to dlouho, než se prach začne smáčet. Takový materiál vodu odpuzuje. Pak stačí malý sklon pole a voda po něm doslova letí. Z puklin v půdě vymílá hrudky a kameny, unáší zbytky rostlin a tahle směs hledá nejsnazší cestu k moři.

Voda na Zemi koluje ve dvou kolobězích mezi nebem a zemí. Ale také v oceánech v podobě mořských proudů. Chybí tu srdce jako mechanická pumpa. To zastupují fyzikální jevy vypařování (evaporace) a vydechování vodní páry (evapotranspirace), které vodu mění z kapalného nebo pevného skupenství (v tom případě je to sublimace) na vodní páru, tedy plyn. Pára je unášena stoupavými proudy teplého vzduchu do vyšších vrstev troposféry, kde postupně odevzdává teplo chladnému vzduchu, mění skupenství na kapalné nebo pevné (kondenzace), shlukuje se do kapek, sněhových vloček či krup a padá k zemi. Tehdy jí vládne gravitace, která ji táhne pod zem, kam se jí část vsakuje. Nebo jí hledá cestu směrem dolů po povrchu, až se dostane do moře, pokud se dříve znovu nevypaří. Koloběhu, který začíná i končí v oceánu se říká velký. Malý koloběh může být miniaturní, kdy voda spadne jen kousek od místa, kde se vypařila, nebo třeba o pořádný kus dál na zem, kam ji zažene vítr. Do kterého koloběhu se kapka vody zařadí, záleží na tom, zda jí umožníme vsáknout se do půdy, přidat se k vodě zadržené v mokřadu, kaluži či rybníku, nebo zda sklouzne po nepropustném povrchu jako jsou střechy, silnice, chodníky a parkoviště. Přijme jejich teplo a to pak roznáší dál jako voda v ústředním topení kanalizací, v potocích a řekách až k oceánu.

Máme tendenci vnímat pouze vodu povrchovou v tekutém stavu. Ale voda je též v živé hmotě, v atmosféře je ve všech třech skupenstvích, v půdě (půdní vlhkost), v podzemních rezervoárech a v ledovcích. Ledovce tají, podzemní zásoby velmi staré vody z velké části spotřebovali zemědělci. Půda vysychá kvůli opakujícím se srážkovým deficitům a našemu šílenému hospodaření s vodou. V atmosféře a oceánech naopak přibývá a svými projevy nás začíná děsit.

Sladká voda je čím dál tím vzácnější. Nejen kvůli častějším suchům a našemu urychlování odtoku vody do moře, ale také proto, že část vody znečišťujeme nebezpečnými látkami, které neumíme dostatečně účinně z vody odstranit. Necháváme je s vodou vsakovat do země, kde kontaminují i hluboko uložené podzemní zásoby vody nebo odtékají do řek a oceánů. Proto bychom neměli porovnávat spotřebu vody na vypěstování kilogramu rýže např. s výrobou kožených bot nebo papíru.

Mořské proudy pohání tzv. termohalinní cirkulace. V tropickém pásmu vodu ohřívá Slunce a teplejší okolí. Ta pak vytvoří v oceánu nenápadnou, avšak mohutnou řeku, která teče do chladnějších oblastí. Někdy až za polární kruh. Cestou odevzdává teplo do okolí, až nakonec zchladne natoĺik, že zhoustne a klesá ke dnu. Odtud se ve formě podmořské řeky vrací zpět do tropického pásma, až se uzavře smyčka.

Pro představu o výkonu přenášeném mořskými proudy:

Golfský proud má průtok 100 - 150 Sv (1 sverdrup = 1 milion metrů krychlových za sekundu). Při svém minimálním odhadovaném průtoku 100 Sv a za předpokladu, že se teplota jeho vody mezi oběma otočkami liší o pouhý 1°C, přenáší Golfský proud tepelný výkon 4,18 TJ/s, neboli 4,18 TW tepla!

To je výkon 3962 temelínských reaktorů! Turisté na letní dovolené v tropických krajích si ovšem vloni postěžovali, že jim koupání v moři ani nepřináší úlevu od vedra, protože voda je jako kafe. Dejme tomu, že má 35°C, zatímco na své arktické obrátce má jen 4°C, kdy má nejvyšší hustotu a je proto těžší, než domácí arktická voda s teplotou kolem nuly. Vynásobíme si tudíž to velké číslo 31 krát a dostaneme 122822 temelínských reaktorů! A to je prosím jen jeden a nám nejznámější mořský proud. Raději si ani nepředstavuji, jak by nám bylo zima, kdyby nám tu přestal topit. Zato v tropech by bylo vedro k nepřežití. Teplota vody ve Středozemním moři v době loňských povodní byla 29°C. V tropickém pásmu tedy těch 35°C vidím poměrně reálně.

Veškerá voda v oceánech představuje 97,25% objemu vody na Zemi. A díky své ohromné tepelné kapacitě do sebe v teplejších oblastech vstřebává spoustu tepla a v chladnějších oblastech naopak teplo vydává. Je proto akumulátorem tepla, který vyrovnává výkyvy teploty na Zemi nejen mezi různými oblastmi, ale i v průběhu denního i ročního cyklu a brzdí vliv příčin globální změny klimatu. Na planetách, kde oceány chybí, dosahují rozdíly teplot mezi osluněnou a odvrácenou stranou i stovek stupňů. Oba extrémy jsou pro živočichy bez speciální ochrany vražedné.

V inzerci pomáhají slova klimatizace zdarma prodávat vozidla. Ale když nám ji poskytuje strom, z něhož padá pyl, květy nebo listy na naše kapoty a okna, nedovedeme jeho příjemné klima ocenit. Odpařování vody z rostlin má stejnou úlohu, jako pocení našich těl, tj. udržuje snesitelnou teplotu v horkých dnech. Ovšem koloběhy mezi zemským povrchem a ovzduším přenáší teplo doprovázené změnou skupenství vody. A na odpaření vody je třeba skupenské (latentní) teplo 2243,7 kJ/kg! Vegetace a především stromy tím neochlazují jen sebe, ale i své okolí a poskytují nám tak bezplatnou a výkonnou klimatizaci na solární pohon. Proto bychom se měli snažit udržovat ve městech co nejbujnější zeleň, která nejen stíní, ale aktivně chladí! Na odpaření vody, která na pouhém 1 km2 plochy zajistí 10 mm srážek (to je májový deštík na ploše městského sídliště), je potřeba 22,437 TJ! Zachycením a odpařením této vody si zpříjemníte pobyt na sídlišti. Odteče-li kanalizací pryč, přijde po dešti vedro, které nezaženete ani orosenou sklenicí nebo zmrzlinou.

Jeden stoletý listnatý strom při dostatku půdní vláhy odpaří v teplých letních dnech denně řádově stovky litrů vody. Řekněme tedy, že 100 litrů určitě. Pak na odpaření vody pro takový deštík v malém koloběhu potřebujeme 100 000 listnatých stromů, spíše méně. To je les o méně než 8 krát větší rozloze, než sídliště, na které nám sprchlo. Slunce nám dodá teplo k odpaření tohoto množství vody ve formě záření na plochu 1 km2, kde pršelo, v závislosti na oblačnosti za cca 8,9 až 31,16 hodiny svitu.

Je-li ovšem stromů na sídlišti a v jeho nejbližším okolí málo, Slunce má navrch a každým slunečným dnem posouvá teplotu na sídlišti nahoru, až je nám vedro. Beton a kámen fungují podobně jako šamotové cihly v akumulačních kamnech. Slunce je nabije teplem a tyto materiály pak dokážou velmi dlouho přitápět. Noc nestačí k jejich vychladnutí a tak ještě ráno, když už Slunce zase vychází, ohřívají sídliště.

Pokud vás zajímá výpočet čísel uvedených v předchozích odstavcích, podívejte se na konec článku.

Voda je též silným rozpouštědlem minerálních látek, které dodává jako živiny rostlinám. Bohužel, vlivem špatného zacházení s krajinou odplavuje voda spoustu těchto cenných látek až do oceánů, urychluje tak erozi pevniny, znečišťuje vodní toky a nádrže a podporuje růst sinic. Tichá voda břehy mele (bere). A co potom ta divoká povodňová! Stoupání hladiny oceánů nezpůsobují jen tající ledovce, ale i ornice z našich polí a spousta odplavených předmětů, včetně odpadu. A nemyslím jen tekutý komunální odpad z našich domácností, úřadů a provozoven, který (pitná!) voda odnáší kanalizací do čističek, pokud v daném místě jsou a správně fungují. Voda odnáší vše, co jí postavíme do cesty, pohodíme na zem nebo ponecháme nezajištěné. Krychlový metr vody váží téměř na chlup 1 tunu, tedy asi tolik, jako menší osobní automobil. Takže když se voda hluboká 1 metr valí na stěnu domu o šířce 5 metrů, je to jako by do té stěny bouraly kolony aut v pěti jízdích pruzích jedoucích nárazník na nárazníku. Copak tohle může normální stěna vydržet? Místo abychom tu masu brzdili, stavíme pro ni dálnice v podobě protipovodňových zábran, které brání rozlití vody do ulic měst, ale dodají vodě na rychlosti a ta pak ničí ještě větší silou obce dál po proudu. Z nesmyslného napřimování vodních toků v betonových korytech jsme se vůbec nepoučili a vytloukáme klín klínem.

Naše neuvážené kroky, kterými měníme povrch planety, mění i toky vody. A to jak po souši, tak i v atmosféře. Vody je pak někde příliš a jinde nedostatek. Obojí způsobuje problémy, jako jsou povodně a dlouho trvající sucha. Je to obdoba mokvajících ran, proleženin a jiných problémů na těle. Děje se to proto, že změny naší planety děláme pro nějaký sobecký účel, který nám má přinést zisk či jinou výhodu, ale zapomínáme posuzovat (a možná to ani ještě dost dobře neumíme), jaké další vlivy bude mít taková změna na funkce organismu naší planety. Chováme se jako paraziti, kteří si v našem těle řeší své potřeby a nestarají se, že je nám zle, že nás to svědí nebo že dokonce ohrožují náš život, protože ničí naše orgány. Spíše bychom měli hledat cesty k symbióze s planetou. Tedy starat se o to, čím jí můžeme prospět tak, jako ona tisíce let poskytuje štědré dary nám. Lidská chamtivost je rakovinou této planety.

Nejlepší způsob, jak vrátit Zemi zdraví a nám šanci na život v zatím jediném ráji známé části vesmíru, je začít používat rozum! Ten přece máme. Nebo ne? Mají nám vládnout ignoranti, kteří se raději zabývají emigrací na Mars? Před několika lety zveřejnila kosmická agentura NASA dlouhý seznam výzev, které je třeba vyřešit, než se první lidé vydají na rudou planetu. A nejsou to žádné prkotiny. I kdyby se je vyřešit podařilo, pořád ten přesun znamená vyměnit nádhernou planetu se vším, co k životu potřebujeme za zmrzlou poušť bez ochrany před kosmickým zářením a dýchatelné atmosféry. Co tam kdo chce hledat za štěstí? Nejsme-li schopni udržet život na této planetě, jak můžeme být tak naivní, že bychom ho dokázali probudit na mrtvé, nehostinné kouli? Hledejme jinou soutěž, než kdo vydělá víc peněz. Takovou, která nás nezničí. Inspirovat se můžeme třeba v Japonsku. Tam lidé provádějí spoustu činností s důrazem na dokonalost. Jsou precizní nejen při výrobě špičkových produktů pro trh, ale i ve volném čase, když se věnují svým koníčkům. Ať už vaří čaj nebo polévku, píší nebo ostří samurajské meče či nože na sushi. Učme se radovat z výsledků své práce, do které dáme všechen um a trpělivost. Odměna je sladká a potěší nejen tvůrce. Kdo to nezkusil a pracuje jen pro peníze, neví, o co přichází. Až jednou budete umírat, potěší vás, že právě přicházíte o všechno a že nad vaším posledním lůžkem krouží supi - vaši dědicové? Ale to, co během života uděláte pro druhé, vám nikdo nevezme a bude vás hřát až do konce vašeho vědomí. Je to jen na vás.

Chcete vědět víc? Doporučuji dokument o novém pohledu na vodu Voda pre ozdravenie klímy - Nová vodná paradigma, na němž spolupracovala řada slovenských a českých vědců z různých oborů: Ing. Michal Kravčík, CSc., RNDr. Jan Pokorný, CSc., Ing. Juraj Kohutiar, Ing. Martin Kováč, RNDr. Eugen Tóth a řada odborných konzultantů. Najdete v něm i názorné obrázky a tabulky s velmi zajímavými čísly. Snad nebude vadit, že je v jazyce našich slovenských bratří. Pod heslem Nová vodná paradigma najde vyhledávač tuto publikaci v mnoha zdrojích jako PDF dokument ke stažení zdarma. Lze ji však najít i jako tištěnou knihu za rozumnou cenu.

Vlastnosti vody najdete v knize: Matematické, fyzikální a chemické tabulky pro střední školy - vydavatel: Státní pedagogické nakladatelství, n.p., Praha 1988

A teď si trochu započítáme:

Při svém minimálním odhadovaném průtoku 100 Sv a za předpokladu, že se teplota jeho vody mezi oběma otočkami liší o pouhý 1°C, přenáší Golfský proud tepelný výkon

4,18 kJ/kg/K * 1000000 m3/s * 1000 kg/m3 * 1 K = 4,18 TJ/s, neboli 4,18 TW tepla!

To je výkon 3962 temelínských bloků (1 blok má výkon 1055 MWe)!

Kolik tepla je třeba na odpaření vody, která na pouhém 1 km2 plochy zajistí 10 mm srážek?

10 mm/m2 = 10 l/m2.

Plocha je 1 000 * 1 000 m = 1 000 000 m2.

Sprchne tedy 10 milionů litrů, které někde, kde se voda vypařila získaly

10 000 000 kg * 2243,7 kJ/kg = 22,437 TJ!

Za skromného předpokladu, že jeden strom odpaří 100 litrů vody, pak pro takový deštík v malém koloběhu potřebujeme

10 000 000 kg (litrů) / 100 l = 100 000 listnatých stromů, spíše méně.

Slunce dodá ve formě záření na plochu 1 km2, kde pršelo, v závislosti na oblačnosti (200 až 700 W/m2) 22,437 TJ = 22,437 TWs:

- při výkonu slunečního záření (zataženo) 200 W/m2: 22,437 TWs / 200 W/m2 / 1 000 000 m2 = 112185 s / 3600 s = 31,16 hod.

- při výkonu slunečního záření (jasno) 700 W/m2: 22,437 TWs / 700 W/m2 / 1 000 000 m2 = 32052 s / 3600 s = 8,9 hod.

Aktualizace 18.3.2025: Oprava a doplnění zdrojů.