Der Motor des Wasserkreislaufs ist die Sonne: Sie erwärmt das Wasser der Meere, Seen und Flüsse so stark, dass es verdunstet. Auch Pflanzen geben durch winzige Öffnungen Wasserdampf in die Atmosphäre ab. Die feuchte Luft steigt nach oben, winzige Wassertröpfchen versammeln sich in der Höhe und bilden Wolken. Als Regen, Hagel oder Schnee fällt das Wasser zurück ins Meer oder auf die Erde. Fälllt es auf die Erde, dann versickert es im Boden, versorgt Pflanzen oder fließt durch den Boden, über Bäche und Flüsse zurück ins Meer. Der ewige Kreislauf aus Verdunstung, Niederschlag und Abfließen beginnt wieder von vorne.

Den Kreislauf des Wassers gibt es schon fast so lange wie es die Erde gibt. Er sorgt dafür, dass Lebewesen auf unserem Planeten mit Süßwasser versorgt werden. Und nicht nur das: Ohne den Wasserkreislauf würde es das Wetter, so wie wir es kennen, gar nicht geben.

Alles, was auf dieser Erde existiert, setzt sich aus winzigen Bausteinen zusammen, den Atomen. Auch bei reinem Wasser ist das so: Es ist eine Verbindung aus je zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Diese verknüpfen sich zu einem Wassermolekül, kurz H₂O. Die einzelnen Wassermoleküle sind dabei nur locker miteinander verbunden.

Dieser lockere Zusammenhalt sorgt dafür, dass bei hohen Temperaturen die Verbindung der Moleküle aufbricht: Das Wasser verdampft. Kühlt es dagegen stark ab, ordnen sich die Moleküle zu einem festen, regelmäßigen Gitter, dem Eis. Das Besondere: In fester Form besitzt Wasser ein größeres Volumen als in flüssigem Zustand.

Die Anordnung der Wassermoleküle sorgt noch für eine andere Eigenschaft: die Oberflächenspannung des Wassers. Wegen dieser Spannung können Wasserspinne und Wasserläufer mühelos auf einem Weiher spazieren gehen. Aber Wasser kann noch mehr: Es ist in der Lage Stoffe zu lösen. Kleine Salz- oder Zuckerkörnchen lösen sich in Wasser vollständig auf. Meerwasser zum Beispiel enthält große Mengen Salz, die wir schmecken, aber nicht sehen können.

Dass auf der Insel Mainau am Bodensee Zitronen reifen, verdanken wir noch einer anderen Fähigkeit von Wasser: Es kann Wärme speichern. Seen oder Meere heizen sich im Sommer auf und halten die Wärme noch lange Zeit. Darum schwanken die Temperaturen an der Küste weniger als im Landesinneren. Weit weg von der Küste sind die Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht und zwischen Sommer und Winter viel größer als in der Nähe des Meeres.

Die gewaltigen Ozeane enthalten fast das gesamte Wasser der Erde. Im Meerwasser ist viel Salz gelöst, darum ist es als Trinkwasser nicht geeignet. Das wenige Süßwasser der Erde ist vor allem in Gletschern und Eiskappen gefroren. Nur ein winziger Bruchteil des Süßwassers befindet sich im Grundwasser, in Seen und Flüssen oder in der Luft.

Doch der Blick von außen täuscht: Die Erdoberfläche ist zum Großteil von Wasser bedeckt, doch gemessen am Durchmesser der Erde sind die Meere nur eine hauchdünne Schicht. Daher macht das Wasser nur einen Bruchteil der Erdmasse aus. Zum Vergleich: Wäre die Erde so groß wie ein Basketball, dann würde das gesamte Wasser der Erde in einen Tischtennisball passen. Und das Trinkwasser wäre im Verhältnis sogar noch kleiner als ein einzelnes Popcorn.

In welchem Zustand sich das Wasser befindet, hängt vom Druck und von seiner Temperatur ab. Überschreitet flüssiges Wasser den Siedepunkt, verdampft es und schwebt als gasförmiger Wasserdampf in der Luft. Auch beim Verdunsten bei Zimmertemperatur geht Wasser in einen gasförmigen Zustand über. Allerdings geschieht das langsamer als beim Verdampfen. Sinkt die Temperatur dagegen unter 0° Celsius, gefriert das Wasser zu Eis. Sobald Wasser seinen Zustand zwischen flüssig, gasförmig oder gefroren wechselt, ändert es seine Eigenschaften.

Das Besondere an Wasser ist, dass es bei 4° Celsius seine größte Dichte besitzt und nur wenig Raum einnimmt. Wenn es zu festem Eis gefriert dehnt es sich aus und vergrößert sein Volumen. Gleichzeitig nimmt seine Dichte ab. Darum ist Eis bei gleichem Volumen leichter als Wasser. Deshalb können Eisberge im Meer treiben. Aus dem gleichen Grund friert ein See im Winter von oben zu und nicht von unten. Das ist gut so, denn sonst könnten wir erst Schlittschuh laufen, wenn der See vom Grund bis zur Oberfläche komplett durchgefroren wäre.

Wasser dehnt sich also beim Gefrieren aus. Wenn man es daran hindert, übt es einen enormen Druck aus. Wer schon mal eine Flasche Wasser bei Eiseskälte im Freien vergessen hat, kennt die Folgen: Nach einiger Zeit platzt die Flasche, das Eis quillt heraus. Auf diese Weise kann Eis auch Stein sprengen. Das geschieht wenn Wasser in Gesteinsritzen fließt, dort gefriert und durch die Ausdehnung nach außen drückt. Wenn durch diese Kraft Stücke vom Stein abplatzen, spricht man von Frostsprengung. Wer schon mal in ein Schlagloch gefahren ist, kennt die Folgen. Hier haben der ständige Wechsel von Nässe und Frost dem Asphalt ordentlich zugesetzt.

Die Kraft der Sonne heizt das Land und das Wasser an der Oberfläche auf. Durch die Wärme verwandelt sich ein Teil des flüssigen Wassers in gasförmiges Wasser: Es verdunstet. Weil warme Luft leichter ist als kalte, steigt sie auf. Kühlt die feuchtwarme Luft nach oben immer weiter ab, sammelt sich das überschüssige Wasser als Tröpfchen rund um winzige Staub- oder Rußteilchen. Man sagt auch, das Wasser kondensiert. Noch sind die Tropfen so klein und leicht, dass sie in der Luft schweben. Eine Wolke ist entstanden.

Wolken bilden sich also immer dann, wenn warme Luft abkühlt. Das kann passieren, wenn sich der Boden und die darüber liegende Luft erwärmt und nach oben steigt. Auch wenn der Wind die Luft auf ein Gebirge treibt, wird wärmere Luft nach oben gezwungen. In der Höhe kühlt sie ab, Wolken entstehen. Das Gleiche geschieht, wenn eine Zone von warmer Luft auf eine Zone kalter Luft trifft. Die Kaltluft lässt die leichtere Warmluft aufsteigen und schon wieder bilden sich Wolken!

Doch nicht aus jeder Wolke regnet es sofort. Erst, wenn sich die Wassertröpfchen durch Luftbewegung zu größeren Tropfen vereinigen und schwer genug sind, fallen sie als Regen auf die Erde zurück. Liegt die Temperatur unter 0° Celsius, gefrieren die Tropfen zu Eiskristallen. Dann fällt der Niederschlag als Schnee, bei Gewitterwolken auch als kleine Graupel- oder als große Hagelkörner.

Es gibt auch Wolken, die direkt über der Erdoberfläche entstehen. Das geschieht oft im Herbst, wenn die Luft immer weiter abkühlt. Die ganze Landschaft erscheint dann weißlich verschwommen. Wenn man durch diesen weißen Dunst weniger als einen Kilometer sehen kann, spricht man von Nebel.

Die meisten Niederschläge auf der Erde fallen als Regen. Wenn kleine Wassertröpfchen in einer Wolke zusammenprallen, schließen sie sich zu immer größeren und schwereren Tropfen zusammen. Sind sie zu schwer, um weiter zu schweben; liegt die Temperatur über 0° Celsius, fallen sie als Regen auf die Erde.

Bei sehr niedriger Lufttemperatur fällt der Niederschlag nicht mehr als Regen, sondern als Schnee. Die Schneeflocken wachsen aus sechseckigen Eiskristallen, die sich in sehr kalten Wolken durch Wassertröpfchen miteinander verkleben. Sind die Eisgebilde groß und schwer genug, tanzen sie als Schneeflocken vom Himmel herab.

Ziehen dagegen starke Aufwinde durch eine hoch aufgetürmte Wolke, kann es Hagel geben. Kleine Tropfen aus dem unteren Teil der Wolke werden nach oben gewirbelt, wo es kälter ist als unten. Dort gefrieren sie zu kleinen Eiskügelchen, etwa so groß wie Stecknadelköpfe. Diese Eiskügelchen heißen Graupel. Wenn in einer sehr hohen Gewitterwolke bei starkem Wind die Kügelchen in der Wolke mehrmals auf und ab geschleudert werden, frieren immer mehr Regentropfen an den Kügelchen fest. Je mehr es die Eiskügelchen in der Wolke umhertreibt, desto größer und härter werden sie. Ab einem halben Zentimeter Durchmesser heißen diese Eiskugeln Hagel. Hagelkörner können größer werden als Tennisbälle und haben oft schon großen Schaden angerichtet.

Im Unterschied zu Niederschlag, der aus Wolken herabfällt, gibt es auch Niederschlag, der dicht an der Erdoberfläche entsteht. Wenn über Nacht die Temperatur am Boden sinkt, kann die Luft weniger Feuchtigkeit aufnehmen. Dann setzt sich das überschüssige Wasser am Boden, an Pflanzen oder an Gegenständen ab: Die Feuchtigkeit schlägt sich gut sichtbar als Tau nieder. Fällt die Temperatur in der Nacht unter 0° Celsius, friert das Wasser an den Gegenständen fest und bildet eine weißliche Schicht. Dann spricht man nicht mehr von Tau, sondern von Reif.

Je nachdem, ob der Boden aus lockerem Sand oder aus dichtem Erdreich besteht, gelangt das Wasser schneller oder langsamer nach unten. Und erst wenn das abwärts fließende Wasser auf eine wasserundurchlässige Gesteinsschicht wie Ton trifft, wird das Versickern gestoppt. Dann sammelt sich über der undurchlässigen Schicht das Grundwasser in den Hohlräumen des Erdreichs und wird darin gespeichert. Neigt sich die Schicht aus „wasserdichtem“ Gestein, dann fließt das Grundwasser selbst hangabwärts nahe gelegenen Bächen und Flüssen entgegen. Die Stellen, an denen das Grundwasser wieder an der Oberfläche austritt, heißen Quellen.

Wenn es sehr stark regnet oder eine große Menge von Schnee schmilzt, sammelt sich in kurzer Zeit mehr Wasser auf der Erdoberfläche als versickern kann. Dann staut sich das Wasser. Kann es nicht schnell genug abfließen, kommt es zu einer Überschwemmung.

Während das Grundwasser durch die verschiedenen Erdschichten fließt, wird es gefiltert und gereinigt. Deshalb kann aus Grundwasser besonders gut Trinkwasser gewonnen werden.

Das Grundwasser ist Teil des Wasserkreislaufs. Es kann weniger als ein Jahr, aber auch mehrere Millionen Jahre im Inneren der Erde bleiben. Unter der Sahara zum Beispiel haben Forscher Grundwasser entdeckt, das sich schon viele Tausend Jahre unter dem Wüstensand befindet.

Bäche, Flüsse oder Ströme – Bezeichnungen, die uns flüssig über die Lippen kommen, werden von Wissenschaftlern (Geografen) genau voneinander unterschieden. Einteilen lassen sie sich über ihre Wassermenge, über ihre Länge oder ihre Breite: Ist das Fließgewässer weniger als einen halben Meter breit, spricht man von einem Rinnsal, bei mehr als 2 Meter Breite von einem Bach. Schwillt das Gewässer bis zu 10 Meter Breite an, ist es ein Fluss. Und wenn es noch breiter wird, kann der Fluss als Strom bezeichnet werden. Von einem Strom spricht man beispielsweise beim Amazonas oder beim Nil, aber auch Rhein und Donau sind Ströme.

Die Wassermenge des Fließgewässers nimmt von der Quelle bis zu Mündung zu. Dennoch fließt es abwärts immer langsamer. Das kommt daher, dass der Hang, den es hinabfließt, oben steiler ist als unten. Und weil das Wasser oben schneller und talabwärts immer langsamer fließt, kann es am oberen Lauf mehr Sand und Geröll mitschleppen als am unteren. So wird am Oberlauf eines Flusses mehr Sand und Geröll abgetragen, am Unterlauf mehr abgelagert.

Mit der Zeit häuft der Fluss Schicht um Schicht immer mehr Ablagerungen an. Der Flusslauf verschüttet seine eigene Mündung und das Delta ragt immer weiter ins Meer hinein: Der Fluss verlängert sich. Am Nil ist dieser Vorgang besonders gut sichtbar. Sein Delta beginnt bei Kairo und ist mittlerweile 160 Kilometer lang und an der Küste 240 Kilometer breit. Und das Nildelta wird immer größer: Geformt wie ein Fächer wächst es ständig weiter ins Mittelmeer hinein.

Damit ein Delta entstehen kann, müssen noch weitere Bedingungen erfüllt werden. Die Küste muss flach sein, die Gezeiten und die Meeresströmung gering, denn nur dann werden die Ablagerungen vom bewegten Meerwasser nicht sofort wieder abtransportiert. Die passenden Bedingungen herrschen zum Beispiel am Unterlauf der Flüsse Po oder Donau. Beide Ströme münden in einem Delta ins flache Meer.