水的缺乏是制约地球上许多地区社会文明发展的主要因素之一。现代化城市居民昼夜的个人生活用水为100~400升，而在地球上许多地方则仅为20~30升。尽管水的年消费量持续地增长，从1940年到1990年增长到4倍，地球上几乎有10亿人口不能保障安全的饮用水。

河流、湖泊、自流井、海水淡化设备等是现代基本的水源。海水淡化所获得的水量为9.6公里3/年，在大气中以水蒸气形式存在的水量有14000公里3（而在所有河流河道中水量总共仅为1200公里3）。水从陆地和海洋表面的年蒸发量为577000公里3，每年同样多的水以雨、雪等降落回到地面或洋面，河流的年流量仅占总降水量的7%。比较水的年总蒸发量与大气中的含水量容易看出，在1年时间内空气中的水更新45次。最巨大的水源几乎没有利用起来，这有点儿奇谈怪论，但却是事实。

水气随高度的分布是不均匀的，水蒸气总量的一半处在1500米以下的低大气层内，在整个对流层内超过总量的99%。在地面附近，全球平均的水蒸气绝对含量为11克/米3，而在热带地域达25克/米3甚至更多些。

尽管在大气中水的含量很多，许多热带国家却为缺乏淡水而困扰，例如，在吉布堤整整1年中几乎没有雨，但在地面空气中绝对的水气量在18-24克/米3范围内波动。在阿拉伯半岛沙漠和撒哈拉沙漠，每一个边长为10公里的矩形表面上方的空气中在昼夜里携带的水量与面积为1公里2、深为50米的一个湖中所含的水量一样多。为了取得空气中的水，仅仅应当打开“象征性的开关”。

尽管海水淡化也是获得淡水的途径之一，但其成本是够高的。传统的系统（通过蒸馏和膜渗透而净化）需要很大的能量消耗。在最好的设备中每得到80-100米3淡水至少要耗去1吨标准燃料。所以按最保守的估算，要通过淡化把全年用水量增加1000公里3，最低限度需要100亿吨标准燃料。换而言之，现在的能量消耗必须增加1倍，从对气候的可能影响的观点来看这是不允许的。

此外，海水淡化也会导致环境污染，由于蒸馏和膜渗透两类系统运行的结果得到大量必须排除掉的盐卤，而它的排除将导致环境污染。为获取使排除盐卤设备工作所必需的能量而燃烧石油同样会导致污染。因此利用大气中的水分就开辟了便宜得多且有生态纯的水源。

大气中的淡水资源在不断地更新着，对地球上绝大多地区凝结水的质量是很高的，几乎不存在微生物，充分地溶于空气。正像经济评估所指出那样：从大气中取的水可能成为所有其他方法所获取水中是最便宜的——每立方米不超过10美分。

从雾和露水取水

在热带地区获取凝结水的可能性令人激动。例如，在毛里塔尼亚的努阿克肖特，5~10月份空气的月平均温度为27-30℃，相对湿度60-80%，这就意味着在每立方米空气中含有20~24克水。在温度降低10~15丈的情况下从每立方米空气中可以分离出10-14克水。地球上许多区域具备适合于从大气中获取淡水的条件。例如，在以色列，在1年中将近200夜的相对湿度等于100%。在澳大利亚的观察表明，夜间地面的空气层中在0.5-1.5米的高度处存在着很大的负热流散度，在秋冬的夜间达到-1.33微瓦特/厘米3，如此的热量输出应该使空气冷却3.7℃/小时，而在晴朗天空的夜间甚至达到6 X 7小时。在近东和北非气温昼夜差的幅度能够达到几十摄氏度，撒哈拉的图库尔特为57℃，撒哈拉的伊-撒拉赫为66℃，德黑兰为48℃：等等，这就促使夜间产生丰富的露水。在西部非洲和南美洲的荒漠地带从海洋来的雾构成了水分。1年的大部分时间（每月达27天）灰白色的浓雾遮盖着沙漠的沿海地带。

在中纬度地带，大气中的水气由于凝结构成云，从而以雨、雪的形式回落到地面。在热带垂直的空气流是指向地面的，这导致在1.5~3公里高度处水气凝结的不利条件。这样一来，（除了以人工降雨为目的在空气中喷洒固体小颗粒之外）在干燥地区可有两种方法从大气中取得水：收集雾的小水滴和收集露水。

假如水蒸气凝结成极小液滴处在大气中，那么要得到水就归结于把这些小液滴以机械的方法从潮湿的空气中取出。关于用机械的方法取得水的试验在世界许多地方已进行了。在自然界生态系统中大体上相同的事情在进行着：众所周知，森林仿佛在梳理着雾。即使在没有雨的情况下，如果云雾通过山里的森林，水气在树木的枝和叶上凝结着，然后小水滴流向地面。在智利，从1989到1991年间作了一个关于收集淡水的大试验，该试验借助于每个面积为48米2的50个垂直安装的网状收集器来收集淡水。在3年的干旱期间，该设备每昼夜供给7200升淡水，所得淡水的成本是1美元/米3；而输送到同一地点的水的成本是8美元/米3。在世界上22个国家的47个地区利用天然的（灌木丛、树木）和人工的收集器获取凝结水。例如在阿曼的一个试验性收集器1年中有2~3个月在一昼夜间可取得多达50升/米2的凝结水。

这种方法的产率直接依赖于大气中凝结小水滴的数量。如果在附近没有被润湿的固体表面或液体表面存在，这时雾的形成不仅要求温度降低到露点以下，而且要求存在凝结核。在干净的大气中（不含明显数量的灰尘、带电粒子及类似粒子）由热涨落而产生的小水滴就起这样的核心作用。

当潮湿空气与液体表面接触或与被水润湿的固体表面接触时，形成初生小液滴的困难性才不存在。当温度降低到露点（相对湿度达到100%时），在这些表面上立即形成凝结水。所以在那些不产生雾的地区，采用在夜间冷却潮湿空气的大表面同样可以收集以露水形式的水。例如在直布罗陀地区人们把水收集在具有倾斜且涂有沥青墙体的人造水库中。在加利福尼亚从6月到9月大气中不下雨，但是北美的高草原依然是绿色的，就是因为草由凝结的水气“滋润”着。

潮湿空气的强迫冷凝

有关从大气中凝结水的试验在世界上许多国家进行着，其中包括莫斯科大学地理系再生能源实验室。该室设计了“罗萨”装置，用泵抽取深层海水流过热交换器内部以冷却它，同时用强迫的空气流吹着热交换器（凝结器），从大气中凝结的水就在热交换器上降落。

在空气温度为25℃、相对湿度100%和冷凝器温度为15%：的条件下，空气和冷却水流过热交换器在最佳流量时，可以从1米3空气中凝结出10克淡水。在“罗萨”装置的试验中，空气以1米/秒的速率吹过横截面为0.3 x 0.4米2的热交换器，同时在1昼夜内有500升冷水流过热交换器内部。结果在24小时内获得80升质量上佳的淡水。考虑到机械效率（≈50%）后，这种冷凝方法的能耗跟现代的海水蒸馏淡化相比较要小2个量级。

莫斯科大学的专家认为，随着时间的推移，从接近地面层空气中强迫冷凝水也许能够解决许多区域供水难的问题。这种方法肯定能够在俄罗斯北高加索、高尔萌盖和阿斯特拉省等区域得到应用。