Vòng tuần hoàn nước là sự tồn tại và vận động của nước trên mặt đất, trong lòng đất và trong bầu khí quyển của Trái Đất. Nước trái đất luôn vận động và chuyển từ trạng thái này sang trạng thái khác, từ thể lỏng sang thể hơi rồi thể rắn và ngược lại. Vòng tuần hoàn nước đã và đang diễn ra từ hàng tỉ năm và tất cả cuộc sống trên Trái Đất đều phụ thuộc vào nó, Trái Đất chắc hẳn sẽ là một nơi không thể sống được nếu không có nước.

Lưu lượng nước ngầm

Lượng nước mà ta không thể nhìn thấy được - nước ngầm (nước tồn tại và di chuyển trong lòng đất) - chiếm một lượng rất lớn so với lượng nước ta có thể nhình thấy được. Nước ngầm đóng góp lớn cho dòng chảy sông ngòi của nhiều con sông. Con người đã sử dụng nước ngầm từ hàng ngàn năm nay và vẫn đang tiếp tục sử dụng nó hàng ngày, phần lớn cho nhu cầu nước uống và nước tưới. Cuộc sống trên trái đất phụ thuộc vào nước ngầm cũng giống như là nước bề mặt. Nước ngầm chảy bên dưới mặt đất.

Một phần lượng mưa rơi trên mặt đất và thấm vào trong đất trở thành nước ngầm. Phần nước chảy sát mặt sẽ lộ ra rất nhanh khi chảy vào trong lòng sông, nhưng do trọng lực, một phần lượng nước tiếp tục thấm sâu vào trong đất.

Trong sơ đồ này, hướng và tốc độ di chuyển nước ngầm được tính thông qua các đặc trưng của tầng nước ngầm và lớp cản nước (ở đây nước khó chảy qua). Sự chuyển động của nước bên dưới mặt đất phụ thuộc vào độ thấm (nước thấm khó khăn hay dễ dàng) và khe rỗng của đá bên dưới mặt đất (số các khe hở trong vật liệu). Nếu các lớp đá cho phép nước chảy qua nó tương đối tự do thì nước ngầm có thể di chuyển được những khoảng cách đáng kể trong thời gian vài ngày. Nhưng nước ngầm cũng có thể thấm sâu hơn vào các tầng nước ngầm sâu ở đó nó sẽ mất hàng ngàn năm để di chuyển trở lại vào môi trường.

Suối

Một tầng nước ngầm liên tục được bổ sung nước đến khi nước chảy tràn trên mặt đất, kết quả là hình thành các con suối. Các con suối có thể rất nhỏ, chỉ có nước chảy khi có một trận mưa đáng kể, đến các dòng suối lớn chảy với hàng trăm triệu gallon nước mỗi ngày.

Các con suối có thể hình thành trong bất kỳ loại đá nào, nhưng phần lớn chúng hình thành trong các loại đá vôi và đolomit, dễ dàng rạn nứt và hoà tan do mưa axit. Khi đá bị phá huỷ và hoà tan, các khoảng trống hình thành cho phép nước chảy qua. Nếu dòng chảy theo phương ngang, nó có thể chảy tới mặt đất, hình thành các con suối. Nước suối không phải bao giờ cũng sạch.

Nước từ các suối thường sạch. Tuy nhiên, nước trong một vài con suối có thể có màu trà. Ảnh trên biểu diễn một con suối tự nhiên trong vùng Tây Nam Colorado. Nước suối có màu đỏ của sắt do nước ngầm tiếp xúc với khoáng sản trong lòng đất. Tại bang Florida, Mỹ, nhiều nguồn nước mặt chứa các axit ta-nanh tự nhiên từ các chất hữu cơ ở trong đất đá làm cho nước suối có mầu. Lưu lượng của nước màu trong các suối chỉ ra rằng nước đang chảy nhanh trong các kênh dẫn rộng trong tầng nước ngầm mà không được lọc qua các vùng đá vôi.

Các suối nước nóng vẫn chỉ là suối thông thường nhưng nước tại đó ấm, một vài chỗ còn nóng như các con suối bùn đang sôi sùng sục ở Công Viên Quốc Gia Yellowstone, Wyoming, Mỹ. Nhiều suối nước nóng xuất hiện ở những vùng gần núi lửa hoạt động, được bổ sung nước nóng do tiếp xúc với đá nóng sâu dưới bề mặt đất. Càng dưới sâu các tảng đá càng nóng hơn, và nếu nước dưới sâu bề mặt đất chảy tới một khe nứt rộng nó có thể tạo ra một dòng chảy lên lớp đất trên mặt, và tạo ra một suối nước nóng. Các suối nước ấm nổi tiếng vùng Georgia và suối nước nóng vùng Arkansas của Hoa Kỳ là các loại điển hình.