地球在地殼表層、表麵和圍繞地球的大氣層中存在著各種形態的，包括液態、氣態和固態的水，形成地球的水圈，並和地球上的岩石圈、大氣圈和生物圈共同組成地球的自然圈層，水圈和岩石圈、大氣圈和生物圈相互作用，並且存在於其他圈層之中。水圈中的水在太陽能的作用下，不斷交替轉化，並通過全球水文循環在地球表層及大氣中不斷運動。因此，水圈是地球圈層中最活躍的圈層。
在地球的形成過程中，由於地球表麵溫度逐漸降低而在地球表麵積蓄了大量液態水，形成水圈。水圈中的水由於地球表麵各地溫度的差異，大部分以液態形式積存於地殼表麵低窪的地方，就是海洋；有相當一部分以固態形式即冰雪存在於地球的南北兩極地以及陸地的高山上；或仍以液態形式存儲於地殼陸地部分上層，即地下水；或在陸地表麵水體如河流、湖泊等，即陸麵水；在圍繞地球的大氣層中仍有部分的氣態水，即以水汽形式存在的大氣水；以及在地球上一切動植物體內作為其組成部分存在的生物水。
地球上水的絕大部分存在於海洋。今日的海洋覆蓋地球表麵積的71％，水量占地球水總儲量的96．54％，而陸地麵積隻占地球表麵積的29％，且南北兩極特別是南極洲大陸全部為冰雪所覆蓋。海洋表麵從太陽獲得能量，水分通過蒸發逸入大氣，並通過大氣環流在地球上空擴散到海洋和陸地上空，在一定的條件下凝結，並以降水形式回到地球表麵。在陸地表麵因降水產生徑流，或直接從地表彙流回歸入海，或通過地表層的蓄滯但最後仍回歸入海，這樣就形成水在海洋和陸地之間的循環運動。此外，由海洋蒸發的水汽在空中凝結後，直接又以降水形式回落到海洋；還有陸麵上的部分降水在陸地表麵形成水體，以及植物截留，通過土壤及植被的蒸騰。使陸麵上的水分直接返回大氣，再凝結以降水形式返回陸麵。水在各類生物的組成中占有重要位置。陸上生物以各種形式攝取水分，並以蒸發或排泄形式使水分回歸大氣或海洋，是陸地小循環的組成部分。
水循環是自然界中水的廣泛運動形式。既然是運動，就需要有能量。在自然界中，不消耗能量的運動是沒有的。那麼作為地球上重要的循環之一的水循環所需要的巨大能量來自何方呢？簡單地說，這巨大的能量主要是來自太陽。我們知道，太陽距離地球是比較遙遠的（平均距離約為1．5億千米）。但是，主要是由熾熱氣體氫和氦構成的太陽，其內部在高溫高壓下一直發生著氫原子核聚變為氦原子核的核聚變反應，從而使太陽損失不大的質量，能夠在億萬年的漫長歲月裏源源不斷地釋放出巨大的能量。太陽中心的溫度高達1500萬℃，即使太陽的外部——表麵和大氣層也有很高的溫度。太陽這巨大的能量是以電磁波的形式向宇宙空間瞬息不停地放射著，這稱之為太陽輻射。由於太陽表麵的溫度很高，使太陽的輻射能主要集中在波長較短的可見光部分，為此，我們又把太陽輻射稱為短波輻射。太陽輻射中，僅有極微小部分（約為1／20億）到達地球，但這已經是很大的能量了，它相當於太陽每分鍾向地球輸送燃燒4億噸煙煤所產生的熱量。實際上，太陽放射到地球上的能量，並未全部到達地球表麵，在穿過地球“外衣”——厚厚的大氣層時，被大氣吸收了約1／5。就是到達地球表麵的太陽輻射，也沒有被地麵全部吸收，有相當部分又被地麵和大氣反射到茫茫浩空之中。真正被地球表麵所吸收的太陽輻射能還不到太陽向地球輸送能量的1／2。然而，就是這些能量，對地球來說就足夠了，並且甚至可以說恰到好處。太陽為地球的繁榮昌盛，為自然界中包括水循環在內的大大小小的循環運動，提供了毫無代價的能源。