पृथ्वी का वायुमंडल - संरचना और संरचना | भूगोल (Geography) for UPSC CSE in Hindi PDF Download

वायुमंडल क्या है?

पृथ्वी के चारों ओर गैसों के लिफाफे को वायुमंडल कहा जाता है। यह बाहरी अंतरिक्ष और जीवमंडल के बीच एक सुरक्षात्मक सीमा बनाता है । यह गंधहीन, रंगहीन, बेस्वाद और निराकार मिश्रित और मिश्रित रूप से इतनी अच्छी तरह से मिश्रण है कि यह एकल गैस के रूप में कार्य करता है।

वर्तमान माहौल के गैसों पृथ्वी के निर्माण के प्रारंभिक चरण के प्रत्यक्ष अवशेषों नहीं हैं । वे ज्वालामुखी विस्फोट, गर्म झरनों, ठोस पदार्थ के रासायनिक टूटने और जीवमंडल से पुनर्वितरण के माध्यम से प्रगति का एक उत्पाद हैं ।

• वायुमंडल जीवमंडल पारिस्थितिकी तंत्र का एक महत्वपूर्ण घटक है क्योंकि पृथ्वी की सतह पर जीवन इस वायुमंडल के कारण है; अन्यथा, पृथ्वी चंद्रमा की तरह बंजर हो जाती।
• वातावरण में जीवित गैसें जैसे मनुष्य और पशु के लिए ऑक्सीजन और पौधों के लिए कार्बन डाइऑक्साइड (अस्तित्व के लिए आवश्यक) हैं।
• यह सूर्य से हानिकारक विकिरण से पृथ्वी की रक्षा करता है। यह शॉर्ट-वेव रेडिएशन (सूर्य से) और लंबी-वे स्थलीय विकिरण (पृथ्वी की सतह से) को फँसाने की अनुमति देकर ग्रीनहाउस के रूप में कार्य करता है।
• सभी जीवन रूपों को तापमान की एक विशेष श्रेणी और सौर विकिरण आवृत्तियों की एक विशिष्ट श्रेणी की आवश्यकता होती है ताकि उनकी बायोफिजिकल प्रक्रियाओं को पूरा किया जा सके। वायुमंडल कुछ आवृत्तियों को अवशोषित करता है और सौर विकिरण की कुछ अन्य आवृत्तियों के माध्यम से देता है। दूसरे शब्दों में, वायुमंडल सौर विकिरण के प्रवेश को नियंत्रित करता है।
• वायुमंडल भी कुछ सीमाओं के भीतर पृथ्वी की सतह पर तापमान रखता है। वायुमंडल के अभाव में पृथ्वी की सतह पर दिन और रात के बीच तापमान का चरम सीमा मौजूद रहेगा।
• वातावरण उल्कापिंड जैसी अतिरिक्त-स्थलीय वस्तुओं का भी ध्यान रखता है जो घर्षण के कारण वायुमंडल (मेसोस्फीयर के सटीक होने) से गुजरते समय जल जाते हैं।

  वातावरण की संरचना

वातावरण से बना है -

1. गैसों
2. भाप-
3. विविक्त

वातावरण कई गैसों का मिश्रण है। इसके अलावा, इसमें ठोस और तरल कणों की भारी संख्या होती है, जिन्हें सामूहिक रूप से एरोसोल कहा जाता है।

➤ गैसें

• नाइट्रोजन और ऑक्सीजन लगभग 99% स्वच्छ, शुष्क हवा बनाते हैं। शेष गैसें ज्यादातर निष्क्रिय हैं और वायुमंडल का लगभग 1% हिस्सा हैं।
• यद्यपि वायुमंडल की कुल मात्रा का केवल 21% हिस्सा है, गैसों के बीच ऑक्सीजन सबसे महत्वपूर्ण घटक है। सभी जीवित जीव ऑक्सीजन की कमी करते हैं। इसके अलावा, ऑक्सीजन आवश्यक यौगिकों, जैसे ऑक्साइड्स बनाने के लिए अन्य तत्वों के साथ संयोजन कर सकता है। इसके अलावा, ऑक्सीजन के बिना दहन संभव नहीं है।
• कुल वायुमंडलीय आयतन का नाइट्रोजन 78% है। यह एक अपेक्षाकृत अक्रिय गैस है और सभी कार्बनिक यौगिकों का एक आवश्यक घटक है। नाइट्रोजन का प्राथमिक कार्य ऑक्सीजन को पतला करके दहन को नियंत्रित करना है। यह अप्रत्यक्ष रूप से विभिन्न प्रकार के ऑक्सीकरण में भी मदद करता है।
• कार्बन डाइऑक्साइड जो शुष्क हवा का केवल 0.038% है और दहन का एक उत्पाद है। प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से, हरे पौधे वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं और इसका उपयोग भोजन बनाने और अन्य जैव-रासायनिक प्रक्रियाओं को चालू रखने के लिए करते हैं।
• गर्मी का एक कुशल अवशोषक होने के नाते, कार्बन डाइऑक्साइड को महान जलवायु महत्व के रूप में माना जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड को गर्मी ऊर्जा के बजट में एक महत्वपूर्ण कारक माना जाता है।
• जीवाश्म ईंधन - तेल, कोयला और प्राकृतिक गैस के जलने की वृद्धि के साथ - वातावरण का कार्बन डाइऑक्साइड प्रतिशत खतरनाक दर से बढ़ रहा है।
• वायुमंडल में अधिक कार्बन डाइऑक्साइड का मतलब अधिक गर्मी अवशोषण है। यह वातावरण के निचले स्तरों पर तापमान को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकता है, इस प्रकार कठोर जलवायु परिवर्तन को प्रेरित कर सकता है।
• तीसरी महत्वपूर्ण गैस आर्गन है जो केवल 0.93% का गठन करती है।
• ओजोन (03) वायुमंडल की एक और महत्वपूर्ण गैस है, एक प्रकार का ऑक्सीजन अणु जिसमें दो के बजाय तीन होते हैं, परमाणु। यह वायुमंडल की मात्रा से 0.00006% कम है और असमान रूप से वितरित है। यह 20 किमी और 25 किमी की ऊंचाई के बीच है जो ओजोन के सबसे महत्वपूर्ण सांद्रता में पाए जाते हैं। यह उच्च ऊंचाई पर बनता है और नीचे की ओर ले जाया जाता है।
• सूरज से हानिकारक पराबैंगनी विकिरण को रोकने में ओजोन महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
• वायुमंडल में लगभग नगण्य मात्रा में पाई जाने वाली अन्य गैसें नियोन, हीलियम, हाइड्रोजन, क्सीनन, क्रिप्टन, मीथेन, आदि हैं।

➤ जल वाष्प

• वायुमंडल में वाष्प की मात्रा 0 से 5% तक होती है।
• वायुमंडलीय वाष्प जल निकायों (जैसे समुद्र और महासागर, झील, टैंक और तालाब, नदी, आदि), वनस्पति और मिट्टी के आवरण से नमी और पानी के वाष्पीकरण के माध्यम से प्राप्त होती है।
• वाष्प तापमान पर निर्भर करता है, और इसलिए यह ध्रुवों की ओर तापमान कम करने की प्रतिक्रिया में भूमध्यरेखीय ध्रुवीय से घटता है।
• नम उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में सतह हवा में वाष्प की सामग्री, क्रमशः 50 डिग्री और 70 डिग्री अक्षांश पर, 2.6%, 0.9% और 0.2% (मात्रा द्वारा) है।
• वाष्प की सामग्री ऊपर की ओर घटती है।
• कुल वायुमंडलीय वाष्प का 90% से अधिक 5 किमी की ऊँचाई तक पाया जाता है।
• वायुमंडल में नमी की मात्रा संक्षेपण और वर्षा के कई रूप बनाती है, जैसे बादल, कोहरा, ओस, बारिश, ठंढ, ओलावृष्टि, बर्फ, बर्फबारी, आदि।
• आने वाली शॉर्टवेव सौर विकिरण के लिए वाष्प लगभग पारदर्शी है ताकि विद्युत चुम्बकीय विकिरण तरंगें कई बाधाओं के बिना पृथ्वी की सतह तक पहुंच सकें। फिर भी, निवर्तमान शॉर्टवेव स्थलीय विकिरण के लिए वाष्प कम पारदर्शी है। इसलिए यह पृथ्वी की सतह और वायुमंडल के निचले हिस्से को गर्म करने में मदद करता है क्योंकि यह स्थलीय विकिरण को अवशोषित करता है।

➤ पार्टिकुलेट मैटर

• वातावरण में मौजूद सॉलिड पार्टिकल्स में रेत के कण (मौसम की चट्टानों से और भी ज्वालामुखीय राख से उत्पन्न होते हैं), पराग कण, छोटे जीव, कालिख, समुद्री लवण होते हैं; वातावरण की ऊपरी परतों में उल्का के टुकड़े भी हो सकते हैं जो वातावरण में जल गए।
• ये पार्टिकुलेट सौर विकिरण को अवशोषित करने, प्रतिबिंबित करने और बिखरने में मदद करते हैं, जो सूर्योदय और सूर्यास्त पर लाल और नारंगी के विभिन्न आकर्षक रंग जोड़ता है।
• धूल कणों द्वारा सौर विकिरण के चयनात्मक बिखराव के कारण आकाश नीला दिखाई देता है।
• नमक के कण हाइग्रोस्कोपिक नाभिक बन जाते हैं और इस तरह पानी की बूंदों, बादलों और संक्षेपण और वर्षा के विभिन्न रूपों को आकार देने में मदद करते हैं।

संरचना, घनत्व, दबाव और तापमान भिन्नता के अनुसार वातावरण को विभिन्न परतों में विभाजित किया जा सकता है।

संरचना के आधार पर:

इसकी रचना के अनुसार, मोटे तौर पर इसे दो परतों में विभाजित किया गया है-

1. होमोस्फीयर
2. विषमकोण

होमोस्फीयर में , तीन क्षेत्र हैं: ट्रोपोस्फीयर , स्ट्रैटोस्फीयर और मेसोस्फीयर ।

हालाँकि इन तीनों क्षेत्रों में वायु की संरचना समान है, लेकिन ऊँचाई बढ़ने के साथ हवा की सघनता काफी कम हो जाती है।

• ट्रोपोस्फीयर पृथ्वी की मौसम की परत है। इसमें लगभग सभी मौसम की स्थिति होती है। जैसे-जैसे आप ऊंचाई पर जाते हैं, तापमान नीचे जाता है। यह सबसे निचली परत है
• समताप मंडल होमोस्फियर का मध्य क्षेत्र है।
• मेसोस्फीयर होमोस्फीयर की सबसे ऊपरी परत है।

हेटरोस्फियर में, दो क्षेत्र हैं: थर्मोस्फीयर और एक्सोस्फीयर । इन दो क्षेत्रों को बाहरी स्थान माना जाता है। इस परत में गैसें समान रूप से मिश्रित नहीं होती हैं। आयनोस्फियर मेसोस्फीयर और थर्मोस्फीयर को ओवरलैप करता है।

• थर्मोस्फीयर हेटरोस्फीयर का निचला क्षेत्र है।
• एक्सोस्फीयर हेटरोस्फीयर का शीर्ष क्षेत्र है।

होमोस्फीयर: यह पृथ्वी की सतह से 80 किमी की ऊँचाई तक फैला हुआ है। बढ़ती ऊंचाई के साथ घनत्व में वायुमंडल तेजी से घटने के बावजूद, गैसों की संरचना समरूप में समान रहती है। समताप मंडल के अपवादों में लगभग 19-50 किमी से समताप मंडल में ओजोन (ओ ₃ ) की सांद्रता है और निचले वायुमंडल में जल वाष्प और धूल कणों की भिन्नता है। यह समान रचना लगभग 600 मिलियन वर्ष पहले प्राप्त हुई थी।

हेटरोस्फेयर: इस परत में गैसें समान रूप से मिश्रित नहीं होती हैं। यह 80 किमी से अधिक शुरू होता है और 10,000 किमी तक फैला हुआ है। हालांकि, सभी वैज्ञानिक उद्देश्यों के लिए, वायुमंडल की ऊपरी सीमा 480 किमी के रूप में ली जाती है क्योंकि पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण खिंचाव इसके बाद नगण्य हो जाता है। इसके ऊपर के वातावरण को एक्सोस्फीयर कहा जाता है, और इसमें हाइड्रोजन, हीलियम, आदि जैसे प्रकाश गैसों के व्यक्तिगत परमाणु होते हैं।

तापमान में परिवर्तन के आधार पर

तापमान परिवर्तन के आधार पर, वातावरण को मोटे तौर पर चार परतों में विभाजित किया जाता है:

➤ ट्रोपोस्फीयर:

• यह वायुमंडल की सबसे निचली परत है। यह भूमध्य रेखा पर 18 किमी तक, मध्य अक्षांश में 13 किमी और ध्रुवों पर लगभग 8 किमी तक फैला हुआ है।
• इसमें वायुमंडल के कुल द्रव्यमान का लगभग 90% होता है।
• पूरे मौसम की घटना इस परत में होती है। इसमें सभी जल वाष्प, धूल के कण, बादल आदि शामिल हैं।
• क्षोभमंडल में, ऊंचाई में वृद्धि के साथ तापमान कम हो जाता है।
• ऊंचाई के साथ तापमान में कमी की औसत दर को सामान्य चूक दर कहा जाता है, और यह 6.4 डिग्री सेल्सियस / किमी के बराबर है। तापमान में कमी की दर हर जगह स्थिर नहीं है।
• कमी की स्थानीय दर को स्थानीय चूक दर कहा जाता है। इस परत में प्राप्त न्यूनतम तापमान -57 डिग्री सेल्सियस है।
• ट्रोपोपॉज: यह क्षोभमंडल की सबसे ऊपरी परत है। यह क्षोभमंडल और समताप मंडल के बीच एक सीमा के रूप में कार्य करता है। लगातार तापमान इस परत को चिह्नित करते हैं।

➤  स्ट्रैटोस्फियर:

• यह क्षोभमंडल के ऊपर स्थित है और 50 किमी तक दुनिया भर में समान रूप से फैली हुई है।
• इस परत में, तापमान में वृद्धि के साथ वृद्धि होती है। तापमान -57 से 0 डिग्री सेल्सियस तक बदलता रहता है।
• ओजोनोस्फीयर की उपस्थिति इस परत की विशेषता है। ओजोन तीन परमाणुओं से बना एक अत्यधिक प्रतिक्रियाशील ऑक्सीजन अणु है।
• ओजोन उच्च-आवृत्ति पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करता है क्योंकि इस अवशोषण के कारण, परत का तापमान बढ़ जाता है।
• अवशोषित ऊर्जा का उपयोग रासायनिक प्रतिक्रियाओं में किया जाता है जिससे ओजोन गैस का निर्माण होता है।
• पौधों, जानवरों और मनुष्यों सहित पराबैंगनी किरणें एक जीवित जीव के लिए अत्यधिक हानिकारक हैं। इन विकिरणों को अवशोषित करके ओजोन परतें हमारे चारों ओर एक सुरक्षात्मक परत बनाती हैं।
  ➤ मेसोस्फीयर:
• मेसोस्फीयर का विस्तार 50 से 80 किमी तक है।
• इस परत में तापमान कम हो जाता है और यह न्यूनतम तापमान -90 ^o C तक पहुंच जाता है, हालांकि यह तापमान अलग-अलग हो सकता है।
• समरूप परत मेसोस्फीयर तक फैली हुई है। मीज़ोस्फीयर की ऊपरी सीमा पर दूसरी परत में फैले हुए आयनों की एक परत होती है। आयनों या आवेशित कणों की यह परत रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित करने और दूरसंचार में मदद करती है।

➤  थर्मोस्फेयर:

• यह 80 किमी से 480 किमी तक फैला हुआ क्षेत्र है।
• इसमें एक कार्यात्मक आयनमंडल है। इस परत में तापमान बहुत तेजी से बढ़ता है क्योंकि गैस के अणु सूर्य से आने वाली लघु तरंग विकिरणों को अवशोषित करते हैं।
• तापमान 1200o C तक पहुंच सकता है, लेकिन थर्मोस्फियर 'गर्म' नहीं है, क्योंकि हम उम्मीद करते हैं कि यह इतने उच्च तापमान के बावजूद होगा।
• चूंकि इस परत में वायु का घनत्व इतना कम है, इसलिए ऊर्जा आसानी से स्थानांतरित नहीं होती है; इसलिए गर्माहट महसूस नहीं होती है।

➤  आयनमंडल:

• यह वह क्षेत्र है जिसमें आवेशित कण होते हैं जिन्हें आयन कहा जाता है। यह ऊपरी मेसोस्फीयर से थर्मोस्फीयर तक स्थित है।
• चार्ज किए गए कणों को कॉस्मिक किरणों, गामा किरणों, एक्स-रे और छोटी पराबैंगनी किरणों के तरंग दैर्ध्य के अवशोषण द्वारा आयनित किया जाता है।
• यह इस परत में है कि आने वाले अंतरिक्ष वाहन और उल्कापिंड घर्षण के कारण गर्म होने लगते हैं।
• इस परत के ऊपर, यानी 480 किमी से ऊपर, परमाणु ऑक्सीजन प्रचलित है और उससे पहले पहले हीलियम अधिक आम है, और फिर हाइड्रोजन परमाणु प्रबल होते हैं।
• आयनोस्फीयर लगभग 60 और 400 किलोमीटर (40 और 250 मील) के मध्य और ऊपरी मेसोस्फीयर और निचले थर्मोस्फीयर में विद्युत आवेशित अणुओं और परमाणुओं (जिन्हें आयन कहा जाता है) की एक गहरी परत है। आयनमंडल महत्वपूर्ण है क्योंकि यह पृथ्वी पर रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित करके लंबी दूरी के संचार को सहायता करता है।
• यह अपने ऑरोरल डिस्प्ले के लिए भी जाना जाता है, जैसे कि "उत्तरी रोशनी", जो तब विकसित होती है जब सूर्य से आवेशित परमाणु कण ध्रुवों के पास पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र द्वारा फंस जाते हैं। ये कण नाइट्रोजन के अणुओं और ऑक्सीजन परमाणुओं को आयनोस्फीयर में "उत्तेजित" करते हैं, जिससे वे प्रकाश का उत्सर्जन करते हैं, न कि एक नीयन प्रकाश बल्ब के विपरीत।