NCERT सारांश: वायुमंडल की संरचना और रचना | यूपीएससी सीएसई के लिए भूगोल (Geography) - UPSC PDF Download

वातावरण विभिन्न गैसों का मिश्रण है और यह पृथ्वी को चारों ओर से घेरे हुए है। इसमें मानवों और जानवरों के लिए जीवनदायिनी गैसें जैसे ऑक्सीजन और पौधों के लिए कार्बन डाइऑक्साइड शामिल हैं। हवा पृथ्वी के द्रव्यमान का अभिन्न हिस्सा है और वातावरण का 99 प्रतिशत कुल द्रव्यमान पृथ्वी की सतह से 32 किमी की ऊँचाई तक सीमित है। हवा बेरंग और बिना गंध की होती है और इसे केवल तब महसूस किया जा सकता है जब यह हवा के रूप में बहती है।

वातावरण का संघटन वातावरण गैसों, जलवाष्प और धूल के कणों से बना है। तालिका में वायु में विभिन्न गैसों का विवरण दिया गया है, विशेष रूप से निम्न वातावरण में। ऊंचाई पर गैसों का अनुपात इस प्रकार बदलता है कि 120 किमी की ऊँचाई पर ऑक्सीजन लगभग नगण्य मात्रा में होती है। इसी प्रकार, कार्बन डाइऑक्साइड और जलवाष्प केवल पृथ्वी की सतह से 90 किमी तक पाए जाते हैं।

गैसें: कार्बन डाइऑक्साइड मौसम विज्ञान के दृष्टिकोण से बहुत महत्वपूर्ण गैस है क्योंकि यह आने वाली सौर विकिरण के लिए पारदर्शी है लेकिन बाहर जाने वाली पृथ्वी की विकिरण के लिए अपारदर्शी है। यह पृथ्वी की विकिरण के एक हिस्से को अवशोषित करती है और इसके कुछ हिस्से को पृथ्वी की सतह की ओर वापस परावर्तित करती है। यह ग्रीनहाउस प्रभाव के लिए मुख्य रूप से जिम्मेदार है। अन्य गैसों की मात्रा स्थिर है लेकिन पिछले कुछ दशकों में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा बढ़ रही है, मुख्यतः जीवाश्म ईंधनों के जलने के कारण। इससे हवा का तापमान भी बढ़ा है। ओजोन वातावरण का एक और महत्वपूर्ण घटक है जो पृथ्वी की सतह से 10 से 50 किमी की ऊँचाई पर पाया जाता है और यह एक फ़िल्टर की तरह कार्य करता है, सूर्य से निकलने वाली पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करता है और उन्हें पृथ्वी की सतह तक पहुँचने से रोकता है।

जल वाष्प: जल वाष्प भी वायुमंडल में एक परिवर्तनीय गैस है, जो ऊँचाई के साथ घटती है। गर्म और नम उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में, यह हवा के आयतन का चार प्रतिशत तक हो सकता है, जबकि शुष्क और ठंडे रेगिस्तानी और ध्रुवीय क्षेत्रों में, यह हवा का एक प्रतिशत से भी कम हो सकता है। जल वाष्प भी भूमध्यरेखा से ध्रुवों की ओर घटता है। यह सूरज से मिलने वाली इंसोलेशन के कुछ हिस्सों को अवशोषित करता है और पृथ्वी की विकिरित गर्मी को बनाए रखता है। इस प्रकार, यह एक कंबल के रूप में कार्य करता है, जिससे पृथ्वी न तो 'बहुत ठंडी' होती है और न ही 'बहुत गर्म'। जल वाष्प हवा में स्थिरता और अस्थिरता में भी योगदान देता है।

धूल के कण: वायुमंडल में छोटे ठोस कणों को रखने की पर्याप्त क्षमता होती है, जो विभिन्न स्रोतों से उत्पन्न हो सकते हैं और इनमें समुद्री लवण, बारीक मिट्टी, धुआँ, राख, पराग, धूल और उल्काओं के विघटित कण शामिल हैं। धूल के कण आमतौर पर वायुमंडल की निचली परतों में केंद्रित होते हैं; फिर भी, संवहन वायु धाराएँ उन्हें बड़ी ऊँचाइयों तक ले जा सकती हैं। धूल के कणों का उच्चतम घनत्व उपउष्णकटिबंधीय और समशीतोष्ण क्षेत्रों में पाया जाता है, जो कि शुष्क हवाओं के कारण होता है, जबकि भूमध्यरेखीय और ध्रुवीय क्षेत्रों में यह कम होता है। धूल और लवण के कण हैग्रोस्कोपिक नाभिक के रूप में कार्य करते हैं, जिसके चारों ओर जल वाष्प संघनित होकर बादलों का निर्माण करता है।

वायुमंडल की संरचना: वायुमंडल विभिन्न परतों से मिलकर बना है, जिनकी घनत्व और तापमान में भिन्नता होती है। घनत्व पृथ्वी की सतह के निकट सबसे अधिक होता है और ऊँचाई के साथ घटता है। वायुमंडल का स्तंभ तापमान की स्थिति के अनुसार पाँच विभिन्न परतों में विभाजित होता है। ये हैं: ट्रोपोस्फीयर, स्ट्रेटोस्फीयर, मेसोस्फीयर, आयनोस्फीयर और एक्सोस्फीयर। ट्रोपोस्फीयर वायुमंडल की सबसे निचली परत है। इसकी औसत ऊँचाई 13 किमी है और यह ध्रुवों के निकट लगभग 8 किमी और भूमध्यरेखा पर लगभग 18 किमी तक फैली हुई है। ट्रोपोस्फीयर की मोटाई भूमध्यरेखा पर सबसे अधिक होती है क्योंकि गर्मी को मजबूत संवहन धाराओं द्वारा उच्च ऊँचाइयों तक पहुँचाया जाता है। इस परत में धूल के कण और जल वाष्प होते हैं। जलवायु और मौसम में होने वाले सभी परिवर्तन इसी परत में होते हैं। इस परत में तापमान हर 165 मीटर की ऊँचाई पर 1°C की दर से घटता है। यह सभी जैविक गतिविधियों के लिए सबसे महत्वपूर्ण परत है।

ट्रॉपोस्फीयर और स्ट्रैटोस्फीयर के बीच जो क्षेत्र है, उसे ट्रॉपोपॉज़ कहते हैं। ट्रॉपोपॉज़ पर वायु का तापमान भूमध्य रेखा पर लगभग माइनस 80°C और ध्रुवों पर लगभग माइनस 45°C होता है। यहां का तापमान लगभग स्थिर होता है, इसलिए इसे ट्रॉपोपॉज़ कहा जाता है। स्ट्रैटोस्फीयर ट्रॉपोपॉज़ के ऊपर स्थित है और इसकी ऊँचाई 50 किमी तक फैली हुई है। स्ट्रैटोस्फीयर की एक महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि इसमें ओज़ोन परत होती है। यह परत पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करती है और पृथ्वी पर जीवन को तीव्र, हानिकारक ऊर्जा से बचाती है।

मेसोस्फीयर स्ट्रैटोस्फीयर के ऊपर स्थित है, जो 80 किमी की ऊँचाई तक फैली हुई है। इस परत में, फिर से, ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान कम होने लगता है और यह 80 किमी की ऊँचाई पर माइनस 100°C तक पहुँच जाता है। मेसोस्फीयर की ऊपरी सीमा को मेसोपॉज़ कहा जाता है। आयनोस्फीयर मेसोपॉज़ के ऊपर 80 से 400 किमी के बीच स्थित है। इसमें विद्युत चार्ज वाले कण होते हैं, जिन्हें आयन कहा जाता है, और इसलिए इसे आयनोस्फीयर कहा जाता है। पृथ्वी से प्रसारित रेडियो तरंगें इस परत द्वारा पृथ्वी पर वापस परावर्तित होती हैं। यहां तापमान ऊँचाई के साथ बढ़ने लगता है। आयनोस्फीयर के ऊपर वायुमंडल की सबसे ऊपरी परत को एक्सोस्फीयर कहा जाता है। यह सबसे ऊँची परत है लेकिन इसके बारे में बहुत कम जानकारी है। इस परत में जो सामग्री होती है, वह अत्यधिक विरल होती है, और यह धीरे-धीरे बाह्य अंतरिक्ष में विलीन हो जाती है। हालांकि वायुमंडल की सभी परतें हम पर प्रभाव डालती हैं, भौगोलिकविद पहले दो परतों के साथ अधिक चिंतित होते हैं।

वायुमंडल में पानी

हवा में जल वाष्प मौजूद होता है। यह वायुमंडल के आयतन का शून्य से चार प्रतिशत तक भिन्न होता है और मौसम की घटनाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। वायुमंडल में पानी तीन रूपों में मौजूद है, अर्थात् — गैसीय, तरल और ठोस। वायुमंडल में नमी जल निकायों से वाष्पीकरण और पौधों से पारगमन के माध्यम से प्राप्त होती है। इस प्रकार, वायुमंडल, महासागरों और महाद्वीपों के बीच जल का निरंतर आदान-प्रदान होता है, जो वाष्पीकरण, पारगमन, संघनन और वर्षा की प्रक्रियाओं के माध्यम से होता है।

जल वाष्प जो हवा में मौजूद है, उसे आर्द्रता कहा जाता है। इसे विभिन्न तरीकों से मात्रात्मक रूप में व्यक्त किया जाता है। वायुमंडल में मौजूद जल वाष्प की वास्तविक मात्रा को निर्धारित आर्द्रता कहा जाता है। यह हवा के प्रति इकाई आयतन में जल वाष्प का वजन है और इसे ग्राम प्रति घन मीटर में व्यक्त किया जाता है। हवा की जल वाष्प धारण करने की क्षमता पूरी तरह से इसकी तापमान पर निर्भर करती है। पृथ्वी की सतह पर निर्धारण आर्द्रता स्थान-स्थान पर भिन्न होती है। वायुमंडल में मौजूद नमी का प्रतिशत, जब इसकी पूर्ण क्षमता के साथ एक निश्चित तापमान पर तुलना की जाती है, तो इसे सापेक्ष आर्द्रता कहा जाता है। जब हवा का तापमान बदलता है, तो नमी धारण करने की क्षमता बढ़ती या घटती है, और सापेक्ष आर्द्रता भी प्रभावित होती है। यह महासागरों पर अधिक और महाद्वीपों पर कम होती है।

जिस हवा में एक निश्चित तापमान पर उसकी पूर्ण नमी की क्षमता होती है, उसे संतृप्त कहा जाता है। इसका अर्थ है कि दिए गए तापमान पर हवा उस अवस्था में कोई अतिरिक्त मात्रा में नमी धारण करने में असमर्थ है। जिस तापमान पर किसी दिए गए वायु के नमूने में संतृप्ति होती है, उसे ओस बिंदु कहा जाता है।

वाष्पीकरण और संघनन

वातावरण में जल वाष्प की मात्रा वाष्पीकरण और संघनन के कारण क्रमशः बढ़ती या घटती है। वाष्पीकरण एक प्रक्रिया है जिसके द्वारा जल तरल अवस्था से गैसीय अवस्था में परिवर्तित होता है। वाष्पीकरण का मुख्य कारण ताप है। जिस तापमान पर जल वाष्पित होना शुरू होता है, उसे वाष्पीकरण की निष्क्रिय ऊष्मा कहा जाता है। तापमान में वृद्धि से वायुमंडल में जल के अवशोषण और धारण क्षमता में वृद्धि होती है। इसी तरह, यदि नमी की मात्रा कम है, तो हवा में नमी को अवशोषित और धारण करने की क्षमता होती है। हवा का संचलन संतृप्त परत को असंतृप्त परत से बदल देता है। इसलिए, हवा का जितना अधिक संचलन होगा, वाष्पीकरण भी उतना ही अधिक होगा।

जल वाष्प का जल में परिवर्तन को संघनन कहा जाता है। संघनन ऊष्मा के नुकसान के कारण होता है। जब नम हवा को ठंडा किया जाता है, तो यह एक स्तर पर पहुँच सकती है जब इसकी जल वाष्प को धारण करने की क्षमता समाप्त हो जाती है। तब, अतिरिक्त जल वाष्प तरल रूप में संघनित हो जाता है। यदि यह सीधे ठोस रूप में संघनित होता है, तो इसे उपसरण कहा जाता है। मुक्त हवा में, संघनन बहुत छोटे कणों के चारों ओर ठंडा होने के कारण होता है, जिन्हें हाइग्रोस्कोपिक संघनन नाभिक कहा जाता है। धूल, धुआँ और महासागरों से नमक जैसे कण विशेष रूप से अच्छे नाभिक होते हैं क्योंकि वे जल को अवशोषित करते हैं। संघनन तब भी होता है जब नम हवा किसी ठंडी वस्तु के संपर्क में आती है और यह तब भी हो सकता है जब तापमान ओस बिंदु के करीब होता है। इसलिए, संघनन ठंडक की मात्रा और हवा की सापेक्ष आर्द्रता पर निर्भर करता है। संघनन पर हवा की मात्रा, तापमान, दबाव और आर्द्रता का प्रभाव होता है।