भूमि की सूर्यप्रकाश और ताप बजट | यूपीएससी सीएसई के लिए भूगोल (Geography) - UPSC PDF Download

इंसोलेशन (या इनकमिंग सोलर रेडिएशन)

ऊपरी वायुमंडल में इंसोलेशन का प्रवेश एक जटिल श्रृंखला की घटनाओं की शुरुआत है जो वायुमंडल और पृथ्वी की सतह पर होती हैं।

• कुछ इंसोलेशन वायुमंडल से वापस अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाता है, जहाँ यह खो जाता है।
• बचा हुआ इंसोलेशन वायुमंडल के माध्यम से गुजर सकता है, जहाँ यह पृथ्वी की सतह पर पहुँचने से पहले या बाद में परिवर्तनित हो सकता है।
• इस सौर ऊर्जा का ग्रहण और परिणामी ऊर्जा श्रृंखला अंततः पृथ्वी की सतह और वायुमंडल को गर्म करता है।
• सौर स्थिरता के रूप में जाने जाने वाले औसत मान का इनकमिंग सोलर रेडिएशन (इंसोलेशन) जो थर्मोपॉज पर प्राप्त होता है, जो कि पृथ्वी की सतह से 480 किमी ऊपर है, जब पृथ्वी सूर्य से औसत दूरी पर होती है।
• सौर स्थिरता का औसत मान लगभग 1.968 कैलोरी प्रति cm² प्रति मिनट है।
• पृथ्वी सूर्य द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा को इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन्स के रूप में प्राप्त करती है।
• रेडिएशन्स की मात्रा लगभग 1.968 कैलोरी/cm²/मिनट है।
• एक कैलोरी उस ऊर्जा की मात्रा है जो एक ग्राम पानी के तापमान को एक डिग्री सेल्सियस बढ़ाने के लिए आवश्यक होती है।
• सूर्य ऊर्जा को इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन के रूप में उत्सर्जित करता है—जिसे कभी-कभी रेडिएंट एनर्जी कहा जाता है।
• (सूर्य ऊर्जा को सौर वायु के रूप में आयनित कणों के प्रवाह के रूप में भी उत्सर्जित करता है, लेकिन हम यहाँ इस प्रकार की ऊर्जा को नजरअंदाज कर सकते हैं क्योंकि इसका मौसम पर प्रभाव न्यूनतम है।)
• हम हर दिन विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन का अनुभव करते हैं: दृश्यमान प्रकाश, माइक्रोवेव, एक्स-रे, और रेडियो तरंगें सभी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन के रूप हैं।
• इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन की तरंग दैर्ध्य में बहुत भिन्नता होती है—जो कि गामा किरणों और एक्स-रे की अत्यधिक छोटी तरंग दैर्ध्य (कुछ तरंग दैर्ध्य एक मीटर के एक अरबवें हिस्से से कम) से लेकर टेलीविजन और रेडियो तरंगों की अत्यधिक लंबी तरंग दैर्ध्य (कुछ तरंग दैर्ध्य किलोमीटर में मापी जाती हैं) तक होती है।

कई प्रक्रियाएँ सौर विकिरण को समाप्त करती हैं जब यह पृथ्वी के वायुमंडल के माध्यम से गुजरता है जैसे:

विकिरण या उत्सर्जन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा किसी वस्तु से उत्सर्जित होती है। इसलिए, "विकिरण" शब्द का अर्थ उत्सर्जन और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा के प्रवाह दोनों से है। सभी वस्तुएं इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा को उत्सर्जित करती हैं, लेकिन गर्म वस्तुएं ठंडी वस्तुओं की तुलना में अधिक तीव्र विकिरण करती हैं। सामान्यत: जितनी अधिक गर्मी होती है, उतना ही तीव्र विकिरण होता है।

• विकिरण या उत्सर्जन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा किसी वस्तु से उत्सर्जित होती है। इसलिए, "विकिरण" शब्द का अर्थ उत्सर्जन और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा के प्रवाह दोनों से है।

(विकिरण तीव्रता को सामान्यतः W/m² में वर्णित किया जाता है — यह एक निश्चित समय में एक निश्चित क्षेत्र में उत्सर्जित या प्राप्त ऊर्जा की मात्रा है।)

• क्योंकि सूरज पृथ्वी से बहुत गर्म है, यह पृथ्वी से लगभग दो अरब गुना अधिक ऊर्जा उत्सर्जित करता है।
• इसके अलावा, जितनी अधिक गर्मी होती है, उस विकिरण की तरंग दैर्ध्य उतनी ही छोटी होती है।

परावर्तन:

• विकिरण पृथ्वी की सतह और वायुमंडल द्वारा अंतरिक्ष में परावर्तित होती है। आने वाले सौर विकिरण का कुल परावर्तन आल्बेडो कहलाता है और इसे इंसोलेशन के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है।
• बादल सबसे महत्वपूर्ण परावर्तक होते हैं। उनकी परावर्तकता 40 से 90% के बीच होती है, जो बादल की मोटाई और प्रकार पर निर्भर करती है।
• आल्बेडो शब्द किसी वस्तु या सतह की समग्र परावर्तकता को संदर्भित करता है, जिसे सामान्यतः प्रतिशत के रूप में वर्णित किया जाता है; जितना अधिक आल्बेडो, उतना ही अधिक विकिरण परावर्तित होता है।

उदाहरण के लिए, हिम का आल्बेडो बहुत उच्च होता है (लगभग 95 प्रतिशत), जबकि एक गहरे रंग की सतह, जैसे घने वन आवरण, का आल्बेडो 14 प्रतिशत जितना कम हो सकता है।

अवशोषण: इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगें जब किसी वस्तु पर गिरती हैं, तो वे उस वस्तु द्वारा आत्मसात की जा सकती हैं—इस प्रक्रिया को अवशोषण कहते हैं। विभिन्न सामग्रियों की अवशोषण की क्षमताएं भिन्न होती हैं, जो संबंधित विकिरण की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करती हैं।

विसर्जन:

• यह वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा छोटे कण, जिनका आकार विकिरण की तरंगदैर्ध्य के समान होता है, विकिरण को एक अलग दिशा में मोड़ते हैं।
• विकिरण की दिशा बदलती है क्योंकि यह कणों द्वारा विसर्जित होता रहता है।
• जो विसर्जन होता है, वह प्रकाश की तरंगदैर्ध्य और अणु या कण के आकार, आकार और संरचना पर निर्भर करता है।
• आम तौर पर, छोटी तरंगदैर्ध्य को वायुमंडल में गैसों द्वारा लंबी तरंगदैर्ध्य की तुलना में अधिक आसानी से विसर्जित किया जाता है।

संप्रेषण: कुछ विकिरण वायुमंडल के माध्यम से बिना परावर्तन, अपभेदन, अवशोषण, या विसर्जन के गुजरता है। इसे संप्रेषण कहा जाता है।

संवहन: एक अणु से दूसरे अणु में गर्मी का स्थानांतरण, बिना उनके सापेक्ष स्थानों में बदलाव के, संवहन कहा जाता है। यह प्रक्रिया एक स्थिर शरीर के एक भाग से दूसरे भाग में ऊर्जा के स्थानांतरण को सक्षम बनाती है या दो वस्तुओं के संपर्क में आने पर एक वस्तु से दूसरी वस्तु में।

संवहन: संवहन की प्रक्रिया में, ऊर्जा एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक एक तरल, जैसे हवा या पानी के प्रायः ऊर्ध्वाधर सर्कुलेशन द्वारा स्थानांतरित होती है। संवहन में गर्म अणुओं का एक स्थान से दूसरे स्थान पर आंदोलन शामिल होता है।

अडवेक्शन:

• जब एक चलायमान तरल में ऊर्जा स्थानांतरण की प्रमुख दिशा क्षैतिज (साइडवेज) होती है, तो इसे अडवेक्शन कहा जाता है।
• वायुमंडल में, हवा अडवेक्शन के माध्यम से एक स्थान से दूसरे स्थान पर गर्म या ठंडी हवा को क्षैतिज रूप से स्थानांतरित कर सकती है।
• कुछ वायु प्रणालियाँ बड़े वायुमंडलीय संवहन कोशों के हिस्से के रूप में विकसित होती हैं: ऐसे संवहन कोश के भीतर हवा के आंदोलन का क्षैतिज घटक सही तरीके से अडवेक्शन कहा जाता है।

विस्तार — आदियाबेटिक कूलिंग:

उठते हुए वायु का विस्तार एक ठंडा करने की प्रक्रिया है, भले ही कोई ऊर्जा खोई नहीं जाती। जब वायु उठती है और विस्तारित होती है, तो अणु एक बड़े स्थान में फैल जाते हैं—विस्तार के दौरान अणुओं द्वारा किया गया “कार्य” उनकी औसत गतिज ऊर्जा को कम करता है, जिससे तापमान घटता है। इसे एडियाबैटिक कूलिंग कहा जाता है—विस्तार द्वारा ठंडा होना (एडियाबैटिक का अर्थ है ऊर्जा का बिना लाभ या हानि)। वातावरण में, जब भी वायु उठती है, यह एडियाबैटिक रूप से ठंडी होती है।

संपीड़न—एडियाबैटिक वार्मिंग:

इसके विपरीत, जब वायु नीचे आती है, तो यह गर्म हो जाती है। उतराई के कारण संपीड़न होता है क्योंकि वायु पर बढ़ते दबाव के तहत कार्य किया जाता है, जिससे अणुओं की औसत गतिज ऊर्जा बढ़ जाती है।

तापमान बढ़ता है, भले ही बाहरी स्रोतों से कोई ऊर्जा जोड़ी नहीं गई हो। इसे एडियाबैटिक वार्मिंग कहा जाता है—संपीड़न द्वारा गर्म होना। वातावरण में, जब भी वायु नीचे आती है, यह एडियाबैटिक रूप से गर्म होती है। उठती हुई वायु की एडियाबैटिक कूलिंग बादल विकास और वर्षा में शामिल सबसे महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में से एक है, जबकि नीचे आती हुई वायु की एडियाबैटिक वार्मिंग ठीक इसके विपरीत प्रभाव डालती है।

गुप्त ऊष्मा: वातावरण में पानी की भौतिक स्थिति अक्सर बदलती रहती है—बर्फ तरल पानी में बदलती है, तरल पानी जलवाष्प में बदलता है, और इसी प्रकार। कोई भी चरण परिवर्तन एक ऊर्जा के आदान-प्रदान से जुड़ा होता है, जिसे गुप्त ऊष्मा कहा जाता है (गुप्त लैटिन से है, जिसका अर्थ है “छिपा हुआ”)।

सबसे सामान्य दो चरण परिवर्तन हैं: वाष्पीकरण, जिसमें तरल पानी गैसीय जलवाष्प में परिवर्तित होता है, और संघनन, जिसमें जलवाष्प तरल पानी में परिवर्तित होता है।

वाष्पीकरण की प्रक्रिया के दौरान, छिपी हुई गर्मी ऊर्जा "संचित" होती है, और इसलिए वाष्पीकरण, प्रभावी रूप से, एक ठंडा करने की प्रक्रिया है। दूसरी ओर, संघनन के दौरान, छिपी हुई गर्मी ऊर्जा मुक्त होती है, और इसलिए संघनन, प्रभावी रूप से, एक गर्म करने की प्रक्रिया है।

संध्या (सुबह और शाम) का सिद्धांत

• संध्या वह समय है जब दिन और रात के बीच प्रकाश होता है, लेकिन सूर्य क्षितिज के नीचे होता है।
• सूर्योदय और सूर्यास्त से पहले जो फैलावित प्रकाश होता है, वह मनुष्यों के लिए मूल्यवान कार्य करने के घंटे प्रदान करता है।
• गैस अणुओं द्वारा बिखरा हुआ प्रकाश और जल वाष्प तथा धूल कणों द्वारा परावर्तित प्रकाश वायुमंडल को रोशन करता है।
• इस तरह के प्रभावों को प्रदूषण और अन्य निलंबित कणों के कारण बढ़ाया जा सकता है, जैसे ज्वालामुखी विस्फोटों और वन अग्नियों में।
• सुबह, संध्या का आरंभ सुबह के सूर्योदय से होता है, जबकि शाम को यह शाम के सूर्यास्त के साथ समाप्त होता है।
• संध्या के दौरान कई वायुमंडलीय घटनाएँ और रंग देखे जा सकते हैं।
• खगोलज्ञ संध्या के तीन चरणों को परिभाषित करते हैं - नागरिक, नौसेना, और खगोलात्मक - सूर्य की ऊँचाई के आधार पर, जो कि सूर्य के ज्यामितीय केंद्र का क्षितिज के साथ बनता हुआ कोण है।

नागरिक संध्या

• नागरिक संध्या तब होती है जब सूर्य क्षितिज के नीचे 6 डिग्री से कम होता है।
• सुबह, नागरिक संध्या तब आरंभ होती है जब सूर्य क्षितिज के नीचे 6 डिग्री होता है और सूर्योदय पर समाप्त होती है।
• शाम को, यह सूर्यास्त से आरंभ होती है और तब समाप्त होती है जब सूर्य 6 डिग्री के नीचे पहुँचता है।
• नागरिक dawn वह क्षण है जब सूर्य का ज्यामितीय केंद्र सुबह के समय क्षितिज के नीचे 6 डिग्री होता है।
• नागरिक dusk वह क्षण है जब सूर्य का ज्यामितीय केंद्र शाम के समय क्षितिज के नीचे 6 डिग्री होता है।
• नागरिक संध्या संध्या का सबसे उज्ज्वल रूप है। इस अवधि के दौरान पर्याप्त प्राकृतिक धूप होती है कि बाहरी गतिविधियों को करने के लिए कृत्रिम प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती।
• नग्न आंख केवल सबसे उज्ज्वल खगोलीय वस्तुओं को इस समय देख सकती है।
• कई देशों ने विमानन, शिकार, और हेडलाइट तथा स्ट्रीट लैंप के उपयोग से संबंधित कानून बनाने के लिए इस नागरिक संध्या की परिभाषा का उपयोग किया है।

नौसेना संध्या, सुबह और शाम

• नौटिकल ट्वाईलाईट तब होता है जब सूर्य का ज्यामितीय केंद्र क्षितिज से 6 डिग्री से 12 डिग्री नीचे होता है। यह ट्वाईलाईट अवधि नागरिक ट्वाईलाईट की तुलना में कम उज्ज्वल होती है, और बाहरी गतिविधियों के लिए सामान्यतः कृत्रिम प्रकाश की आवश्यकता होती है।
• नौटिकल डॉन तब होता है जब सूर्य सुबह के समय 12 डिग्री नीचे होता है।
• नौटिकल डस्क तब होता है जब सूर्य शाम को 12 डिग्री नीचे चला जाता है।

शब्द नौटिकल ट्वाईलाईट का उपयोग उन समयों में किया जाता था जब नाविक समुद्र में यात्रा करते समय तारे का उपयोग करते थे। इस दौरान, अधिकांश तारे नग्न आंखों से आसानी से देखे जा सकते थे। समुद्र में नौवहन के लिए यह महत्वपूर्ण होने के अलावा, नौटिकल ट्वाईलाईट का सैन्य उपयोग भी है। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य की सेना नौटिकल ट्वाईलाईट का उपयोग करती है, जिसे सुबह के नौटिकल ट्वाईलाईट (BMNT) और शाम के नौटिकल ट्वाईलाईट (EENT) कहा जाता है, ताकि वे सामरिक संचालन की योजना बना सकें।

खगोलशास्त्रीय ट्वाईलाईट, डॉन, और डस्क

• खगोलशास्त्रीय ट्वाईलाईट तब होता है जब सूर्य 12 डिग्री से 18 डिग्री के बीच क्षितिज के नीचे होता है।
• खगोलशास्त्रीय डॉन वह समय होता है जब सूर्य का ज्यामितीय केंद्र 18 डिग्री नीचे होता है। इस समय से पहले, आकाश पूरी तरह से अंधेरा होता है।
• खगोलशास्त्रीय डस्क वह क्षण होता है जब सूर्य का भौगोलिक केंद्र 18 डिग्री नीचे होता है। इसके बाद, आकाश अब और रोशन नहीं होता।

डॉन और ट्वाईलाईट की अवधि अक्षांश पर निर्भर करती है क्योंकि सूर्य के क्षितिज के ऊपर के कोण से यह निर्धारित होता है कि प्रकाश वायुमंडल में कितनी दूरी तय करता है। निम्न कोण लंबे डॉन और ट्वाईलाईट अवधि उत्पन्न करता है। भूमध्य रेखा पर, प्रकाश लगभग लंबवत होता है, इसीलिए डॉन और ट्वाईलाईट की अवधि 30-45 मिनट होती है, जबकि ध्रुवों पर लगभग 7 सप्ताह का डॉन और 7 सप्ताह का ट्वाईलाईट होता है, जिससे केवल 2.5 महीने की लगभग अंधकार रहता है।

पृथ्वी का ताप बजट

पृथ्वी का ताप बजट उस संतुलन को दर्शाता है जो पृथ्वी द्वारा अवशोषितincoming ताप और अंतरिक्ष में विकिरित outgoing ताप के बीच होता है। यदि यह संतुलन बाधित होता है, तो पृथ्वी समय के साथ या तो गर्म हो जाएगी या ठंडी हो जाएगी। यह इस बात की व्याख्या करता है कि पृथ्वी का तापमान स्थिर क्यों रहता है, हालांकि महत्वपूर्ण तापांतरण होता है। मूलतः, पृथ्वी का ताप बजट ताप के लाभ और हानि को शामिल करता है, जो प्राप्त और विकिरित ताप के बीच संतुलन बनाए रखता है।

पृथ्वी का ताप बजट क्या है?

पृथ्वी का ताप बजट एक प्रक्रिया है जो ताप संतुलन बनाए रखती है, जिसमें पृथ्वी द्वारा अवशोषित incoming ताप और विकिरित outgoing ताप शामिल होता है। सूर्य पृथ्वी को समान रूप से गर्म नहीं करता; इसके गोलाकार आकार के कारण, समवर्ती क्षेत्रों को ध्रुवीय क्षेत्रों की तुलना में अधिक ताप मिलता है। इन सौर ताप संतुलनों को संबोधित करने के लिए, वायुमंडल और महासागरों में लगातार जल वाष्पीकरण, संवहन, वर्षा, वायू और महासागरीय परिसंचरण जैसी प्रक्रियाएँ कार्यरत रहती हैं।

वायुमंडल और महासागरों का संयुक्त परिसंचरण पृथ्वी के तापमान को निम्नलिखित तरीकों से बनाए रखने में मदद करता है:

• जलवायु का ताप इंजन केवल समवर्ती से ध्रुवों तक सौर ताप का पुनर्वितरण नहीं करता है, बल्कि पृथ्वी की सतह और निचले वायुमंडल से ताप को अंतरिक्ष में वापस लौटाता है।
• जब incoming सौर ऊर्जा को अंतरिक्ष में विकिरित होने वाले समान मात्रा के ताप से संतुलित किया जाता है, तब पृथ्वी विकिरणीय संतुलन बनाए रखती है, जिससे वैश्विक तापमान स्थिर रहता है।
• समवर्ती क्षेत्र और 40° N और S अक्षांशों के बीच के क्षेत्र अधिक सूर्य प्रकाश प्राप्त करते हैं, जिससे ऊर्जा अधिशेष क्षेत्रों का निर्माण होता है। इसके विपरीत, 40° N और S अक्षांशों के ऊपर के क्षेत्र अधिक ताप खोते हैं बनाम जो वे प्राप्त करते हैं, जिससे वे ऊर्जा कमी वाले क्षेत्र बन जाते हैं।
• वायुमंडल (ग्रहीय वायूसे) और महासागर (महासागरीय धाराओं के माध्यम से) उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों (ऊर्जा अधिशेष क्षेत्रों) से ध्रुवीय क्षेत्रों (ऊर्जा कमी क्षेत्रों) की ओर अतिरिक्त ताप का परिवहन करते हैं, जो उच्च अक्षांशों में ताप हानि की भरपाई करता है।
• अधिकतर तापांतरण मध्य अक्षांशों (30° से 50°) में होता है, जहाँ बहुत अधिक तूफानी मौसम केंद्रित होता है।

इसलिए, निम्न अक्षांशों से उच्च अक्षांशों के कमी वाले क्षेत्रों की ओर अतिरिक्त ऊर्जा का आंदोलन पृथ्वी की सतह पर समग्र ऊर्जा संतुलन बनाए रखने में सहायता करता है।

ताप बजट के घटक

पृथ्वी के ताप बजट के घटकों में निम्नलिखित शामिल हैं:

इनसोलशन: इनसोलशन उस थर्मल विकिरण को संदर्भित करता है जो सूर्य से पृथ्वी की सतह पर प्रति इकाई क्षेत्र प्राप्त होता है। इनसोलशन के माध्यम से ताप संतुलन में योगदान करने वाली प्रक्रियाएँ शामिल हैं:

• परावर्तन: यह तब होता है जब आने वाली सौर विकिरण किसी सतह (आसमान, भूमि या जल) पर गिरती है और गर्मी उत्पन्न किए बिना वापस उछल जाती है।
• अवशोषण: अवशोषण में विद्युत चुम्बकीय विकिरण का गर्मी ऊर्जा में परिवर्तन शामिल होता है।
• विखंडन: विकंडन तब होता है जब सौर विकिरण पृथ्वी के वायुमंडल में छोटे कणों, जैसे वायु अणुओं, जल बूंदों या एरोसोल के साथ इंटरएक्ट करता है, जिससे विकिरण सभी दिशाओं में फैलता है।

स्थलीय विकिरण: लंबी तरंग विकिरण जो पृथ्वी की सतह या वायुमंडल द्वारा उत्सर्जित होती है, उसे स्थलीय विकिरण कहा जाता है। स्थलीय विकिरण के माध्यम से ताप संतुलन बनाए रखने में मदद करने वाली प्रक्रियाएँ शामिल हैं:

• छिपी हुई गर्मी का हस्तांतरण: छिपी हुई गर्मी वह ऊर्जा है जो किसी पदार्थ के चरण परिवर्तन (ठोस से तरल, तरल से गैस, आदि) के दौरान अवशोषित या मुक्त होती है। छिपी हुई गर्मी का हस्तांतरण उन चरण संक्रमणों के दौरान हस्तांतरित गर्मी को संदर्भित करता है।
• संवेदनशील गर्मी का हस्तांतरण: संवेदनशील गर्मी वह ऊर्जा है जो बिना किसी चरण परिवर्तन के किसी पदार्थ का तापमान बढ़ाने के लिए आवश्यक होती है। संवेदनशील गर्मी का हस्तांतरण तब होता है जब ऊर्जा को गर्मी के रूप में प्रदान किया जाता है, जिससे तापमान में बदलाव होता है बिना पदार्थ की स्थिति को बदले।
• वाष्प और बादलों द्वारा उत्सर्जन: बादल और जल वाष्प स्थलीय विकिरण की महत्वपूर्ण मात्रा का उत्सर्जन करते हैं, जो ताप बजट में और योगदान करता है।

पृथ्वी के ताप बजट का विश्लेषण और गणना कैसे की जाती है?

पृथ्वी का गर्मी बजट इस प्रकार संक्षेपित किया जा सकता है:

• इनसोलशन: वायुमंडल के शीर्ष पर कुल आने वाली सौर विकिरण को 100 प्रतिशत माना जाता है। हालांकि, पृथ्वी की सतह तक पहुँचने से पहले, इस ऊर्जा का एक हिस्सा वायुमंडल द्वारा परावर्तित, बिखरा और अवशोषित होता है। कुल ऊर्जा में से, 35 इकाइयाँ अंतरिक्ष में वापस परावर्तित होती हैं, जिसमें शामिल हैं:
  • 27 इकाइयाँ बादलों के शीर्ष से परावर्तित।
  • 2 इकाइयाँ बर्फ और बर्फ से ढके क्षेत्रों से परावर्तित (जिसे पृथ्वी का अल्बेडो कहा जाता है)।
• स्थलीय विकिरण: पृथ्वी 51 इकाइयाँ स्थलीय विकिरण के रूप में उत्सर्जित करती है। इनमें से:
  • 17 इकाइयाँ सीधे अंतरिक्ष में उत्सर्जित होती हैं।
  • 34 इकाइयाँ वायुमंडल द्वारा अवशोषित होती हैं, जिसमें शामिल हैं:
    • 6 इकाइयाँ सीधे अवशोषित।
    • 9 इकाइयाँ संवहन और अशांति के माध्यम से अवशोषित।
    • 19 इकाइयाँ संकुचन की निहित गर्मी के माध्यम से अवशोषित।
• सौर ऊर्जा का अवशोषण: पृथ्वी और इसके वायुमंडल द्वारा कुल 65 इकाइयाँ ऊर्जा अवशोषित की जाती हैं। इसमें शामिल हैं:
  • 14 इकाइयाँ वायुमंडल के भीतर अवशोषित।
  • 51 इकाइयाँ पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित।
• विकिरण उत्सर्जन: वायुमंडल 48 इकाइयाँ वापस अंतरिक्ष में उत्सर्जित करता है, जिसमें शामिल हैं:
  • 14 इकाइयाँ इनसोलशन से।
  • 34 इकाइयाँ स्थलीय विकिरण से।

इस प्रकार, पृथ्वी और वायुमंडल से लौटने वाला कुल विकिरण 65 इकाइयाँ है (17 इकाइयाँ पृथ्वी से और 48 इकाइयाँ वायुमंडल से), जो प्राप्त 65 इकाइयों के सौर इनसोलशन को संतुलित करता है। यह पृथ्वी के गर्मी बजट संतुलन को बनाए रखता है।

पृथ्वी के गर्मी बजट में परिवर्तन

• हालांकि पृथ्वी इनसोलशन और स्थलीय विकिरण के बीच संतुलन बनाए रखती है, यह सभी अक्षांशों में समान नहीं है। उष्णकटिबंधीय क्षेत्र में, इनसोलशन और गर्मी बजट स्थलीय विकिरण से अधिक होते हैं, जिससे गर्मी का अतिरिक्त निर्माण होता है।
• इसके विपरीत, ध्रुवीय क्षेत्र में, गर्मी प्राप्ति गर्मी हानि से कम होती है, जिससे गर्मी का घाटा उत्पन्न होता है। यह गर्मी का असंतुलन विभिन्न अक्षांशों पर इनसोलशन और गर्मी बजट में भिन्नताओं के कारण होता है।
• हवा और महासागरीय धाराएँ इस असंतुलन को कम करने में मदद करती हैं, अतिरिक्त क्षेत्रों से घाटे वाले क्षेत्रों में गर्मी स्थानांतरित करके। इस प्रकार की गर्मी का पुनर्वितरण और अक्षांशों के बीच संतुलन बनाने की प्रक्रिया को अक्षांशीय गर्मी संतुलन कहा जाता है।

पृथ्वी के गर्मी बजट का पृथ्वी के जलवायु प्रणाली पर प्रभाव

पृथ्वी का ऊष्मा बजट ग्रह के जलवायु को निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जब ऊष्मा बजट संतुलित होता है, तो पृथ्वी का तापमान अपेक्षाकृत स्थिर रहता है, जिसमें औसत तापमान में कोई महत्वपूर्ण वृद्धि या कमी नहीं होती। वैश्विक मौसम और जलवायु में परिवर्तन पृथ्वी और इसकी वायुमंडल के असमान गर्म होने से उत्पन्न होते हैं, जो कि अक्षांश और मौसमी परिवर्तनों से प्रभावित होते हैं।

पृथ्वी द्वारा प्राप्त ऊर्जा और पृथ्वी से उत्सर्जित ऊर्जा का संतुलन सही मात्रा में नहीं होता। यह असंतुलन आंशिक रूप से सौर ऊर्जा में मौसमी परिवर्तनों और पृथ्वी के वायुमंडलीय संघटन में उतार-चढ़ाव के कारण होता है। पृथ्वी के वायुमंडलीय संघटन में परिवर्तन उस ऊर्जा की मात्रा को प्रभावित करते हैं जो वायुमंडल अवशोषित और परावर्तित करता है। ये परिवर्तन ग्रह पर एक हल्का लेकिन महत्वपूर्ण ऊर्जा असंतुलन उत्पन्न करते हैं। मानव गतिविधियाँ, विशेष रूप से वायुमंडल में बढ़ते कार्बन डाइऑक्साइड स्तर, इस ऊर्जा असंतुलन को बढ़ाते हैं। परिणामस्वरूप, पृथ्वी का तापमान इस असंतुलन को संतुलित करने के लिए बढ़ने की अपेक्षा की जाती है।

कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य ग्रीनहाउस गैसों की बढ़ती सांद्रता के साथ, ऊर्जा असंतुलन के बढ़ने की उम्मीद है, जो वैश्विक तापमान में और वृद्धि का कारण बनेगा। पृथ्वी के ऊष्मा बजट में असंतुलन बढ़ते तापमान का एक प्रमुख कारण है, जो जलवायु परिवर्तन के मुख्य प्रभावों में से एक है।

पृथ्वी के ऊष्मा बजट का महत्व

• पृथ्वी का ऊष्मा संतुलन एक जीवनीय वातावरण को बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है, और ऊष्मा बजट इसमें एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
• यह ग्रह को गर्म रखने में मदद करता है।
• ऊष्मा बजट सौर पैनलों की दक्षता को सुधारने के लिए महत्वपूर्ण है, जो सौर ऊर्जा को पकड़ते और परिवर्तित करते हैं।
• यह भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच तापमान भिन्नता के लिए जिम्मेदार है।
• यह फोटोसिंथेसिस का समर्थन करता है, जो पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक है।
• ऊष्मा बजट भूमध्य रेखा से ध्रुवों तक वर्षा के पैटर्न में भिन्नता में भी योगदान करता है।