ट्रोपोस्फीयर: वायुमंडल की सबसे निचली परत
वायुमंडल की सबसे निचली परत जिसमें जीवित जीव संचालित होते हैं, ट्रोपोस्फीयर कहलाते हैं। यह मजबूत वायु आंदोलनों और क्लाउड संरचनाओं का क्षेत्र है। यह कई गैसों का मिश्रण था जो प्रचुर मात्रा में उचित रूप से बनी रही। हालांकि, जल वाष्प और धूल ट्रोपोस्फीयर में अत्यंत परिवर्तनशील सांद्रता में हुई।
क्षोभमंडल में हवा, जिस हवा में हम सांस लेते हैं, उसमें लगभग 78 प्रतिशत नाइट्रोजन (N 2 ), 21 प्रतिशत ऑक्सीजन (O 2 ), 1 प्रतिशत आर्गन (Ar) और 0.03 प्रतिशत कार्बन-डाइऑक्साइड (CO 2 ) की मात्रा होती है। अन्य गैसों के निशान भी मौजूद हैं, जिनमें से अधिकांश अक्रिय हैं। इन सभी गैसों का विवरण नीचे दी गई तालिका 1.2 में दिया गया है।
तालिका 1.2। विश्व के वायुमंडल में विभिन्न गैसों का विवरण:
गैस या वाष्प | मास (खरबों टन) | एकाग्रता, मात्रा से पीपीएम | एकाग्रता, % मात्रा से |
नाइट्रोजन (एन 2 ) | 3900 | 280, 000 | 78.09 |
ऑक्सीजन (0 2 ) | 1200 | 209, 500 | 20.95 |
आर्गन (Ar) | 67 | 9, 300 | 0.93 |
पानी वाष्प (एच 2 ओ) | 14 | - | - |
कार्बन डाइऑक्साइड (CO 2 ) | 2.5 | 320 | 0.032 |
नियॉन (Ne) | 0.065 | 18 | 0.0018 |
क्रिप्टन (क्र।) | 0.017 | 1.0 | 0.0001 |
मीथेन (सीएच 2 ) | 0.004 | 1.5 | 0.००, ०१५ |
हीलियम (वह) | 0.004 | 5.2 | 0.००, ०५२ |
ओजोन (ओ 3 ) | 0.003 | 0.02 | 0.000002 |
ज़ेनन (Xe) | 0.002 | 0.08 | 0.000008 |
डिनिट्रोगॉक्साइड (एच 2 ओ) | 0.002 | 0.2 | 0.००, ००२ |
कार्बन मोनोऑक्साइड (CO) | 0.0006 | 0.1 | 0.00001 |
हाइड्रोजन (एच 2 ) | 0.0002 | 0.5 | 0.00005 |
अमोनिया (NH 2 ) | 0.००, ००२ | 0.006 | 0.0000006 |
नाइट्रोजन डाइऑक्साइड (NO 2 ) | 0.000013 | 0.001 | 0.0000001 |
नाइट्रिक ऑक्साइड (NO) | 0.000005 | 0.0006 | 0.0000006 |
सल्फर डाइऑक्साइड (SO 2 ) | 0.000002 | 0.0002 | 0.00000002 |
हाइड्रोजन सल्फाइड (एच 2 एस) | 0.000001 | 0.0002 | 0.00000002 |
प्रदूषण नियंत्रण में सबसे बड़ी रुचि की परत ट्रोपोस्फीयर की यह परत है, क्योंकि यह वह परत है जिसमें अधिकांश जीवित चीजें मौजूद हैं। क्षोभमंडल में अधिक हाल के परिवर्तन में से एक में एसिड बारिश की घटना शामिल है। सल्फर ऑक्साइड (एसओ एक्स ) और नाइट्रोजन ऑक्साइड (एनओ एक्स ) के गैसीय उत्सर्जन से जल वाष्प और सूर्य के प्रकाश के साथ संपर्क होने पर अम्लीय वर्षा या एसिड का जमाव होता है और रासायनिक रूप से मजबूत अम्लीय यौगिक जैसे सल्फ्यूरिक एसिड (एच 2 4 4 ) और नाइट्रिक एसिड में परिवर्तित हो जाते हैं। (HNO 3 )।
अन्य कार्बनिक और अकार्बनिक I रसायनों के साथ इन यौगिकों को एरोसोल और पार्टिकुलेट (शुष्क जमाव) के रूप में पृथ्वी पर जमा किया जाता है या बारिश की बूंदों, बर्फ के टुकड़ों, कोहरे या ओस (गीला बयान) द्वारा पृथ्वी पर ले जाया जाता है।
समताप मंडल:
स्ट्रैटोस्फीयर पृथ्वी के सतह से लगभग 50 किलोमीटर ऊपर, स्ट्रेटोस्फीयर के अपरपोस्ट स्तर से ट्रोपोस्फीयर के ऊपरी स्तर तक फैला हुआ वायु द्रव्यमान है। ओजोन वहां मौजूद एक ओजोन परत बनाता है जिसे ओजोनोस्फीयर कहा जाता है। यह ऑक्सीजन से एक फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया के माध्यम से बनता है जहां ऑक्सीजन अणु ऑक्सीजन बनाने के लिए विभाजित होता है।
ओ 2 + (एच = विकिरण) = 2 ओ
परमाणु ऑक्सीजन आणविक ऑक्सीजन के साथ मिलकर ओजोन बनता है।
ओ ३ म् + ओ = ओ ३ म्
यह ओजोन छाता नामक एक छाता बनाता है जो सूर्य से पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करता है। इसके अलावा, यह पृथ्वी की शीतलन दर को कम करने में एक कंबल का काम करता है। इसलिए, ओजोन और बाकी हवा के बीच संतुलन पर्यावरण का एक महत्वपूर्ण कारक है।
Mesosphere:
स्ट्रैटोस्फियर के ऊपर मेसोस्फीयर है जिसमें ठंडा तापमान और कम वायुमंडल दबाव होता है। पृथ्वी की सतह से 80-90 किलोमीटर ऊपर -95 ° C तक न्यूनतम तापमान पहुंच जाता है। इस क्षेत्र को रजोनिवृत्ति कहा जाता है।
थर्मोस्फीयर:
मीज़ोस्फीयर के ऊपर थर्मोस्फीयर है जो पृथ्वी की सतह से 500 किलोमीटर ऊपर तक फैला हुआ है। यह मेसोस्फीयर से तापमान में वृद्धि की विशेषता है। थर्मोस्फीयर के ऊपरी क्षेत्र जहां अणु ऑक्सीजन का आयनीकरण होता है, आयनमंडल कहलाता है।
बहिर्मंडल:
आयनमंडल के ऊपर के वायुमंडल को बाह्य अंतरिक्ष का एक्सोस्फीयर कहा जाता है जो हाइड्रोजन और हीलियम को छोड़कर वातावरण लेता है और पृथ्वी की सतह से 32190 किलोमीटर तक फैला हुआ है। सूर्य के विकिरणों के कारण इसका तापमान बहुत अधिक है।
वायुमंडल के मौलिक गुण:
वायुमंडलीय प्रदूषण, प्रतिकूल मौसम संबंधी परिस्थितियों और कई बार स्थलाकृतिक स्थितियों के संगम से प्रदूषण की समस्याएँ उत्पन्न होती हैं। वायु प्रदूषण और कुछ वायुमंडलीय स्थितियों के बीच घनिष्ठ संबंध होने के कारण, मौसम विज्ञान की कुछ समझ होना आवश्यक है।
सभी मौसम संबंधी घटनाओं का स्रोत वायुमंडल के तात्विक गुणों का एक बुनियादी, लेकिन परिवर्तनशील क्रम है - गर्मी, दबाव, हवा और नमी। दबाव प्रणाली, हवा की गति और दिशा, आर्द्रता, तापमान और वर्षा सहित सभी मौसम अंततः गर्मी, दबाव, हवा और नमी के चर संबंधों से उत्पन्न होते हैं।
इन चार तत्वों की परस्पर क्रिया पैमाने के कई विभिन्न स्तरों पर देखी जा सकती है। गति के ये पैमाने वायु के जन-संचलन से संबंधित हैं जो वैश्विक, महाद्वीपीय, क्षेत्रीय या स्थानीय दायरे में हो सकते हैं। उनकी भौगोलिक सीमा के अनुसार, गति के पैमाने को स्थूल पैमाने, मेसोस्केल या माइक्रो स्केल के रूप में नामित किया जा सकता है।
मैक्रो स्केल:
इस पैमाने पर वायुमंडलीय गति में परिसंचरण के ग्रह पैटर्न, गोलार्ध पर हवा की धाराओं का भव्य स्वीप शामिल है। ये घटना हजारों किलोमीटर के तराजू पर होती है और महासागरों और महाद्वीपों पर अर्ध-स्थायी उच्च और निम्न दबाव वाले क्षेत्रों द्वारा अनुकरणीय है।
वैश्विक स्तर पर हवा की गति भूमध्य रेखा से ध्रुवों या इसके विपरीत तक की अनुदैर्ध्य दिशा में नहीं होती है क्योंकि ध्रुवों और भूमध्य रेखा के बीच ऊष्मा के अंतर का दोहरा प्रभाव और इसके कुल्हाड़ियों के साथ-साथ वायु परिसंचरण के अधिक जटिल पैटर्न को स्थापित करने वाले अक्षों के साथ होता है। । यह थर्मल रूपांतरण और कोरोलिस फोर्स (हवा के वेग और दिशा पर पृथ्वी के रोटेशन का प्रभाव) के इस दोहरे प्रभाव के तहत है कि उच्च और निम्न दबाव वाले क्षेत्र, ठंड या गर्म मोर्चों, तूफान और सर्दियों के तूफान बनते हैं।
इस पैमाने पर वायु जन आंदोलन को प्रभावित करने वाले प्राथमिक तत्वों में से एक पृथ्वी की सतह पर भूमि और जल द्रव्यमान का वितरण है। भूमि और महासागरीय द्रव्यमान की प्रवाहकीय क्षमताओं के बीच महान विचरण हमारे मौसम प्रणालियों के विकास के लिए जिम्मेदार है।
मेसोस्केल:
मुख्य रूप से क्षेत्रीय या स्थानीय स्थलाकृति के प्रभाव के कारण, क्षेत्रीय भौगोलिक इकाइयों पर परिसंचरण पैटर्न विकसित होता है। ये घटना सैकड़ों किलोमीटर के तराजू पर होती है। पृथ्वी की सतहों का वायु संचलन - पर्वत श्रृंखलाओं का स्थान, समुद्री निकायों का, वन का और शहरी विकास का।
microscale:
माइक्रोस्कोपिक घटना 10 किलोमीटर से कम के क्षेत्रों में होती है। यह घर्षण परत के भीतर होता है, जमीनी स्तर पर वायुमंडल की परत जहां घर्षण तनाव और थर्मल परिवर्तन के प्रभाव एक मानक पैटर्न से सराहनीय विचलन करने के लिए हवाओं का कारण बन सकते हैं।
अनियमित शारीरिक सुविधाओं जैसे इमारतों, पेड़ों, झाड़ियों या चट्टानों के ऊपर और चारों ओर हवा के चलने से सामने आने वाला घर्षण तनाव यांत्रिक अशांति का कारण बनता है जो वायु गति के पैटर्न को प्रभावित करता है। शहरी डामर और कंक्रीट, रेगिस्तानी रेत या ऐसी अन्य सतहों के फैलाव से तेज गर्मी थर्मल अशांति का कारण बनती है जो हवा की गति के पैटर्न को भी प्रभावित करती है।
ज्यादातर मामलों में मैक्रोसेले सर्कुलेशन पैटर्न का वायु की गुणवत्ता पर थोड़ा सीधा प्रभाव होता है। यह मेसोस्केल और माइक्रो स्केल स्तरों पर वायु की गति है जो वायु प्रदूषण के नियंत्रण के लिए जिम्मेदार लोगों के लिए महत्वपूर्ण चिंता का विषय है।
गर्मी:
गर्मी एक महत्वपूर्ण वातावरण चर है। यह जलवायु परिस्थितियों का एक प्रमुख उत्प्रेरक है। वायुमण्डल में ऊष्मा ऊर्जा सूर्य से लघु तरंग विकिरण (लगभग 0.5 माइक्रोन) के रूप में आती है, अधिकतर दृश्य प्रकाश के रूप में। पृथ्वी बहुत अधिक तरंगों (औसतन 10 averagem) का उत्सर्जन करती है, जो इसे प्राप्त करती है, ज्यादातर गैर-दृश्य ऊष्मा विकिरण के रूप में।
वायु के अणुओं में हस्तक्षेप करके सूर्य की कुछ किरणें बिखरी हुई हैं। यह विभिन्न तरंगों की किरणों का प्रकीर्णन है जो स्पष्ट आकाश को गहरे नीले रंग का रंग देता है। सूर्य के क्षितिज के करीब आते ही छितराहट अधिक तीव्र होती है और यह लाल सूर्य की किरणें और सनसेट्स पैदा करने वाली घटना है।
पृथ्वी की सतह सौर ऊर्जा का प्रमुख अवशोषक है। इस प्रकार क्षोभमंडल मुख्य रूप से जमीन से गर्म होता है और सूर्य से नहीं।
ट्रोपोस्फीयर में गर्मी हस्तांतरण के चार महत्वपूर्ण तरीके ग्रीन हाउस प्रभाव के माध्यम से होते हैं, संक्षेपण - वाष्पीकरण चक्र, चालन और संवहन।
वाष्पीकरण-संघनन चक्र:
पानी के वाष्पीकरण को ऊर्जा के उपयोग की आवश्यकता होती है और यह ऊर्जा वायुमंडल से अवशोषित होती है और जल वाष्प में संग्रहीत होती है। संक्षेपण पर, यह ऊष्मा ऊर्जा निकलती है। क्योंकि वाष्पीकरण आमतौर पर पृथ्वी की सतह पर या उसके आस-पास होता है, जबकि संक्षेपण सामान्य रूप से क्षोभमंडल के ऊपरी क्षेत्रों में होता है, वाष्पीकरण - संघनन प्रक्रिया निचले क्षेत्रों से उच्च क्षेत्रों में गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए होती है।
चालन:
वायु और पृथ्वी के प्रत्यक्ष भौतिक संपर्क द्वारा चालन, गर्मी हस्तांतरण की प्रक्रिया के माध्यम से पृथ्वी से वातावरण में गर्मी का हस्तांतरण भी पूरा किया जाता है। जैसे ही हवा नीचे की ओर जाती है, यह गर्म जमीन के संपर्क में आती है और पृथ्वी से वातावरण में गर्मी लेती है।
संवहन:
यह गर्म हवा के उठने और ठंडी हवा को चूसने के द्वारा शुरू की गई प्रक्रिया है और यह पृथ्वी से ट्रोपोस्फीयर में गर्मी स्थानांतरित करने में एक प्रमुख शक्ति है। संवहन मैक्रोस्कोले पर वायु द्रव्यमान की गति का एक प्राथमिक कारक है।
दबाव:
मौसम संबंधी घटना में दबाव एक महत्वपूर्ण चर है। क्योंकि हवा में वजन होता है, पूरा वातावरण उसके नीचे पृथ्वी पर दबाता है। यह दबाव सामान्यतः पारा बैरोमीटर से मापा जाता है। मौसम के नक्शे पर, पूरे वायुमंडल में दबाव वितरण को समान वायुमंडलीय दबाव के बिंदुओं को जोड़ने वाली आइसोबार-लाइनों द्वारा दर्शाया जाता है। ये रेखाएं उच्च और निम्न दबाव कोशिकाओं को विभाजित करती हैं जो प्रमुख मौसम प्रणालियों के विकास को प्रभावित करती हैं।
पृथ्वी पर दबाव पैटर्न निरंतर प्रवाह में हैं क्योंकि हवा का दबाव समान क्षेत्रों में बढ़ता है और दूसरों में गिरता है। महाद्वीपों का स्थान, सतह खुरदरापन और विकिरण, पवन ऊर्जा और वैश्विक परिसंचरण पैटर्न के अंतर सभी उच्च और निम्न दबाव प्रणाली या कोशिकाओं के विकास को मजबूर करते हैं। इन उच्च और निम्न दबाव प्रणालियों के परिसंचरण या आंदोलन कई मौसम परिवर्तनों के लिए जिम्मेदार हैं।
हवा:
हवा बस गति में हवा है। वृहद पैमाने पर यह आंदोलन वायुमंडलीय तापमान और पृथ्वी की सतह पर दबाव के असमान वितरण में उत्पन्न होता है और पृथ्वी के घूर्णन से काफी प्रभावित होता है। हवा के प्रवाह की दिशा उच्च से निम्न होती है, लेकिन कोरिओलिस बल (यानी हवा के वेग और दिशा पर पृथ्वी के घूर्णन का प्रभाव), इन अपेक्षित पैटर्न से हवा की धाराओं को विक्षेपित करते हैं।
मेसोस्केल और माइक्रो स्केल पर, स्थलाकृतिक विशेषताएं हवा के प्रवाह को गंभीर रूप से प्रभावित करती हैं। सतह की विविधताओं का वायु आंदोलन के वेग और दिशा पर एक स्पष्ट प्रभाव पड़ता है। इसके अलावा, समुद्र और जमीन की हलचलें, पहाड़ी घाटी की हवाएं, तटीय कोहरे, हवा की वर्षा प्रणाली, शहरी गर्मी के द्वीप सभी वायुमंडलीय स्थितियों पर क्षेत्रीय और स्थानीय स्थलाकृति के प्रभाव के उदाहरण हैं।
हवा की दिशा पर स्थलाकृति के एक और प्रभाव के लिए भूमि और पानी के प्रवाहकीय क्षमता का विचरण। क्योंकि पानी के पड़ोसी निकायों की तुलना में भूमि तेजी से और अधिक तेजी से ठंडा होती है, तटीय हवाएं दिन के समय के समुद्री हवा और शाम के जमीन के झटकों के पैटर्न में आती हैं।
हवा की गति को आमतौर पर एक एनीमोमीटर द्वारा मापा जाता है, एक यंत्र जिसमें आमतौर पर एक ऊर्ध्वाधर अक्ष के चारों ओर व्यवस्थित तीन या चार गोलार्ध के कप होते हैं। कैप के लिए रोटेशन की दर जितनी तेज होगी, हवा की गति उतनी ही अधिक होगी।
नमी:
वर्षा के लिए संघनन का वाष्पीकरण हमारे पर्यावरण में एक लगातार दोहराता चक्र है। नमी को पहले पृथ्वी की सतहों से वायुमंडल में स्थानांतरित किया जाता है। जल वाष्प तब संघनित होता है और बादलों का निर्माण करता है।
चक्र स्वयं को पूरा कर लेता है क्योंकि संघनित वाष्प किसी न किसी रूप में वर्षा, वर्षा, ओले, बर्फ या स्लीप के रूप में पृथ्वी की सतह पर वापस आ जाती है। नमी वितरण में स्थलाकृति महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। पहाड़ नमी की वृद्धि को बल देते हैं - लदी हवा, जिसके परिणामस्वरूप एक सीमा के सबसे ऊपरी तरफ भारी वर्षा होती है।
सापेक्षिक आर्द्रता:
वातावरण में मौजूद जलवाष्प की मात्रा को आर्द्रता के संदर्भ में मापा जाता है। हवा का तापमान जितना अधिक होगा, संतृप्त होने से पहले यह उतना ही अधिक जल वाष्प पकड़ सकता है। जमीनी स्तर पर, 11.1 डिग्री सेल्सियस के तापमान में वृद्धि से वातावरण की नमी दोगुनी हो जाती है।
सापेक्ष आर्द्रता को एक यंत्र द्वारा मापा जाता है जिसे साइकोमीटर कहा जाता है। एक साइकोमीटर का ड्राई-बल्ब थर्मामीटर हवा के तापमान को इंगित करता है, जबकि गीला बल्ब थर्मामीटर कूलिंग की मात्रा को मापता है जो बल्ब पर नमी के रूप में होता है। दो रीडिंग और सूखे बल्ब तापमान में अंतर के साथ साइकोमीटर तालिकाओं से सापेक्ष आर्द्रता रीडिंग प्राप्त कर सकते हैं।