Pariksha Saathi10 में से पाठ 5 · भौतिक एवं विश्व भूगोल
वायुमंडल: संघटन, परतें, सूर्यातप, ऊष्मा बजट और तापमान व्युत्क्रमण
AI की सहायता से तैयार किया गया और 28 अक्टूबर 2026 को तथ्यों की जाँच की गई; किसी मानव संपादक ने इसे अभी पंक्ति-दर-पंक्ति नहीं पढ़ा है। कोई गलती दिखे तो हमें बताइए। संपादकीय मानक और सुधार
संघटन
शुष्क वायु में लगभग 78 प्रतिशत नाइट्रोजन, 21 प्रतिशत ऑक्सीजन, 0.93 प्रतिशत आर्गन और लगभग 0.04 प्रतिशत कार्बन डाइऑक्साइड है, साथ में नियॉन, हीलियम, ओज़ोन, हाइड्रोजन और मीथेन की सूक्ष्म मात्राएँ हैं। जलवाष्प ठंडी, शुष्क वायु में लगभग शून्य से लेकर आर्द्र उष्णकटिबंधीय प्रदेशों में लगभग 4 प्रतिशत तक होती है। अंश छोटा होने पर भी कार्बन डाइऑक्साइड और जलवाष्प जलवायु के लिए सबसे महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि ये सूर्य के प्रकाश को आने देती हैं पर पृथ्वी द्वारा लौटाई गई ऊष्मा को सोख लेती हैं। धूल और नमक के कण वे नाभिक हैं जिन पर जलवाष्प संघनित होकर बादल और कोहरा बनाती है। वायुमंडल का लगभग 99 प्रतिशत द्रव्यमान सतह से 32 किमी के भीतर है।
क्षोभमंडल और समतापमंडल
सबसे निचली परत क्षोभमंडल (NCERT के आँकड़ों के अनुसार) ध्रुवों पर लगभग 8 किमी और विषुवत रेखा पर लगभग 18 किमी मोटी है, जहाँ प्रबल संवहन ऊष्मा को अधिक ऊँचाई तक ले जाता है। इसमें लगभग सारी जलवाष्प और धूल है, इसलिए मौसम की सारी घटनाएँ यहीं होती हैं। ऊँचाई के साथ तापमान सामान्य ह्रास दर से, लगभग 6.5 डिग्री सेल्सियस प्रति किमी, घटता है और क्षोभसीमा पर विषुवत रेखा के ऊपर लगभग शून्य से 80 डिग्री सेल्सियस नीचे तथा ध्रुवों के ऊपर शून्य से 45 डिग्री नीचे पहुँच जाता है। इसके ऊपर समतापमंडल लगभग 50 किमी तक है। इसमें ओज़ोन परत है, जो हानिकारक पराबैंगनी किरणों को सोखती है, इसलिए यहाँ ऊँचाई के साथ तापमान बढ़ता है; इसका शांत, बादल-रहित निचला भाग जेट विमानों के लिए उपयुक्त है।
ऊपरी परतें
लगभग 50 से 80 किमी तक का मध्यमंडल वह परत है जहाँ तापमान फिर घटता है और मध्यसीमा पर लगभग शून्य से 100 डिग्री सेल्सियस नीचे पहुँच जाता है, जो वायुमंडल का सबसे ठंडा भाग है; अधिकांश उल्काएँ यहीं जलकर नष्ट होती हैं। लगभग 80 से 400 किमी तक का आयनमंडल, जो तापमंडल का भाग है, सौर विकिरण से बने विद्युत आवेशित कणों (आयनों) से युक्त है। यह रेडियो तरंगों को पृथ्वी की ओर परावर्तित करता है, जिससे लंबी दूरी का रेडियो संचार संभव होता है, और इसमें ध्रुवीय ज्योतियाँ (ऑरोरा) चमकती हैं; इसकी परतों में केनेली-हेविसाइड (E) परत और एपलटन (F) परत शामिल हैं। बहिर्मंडल सबसे बाहरी, अत्यंत विरल परत है जो अंतरिक्ष में विलीन हो जाती है।
ओज़ोन परत
ओज़ोन (O3) ऑक्सीजन के तीन परमाणुओं का अणु है, जो समतापमंडल में सघन रूप से पाई जाती है और डॉबसन इकाई में मापी जाती है। 1985 में वैज्ञानिकों ने अंटार्कटिका के ऊपर मौसमी ओज़ोन छिद्र की सूचना दी, जिसका मुख्य कारण रेफ़्रिजरेटर, एयर कंडीशनर और एरोसोल स्प्रे से निकलने वाले क्लोरोफ़्लोरोकार्बन (CFC) थे। वियना अभिसमय (1985) ने ओज़ोन परत की रक्षा का ढाँचा बनाया, उसके अंतर्गत मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल (1987) ने इन रसायनों को चरणबद्ध रूप से समाप्त किया, और 16 सितंबर, जिस दिन प्रोटोकॉल पर हस्ताक्षर हुए, ओज़ोन परत संरक्षण का अंतरराष्ट्रीय दिवस है।
सूर्यातप और ऊष्मा बजट
सूर्य से प्राप्त ऊर्जा सूर्यातप (आने वाला सौर विकिरण) कहलाती है। यह लघु तरंगों के रूप में आती है, वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर लगभग 1.94 कैलोरी प्रति वर्ग सेंटीमीटर प्रति मिनट (NCERT का आँकड़ा), जिसे सौर स्थिरांक कहते हैं। किसी स्थान पर पहुँचने वाली मात्रा सूर्य की किरणों के कोण, दिन की लंबाई और वायु की स्वच्छता पर निर्भर करती है, इसलिए सबसे अधिक सूर्यातप बादल-रहित उपोष्ण मरुस्थलों पर पड़ता है, अधिक बादलों वाली विषुवत रेखा पर नहीं। NCERT के ऊष्मा बजट में सूर्यातप की 100 इकाइयों में से लगभग 35 इकाइयाँ बादलों, हिम और वायु द्वारा अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाती हैं; यह परावर्तित अंश पृथ्वी का एल्बिडो है। वायुमंडल 14 इकाइयाँ और सतह 51 इकाइयाँ सोखती है। सतह अपनी 51 इकाइयाँ दीर्घ तरंग पार्थिव विकिरण के रूप में लौटाती है: 17 इकाइयाँ सीधे अंतरिक्ष में जाती हैं और 34 इकाइयाँ वायुमंडल सोख लेता है, जो कुल 48 इकाइयाँ (14 और 34) अंतरिक्ष में विकिरित करता है। चूँकि 35, 17 और 48 का योग 100 है, समग्र रूप से पृथ्वी न गर्म होती है न ठंडी।
वायु का गर्म होना और तापमान व्युत्क्रमण
वायुमंडल सीधे सूर्य के प्रकाश से नहीं, बल्कि मुख्यतः नीचे से, पार्थिव विकिरण, चालन और संवहन द्वारा गर्म होता है, इसीलिए सामान्यतः ऊँचाई के साथ तापमान घटता है। पवन द्वारा ऊष्मा का क्षैतिज स्थानांतरण अभिवहन कहलाता है; उत्तर भारत की गर्म लू इसका उदाहरण है। कभी-कभी ऊँचाई के साथ तापमान बढ़ने लगता है: यही तापमान व्युत्क्रमण है। यह साफ़ आकाश और शांत, शुष्क वायु वाली लंबी शीतकालीन रातों में बनता है, जब भूमि तेज़ी से ऊष्मा खोती है और अपने संपर्क की वायु को ठंडा कर देती है। व्युत्क्रमण वायु को स्थिर बनाता है, संवहन रोकता है और कोहरे, धुएँ और प्रदूषण को सतह के पास रोक लेता है, जैसे उत्तर भारतीय नगरों में सर्दियों का धूम-कोहरा (स्मॉग)। पहाड़ों में ठंडी, भारी वायु रात में ढलानों से नीचे घाटियों में उतरती है (वायु अपवाह), इसलिए घाटी के तल में पाला पड़ता है जबकि ढलानें गर्म रहती हैं, और इसी कारण बाग़ान तथा फलोद्यान ढलानों पर लगाए जाते हैं।
हरितगृह प्रभाव
हरितगृह (ग्रीनहाउस) के काँच की तरह कुछ गैसें सूर्य के प्रकाश को अंदर आने देती हैं पर ऊष्मा को बाहर जाने से रोकती हैं। कार्बन डाइऑक्साइड, जलवाष्प, मीथेन, नाइट्रस ऑक्साइड, ओज़ोन और CFC दीर्घ तरंग पार्थिव विकिरण को सोखकर उसका कुछ भाग सतह की ओर लौटा देती हैं। यह प्राकृतिक हरितगृह प्रभाव पृथ्वी का औसत सतही तापमान लगभग शून्य से 18 डिग्री नीचे के बजाय लगभग 15 डिग्री सेल्सियस बनाए रखता है। जीवाश्म ईंधनों के जलने और वनों की कटाई ने इस प्रभाव को बढ़ा दिया है, जिससे वैश्विक तापन, हिमनदों का पिघलना और समुद्र तल का बढ़ना हो रहा है। क्योटो प्रोटोकॉल (1997) ने विकसित देशों के लिए बाध्यकारी कटौतियाँ तय कीं, और पेरिस समझौते (2015) का लक्ष्य तापवृद्धि को 2 डिग्री सेल्सियस से काफ़ी नीचे रखना और इसे 1.5 डिग्री तक सीमित करने का प्रयास करना है।
मुख्य तथ्य
- शुष्क वायु (आयतन के अनुसार): नाइट्रोजन 78%, ऑक्सीजन 21%, आर्गन 0.93%, कार्बन डाइऑक्साइड लगभग 0.04%; जलवाष्प शून्य से लगभग 4% तक।
- क्षोभमंडल: मौसम की परत, ध्रुवों पर लगभग 8 किमी और विषुवत रेखा पर 18 किमी मोटी (NCERT); तापमान लगभग 6.5 डिग्री सेल्सियस प्रति किमी घटता है।
- समतापमंडल (लगभग 50 किमी तक): ओज़ोन परत, ऊँचाई के साथ तापमान बढ़ता है, शांत वायु जेट विमानों के लिए उपयुक्त।
- मध्यमंडल (50-80 किमी): सबसे ठंडी परत, मध्यसीमा पर लगभग शून्य से 100 डिग्री सेल्सियस नीचे; उल्काएँ यहीं जलती हैं।
- आयनमंडल (80-400 किमी): आयन रेडियो तरंगों को पृथ्वी की ओर परावर्तित करते हैं; ध्रुवीय ज्योतियाँ यहीं दिखती हैं; E परत = केनेली-हेविसाइड, F परत = एपलटन।
- अंटार्कटिका के ऊपर ओज़ोन छिद्र की सूचना 1985 में मिली, कारण CFC; मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल 1987; ओज़ोन दिवस 16 सितंबर।
- ऊष्मा बजट (NCERT): 100 इकाइयों में से 35 परावर्तित (एल्बिडो), 14 वायुमंडल द्वारा और 51 सतह द्वारा अवशोषित; 17 + 48 इकाइयाँ वापस अंतरिक्ष में विकिरित।
- सबसे अधिक सूर्यातप उपोष्ण मरुस्थलों (साफ़ आकाश) पर मिलता है, बादलों वाली विषुवत रेखा पर नहीं; सौर स्थिरांक लगभग 1.94 कैलोरी प्रति वर्ग सेमी प्रति मिनट (NCERT)।
- तापमान व्युत्क्रमण: लंबी, साफ़, शांत शीतकालीन रातें; कोहरा, पाला और धूम-कोहरा लाता है; वायु अपवाह से पाला घाटियों में जमता है।
- हरितगृह प्रभाव पृथ्वी को लगभग शून्य से 18 डिग्री सेल्सियस नीचे के बजाय लगभग 15 डिग्री सेल्सियस पर रखता है; क्योटो प्रोटोकॉल 1997, पेरिस समझौता 2015।
एक नज़र में दोहराव
नाइट्रोजन 78%, ऑक्सीजन 21%, आर्गन 0.93%, कार्बन डाइऑक्साइड लगभग 0.04%; 99% द्रव्यमान 32 किमी के भीतर; क्षोभमंडल ध्रुवों पर 8 किमी, विषुवत रेखा पर 18 किमी, ह्रास दर 6.5 डिग्री सेल्सियस प्रति किमी; समतापमंडल 50 किमी तक, ओज़ोन सहित; मध्यमंडल 50-80 किमी, सबसे ठंडा, उल्काएँ जलती हैं; आयनमंडल 80-400 किमी, रेडियो तरंगें परावर्तित; ओज़ोन छिद्र 1985, मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल 1987; सबसे अधिक सूर्यातप उपोष्ण मरुस्थलों पर; एल्बिडो 35 इकाइयाँ; साफ़, शांत शीत रातों में व्युत्क्रमण; हरितगृह प्रभाव से पृथ्वी 15 डिग्री सेल्सियस पर।