वायु (Air)

1. पृथ्वी का गैसीय सुरक्षा कवच: वायुमंडल

हमारी पृथ्वी चारों ओर से गैसों की एक विशाल, अदृश्य और जीवनदायिनी चादर से घिरी हुई है, जिसे वायुमंडल (Atmosphere) कहा जाता है। पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल इस गैसीय आवरण को धरातल के चारों ओर थामे रखता है। यह वायुमंडल न केवल हमें सांस लेने के लिए आवश्यक प्राणवायु प्रदान करता है, अपितु सूर्य की जानलेवा पराबैंगनी किरणों एवं अंतरिक्ष से आने वाली हानिकारक विकिरणों से भी हमारी रक्षा करता है।

यदि यह गैसीय सुरक्षात्मक आवरण न होता, तो सूर्य के प्रचंड ताप से दिन के समय पृथ्वी का तापमान 100°C से ऊपर खौलने लगता और रात के समय अत्यधिक विकिरण शीतलन के कारण तापमान शून्य से −150°C नीचे गिरकर सब कुछ जमा देता। वायुमंडल ही वह अद्वितीय कारक है जिसने हमारी पृथ्वी को एक जीवंत और उर्वर जैव-मंडल (Biosphere) बनाया है।

2. वायुमंडल का गैसीय संघटन (Composition of Air)

वायु कोई एक एकल गैस नहीं है, बल्कि यह अनेक गैसों, जलवाष्प तथा धूलकणों का एक यांत्रिक मिश्रण है। वायुमंडल में पाई जाने वाली गैसों का प्रतिशत वितरण एवं उनकी उपयोगिता निम्नलिखित है:

• नाइट्रोजन ($N_2$ — लगभग 78%): यह वायुमंडल में सर्वाधिक मात्रा में पाई जाने वाली गैस है। यद्यपि मनुष्य और जीव-जंतु सांस लेते समय कुछ नाइट्रोजन फेफड़ों में ले जाते हैं और बाहर निकाल देते हैं, परंतु पेड़-पौधे वायुमंडल से सीधे नाइट्रोजन ग्रहण नहीं कर सकते। मृदा में तथा दलहनी पौधों की जड़ों में रहने वाले विशेष जीवाणु (जैसे राइजोबियम / Rhizobium) वायुमंडलीय नाइट्रोजन का स्थिरीकरण (Nitrogen Fixation) करके उसे नाइट्रेट्स में बदलते हैं, जिससे पौधे अपने लिए आवश्यक प्रोटीन और ऊतकों का निर्माण करते हैं।
• ऑक्सीजन ($O_2$ — लगभग 21%): यह वायुमंडल की दूसरी सबसे प्रमुख गैस है, जिसे 'प्राणवायु' कहा जाता है। मनुष्य तथा सभी जीव-जंतु श्वसन क्रिया के लिए ऑक्सीजन पर निर्भर हैं। हरे पादप प्रकाश संश्लेषण (Photosynthesis) द्वारा निरंतर ऑक्सीजन का उत्पादन करते हैं। प्राकृतिक अवस्था में जीवों द्वारा ली गई ऑक्सीजन और पौधों द्वारा छोड़ी गई ऑक्सीजन की मात्रा में एक सटीक संतुलन बना रहता है। अंधाधुंध वृक्ष कटाई से यह प्राकृतिक संतुलन संकट में पड़ रहा है।
• आर्गन ($Ar$ — लगभग 0.93%): यह वायुमंडल में तीसरी सबसे प्रचुर गैस है और सर्वाधिक मात्रा में पाई जाने वाली अक्रिय (नोबल) गैस है, जो रासायनिक रूप से स्थिर रहती है।
• कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_2$ — लगभग 0.04%): यद्यपि वायु में इसकी मात्रा बहुत कम है, परंतु जलवायु तंत्र में इसकी भूमिका अत्यधिक महत्वपूर्ण है। हरे पौधे भोजन बनाने के लिए इसका उपयोग करते हैं। साथ ही, यह एक प्रमुख ग्रीनहाउस गैस (Greenhouse Gas) है: यह सूर्य से आने वाली लघु-तरंग सौर विकिरण को आने देती है, परंतु पृथ्वी से वापस लौटने वाली दीर्घ-तरंग पार्थिव अवरक्त विकिरण (Infrared Radiation) को अवशोषित कर धरातल को गर्म बनाए रखती है।

3. ग्रीनहाउस प्रभाव एवं ग्लोबल वॉर्मिंग की विभीषिका

कार्बन डाइऑक्साइड, जलवाष्प और मीथेन द्वारा उत्पन्न प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव अत्यंत कल्याणकारी है; इसके बिना पृथ्वी का औसत तापमान −18°C होता और समस्त जल जम जाता। परंतु आधुनिक अनियंत्रित औद्योगीकरण, जीवाश्म ईंधनों (कोयला, पेट्रोलियम) के अत्यधिक दहन, वाहनों के धुएं और वनों के विनाश ने वायुमंडल में $CO_2$ का अनुपात अत्यधिक बढ़ा दिया है।

ऊष्मा का यह अतिरिक्त संचय ग्लोबल वॉर्मिंग (भूमंडलीय तापन / Global Warming) कहलाता है। इसके कारण ध्रुवीय बर्फ और हिमालयी हिमनद तेजी से पिघल रहे हैं, समुद्र का जलस्तर बढ़ रहा है, तटीय क्षेत्रों में जलप्लावन हो रहा है तथा बिहार जैसे कृषि प्रधान राज्यों में मानसून की अनिश्चितता और सूखे-बाढ़ की घटनाएं उग्र हो रही हैं।

1. वायुमंडल का ऊर्ध्वाधर तापीय स्तरीकरण

हमारा वायुमंडल धरातल से लेकर अंतरिक्ष तक एक समान नहीं है। तापमान, घनत्व तथा रासायनिक विशेषताओं के आधार पर वैज्ञानिकों ने वायुमंडल को धरातल से ऊपर की ओर पांच सुस्पष्ट संकेंद्रीय परतों (Layers of Atmosphere) में विभाजित किया है:

2. वायुमंडल की पांच प्रमुख परतें

• 1. क्षोभमंडल (Troposphere — 0 से 13 किमी):

  यह वायुमंडल की सबसे निचली, सबसे सघन तथा जैविक दृष्टि से सर्वाधिक महत्वपूर्ण परत है। इसकी औसत ऊंचाई 13 किलोमीटर है (ध्रुवों पर लगभग 8 किमी तथा विषुवत वृत्त पर संवहन धाराओं के कारण 18 किमी तक)। संपूर्ण वायुमंडलीय द्रव्यमान का लगभग 75% भाग तथा समस्त जलवाष्प व धूलकण इसी परत में संकेंद्रित हैं। फलस्वरूप, मौसम संबंधी सभी परिवर्तन—बादल बनना, वर्षा, कोहरा, ओलावृष्टि, तड़ित-झंझावात और आंधी-तूफान—केवल इसी क्षोभमंडल में घटित होते हैं। इस परत में ऊंचाई के साथ तापमान घटता है; तापमान में गिरावट की इस दर को सामान्य ह्रास दर (Normal Lapse Rate) कहते हैं, जो प्रति 1,000 मीटर की ऊंचाई पर लगभग 6.5°C (या 165 मीटर पर 1°C) होती है। इसकी ऊपरी सीमा को क्षोभसीमा (Tropopause) कहा जाता है।

• 2. समतापमंडल (Stratosphere — 13 से 50 किमी):

  क्षोभसीमा के ऊपर 50 किलोमीटर की ऊंचाई तक समतापमंडल का विस्तार है। यह परत बादलों, धूलकणों तथा मौसमी हलचलों से पूरी तरह मुक्त और शांत रहती है। यही कारण है कि यह परत जेट हवाई जहाजों (Jet Aeroplanes) के उड़ने के लिए सबसे आदर्श मानी जाती है। समतापमंडल की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता यह है कि इसमें 15 से 35 किमी के बीच ओजोन परत (Ozone Layer / $O_3$) पाई जाती है। ओजोन गैस सूर्य से आने वाली घातक पराबैंगनी किरणों (UV Rays) को अवशोषित कर पृथ्वी के जीवों को त्वचा कैंसर, मोतियाबिंद और आनुवंशिक क्षति से बचाती है। इसकी ऊपरी सीमा समतापसीमा (Stratopause) कहलाती है।

• 3. मध्यमंडल (Mesosphere — 50 से 80 किमी):

  यह वायुमंडल की तीसरी परत है जो 50 से 80 किलोमीटर की ऊंचाई तक फैली है। इस परत में ऊंचाई के साथ तापमान तेजी से गिरता है और इसकी ऊपरी सीमा (मध्यसीमा) पर तापमान घटकर लगभग −100°C तक पहुंच जाता है, जो वायुमंडल का सबसे न्यूनतम तापमान है। अंतरिक्ष से पृथ्वी की ओर तीव्र वेग से आने वाले उल्कापिंड (Meteorites) इसी परत में वायु के घर्षण से जलकर भस्म हो जाते हैं, जिन्हें हम 'टूटता तारा' कहते हैं।

• 4. बाह्य वायुमंडल / आयनमंडल (Thermosphere / Ionosphere — 80 से 400 किमी):

  मध्यसीमा के ऊपर 80 से 400 किलोमीटर तक बाह्य वायुमंडल का विस्तार है। यहां अत्यधिक तीव्र सौर विकिरण के अवशोषण के कारण ऊंचाई के साथ तापमान बहुत तेजी से बढ़ता है और 1,500°C तक पहुंच जाता है। इस परत का निचला भाग आयनमंडल (Ionosphere) कहलाता है, जहां गैसों के अणु विद्युत आवेशित आयनों और मुक्त इलेक्ट्रॉनों में टूट जाते हैं। यह आयनित परत पृथ्वी से प्रसारित रेडियो तरंगों को परावर्तित कर पुनः धरातल पर भेज देती है, जिससे बेतार संचार, मोबाइल नेटवर्क और रेडियो प्रसारण संभव होता है।

• 5. बहिर्मंडल (Exosphere — 400 किमी से ऊपर):

  यह वायुमंडल की सबसे ऊपरी और अंतिम सीमा है। यहां वायु अत्यंत विरल और नगण्य घनत्व वाली होती है। अत्यंत हल्की गैसें जैसे हीलियम और हाइड्रोजन यहीं से अंतरिक्ष में तैरती रहती हैं। इसके बाद वायुमंडल धीरे-धीरे गहरे बाह्य अंतरिक्ष में विलीन हो जाता है।

1. मौसम एवं जलवायु में मौलिक वैज्ञानिक अंतर

आम बोलचाल में लोग 'मौसम' और 'जलवायु' को एक ही समझ लेते हैं, परंतु भूगोल में ये दोनों सर्वथा भिन्न समय-सीमा और परिमाण को व्यक्त करते हैं:

• मौसम (Weather): किसी निश्चित स्थान की अल्पकालिक (घंटे-दर-घंटे या दिन-प्रतिदिन की) वायुमंडलीय अवस्था को मौसम कहते हैं। इसमें तापमान, आर्द्रता, वर्षा, वायुदाब तथा पवन की दिशा व गति की तात्कालिक स्थिति शामिल होती है। मौसम अत्यधिक परिवर्तनशील होता है; यह एक ही दिन में चमकीली धूप से अचानक मूसलाधार बारिश या आंधी में बदल सकता है।
• जलवायु (Climate): किसी विस्तृत भूभाग के मौसम के दीर्घकालिक औसत प्रतिरूप को जलवायु कहते हैं। विश्व मौसम विज्ञान संगठन (WMO) के अनुसार किसी स्थान की जलवायु निर्धारित करने के लिए कम से कम 30 वर्षों या उससे अधिक के मौसम संबंधी आंकड़ों का वैज्ञानिक विश्लेषण किया जाता है। मौसम जहां दिन में कई बार बदल सकता है, वहीं जलवायु एक स्थायी ढांचा प्रदान करती है जो कृषि चक्र, वनस्पति और जनजीवन को तय करती है।

2. वायुमंडलीय तापमान एवं सूर्यताप (Insolation) की गतिकी

वायु में उपस्थित ऊष्मा या शीतलता के परिमाण को तापमान (Temperature) कहते हैं। वायुमंडल का तापमान केवल दिन और रात में ही नहीं, अपितु ऋतुओं के अनुसार भी बदलता है। तापमान के वैश्विक वितरण को नियंत्रित करने वाला सबसे प्रमुख कारक सूर्यताप है।

सूर्यताप / आपतन (Insolation - Incoming Solar Radiation): वह सौर ऊर्जा जो पृथ्वी द्वारा रोकी और अवशोषित की जाती है, उसे सूर्यताप कहते हैं। चूंकि पृथ्वी का आकार एक गोलानुमा (जियोइड) है, अतः धरातल पर पड़ने वाली सूर्य की किरणों का कोण अक्षांश के अनुसार बदलता है:

• भूमध्य रेखा (Equator) पर: सूर्य की किरणें वर्ष भर लगभग लंबवत पड़ती हैं। लंबवत किरणें वायुमंडल के छोटे मार्ग से गुजरती हैं और कम क्षेत्रफल पर अत्यधिक केंद्रित ऊष्मा डालती हैं। अतएव भूमध्य रेखा पर सूर्यताप और तापमान सर्वाधिक होता है।
• ध्रुवों (Poles) की ओर: जैसे-जैसे हम भूमध्य रेखा से ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं, सूर्य की किरणें अत्यधिक तिरछी होती जाती हैं। तिरछी किरणें वायुमंडल की मोटी परत को पार करती हैं और विशाल क्षेत्रफल पर फैल जाती हैं, जिससे प्रति इकाई क्षेत्र कम ऊष्मा मिलती है। यही कारण है कि भूमध्य रेखा से ध्रुवों की ओर जाने पर तापमान निरंतर घटता जाता है और ध्रुव सदैव बर्फ से ढके रहते हैं।

3. नगरीय ऊष्मा द्वीप परिघटना (Urban Heat Island)

आधुनिक कंक्रीट के शहरों का तापमान आसपास के खुले ग्रामीण क्षेत्रों की तुलना में काफी अधिक दर्ज किया जाता है। इस परिघटना को नगरीय ऊष्मा द्वीप (Urban Heat Island) कहा जाता है।

इसके प्रमुख वैज्ञानिक कारण निम्नलिखित हैं:

• निर्माण सामग्री की ऊष्मा धारिता: सड़कों पर बिछा डामर (एस्फाल्ट) तथा बहुमंजिला इमारतों का कंक्रीट दिन में सौर ऊष्मा को भारी मात्रा में सोख लेते हैं और रात में इस ऊष्मा को अत्यंत धीमी गति से विमुक्त करते हैं।
• शहरी संकरी गलियां व वाहनों का धुआं: ऊंची इमारतें संकरी गलियों में गर्म हवा को बंद कर देती हैं, जबकि अनगिनत वाहनों, एयर कंडीशनरों और कारखानों से निकलने वाली अपशिष्ट गर्मी शहरों के वायुमंडल को तंदूर बना देती है।
• हरियाली का अभाव: खुले खेतों और वृक्षों के अभाव के कारण वाष्पोत्सर्जन जनित प्राकृतिक शीतलन नदारद रहता है।

1. वायुदाब: अदृश्य वायु का भार

यद्यपि वायु हमें भारहीन प्रतीत होती है, परंतु पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल वायु के विशाल आवरण को अपनी ओर खींचता है। वायुदाब (Air Pressure) पृथ्वी की सतह पर वायु के भार द्वारा लगाया गया दाब है। समुद्र तल पर वायुदाब सर्वाधिक होता है, जिसका औसत मानक मान 1,013.25 मिलीबार (mb) होता है (यह प्रति वर्ग सेंटीमीटर पर लगभग 1.03 किलोग्राम भार के बराबर है)।

2. ऊर्ध्वाधर प्रवणता: ऊंचाई के साथ वायुदाब में गिरावट

वायुदाब और ऊंचाई के बीच एक अटल संबंध है: वायुदाब समुद्र तल पर सर्वाधिक होता है और ऊंचाई पर जाने पर तेजी से घटता जाता है। जैसे-जैसे हम पर्वतों पर ऊपर चढ़ते हैं:

• हमारे ऊपर स्थित वायु स्तंभ की ऊंचाई और उसका भार कम होता जाता है।
• वायु के अणु दूर-दूर हो जाते हैं और वायु विरल (कम घनी) हो जाती है।
• वायुदाब और ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में अत्यधिक कमी के कारण ही उच्च हिमालयी पर्वतारोहियों को सांस लेने में कठिनाई, सिरदर्द और नाक से खून आने (हाइपोक्सिया) का खतरा रहता है, जिससे बचने के लिए वे ऑक्सीजन सिलेंडर ले जाते हैं।

3. क्षैतिज प्रवणता: तापमान और वायुदाब का व्युत्क्रम संबंध

क्षैतिज रूप से किसी स्थान पर वायुदाब वहां के तापमान द्वारा निर्धारित होता है। तापमान और वायुदाब के बीच विपरीत (उलटा) संबंध पाया जाता है:

• निम्न वायुदाब क्षेत्र (Low-Pressure Area): अधिक तापमान वाले क्षेत्रों में धरातल की वायु गर्म होकर फैलती है, हल्की हो जाती है और संवहन धाराओं के रूप में ऊपर उठती है। वायु के ऊपर उठने से नीचे धरातल पर वायु का अभाव हो जाता है और निम्न वायुदाब का क्षेत्र बन जाता है। ऊपर उठती गर्म हवा नमी लेकर ऊपर ठंडी होती है और बादलों का निर्माण करती है। अतएव, निम्न दाब क्षेत्र प्रायः बादलों से युक्त आकाश और नम/वर्षा वाले मौसम से जुड़ा होता है।
• उच्च वायुदाब क्षेत्र (High-Pressure Area): कम तापमान वाले ठंडे क्षेत्रों में वायु भारी और सघन होती है। भारी ठंडी वायु नीचे की ओर बैठती है (अवतलन), जिससे धरातल पर वायु का भार बढ़ जाता है और उच्च वायुदाब का निर्माण होता है। नीचे बैठती वायु संघनन नहीं होने देती। अतएव, उच्च दाब क्षेत्र स्पष्ट, शांत, धूपयुक्त और शुष्क मौसम से जुड़ा होता है।

4. पवन की उत्पत्ति (Genesis of Wind)

प्रकृति वायुमंडलीय विषमता को सहन नहीं करती। वायुदाब में अंतर के कारण वायु सदैव अपने आप उच्च वायुदाब क्षेत्र से निम्न वायुदाब क्षेत्र की ओर क्षैतिज रूप से बहने लगती है। धरातल पर उच्च दाब से निम्न दाब की ओर गतिशील इस हवा को ही पवन (Wind) कहा जाता है।

1. वैश्विक वायु परिसंचरण: पवन का महा-इंजन

पवन वह गतिशील माध्यम है जो पृथ्वी पर ऊष्मा, आर्द्रता और ऊर्जा का पुनर्वितरण करता है। भूगोलवेत्ताओं ने पवनों को उनकी निरंतरता, प्रभाव क्षेत्र तथा आवधिकता के आधार पर तीन प्रमुख वर्गों में विभाजित किया है:

2. श्रेणी 1: स्थायी पवनें (Planetary Winds / Permanent Winds)

ये वे विशाल पवनें हैं जो वर्ष भर निरंतर एक निश्चित दिशा में विशिष्ट अक्षांशीय दाब कटिबंधों के बीच चलती हैं। पृथ्वी के घूर्णन से उत्पन्न कोरिऑलिस बल (Coriolis Force / फेरेल का नियम) के कारण ये पवनें उत्तरी गोलार्ध में अपनी दाईं ओर तथा दक्षिणी गोलार्ध में अपनी बाईं ओर मुड़ जाती हैं:

• व्यापारिक पवनें (Trade Winds): उपोष्ण उच्च वायुदाब कटिबंधों (अश्व अक्षांश ~30° उ./द.) से भूमध्यरेखीय निम्न वायुदाब (डोलड्रम्स) की ओर निरंतर बहने वाली पवनें। उत्तरी गोलार्ध में ये उत्तर-पूर्वी व्यापारिक पवनें तथा दक्षिणी गोलार्ध में दक्षिण-पूर्वी व्यापारिक पवनें कहलाती हैं। पालदार जहाजों के युग में व्यापारी इन्हीं की सहायता से यात्रा करते थे।
• पछुआ पवनें (Westerlies): उपोष्ण उच्च वायुदाब कटिबंधों से उपध्रुवीय निम्न वायुदाब कटिबंधों (~60° उ./द.) की ओर चलने वाली स्थायी पवनें, जिनकी दिशा सामान्यतः पश्चिम से पूर्व की ओर होती है।
• ध्रुवीय पूर्वी पवनें (Polar Easterlies): अत्यधिक ठंडे ध्रुवीय उच्च वायुदाब केंद्रों से उपध्रुवीय निम्न वायुदाब की ओर बहने वाली बर्फीली और शुष्क पवनें।

3. श्रेणी 2: सामयिक पवनें (Seasonal / Periodic Winds)

ये पवनें विभिन्न ऋतुओं में अपनी बहने की दिशा बदल लेती हैं। इनका मुख्य कारण विशाल स्थलखंडों और समीपवर्ती महासागरों के गर्म और ठंडे होने की दरों में अंतर (विभेदी तापन) है:

• इसका सर्वश्रेष्ठ वैश्विक उदाहरण मानसूनी पवनें (Monsoon Winds) हैं (जो अरबी शब्द मौसिम से बना है), जो भारत और बिहार के संपूर्ण जनजीवन का आधार हैं।
• ग्रीष्म ऋतु में भारतीय उपमहाद्वीप के अत्यधिक तपने से उत्तर भारत में गहरा निम्न दाब बनता है, जिससे हिंद महासागर से जलवाष्प से लदी दक्षिण-पश्चिम मानसूनी पवनें भारत की ओर आकर्षित होती हैं। शीत ऋतु में स्थल के ठंडा होने पर उच्च दाब बनने से पवनें पुनः समुद्र की ओर लौटती हैं (उत्तर-पूर्वी लौटता मानसून)।

4. श्रेणी 3: स्थानीय पवनें (Local Winds)

ये पवनें किसी छोटे क्षेत्र में वर्ष या दिन के किसी विशेष समय में ही चलती हैं:

• स्थल समीर एवं समुद्र समीर (Land and Sea Breezes): तटीय क्षेत्रों में दिन के समय स्थल के शीघ्र गर्म होने से समुद्र से ठंडी हवा जमीन की ओर आती है (समुद्र समीर); रात में स्थल के शीघ्र ठंडा होने से जमीन से समुद्र की ओर हवा बहती है (स्थल समीर)।
• 'लू' (Loo): उत्तर भारत और बिहार के मैदानी भागों में मई और जून के महीनों में दोपहर के समय चलने वाली अत्यधिक गर्म, शुष्क और धूल भरी स्थानीय पवन को लू कहते हैं। इसका तापमान प्रायः 45°C से अधिक होता है और इसके थपेड़ों से प्राणघातक हीटस्ट्रोक (अंगघात) हो सकता है।

1. वायुमंडलीय आर्द्रता एवं जलवाष्प

पृथ्वी के जलस्रोतों (महासागरों, नदियों, झीलों) से सौर ताप के कारण जल निरंतर वाष्पीकृत होकर अदृश्य गैस में बदलता रहता है, जिसे जलवाष्प (Water Vapor) कहते हैं। इसके अतिरिक्त वृक्षों की पत्तियां भी वाष्पोत्सर्जन द्वारा प्रचुर नमी छोड़ती हैं।

वायु में किसी भी समय उपस्थित जलवाष्प की मात्रा को आर्द्रता (Humidity) कहा जाता है। वायु की नमी धारण करने की क्षमता तापमान पर निर्भर करती है: गर्म वायु फैलती है और उसमें ठंडी वायु की तुलना में कहीं अधिक जलवाष्प समा सकती है। जब वायु पूरी तरह जलवाष्प से भर जाती है (उच्च सापेक्ष आर्द्रता), तो हमारे शरीर का पसीना नहीं सूखता और हम अत्यधिक चिपचिपाहट व बेचैनी महसूस करते हैं।

2. संघनन एवं बादलों का निर्माण

जब जलवाष्प से लदी गर्म हवा हल्की होकर ऊपर उठती है, तो ऊपर वायुदाब कम होने से वह फैलती है और रुद्धोष्म (Adiabatic) रूप से ठंडी होने लगती है। ठंडी होते-होते हवा अपने ओसांक (Dew Point) पर पहुंच जाती है, जहां वह 100% संतृप्त हो जाती है।

ओसांक से नीचे ठंडा होने पर अतिरिक्त जलवाष्प पुनः तरल जल की नन्ही बूंदों में बदलने लगती है; इस प्रक्रिया को संघनन (Condensation) कहते हैं। संघनन के लिए हवा में तैरते धूल, धुएं और नमक के सूक्ष्म कण आधार बनते हैं, जिन्हें आर्द्रताग्राही नाभिक कहते हैं। जब अरबों नन्ही जल बूंदें वायुमंडल में एक साथ तैरती हैं, तो उन्हें हम बादल (Clouds) कहते हैं।

3. वर्षण एवं वर्षा के तीन प्रमुख प्रकार

जब बादलों में तैरती जल की बूंदें परस्पर मिलकर इतनी भारी हो जाती हैं कि वायु उन्हें थाम नहीं पाती, तो वे गुरुत्वाकर्षण के कारण धरातल पर गिरने लगती हैं। इस क्रिया को वर्षण (Precipitation) कहते हैं, और जब यह द्रव रूप में गिरती है तो इसे वर्षा (Rain) कहा जाता है। हवा के ऊपर उठने की क्रियाविधि के आधार पर वर्षा तीन प्रकार की होती है:

• 1. संवहनीय वर्षा (Convectional Rainfall):

  धरातल के अत्यधिक तपने से उसके संपर्क की वायु गर्म होकर तेजी से लंबवत संवहन धाराओं में ऊपर उठती है। ऊपर जाकर तीव्र शीतलन से विशाल कपासी-वर्षी (Cumulonimbus) बादल बनते हैं। दोपहर के बाद गरज-चमक और तड़ित के साथ होने वाली यह मूसलाधार बौछारी वर्षा भूमध्यरेखीय प्रदेशों की दैनिक विशेषता है और भारत के मैदानी भागों में ग्रीष्म ऋतु में देखी जाती है।

• 2. पर्वतीय वर्षा (Orographic / Relief Rainfall):

  जब जलवाष्प से लदी आर्द्र पवनें किसी ऊंचे पर्वत या पठारी कगार से टकराती हैं, तो वे पर्वत के ढाल के सहारे ऊपर चढ़ने के लिए विवश हो जाती हैं। पर्वत के पवनाभिमुख ढाल (Windward Slope) पर ऊपर चढ़ती हवा ठंडी होकर भीषण वर्षा करती है। परंतु पर्वत की चोटी पार करके जब हवा पवनाविमुख ढाल (Leeward Slope) पर नीचे उतरती है, तो संपीडन से गर्म हो जाती है और वर्षा नहीं कर पाती। इस सूखे क्षेत्र को वृष्टि-छाया क्षेत्र (Rain-Shadow Area) कहते हैं (जैसे भारत में पश्चिमी घाट का पूर्वी भाग)।

• 3. चक्रवाती वर्षा (Cyclonic / Frontal Rainfall):

  जब दो विपरीत स्वभाव वाली वायु राशियां—एक गर्म व आर्द्र तथा दूसरी ठंडी व भारी—आपस में मिलती हैं, तो दोनों के बीच एक ढलुआ सीमा (वाताग्र / Front) बन जाती है। भारी ठंडी हवा नीचे बैठती है और हल्की गर्म हवा को उसके ऊपर चढ़ना पड़ता है। ऊपर उठती गर्म हवा ठंडी होकर घने बादलों की चादर बनाती है और कई दिनों तक मंद से मध्यम गति की विस्तृत वर्षा करती है।

1. बिहार की उपोष्णकटिबंधीय मानसूनी जलवायु

मध्य गंगा के विशाल उर्वर मैदान में स्थित बिहार एक विशिष्ट उपोष्णकटिबंधीय मानसूनी जलवायु (Subtropical Monsoon Climate) के अंतर्गत आता है। यहां वर्ष भर में तीन प्रमुख ऋतुएं स्पष्ट रूप से अनुभव की जाती हैं: प्रचंड ग्रीष्म ऋतु (मार्च से मई), वर्षा ऋतु या मानसून (जून से सितंबर), तथा सुहावनी व ठंडी शीत ऋतु (नवंबर से फरवरी)।

2. ग्रीष्मकालीन वायुमंडलीय दशाएं: 'लू' और 'आंधी' का प्रकोप

अप्रैल से जून के दौरान सूर्य की किरणें कर्क रेखा की ओर लंबवत होने से बिहार के मैदानी गर्त में भीषण गर्मी पड़ती है और एक गहरा निम्न वायुदाब केंद्र बन जाता है:

• दक्षिण एवं मध्य बिहार के जिलों (जैसे गया, पटना, बक्सर, औरंगाबाद, रोहतास और नवादा) में दिन का तापमान प्रायः 42°C से 46°C तक पहुंच जाता है। (गया बिहार का सबसे गर्म स्थान माना जाता है)।
• इस अवधि में पश्चिम तथा उत्तर-पश्चिम दिशा से चलने वाली प्रचंड, शुष्क और झुलसाने वाली गर्म हवा को 'लू' (Loo) कहा जाता है। इसके थपेड़े शरीर से नमी सोख लेते हैं, जिससे निर्जलीकरण और हीटस्ट्रोक होता है। बिहार राज्य आपदा प्रबंधन प्राधिकरण (BSDMA) विद्यालयों के समय में परिवर्तन और लू से बचाव की आधिकारिक चेतावनी जारी करता है।
• मई-जून की तपती शामों में स्थानीय संवहन से अचानक तीव्र वेग वाली धूल भरी आंधियां (Aandhi) चलती हैं, जो तापमान को 3-4 डिग्री गिराकर तात्कालिक राहत तो देती हैं, परंतु लीची और आम की फसल को भारी क्षति पहुंचाती हैं।

3. दक्षिण-पश्चिम मानसून: बिहार की जीवनरेखा

बिहार की कृषि पूर्णतः दक्षिण-पश्चिम मानसून की बंगाल की खाड़ी शाखा (Bay of Bengal Branch) पर निर्भर है, जिसका प्रवेश सामान्यतः 10 से 15 जून के मध्य राज्य के उत्तर-पूर्वी छोर से होता है:

• वर्षा का क्षेत्रीय वितरण: बिहार में औसत वार्षिक वर्षा लगभग 1,000 से 1,200 मिमी होती है, परंतु इसका वितरण असमान है। हिमालय की तलहटी से सटा उत्तर-पूर्वी जिला किशनगंज बिहार का सर्वाधिक वर्षा वाला जिला है, जहां प्रतिवर्ष 1,500 से 2,000 मिमी तक वर्षा होती है। इसके विपरीत दक्षिण-पश्चिमी जिले (जैसे औरंगाबाद और कैमूर) मात्र 900 से 1,000 मिमी वर्षा प्राप्त करते हैं।
• नेपाल हिमालय की ऊंची पहाड़ियों पर मानसूनी हवाओं के पर्वतीय उत्थान से होने वाली अतिवृष्टि के कारण कोसी, गंडक, बूढ़ी गंडक और बागमती नदियां उफान पर आ जाती हैं, जिससे उत्तर बिहार प्रतिवर्ष भीषण बाढ़ की चपेट में आ जाता है।

4. शीतकालीन दशाएं, पश्चिमी विक्षोभ एवं तापीय प्रतिलोमन स्मॉग

शीत ऋतु में उत्तर से आने वाली बर्फीली हवाओं के कारण गया का तापमान 4°C से 6°C तक गिर जाता है और 'शीत लहर' (Cold Wave) चलती है:

• दिसंबर-जनवरी में भूमध्य सागर से आने वाले शीतोष्ण चक्रवात, जिन्हें पश्चिमी विक्षोभ (Western Disturbances) कहते हैं, बिहार में हल्की फुहारें लाते हैं। यह शीतकालीन वर्षा रबी की फसलों (विशेष रूप से गेहूं, चना और सरसों) के लिए 'अमृत' समान सिद्ध होती है।
• वायुमंडलीय तापीय प्रतिलोमन एवं वायु प्रदूषण (AQI Crisis): सर्दियों की शांत रातों में धरातल से तेज विकिरण शीतलन के कारण जमीन के पास की हवा अत्यधिक ठंडी हो जाती है, जबकि उसके ऊपर गर्म हवा की परत छा जाती है। इसे तापीय प्रतिलोमन (Temperature Inversion) कहते हैं। यह गर्म हवा की परत एक ढक्कन की भांति कार्य करती है, जो वाहनों के धुएं, कारखानों के उत्सर्जन और धूलकणों ($PM_{2.5}$ व $PM_{10}$) को ऊपर नहीं उठने देती। परिणामस्वरूप घना कोहरा और जहरीला स्मॉग छा जाता है, जिससे पटना, मुजफ्फरपुर और गया में वायु गुणवत्ता सूचकांक (AQI > 350) अत्यंत गंभीर श्रेणी में पहुंच जाता है। इसके निवारण हेतु बिहार राज्य प्रदूषण नियंत्रण पर्षद (BSPCB) स्वच्छ वायु कार्ययोजना संचालित करता है।