वायुमंडल (Atmosphere)

ए. गैसीय संरचना:

• नाइट्रोजन ($N_2$): $78.08\%$ - अक्रिय मंदक, नाइट्रोजन स्थिरीकरण के माध्यम से पौधों के प्रोटीन संश्लेषण के लिए आवश्यक।
• ऑक्सीजन ($O_2$): $20.95\%$ — श्वसन और रासायनिक दहन के लिए महत्वपूर्ण।
• आर्गन ($Ar$): $0.93\%$ — उत्कृष्ट गैस.
• कार्बन डाइऑक्साइड ($CO_2$): $0.04\%$ — पौधों के प्रकाश संश्लेषण के लिए महत्वपूर्ण; स्थलीय विकिरण को अवशोषित करने वाली ग्रीनहाउस गैस के रूप में कार्य करता है।
• ओजोन ($O_3$) और जल वाष्प ($H_2O$): सौर यूवी किरणों को अवशोषित करता है; जलवाष्प बादल और वर्षा चक्र को संचालित करता है।

बी. पांच संकेंद्रित परतें:

1. क्षोभमंडल (0 – 18 किमी):
   • सबसे निचली, सबसे घनी परत (कुल वायुमंडलीय द्रव्यमान का $75\%$)। औसत मोटाई: ध्रुवों पर $8\text{ km}$, भूमध्य रेखा पर $18\text{ km}$ (मजबूत भूमध्यरेखीय संवहन धाराओं के कारण)।
   • इसमें लगभग सभी जल वाष्प, बादल और धूल शामिल हैं। सभी मौसम की घटनाएं (बादल, बारिश, तूफान, कोहरा) यहां होती हैं।
   • सामान्य चूक दर: ऊंचाई बढ़ने के साथ $6.5^\circ\text{C per } 1,000\text{ meters}$ ($1^\circ\text{C per } 165\text{ meters}$) की दर से तापमान लगातार घटता जाता है। ऊपरी सीमा: *ट्रोपोपॉज़*.
2. समताप मंडल (18 – 50 किमी):
   • संवहनी अशांति या बादलों के बिना शांत, शुष्क हवा; वाणिज्यिक जेट विमान उड़ाने के लिए आदर्श.
   §55$15\text{ and } 35\text{ km}$ के बीच ओजोन परत (ओजोनोस्फीयर) शामिल है, जो सूर्य से खतरनाक पराबैंगनी (यूवी) विकिरण को अवशोषित करता है, त्वचा कैंसर और आनुवंशिक उत्परिवर्तन से स्थलीय जीवन की रक्षा करता है। ऊपरी सीमा: *स्ट्रेटोपॉज़*.
3. मेसोस्फीयर (50 - 80 किमी):
   • संपूर्ण वायुमंडल में तापमान सबसे निचले स्तर पर गिर जाता है ($-100^\circ\text{C}$ जितना कम)।
   • अंतरिक्ष से प्रवेश करने पर घर्षण के कारण अधिकांश उल्कापिंड इसी परत में जल जाते हैं। ऊपरी सीमा: *मेसोपॉज़*.
4. थर्मोस्फीयर / आयनमंडल (80 – 450 किमी):
   • गैसों को सौर एक्स-रे द्वारा विद्युत रूप से चार्ज (आयनीकृत) किया जाता है। उच्च-आवृत्ति रेडियो तरंगों को पृथ्वी पर वापस भेजता है, जिससे वैश्विक वायरलेस दूरसंचार सक्षम हो जाता है। चमकदार औरोरस (उत्तरी और दक्षिणी रोशनी) प्रदर्शित करता है।
5. एक्सोस्फीयर (450 किमी आगे):
   • अत्यंत दुर्लभ बाहरी किनारा धीरे-धीरे अंतरग्रहीय अंतरिक्ष के निर्वात में विलीन हो रहा है, जिसमें हाइड्रोजन और हीलियम के अंश शामिल हैं।

ए. सूर्यातप एवं ताप बजट:

• सूर्यताप: आने वाली सौर विकिरण पृथ्वी द्वारा लघु विद्युत चुम्बकीय तरंगों के रूप में प्राप्त होती है।
• स्थलीय विकिरण: लंबी-तरंग अवरक्त विकिरण रात में गर्म पृथ्वी की सतह से वापस अंतरिक्ष में विकीर्ण हो जाता है।
• हीट बजट: आने वाले सौर विकिरण के $100\text{ units}$ में से:
  • $35\text{ units}$ पृथ्वी को गर्म किए बिना तुरंत वापस अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाते हैं ($27$ बादलों द्वारा, $6$ बिखरने से, $2$ बर्फ/बर्फ द्वारा) - यह पृथ्वी का अल्बेडो ($35\%$) है।
  • $14\text{ units}$ वायुमंडलीय गैसों द्वारा सीधे अवशोषित होते हैं।
  • $51\text{ units}$ पृथ्वी की सतह तक पहुंचें और गर्म करें ($34$ प्रत्यक्ष + $17$ फैलाना विकिरण)।
  • पृथ्वी एक स्थिर वैश्विक थर्मल संतुलन ($\approx 15^\circ\text{C}$) बनाए रखते हुए सभी $51\text{ units}$ को वापस अंतरिक्ष में विकीर्ण कर देती है।

बी. वैश्विक दबाव बेल्ट:

1. भूमध्यरेखीय निम्न दबाव बेल्ट (डोलड्रम्स, $0^\circ - 5^\circ\text{ N & S}$): तीव्र सौर ताप के कारण हवा फैलती है, हल्की हो जाती है, और लंबवत रूप से ऊपर उठती है, जिससे दोपहर के तूफान के साथ कम दबाव की एक शांत बेल्ट बनती है।
2. उपोष्णकटिबंधीय उच्च दबाव बेल्ट (अश्व अक्षांश, $30^\circ - 35^\circ\text{ N & S}$): भूमध्य रेखा से उठने वाली हवा ठंडी होती है और यहीं नीचे उतरती है (कम हो जाती है), जिससे शांत, शुष्क, उच्च दबाव वाली बेल्ट बनती है।
3. उपध्रुवीय निम्न दबाव बेल्ट ($60^\circ - 65^\circ\text{ N & S}$): पृथ्वी के घूर्णन के केन्द्रापसारक बल के कारण हवा बाहर की ओर फेंकती है, जिससे गतिशील निम्न दबाव बनता है।
4. ध्रुवीय उच्च दबाव बेल्ट ($90^\circ\text{ N & S}$): तीव्र जमा देने वाली ठंड के कारण हवा सिकुड़ती है, घनी हो जाती है और डूब जाती है, जिससे स्थायी उच्च दबाव बनता है।

ए. फेरेल का नियम और कोरिओलिस बल:

पृथ्वी के पश्चिम से पूर्व की ओर घूमने के कारण, कोरिओलिस बल सभी स्वतंत्र रूप से घूमने वाली वस्तुओं (हवाओं और समुद्री धाराओं) को उत्तरी गोलार्ध में उनकी दाईं ओर और दक्षिणी गोलार्ध में उनकी बाईं ओर (फेरेल का नियम) की ओर विक्षेपित करता है।

बी. ग्रहों की हवाएँ:

• व्यापारिक हवाएँ: उपोष्णकटिबंधीय उच्च से भूमध्यरेखीय निम्न की ओर लगातार चलती हैं। उत्तरी गोलार्ध में उत्तर-पूर्व व्यापार और दक्षिणी गोलार्ध में दक्षिण-पूर्व व्यापार के रूप में विक्षेपित।
• पश्चिमी हवाएं: उपोष्णकटिबंधीय उच्च से उपध्रुवीय निम्न की ओर झटका। उत्तर में दक्षिण-पश्चिमी हवाएँ और दक्षिण में उत्तर-पश्चिमी हवाएँ के रूप में विक्षेपित (समुद्र-प्रभुत्व वाले दक्षिणी गोलार्ध में अत्यधिक मजबूत: *गर्जनशील चालीसवें, उग्र अर्द्धशतक, श्रीकिंग साठ*)।
• ध्रुवीय ईस्टरलीज़: ध्रुवीय उच्च से उपध्रुवीय निम्न की ओर झटका।

C. आवधिक हवाएँ: भूमि और समुद्री हवाएँ:

• समुद्री हवा (दिन के समय): भूमि पानी की तुलना में तेजी से गर्म होती है। भूमि के ऊपर हवा गर्म होती है, फैलती है और ऊपर उठती है (कम दबाव)। इसे बदलने के लिए समुद्र से घनी ठंडी हवा अंतर्देशीय तट की ओर बहती है।
• भूमि हवा (रात का समय): भूमि समुद्र की तुलना में तेजी से ठंडी होती है। समुद्र के ऊपर हवा अपेक्षाकृत गर्म होती है और ऊपर उठती है (कम दबाव)। भूमि से घनी ठंडी हवा समुद्र की ओर चलती है।

डी. चक्रवात बनाम प्रतिचक्रवात:

• चक्रवात: उच्च दबाव से घिरा एक तीव्र निम्न दबाव केंद्र; हवाएँ तेजी से अंदर की ओर उत्तरी गोलार्ध में वामावर्त और दक्षिणी गोलार्ध में दक्षिणावर्त घूमती हैं। प्रचंड आँधी और मूसलाधार वर्षा लाता है।
• प्रतिचक्रवात: उत्तर में दक्षिणावर्त दिशा में बाहर की ओर चलने वाली हल्की हवाओं वाला एक उच्च दबाव केंद्र; शांत, साफ़, धूप वाला मौसम लाता है।