वायुमंडल संरचना और संयोजन (Atmosphere structure and composition)

वायुमंडल संरचना और संयोजन

पृथ्वी का वायुमंडल जीवनदायी वातावरण है। UPSC प्रीलिम्स में कभी-कभी पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना के संबंध में प्रश्न पूछे जा सकते हैं। इसलिए, IAS परीक्षा के उम्मीदवारों को वातावरण की संरचना के बारे में प्रासंगिक तथ्यों को जानना चाहिए।

वायुमंडल क्या है –

हम सभी जानते हैं कि पृथ्वी जीवन की उपस्थिति के कारण एक अनूठा ग्रह है, हवा इस ग्रह पर जीवन के अस्तित्व के लिए आवश्यक शर्तों में से एक है, वायु अनेक गैसों का मिश्रण है और यह पृथ्वी को चारों ओर से घेरती है। पृथ्वी के चारों ओर की वायु को वायुमण्डल कहते हैं।

पृथ्वी के वायुमंडल के बारे में मुख्य तथ्य :

1. पृथ्वी के वायुमंडल की मोटाई लगभग 480 किमी है, 99 प्रतिशत मोटाई पृथ्वी से 32 किमी की ऊंचाई तक है।
2. ऊंचाई बढ़ने के साथ वायुदाब कम हो जाता है।
3. वायुमंडल में गैसों का मिश्रण है जो पृथ्वी पर जीवन का निर्वाह करता है।
4. पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण वातावरण को स्थिर रखने में मदद करता है।
5. वायुमंडल की प्रमुख भूमिका पराबैंगनी किरणों के प्रवेश को रोकना है।

नासा के अनुसार, पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना इस प्रकार है:

• नाइट्रोजन (N2)- 78 प्रतिशत
• ऑक्सीजन (O2) – 21 प्रतिशत
• आर्गन (Ar) – 0.93 प्रतिशत
• कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) – 0.04 प्रतिशत
• नियॉन (Ne), हीलियम (He), मीथेन (CH4), क्रिप्टन (Kr) और हाइड्रोजन (H2), साथ ही जल वाष्प की ट्रेस मात्रा

वायुमंडल की संयोजन (Composition of the Atmosphere) :

वायुमंडल गैस की एक परत या गैसों की परतें होती हैं जो किसी ग्रह को ढँक देती हैं और ग्रह पिंड के गुरुत्वाकर्षण द्वारा अपने स्थान पर बनी रहती हैं। जब गुरुत्वाकर्षण बहुत अधिक होता है और वातावरण का तापमान कम होता है तो ग्रह वातावरण को बरकरार रखता है।

• पृथ्वी का वातावरण नाइट्रोजन (78%), ऑक्सीजन (21%), आर्गन (0.9%), कार्बन डाइऑक्साइड (0.04%) और ट्रेस गैसों से बना है। जलवाष्प की एक परिवर्तनशील मात्रा भी वायुमंडल में (समुद्र तल पर लगभग 1%) मौजूद होती है और यह ऊंचाई के साथ घटती जाती है।

• कार्बन डाइऑक्साइड गैस ग्रीनहाउस प्रभाव के लिए काफी हद तक जिम्मेदार है। यह आने वाले सौर विकिरण के लिए पारदर्शी है लेकिन बाहर जाने वाले स्थलीय विकिरण के लिए अपारदर्शी है। यह स्थलीय विकिरण के एक भाग को अवशोषित कर लेता है और इसका कुछ भाग पृथ्वी की सतह की ओर परावर्तित कर देता है।

• वातावरण में धूल के कण भी मौजूद हैं। वे विभिन्न स्रोतों जैसे महीन मिट्टी, धुएं-कालिख, पराग, धूल और उल्काओं के विघटित कणों से उत्पन्न होते हैं। धूल और नमक के कण हीड्रोस्कोपिक नाभिक के रूप में कार्य करते हैं जिसके चारों ओर जल वाष्प संघनित होकर बादलों का निर्माण करता है।

नाइट्रोजन (Nitrogen)

• वायुमंडल 78% नाइट्रोजन (N2) से बना है।
• नाइट्रोजन का उपयोग सीधे हवा से नहीं किया जा सकता है।
• प्रोटीन बनाने के लिए जैविक चीजों को नाइट्रोजन की आवश्यकता होती है।
• नाइट्रोजन चक्र जीवित चीजों के लिए आवश्यक नाइट्रोजन की आपूर्ति करने का तरीका है।

ऑक्सीजन (Oxygen)

• वायुमंडल 21% ऑक्सीजन(O) से बना है।
• यह सभी जीवित चीजों द्वारा उपयोग किया जाता है और श्वसन के लिए आवश्यक है।
• यह जलाने के लिए अनिवार्य है।

आर्गन (Argon)

• वायुमंडल 0.9% आर्गन से बना है।
• यह मुख्य रूप से प्रकाश बल्बों में उपयोग किए जाते हैं।

कार्बन डाइऑक्साइड (Carbon dioxide)

• वायुमंडल 0.04% कार्बन डाइऑक्साइड (CO2) से बना है।
• पौधे इसका उपयोग ऑक्सीजन बनाने के लिए करते हैं।
• यह महत्वपूर्ण है क्योंकि यह आउटगोइंग (मिलनसार) स्थलीय विकिरण के लिए अपारदर्शी है और आने वाले सौर विकिरण के लिए पारदर्शी है।
• यह ग्रीनहाउस प्रभाव के लिए जिम्मेदार गैसों में से एक है।

ओजोन गैस (Ozone Gas)

• पृथ्वी की सतह से लगभग 10-50 किमी ऊपर मौजूद है और सूर्य से यूवी (पराबैंगनी किरणों) को अवशोषित करने के लिए एक चलनी के रूप में कार्य करता है।
• ओजोन हानिकारक किरणों को पृथ्वी की सतह तक पहुंचने से रोकता है।

जल वाष्प (Water vapour)

• जल वाष्प एक परिवर्तनशील गैस है, यह ऊंचाई के साथ घटती है।
• यह भूमध्य रेखा से ध्रुवों की ओर भी गिरता है।
• यह एक कंबल की तरह काम करता है जिससे पृथ्वी न तो बहुत गर्म होती है और न ही बहुत ठंडी होती है।
• यह हवा में स्थिरता और अस्थिरता में भी योगदान देता है।

धूल के कण (Dust particles)

• ध्रुवीय और भूमध्यरेखीय क्षेत्रों के विपरीत शुष्क हवाओं के कारण समशीतोष्ण और उपोष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में धूल के कण अधिक सांद्रता में होते हैं।
• वे हीड्रोस्कोपिक नाभिक के रूप में कार्य करते हैं, जिसके ऊपर वायुमंडल का जलवाष्प संघनित होकर बादल बनाता है।

वायुमंडल संरचना (Atmosphere composition)

तापमान की स्थिति के आधार पर वायुमंडल को पांच अलग-अलग परतों में बांटा गया है –

1. क्षोभमंडल (Troposphere)
2. समताप मंडल (Stratosphere)
3. मध्यमंडल (Mesosphere)
4. थर्मोस्फीयर (Thermosphere)
5. एक्सोस्फीयर (Exosphere)

1. क्षोभमंडल (Troposphere) :

• यह वायुमंडल की सबसे निचली परत है।
• क्षोभमंडल की औसत ऊंचाई 13 किमी है, इसकी ऊंचाई ध्रुवों के पास लगभग 8 किमी और भूमध्य रेखा पर लगभग 18 किमी है। भूमध्य रेखा पर इसकी मोटाई सबसे अधिक होती है क्योंकि मजबूत संवहन धाराओं द्वारा गर्मी को बड़ी ऊंचाई तक पहुँचाया जाता है।
• सभी जलवायु और मौसम परिवर्तन वायुमंडल की इस परत में होते हैं।
• ऊंचाई में वृद्धि के साथ तापमान घटता है, प्रत्येक 165 मीटर ऊंचाई के लिए, तापमान 1 ℃ (सामान्य चूक दर) से कम हो जाता है।
• ट्रोपोपॉज़ एक ऐसा क्षेत्र है जो क्षोभमंडल को समताप मंडल से अलग करता है। इस क्षेत्र में तापमान लगभग स्थिर है (भूमध्य रेखा पर -80 ℃ और ध्रुवों पर लगभग -45 ℃) और इसलिए, इसे ट्रोपोपॉज़ कहा जाता है।

2. समताप मंडल (Stratosphere) :

• यह वायुमंडल की दूसरी परत है, जो क्षोभमंडल के ठीक ऊपर है और 50 किमी की ऊंचाई तक फैली हुई है।
• वायुमंडल की इस परत में ओजोन परत होती है जो सूर्य से पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करती है और जीवन को ऊर्जा के हानिकारक रूपों से बचाती है। ओजोन परत द्वारा अवशोषित यूवी विकिरण गर्मी में परिवर्तित हो जाते हैं, यही कारण है कि समताप मंडल बढ़ती ऊंचाई (क्षोभमंडल के विपरीत) के साथ गर्म हो जाता है।
• वायुमण्डल की इस परत में मौसम संबंधी घटनाएँ अनुपस्थित होती हैं, इसीलिए वायुयान समताप मंडल में सुगम सवारी के लिए उड़ान भरते हैं।
• स्ट्रैटोपॉज़ समताप मंडल और मेसोस्फीयर को अलग करता है।

3. मध्यमंडल (Mesosphere) :

• मेसोस्फीयर वायुमंडल की तीसरी परत है जो 80 किमी की ऊंचाई तक फैली हुई है।
• इस परत में ऊंचाई बढ़ने के साथ तापमान घटता है और 80 किमी की ऊंचाई पर शून्य से 100 डिग्री सेल्सियस नीचे चला जाता है।
• बाहरी अंतरिक्ष से वायुमंडल में प्रवेश करने पर इस परत में उल्कापिंड जलते हैं।
• इसकी ऊपरी सीमा मेसोपॉज है जो मेसोस्फीयर और थर्मोस्फीयर को अलग करती है।

4. थर्मोस्फीयर (Thermosphere) :

• आयनमंडल थर्मोस्फीयर के भीतर स्थित है। यह मध्यमंडल के ऊपर 80 से 400 किमी के बीच स्थित है और इसमें आयन नामक विद्युत आवेशित कण होते हैं, इसलिए इसका नाम आयनोस्फीयर है।
• वायुमण्डल की इस परत में ऊँचाई के साथ तापमान में वृद्धि होती है।
• पृथ्वी से प्रेषित रेडियो तरंगें इस परत द्वारा पृथ्वी पर वापस परावर्तित हो जाती हैं।
• उपग्रह थर्मोस्फीयर के ऊपरी भाग में परिक्रमा करते हैं।

5. एक्सोस्फीयर (Exosphere) :

• थर्मोस्फीयर के ऊपर वायुमंडल की सबसे ऊपरी परत को एक्सोस्फीयर कहा जाता है।
• यह परत धीरे-धीरे बाह्य अंतरिक्ष में विलीन हो जाती है।

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