मौसम विज्ञान, और दीर्घकालिक विविधताओं में लगे - जलवायु विज्ञान।

वायुमंडल की मोटाई पृथ्वी की सतह से 1500 किमी दूर है। वायु का कुल द्रव्यमान अर्थात् गैसों का मिश्रण जो वायुमंडल का निर्माण करता है, 5.1-5.3 * 10 ^ 15 टन है। स्वच्छ शुष्क हवा का आणविक भार 29 है। समुद्र तल पर 0 ° C पर दबाव 101,325 है पा, या 760 मिमी। आर टी. कला।; महत्वपूर्ण तापमान - 140.7 डिग्री सेल्सियस; महत्वपूर्ण दबाव 3.7 एमपीए। 0 डिग्री सेल्सियस पर पानी में हवा की घुलनशीलता 0.036%, 25 डिग्री सेल्सियस - 0.22% पर होती है।

वातावरण की भौतिक स्थिति निर्धारित होती है। वायुमंडल के मुख्य पैरामीटर: वायु घनत्व, दबाव, तापमान और संरचना। जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, हवा का घनत्व कम होता जाता है। ऊंचाई में बदलाव के साथ तापमान भी बदलता है। ऊर्ध्वाधर विभिन्न तापमान और विद्युत गुणों, विभिन्न वायु स्थितियों की विशेषता है। वातावरण में तापमान के आधार पर, निम्नलिखित मुख्य परतों को प्रतिष्ठित किया जाता है: क्षोभमंडल, समताप मंडल, मेसोस्फीयर, थर्मोस्फीयर, एक्सोस्फीयर (बिखरने वाला क्षेत्र)। आसन्न गोले के बीच वातावरण के संक्रमणकालीन क्षेत्रों को क्रमशः ट्रोपोपॉज़, स्ट्रैटोपॉज़ आदि कहा जाता है।

क्षोभ मंडल- निचला, मुख्य, सबसे अधिक अध्ययन किया गया, ध्रुवीय क्षेत्रों में 8-10 किमी ऊंचा, समशीतोष्ण अक्षांशों में 10-12 किमी तक, भूमध्य रेखा पर 16-18 किमी। वायुमंडल के कुल द्रव्यमान का लगभग 80-90% और लगभग सभी जल वाष्प क्षोभमंडल में केंद्रित हैं। हर 100 मीटर ऊपर उठने पर क्षोभमंडल में तापमान औसतन 0.65 डिग्री सेल्सियस कम हो जाता है और ऊपरी हिस्से में -53 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। क्षोभमंडल की इस ऊपरी परत को ट्रोपोपॉज कहते हैं। क्षोभमंडल में, अशांति और संवहन अत्यधिक विकसित होते हैं, प्रमुख भाग केंद्रित होता है, बादल उठते हैं, विकसित होते हैं।

स्ट्रैटोस्फियर- 11-50 किमी की ऊंचाई पर स्थित वायुमंडल की परत। 11-25 किमी परत (समताप मंडल की निचली परत) में तापमान में मामूली बदलाव और 25-40 किमी परत में इसकी वृद्धि -56.5 से 0.8 डिग्री सेल्सियस (समताप मंडल की ऊपरी परत या उलटा क्षेत्र) हैं। ठेठ। लगभग 40 किमी की ऊंचाई पर 273 के (0 डिग्री सेल्सियस) के मान तक पहुंचने के बाद, तापमान 55 किमी की ऊंचाई तक स्थिर रहता है। स्थिर तापमान के इस क्षेत्र को समताप मंडल कहा जाता है और समताप मंडल और मध्यमंडल के बीच की सीमा है।

यह समताप मंडल में है कि परत स्थित है ओजोनमंडल("ओजोन परत", 15-20 से 55-60 किमी की ऊंचाई पर), जो जीवन की ऊपरी सीमा को निर्धारित करता है। समताप मंडल और मेसोस्फीयर का एक महत्वपूर्ण घटक ओजोन है, जो कि 30 किमी की ऊंचाई पर सबसे अधिक तीव्रता से फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप बनता है। सामान्य दबाव पर ओजोन का कुल द्रव्यमान 1.7-4 मिमी मोटा होगा, लेकिन यह भी पराबैंगनी को अवशोषित करने के लिए पर्याप्त है, जो जीवन के लिए हानिकारक है। ओजोन का विनाश तब होता है जब यह मुक्त कणों, नाइट्रिक ऑक्साइड, हलोजन युक्त यौगिकों ("फ्रीन्स" सहित) के साथ संपर्क करता है। ओजोन - ऑक्सीजन की एक अपररूपता, निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप बनती है, आमतौर पर बारिश के बाद, जब परिणामी यौगिक क्षोभमंडल की ऊपरी परतों तक बढ़ जाता है; ओजोन में एक विशिष्ट गंध होती है।

पराबैंगनी विकिरण (180-200 एनएम) का अधिकांश लघु-तरंग दैर्ध्य भाग समताप मंडल में बरकरार रहता है और लघु तरंगों की ऊर्जा रूपांतरित हो जाती है। इन किरणों के प्रभाव में, चुंबकीय क्षेत्र बदल जाते हैं, अणु टूट जाते हैं, आयनीकरण, गैसों का नया निर्माण और अन्य रासायनिक यौगिक होते हैं। इन प्रक्रियाओं को उत्तरी रोशनी, बिजली और अन्य चमक के रूप में देखा जा सकता है। समताप मंडल में लगभग कोई जलवाष्प नहीं है।

मीसोस्फीयर 50 किमी की ऊंचाई से शुरू होती है और 80-90 किमी तक फैली हुई है। 75-85 किमी की ऊंचाई तक यह -88 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है। मेसोस्फीयर की ऊपरी सीमा मेसोपॉज़ है।

बाह्य वायुमंडल(दूसरा नाम आयनोस्फीयर है) - मेसोस्फीयर के बाद वायुमंडल की परत - 80-90 किमी की ऊंचाई से शुरू होती है और 800 किमी तक फैली हुई है। थर्मोस्फीयर में हवा का तापमान तेजी से और लगातार बढ़ता है और कई सौ या हजारों डिग्री तक पहुंच जाता है।

बहिर्मंडल- प्रकीर्णन क्षेत्र, थर्मोस्फीयर का बाहरी भाग, 800 किमी से ऊपर स्थित है। एक्सोस्फीयर में गैस अत्यधिक दुर्लभ होती है, और इसलिए इसके कण इंटरप्लेनेटरी स्पेस (अपव्यय) में लीक हो जाते हैं।
100 किमी की ऊंचाई तक, वातावरण एक सजातीय (एकल चरण), गैसों का अच्छी तरह मिश्रित मिश्रण है। उच्च परतों में, ऊंचाई में गैसों का वितरण उनके आणविक भार पर निर्भर करता है, भारी गैसों की सांद्रता पृथ्वी की सतह से दूरी के साथ तेजी से घटती है। गैस घनत्व में कमी के कारण समताप मंडल में तापमान 0°C से गिरकर मध्यमंडल में -110°C हो जाता है। हालांकि, 200-250 किमी की ऊंचाई पर अलग-अलग कणों की गतिज ऊर्जा लगभग 1500 डिग्री सेल्सियस के तापमान से मेल खाती है। 200 किमी से ऊपर, तापमान और गैस घनत्व में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव समय और स्थान में देखे जाते हैं।

लगभग 2000-3000 किमी की ऊंचाई पर, एक्सोस्फीयर धीरे-धीरे तथाकथित निकट अंतरिक्ष निर्वात में गुजरता है, जो कि इंटरप्लेनेटरी गैस के अत्यधिक दुर्लभ कणों, मुख्य रूप से हाइड्रोजन परमाणुओं से भरा होता है। लेकिन यह गैस अंतरग्रहीय पदार्थ का ही हिस्सा है। दूसरा भाग धूमकेतु और उल्कापिंड मूल के धूल जैसे कणों से बना है। इन अत्यंत दुर्लभ कणों के अलावा, सौर और गांगेय मूल के विद्युत चुम्बकीय और कणिका विकिरण इस अंतरिक्ष में प्रवेश करते हैं।

क्षोभमंडल वायुमंडल के द्रव्यमान का लगभग 80% हिस्सा है, समताप मंडल लगभग 20% है; मेसोस्फीयर का द्रव्यमान 0.3% से अधिक नहीं है, थर्मोस्फीयर वायुमंडल के कुल द्रव्यमान का 0.05% से कम है। वायुमंडल में विद्युत गुणों के आधार पर, न्यूट्रोस्फीयर और आयनोस्फीयर को प्रतिष्ठित किया जाता है। वर्तमान में यह माना जाता है कि वातावरण 2000-3000 किमी की ऊंचाई तक फैला हुआ है।

वायुमंडल में गैस की संरचना के आधार पर, होमोस्फीयर और हेटरोस्फीयर को प्रतिष्ठित किया जाता है। हेटरोस्फीयर- यह वह क्षेत्र है जहां गुरुत्वाकर्षण गैसों के पृथक्करण को प्रभावित करता है, क्योंकि। इस ऊंचाई पर उनका मिश्रण नगण्य है। इसलिए हेटरोस्फीयर की परिवर्तनशील संरचना का अनुसरण करता है। इसके नीचे वायुमंडल का एक अच्छी तरह से मिश्रित, सजातीय भाग है जिसे होमोस्फीयर कहा जाता है। इन परतों के बीच की सीमा को टर्बोपॉज कहा जाता है और यह लगभग 120 किमी की ऊंचाई पर स्थित है।

वायुमंडलीय दबाव - इसमें वस्तुओं और पृथ्वी की सतह पर वायुमंडलीय वायु का दबाव। सामान्य वायुमंडलीय दबाव 760 मिमी एचजी है। कला। (101 325 पा)। ऊंचाई में प्रत्येक किलोमीटर की वृद्धि के लिए, दबाव 100 मिमी कम हो जाता है।

वायुमंडल की संरचना

पृथ्वी का वायु खोल, जिसमें मुख्य रूप से गैसें और विभिन्न अशुद्धियाँ (धूल, पानी की बूंदें, बर्फ के क्रिस्टल, समुद्री लवण, दहन उत्पाद) शामिल हैं, जिनकी मात्रा स्थिर नहीं है। मुख्य गैसें नाइट्रोजन (78%), ऑक्सीजन (21%) और आर्गन (0.93%) हैं। कार्बन डाइऑक्साइड CO2 (0.03%) के अपवाद के साथ, वातावरण बनाने वाली गैसों की सांद्रता लगभग स्थिर है।

वायुमंडल में SO2, CH4, NH3, CO, हाइड्रोकार्बन, HC1, HF, Hg वाष्प, I2, साथ ही NO और कई अन्य गैसें कम मात्रा में होती हैं। क्षोभमंडल में लगातार बड़ी मात्रा में निलंबित ठोस और तरल कण (एयरोसोल) होते हैं।

अंतरिक्ष ऊर्जा से भरा है। ऊर्जा असमान रूप से अंतरिक्ष को भरती है। इसकी एकाग्रता और निर्वहन के स्थान हैं। इस तरह आप घनत्व का अनुमान लगा सकते हैं। ग्रह एक व्यवस्थित प्रणाली है, जिसमें केंद्र में पदार्थ का अधिकतम घनत्व होता है और परिधि की ओर एकाग्रता में क्रमिक कमी होती है। इंटरेक्शन फोर्स पदार्थ की स्थिति को निर्धारित करती है, जिस रूप में यह मौजूद है। भौतिकी पदार्थों के एकत्रीकरण की स्थिति का वर्णन करती है: ठोस, तरल, गैस, और इसी तरह।

वायुमंडल वह गैसीय माध्यम है जो ग्रह को घेरता है। पृथ्वी का वातावरण मुक्त गति की अनुमति देता है और प्रकाश को गुजरने देता है, जिससे एक ऐसा स्थान बनता है जिसमें जीवन पनपता है।

पृथ्वी की सतह से लगभग 16 किलोमीटर (भूमध्य रेखा से ध्रुवों तक कम, मौसम पर भी निर्भर करता है) की ऊंचाई तक के क्षेत्र को क्षोभमंडल कहा जाता है। क्षोभमंडल वह परत है जिसमें वायुमंडल में लगभग 80% हवा होती है और लगभग सभी जल वाष्प। यह यहां है कि मौसम को आकार देने वाली प्रक्रियाएं होती हैं। ऊंचाई के साथ दबाव और तापमान में कमी आती है। हवा के तापमान में कमी का कारण रुद्धोष्म प्रक्रिया है, जब गैस फैलती है तो ठंडी हो जाती है। क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा पर, मान -50, -60 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकते हैं।

इसके बाद स्ट्रैटोस्फियर आता है। यह 50 किलोमीटर तक फैला हुआ है। वायुमंडल की इस परत में, तापमान ऊंचाई के साथ बढ़ता है, लगभग 0 C के शीर्ष बिंदु पर एक मान प्राप्त करता है। तापमान में वृद्धि ओजोन परत द्वारा पराबैंगनी किरणों के अवशोषण की प्रक्रिया के कारण होती है। विकिरण एक रासायनिक प्रतिक्रिया का कारण बनता है। ऑक्सीजन अणु एकल परमाणुओं में टूट जाते हैं जो ओजोन बनाने के लिए सामान्य ऑक्सीजन अणुओं के साथ जुड़ सकते हैं।

10 और 400 नैनोमीटर के बीच तरंग दैर्ध्य वाले सूर्य से विकिरण को पराबैंगनी के रूप में वर्गीकृत किया जाता है। यूवी विकिरण की तरंग दैर्ध्य जितनी कम होगी, जीवों के लिए उतना ही अधिक खतरा होगा। विकिरण का केवल एक छोटा सा अंश पृथ्वी की सतह तक पहुंचता है, इसके अलावा, इसके स्पेक्ट्रम का कम सक्रिय भाग। प्रकृति की यह विशेषता एक व्यक्ति को एक स्वस्थ सन टैन प्राप्त करने की अनुमति देती है।

वायुमंडल की अगली परत मेसोस्फीयर कहलाती है। लगभग 50 किमी से 85 किमी तक की सीमा। मेसोस्फीयर में, ओजोन की सांद्रता, जो यूवी ऊर्जा को फंसा सकती है, कम है, इसलिए तापमान फिर से ऊंचाई के साथ गिरना शुरू हो जाता है। चरम बिंदु पर, तापमान -90 C तक गिर जाता है, कुछ स्रोत -130 C के मान का संकेत देते हैं। अधिकांश उल्कापिंड वायुमंडल की इस परत में जलते हैं।

वायुमंडल की वह परत जो पृथ्वी से 85 किमी की ऊंचाई से 600 किमी की दूरी तक फैली हुई है, थर्मोस्फीयर कहलाती है। थर्मोस्फीयर तथाकथित वैक्यूम पराबैंगनी सहित सौर विकिरण का सामना करने वाला पहला व्यक्ति है।

वैक्यूम यूवी हवा से विलंबित होती है, जिससे वातावरण की इस परत को अत्यधिक तापमान तक गर्म किया जाता है। हालांकि, चूंकि यहां दबाव बहुत कम है, यह प्रतीत होता है कि गरमागरम गैस का वस्तुओं पर उतना प्रभाव नहीं पड़ता है जितना कि पृथ्वी की सतह पर परिस्थितियों में होता है। इसके विपरीत ऐसे वातावरण में रखी वस्तुएं ठंडी हो जाएंगी।

100 किमी की ऊँचाई पर, सशर्त रेखा "कर्मन रेखा" गुजरती है, जिसे अंतरिक्ष की शुरुआत माना जाता है।

ऑरोरस थर्मोस्फीयर में होते हैं। वायुमंडल की इस परत में सौर वायु ग्रह के चुंबकीय क्षेत्र के साथ परस्पर क्रिया करती है।

वायुमंडल की अंतिम परत एक्सोस्फीयर है, एक बाहरी आवरण जो हजारों किलोमीटर तक फैला है। एक्सोस्फीयर व्यावहारिक रूप से एक खाली जगह है, हालांकि, यहां घूमने वाले परमाणुओं की संख्या इंटरप्लानेटरी स्पेस की तुलना में अधिक परिमाण का क्रम है।

व्यक्ति हवा में सांस लेता है। सामान्य दबाव पारा का 760 मिलीमीटर है। 10,000 मीटर की ऊंचाई पर, दबाव लगभग 200 मिमी है। आर टी. कला। इस ऊंचाई पर, एक व्यक्ति शायद सांस ले सकता है, कम से कम लंबे समय तक नहीं, लेकिन इसके लिए तैयारी की आवश्यकता होती है। राज्य स्पष्ट रूप से निष्क्रिय होगा।

वायुमंडल की गैस संरचना: 78% नाइट्रोजन, 21% ऑक्सीजन, लगभग एक प्रतिशत आर्गन, बाकी सब कुछ गैसों का मिश्रण है जो कुल के सबसे छोटे अंश का प्रतिनिधित्व करता है।

इसकी ऊपरी सीमा ध्रुवीय में 8-10 किमी, समशीतोष्ण में 10-12 किमी और उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में 16-18 किमी की ऊंचाई पर है; गर्मियों की तुलना में सर्दियों में कम। वायुमंडल की निचली, मुख्य परत। इसमें वायुमंडलीय वायु के कुल द्रव्यमान का 80% से अधिक और वायुमंडल में मौजूद सभी जल वाष्प का लगभग 90% शामिल है। क्षोभमंडल में अशांति और संवहन दृढ़ता से विकसित होते हैं, बादल दिखाई देते हैं, चक्रवात और प्रतिचक्रवात विकसित होते हैं। ऊंचाई के साथ तापमान 0.65°/100 m . के औसत ऊर्ध्वाधर ढाल के साथ घटता है

पृथ्वी की सतह पर "सामान्य परिस्थितियों" के लिए लिया जाता है: घनत्व 1.2 किग्रा/एम3, बैरोमीटर का दबाव 101.35 केपीए, तापमान प्लस 20 डिग्री सेल्सियस और सापेक्षिक आर्द्रता 50%। इन सशर्त संकेतकों का विशुद्ध रूप से इंजीनियरिंग मूल्य है।

स्ट्रैटोस्फियर

11 से 50 किमी की ऊंचाई पर स्थित वायुमंडल की परत। 11-25 किमी परत (समताप मंडल की निचली परत) में तापमान में मामूली बदलाव और 25-40 किमी परत में -56.5 से 0.8 डिग्री (ऊपरी समताप मंडल या उलटा क्षेत्र) में इसकी वृद्धि विशिष्ट है। लगभग 40 किमी की ऊंचाई पर लगभग 273 के (लगभग 0 डिग्री सेल्सियस) के मान तक पहुंचने के बाद, तापमान लगभग 55 किमी की ऊंचाई तक स्थिर रहता है। स्थिर तापमान के इस क्षेत्र को समताप मंडल कहा जाता है और समताप मंडल और मध्यमंडल के बीच की सीमा है।

स्ट्रैटोपॉज़

समताप मंडल और मध्यमंडल के बीच वायुमंडल की सीमा परत। ऊर्ध्वाधर तापमान वितरण (लगभग 0 डिग्री सेल्सियस) में अधिकतम होता है।

मीसोस्फीयर

मेसोपॉज़

मेसोस्फीयर और थर्मोस्फीयर के बीच संक्रमणकालीन परत। ऊर्ध्वाधर तापमान वितरण (लगभग -90 डिग्री सेल्सियस) में न्यूनतम है।

कर्मन रेखा

समुद्र तल से ऊँचाई, जिसे पारंपरिक रूप से पृथ्वी के वायुमंडल और अंतरिक्ष के बीच की सीमा के रूप में स्वीकार किया जाता है।

बाह्य वायुमंडल

ऊपरी सीमा लगभग 800 किमी है। तापमान 200-300 किमी की ऊँचाई तक बढ़ जाता है, जहाँ यह 1500 K के क्रम के मूल्यों तक पहुँच जाता है, जिसके बाद यह ऊँचाई तक लगभग स्थिर रहता है। पराबैंगनी और एक्स-रे सौर विकिरण और ब्रह्मांडीय विकिरण के प्रभाव में, हवा आयनित ("ध्रुवीय रोशनी") होती है - आयनमंडल के मुख्य क्षेत्र थर्मोस्फीयर के अंदर स्थित होते हैं। 300 किमी से ऊपर की ऊंचाई पर, परमाणु ऑक्सीजन प्रबल होती है।

एक्सोस्फीयर (बिखरने वाला क्षेत्र)

100 किमी की ऊंचाई तक, वातावरण गैसों का एक सजातीय, अच्छी तरह मिश्रित मिश्रण है। उच्च परतों में, ऊंचाई में गैसों का वितरण उनके आणविक द्रव्यमान पर निर्भर करता है, भारी गैसों की सांद्रता पृथ्वी की सतह से दूरी के साथ तेजी से घटती है। गैस घनत्व में कमी के कारण समताप मंडल में तापमान 0°C से गिरकर मध्यमंडल में -110°C हो जाता है। हालांकि, 200-250 किमी की ऊंचाई पर अलग-अलग कणों की गतिज ऊर्जा ~ 1500 डिग्री सेल्सियस के तापमान से मेल खाती है। 200 किमी से ऊपर, तापमान और गैस घनत्व में महत्वपूर्ण उतार-चढ़ाव समय और स्थान में देखे जाते हैं।

लगभग 2000-3000 किमी की ऊंचाई पर, एक्सोस्फीयर धीरे-धीरे तथाकथित . में गुजरता है अंतरिक्ष वैक्यूम के पास, जो अंतरग्रहीय गैस के अत्यधिक दुर्लभ कणों से भरा होता है, मुख्यतः हाइड्रोजन परमाणु। लेकिन यह गैस अंतरग्रहीय पदार्थ का ही हिस्सा है। दूसरा भाग धूमकेतु और उल्कापिंड मूल के धूल जैसे कणों से बना है। अत्यंत दुर्लभ धूल जैसे कणों के अलावा, सौर और गांगेय मूल के विद्युत चुम्बकीय और कणिका विकिरण इस अंतरिक्ष में प्रवेश करते हैं।

क्षोभमंडल वायुमंडल के द्रव्यमान का लगभग 80% हिस्सा है, समताप मंडल लगभग 20% है; मेसोस्फीयर का द्रव्यमान 0.3% से अधिक नहीं है, थर्मोस्फीयर वायुमंडल के कुल द्रव्यमान का 0.05% से कम है। वायुमंडल में विद्युत गुणों के आधार पर, न्यूट्रोस्फीयर और आयनोस्फीयर को प्रतिष्ठित किया जाता है। वर्तमान में यह माना जाता है कि वातावरण 2000-3000 किमी की ऊंचाई तक फैला हुआ है।

वायुमंडल में गैस की संरचना के आधार पर, वे उत्सर्जित करते हैं होमोस्फीयरऔर हेटरोस्फीयर. हेटरोस्फीयर- यह एक ऐसा क्षेत्र है जहां गुरुत्वाकर्षण गैसों के पृथक्करण को प्रभावित करता है, क्योंकि इतनी ऊंचाई पर उनका मिश्रण नगण्य होता है। इसलिए हेटरोस्फीयर की परिवर्तनशील संरचना का अनुसरण करता है। इसके नीचे वायुमंडल का एक अच्छी तरह मिश्रित, सजातीय भाग है, जिसे होमोस्फीयर कहा जाता है। इन परतों के बीच की सीमा को टर्बोपॉज कहा जाता है, यह लगभग 120 किमी की ऊंचाई पर स्थित है।

भौतिक गुण

वायुमंडल की मोटाई पृथ्वी की सतह से लगभग 2000 - 3000 किमी दूर है। वायु का कुल द्रव्यमान - (5.1-5.3)?10 18 किग्रा। स्वच्छ शुष्क वायु का दाढ़ द्रव्यमान 28.966 है। समुद्र तल पर 0 डिग्री सेल्सियस पर दबाव 101.325 केपीए; महत्वपूर्ण तापमान? 140.7 डिग्री सेल्सियस; महत्वपूर्ण दबाव 3.7 एमपीए; सी पी 1.0048?10? जे / (किलो के) (0 डिग्री सेल्सियस पर), सी वी 0.7159 10? जम्मू/(किलो कश्मीर) (0 डिग्री सेल्सियस पर)। पानी में हवा की घुलनशीलता 0°С - 0.036%, 25°С - 0.22% पर।

वातावरण के शारीरिक और अन्य गुण

पहले से ही समुद्र तल से 5 किमी की ऊंचाई पर, एक अप्रशिक्षित व्यक्ति ऑक्सीजन भुखमरी विकसित करता है और अनुकूलन के बिना, एक व्यक्ति का प्रदर्शन काफी कम हो जाता है। यहीं पर वातावरण का शारीरिक क्षेत्र समाप्त होता है। 15 किमी की ऊंचाई पर इंसान की सांस लेना असंभव हो जाता है, हालांकि करीब 115 किमी तक वायुमंडल में ऑक्सीजन होती है।

वातावरण हमें वह ऑक्सीजन प्रदान करता है जिसकी हमें सांस लेने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, वायुमंडल के कुल दबाव में कमी के कारण, जैसे-जैसे कोई ऊँचाई पर जाता है, ऑक्सीजन का आंशिक दबाव भी उसी के अनुसार कम होता जाता है।

मानव फेफड़ों में लगातार लगभग 3 लीटर वायुकोशीय वायु होती है। सामान्य वायुमंडलीय दबाव पर वायुकोशीय वायु में ऑक्सीजन का आंशिक दबाव 110 मिमी एचजी है। कला।, कार्बन डाइऑक्साइड का दबाव - 40 मिमी एचजी। कला।, और जल वाष्प - 47 मिमी एचजी। कला। बढ़ती ऊंचाई के साथ, ऑक्सीजन का दबाव कम हो जाता है, और फेफड़ों में जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड का कुल दबाव लगभग स्थिर रहता है - लगभग 87 मिमी एचजी। कला। जब आसपास की हवा का दबाव इस मान के बराबर हो जाएगा तो फेफड़ों में ऑक्सीजन का प्रवाह पूरी तरह से बंद हो जाएगा।

लगभग 19-20 किमी की ऊंचाई पर, वायुमंडलीय दबाव घटकर 47 मिमी एचजी हो जाता है। कला। इसलिए इस ऊंचाई पर मानव शरीर में पानी और बीचवाला द्रव उबलने लगता है। इन ऊंचाईयों पर दबावयुक्त केबिन के बाहर, मृत्यु लगभग तुरंत हो जाती है। इस प्रकार, मानव शरीर विज्ञान के दृष्टिकोण से, "अंतरिक्ष" पहले से ही 15-19 किमी की ऊंचाई पर शुरू होता है।

हवा की घनी परतें - क्षोभमंडल और समताप मंडल - हमें विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाते हैं। हवा के पर्याप्त दुर्लभ होने के साथ, 36 किमी से अधिक की ऊंचाई पर, आयनकारी विकिरण, प्राथमिक ब्रह्मांडीय किरणें, शरीर पर तीव्र प्रभाव डालती हैं; 40 किमी से अधिक की ऊंचाई पर, सौर स्पेक्ट्रम का पराबैंगनी भाग, जो मनुष्यों के लिए खतरनाक है, संचालित होता है।

जैसे-जैसे हम पृथ्वी की सतह से अधिक ऊंचाई तक बढ़ते हैं, धीरे-धीरे कमजोर होते हैं, और फिर पूरी तरह से गायब हो जाते हैं, ऐसी घटनाएं जो हमें परिचित हैं, वातावरण की निचली परतों में देखी जाती हैं, जैसे ध्वनि का प्रसार, वायुगतिकीय लिफ्ट की घटना और प्रतिरोध, संवहन द्वारा गर्मी हस्तांतरण, आदि।

वायु की विरल परतों में ध्वनि का संचरण असंभव है। 60-90 किमी की ऊंचाई तक, नियंत्रित वायुगतिकीय उड़ान के लिए वायु प्रतिरोध और लिफ्ट का उपयोग करना अभी भी संभव है। लेकिन 100-130 किमी की ऊंचाई से शुरू होकर, एम नंबर की अवधारणाएं और प्रत्येक पायलट से परिचित ध्वनि अवरोध अपना अर्थ खो देता है, वहां सशर्त कर्मन रेखा गुजरती है, जिसके आगे विशुद्ध रूप से बैलिस्टिक उड़ान का क्षेत्र शुरू होता है, जिसे केवल नियंत्रित किया जा सकता है प्रतिक्रियाशील बलों का उपयोग करना।

100 किमी से ऊपर की ऊंचाई पर, वातावरण एक और उल्लेखनीय संपत्ति से वंचित है - संवहन द्वारा थर्मल ऊर्जा को अवशोषित करने, संचालित करने और स्थानांतरित करने की क्षमता (यानी, वायु मिश्रण के माध्यम से)। इसका मतलब यह है कि कक्षीय अंतरिक्ष स्टेशन के उपकरण के विभिन्न तत्वों को बाहर से ठंडा नहीं किया जा सकेगा, जैसा कि आमतौर पर एक हवाई जहाज पर किया जाता है - एयर जेट और एयर रेडिएटर की मदद से। इतनी ऊंचाई पर, जैसा कि सामान्य रूप से अंतरिक्ष में होता है, गर्मी को स्थानांतरित करने का एकमात्र तरीका थर्मल विकिरण है।

वायुमंडल की संरचना

पृथ्वी के वायुमंडल में मुख्य रूप से गैसें और विभिन्न अशुद्धियाँ (धूल, पानी की बूंदें, बर्फ के क्रिस्टल, समुद्री लवण, दहन उत्पाद) शामिल हैं।

पानी (एच 2 ओ) और कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) के अपवाद के साथ, वातावरण बनाने वाली गैसों की एकाग्रता लगभग स्थिर है।

शुष्क हवा की संरचना

गैस	विषय मात्रा से, %	विषय वज़न के मुताबिक़, %
नाइट्रोजन	78,084	75,50
ऑक्सीजन	20,946	23,10
आर्गन	0,932	1,286
पानी	0,5-4	-
कार्बन डाइऑक्साइड	0,032	0,046
नीयन	1.818×10 −3	1.3×10 −3
हीलियम	4.6×10 −4	7.2×10 −5
मीथेन	1.7×10 −4	-
क्रीप्टोण	1.14×10 −4	2.9×10 −4
हाइड्रोजन	5×10 −5	7.6×10 −5
क्सीनन	8.7×10 −6	-
नाइट्रस ऑक्साइड	5×10 −5	7.7×10 −5

तालिका में इंगित गैसों के अलावा, वायुमंडल में SO 2, NH 3, CO, ओजोन, हाइड्रोकार्बन, HCl, वाष्प, I 2 और कई अन्य गैसें कम मात्रा में होती हैं। क्षोभमंडल में लगातार बड़ी मात्रा में निलंबित ठोस और तरल कण (एयरोसोल) होते हैं।

वायुमंडल के निर्माण का इतिहास

सबसे सामान्य सिद्धांत के अनुसार, समय के साथ पृथ्वी का वायुमंडल चार अलग-अलग रचनाओं में रहा है। प्रारंभ में, इसमें इंटरप्लेनेटरी स्पेस से ली गई हल्की गैसें (हाइड्रोजन और हीलियम) शामिल थीं। यह तथाकथित प्राथमिक वातावरण(लगभग चार अरब साल पहले)। अगले चरण में, सक्रिय ज्वालामुखीय गतिविधि ने हाइड्रोजन (कार्बन डाइऑक्साइड, अमोनिया, जल वाष्प) के अलावा अन्य गैसों के साथ वातावरण की संतृप्ति को जन्म दिया। इस तरह से माध्यमिक वातावरण(हमारे दिनों से लगभग तीन अरब साल पहले)। यह माहौल सुकून देने वाला था। इसके अलावा, वायुमंडल के निर्माण की प्रक्रिया निम्नलिखित कारकों द्वारा निर्धारित की गई थी:

• अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में प्रकाश गैसों (हाइड्रोजन और हीलियम) का रिसाव;
• पराबैंगनी विकिरण, बिजली के निर्वहन और कुछ अन्य कारकों के प्रभाव में वातावरण में होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाएं।

धीरे-धीरे, इन कारकों के कारण गठन हुआ तृतीयक वातावरण, हाइड्रोजन की बहुत कम सामग्री और नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड की बहुत अधिक सामग्री (अमोनिया और हाइड्रोकार्बन से रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप गठित) की विशेषता है।

नाइट्रोजन

एन 2 की एक बड़ी मात्रा का गठन आणविक ओ 2 द्वारा अमोनिया-हाइड्रोजन वातावरण के ऑक्सीकरण के कारण होता है, जो 3 अरब साल पहले प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप ग्रह की सतह से आना शुरू हुआ था। नाइट्रेट्स और अन्य नाइट्रोजन युक्त यौगिकों के विकृतीकरण के परिणामस्वरूप एन 2 भी वायुमंडल में छोड़ा जाता है। ऊपरी वायुमंडल में नाइट्रोजन को ओजोन द्वारा NO में ऑक्सीकृत किया जाता है।

नाइट्रोजन एन 2 केवल विशिष्ट परिस्थितियों में प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है (उदाहरण के लिए, बिजली के निर्वहन के दौरान)। विद्युत निर्वहन के दौरान ओजोन द्वारा आणविक नाइट्रोजन के ऑक्सीकरण का उपयोग नाइट्रोजन उर्वरकों के औद्योगिक उत्पादन में किया जाता है। इसे कम ऊर्जा खपत के साथ ऑक्सीकरण किया जा सकता है और साइनोबैक्टीरिया (नीला-हरा शैवाल) और नोड्यूल बैक्टीरिया द्वारा जैविक रूप से सक्रिय रूप में परिवर्तित किया जा सकता है जो फलियां, तथाकथित के साथ राइजोबियल सहजीवन बनाते हैं। हरी खाद।

ऑक्सीजन

प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप, ऑक्सीजन की रिहाई और कार्बन डाइऑक्साइड के अवशोषण के साथ, पृथ्वी पर जीवित जीवों के आगमन के साथ वातावरण की संरचना मौलिक रूप से बदलने लगी। प्रारंभ में, ऑक्सीजन कम यौगिकों के ऑक्सीकरण पर खर्च किया गया था - अमोनिया, हाइड्रोकार्बन, महासागरों में निहित लौह का लौह रूप, आदि। इस चरण के अंत में, वातावरण में ऑक्सीजन की मात्रा बढ़ने लगी। धीरे-धीरे, ऑक्सीकरण गुणों वाला एक आधुनिक वातावरण बन गया। चूँकि इसने वातावरण, स्थलमंडल और जीवमंडल में होने वाली कई प्रक्रियाओं में गंभीर और अचानक परिवर्तन किए, इस घटना को ऑक्सीजन तबाही कहा गया।

कार्बन डाइऑक्साइड

वायुमंडल में सीओ 2 की सामग्री पृथ्वी के गोले में ज्वालामुखी गतिविधि और रासायनिक प्रक्रियाओं पर निर्भर करती है, लेकिन सबसे अधिक - जैवसंश्लेषण की तीव्रता और पृथ्वी के जीवमंडल में कार्बनिक पदार्थों के अपघटन पर। ग्रह का लगभग संपूर्ण वर्तमान बायोमास (लगभग 2.4 × 10 12 टन) वायुमंडलीय हवा में निहित कार्बन डाइऑक्साइड, नाइट्रोजन और जल वाष्प के कारण बनता है। समुद्र, दलदलों और जंगलों में दफन कार्बनिक पदार्थ कोयला, तेल और प्राकृतिक गैस में बदल जाते हैं। (जियोकेमिकल कार्बन चक्र देखें)

उत्कृष्ट गैस

वायु प्रदूषण

हाल ही में, मनुष्य ने वातावरण के विकास को प्रभावित करना शुरू कर दिया है। उनकी गतिविधियों का परिणाम पिछले भूवैज्ञानिक युगों में जमा हाइड्रोकार्बन ईंधन के दहन के कारण वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री में लगातार उल्लेखनीय वृद्धि थी। प्रकाश संश्लेषण के दौरान भारी मात्रा में CO2 का उपभोग किया जाता है और दुनिया के महासागरों द्वारा अवशोषित किया जाता है। यह गैस कार्बोनेट चट्टानों और पौधों और जानवरों की उत्पत्ति के कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के साथ-साथ ज्वालामुखी और मानव उत्पादन गतिविधियों के कारण वातावरण में प्रवेश करती है। पिछले 100 वर्षों में, वायुमंडल में CO2 की सामग्री में 10% की वृद्धि हुई है, जिसका मुख्य भाग (360 बिलियन टन) ईंधन के दहन से आता है। यदि ईंधन के दहन की वृद्धि दर जारी रहती है, तो अगले 50-60 वर्षों में वातावरण में CO2 की मात्रा दोगुनी हो जाएगी और इससे वैश्विक जलवायु परिवर्तन हो सकता है।

ईंधन का दहन प्रदूषणकारी गैसों का मुख्य स्रोत है (СО,, SO2)। ऊपरी वायुमंडल में सल्फर डाइऑक्साइड को वायुमंडलीय ऑक्सीजन द्वारा SO 3 में ऑक्सीकृत किया जाता है, जो बदले में जल वाष्प और अमोनिया के साथ परस्पर क्रिया करता है, और परिणामस्वरूप सल्फ्यूरिक एसिड (H 2 SO 4) और अमोनियम सल्फेट ((NH 4) 2 SO 4) वापस आ जाता है। तथाकथित के रूप में पृथ्वी की सतह। अम्ल वर्षा। आंतरिक दहन इंजनों के उपयोग से नाइट्रोजन ऑक्साइड, हाइड्रोकार्बन और लेड यौगिकों (टेट्राइथाइल लेड Pb (CH 3 CH 2) 4)) के साथ महत्वपूर्ण वायु प्रदूषण होता है।

वायुमंडल का एरोसोल प्रदूषण प्राकृतिक कारणों (ज्वालामुखी विस्फोट, धूल भरी आंधी, समुद्री जल की बूंदों और पौधों के पराग, आदि का प्रवेश) और मानव आर्थिक गतिविधि (अयस्कों और निर्माण सामग्री का खनन, ईंधन दहन, सीमेंट उत्पादन, आदि) के कारण होता है। ।) वायुमंडल में ठोस कणों का बड़े पैमाने पर निष्कासन ग्रह पर जलवायु परिवर्तन के संभावित कारणों में से एक है।

साहित्य

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पृथ्वी का वातावरण

वायुमंडल (ग्रीक ατμός - "भाप" और σφαῖρα - "गोला" से) - एक आकाशीय पिंड का गैसीय खोल, गुरुत्वाकर्षण द्वारा इसके चारों ओर रखा जाता है। वायुमंडल - ग्रह का गैसीय खोल, जिसमें विभिन्न गैसों, जल वाष्प और धूल का मिश्रण होता है। पृथ्वी और ब्रह्मांड के बीच पदार्थ का आदान-प्रदान वायुमंडल के माध्यम से होता है। पृथ्वी ब्रह्मांडीय धूल और उल्कापिंड सामग्री प्राप्त करती है, सबसे हल्की गैसों को खो देती है: हाइड्रोजन और हीलियम। पृथ्वी का वातावरण सूर्य के शक्तिशाली विकिरण के माध्यम से और उसके माध्यम से प्रवेश करता है, जो ग्रह की सतह के थर्मल शासन को निर्धारित करता है, जिससे वायुमंडलीय गैस अणुओं का पृथक्करण और परमाणुओं का आयनीकरण होता है।

पृथ्वी के वायुमंडल में ऑक्सीजन है, जिसका उपयोग अधिकांश जीवित जीव श्वसन के लिए करते हैं, और कार्बन डाइऑक्साइड, जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान पौधों, शैवाल और सायनोबैक्टीरिया द्वारा खपत होती है। वायुमंडल भी ग्रह पर एक सुरक्षात्मक परत है, जो इसके निवासियों को सौर पराबैंगनी विकिरण से बचाती है।

सभी विशाल पिंडों में एक वातावरण होता है - स्थलीय ग्रह, गैस दिग्गज।

वायुमंडल की संरचना

वायुमंडल नाइट्रोजन (78.08%), ऑक्सीजन (20.95%), कार्बन डाइऑक्साइड (0.03%), आर्गन (0.93%), हीलियम, नियॉन, क्सीनन, क्रिप्टन (0.01%) की एक छोटी मात्रा से युक्त गैसों का मिश्रण है। 0.038% कार्बन डाइऑक्साइड, और हाइड्रोजन, हीलियम, अन्य महान गैसों और प्रदूषकों की थोड़ी मात्रा।

पृथ्वी की हवा की आधुनिक संरचना एक सौ मिलियन से अधिक वर्ष पहले स्थापित की गई थी, लेकिन मानव उत्पादन गतिविधि में तेजी से वृद्धि ने इसके परिवर्तन को जन्म दिया। वर्तमान में, CO2 की मात्रा में लगभग 10-12% की वृद्धि हुई है।वायुमंडल बनाने वाली गैसें विभिन्न कार्यात्मक भूमिकाएँ निभाती हैं। हालांकि, इन गैसों का मुख्य महत्व मुख्य रूप से इस तथ्य से निर्धारित होता है कि वे बहुत दृढ़ता से उज्ज्वल ऊर्जा को अवशोषित करते हैं और इस प्रकार पृथ्वी की सतह और वायुमंडल के तापमान शासन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालते हैं।

किसी ग्रह के वायुमंडल की प्रारंभिक संरचना आमतौर पर ग्रहों के निर्माण के दौरान और बाहरी गैसों की रिहाई के दौरान सूर्य के रासायनिक और तापीय गुणों पर निर्भर करती है। फिर गैस लिफाफे की संरचना विभिन्न कारकों के प्रभाव में विकसित होती है।

शुक्र और मंगल के वायुमंडल ज्यादातर कार्बन डाइऑक्साइड हैं जिनमें नाइट्रोजन, आर्गन, ऑक्सीजन और अन्य गैसों के छोटे जोड़ हैं। पृथ्वी का वायुमंडल मुख्यतः उसमें रहने वाले जीवों की उपज है। कम तापमान वाले गैस दिग्गज - बृहस्पति, शनि, यूरेनस और नेपच्यून - ज्यादातर कम आणविक भार गैसों - हाइड्रोजन और हीलियम को धारण कर सकते हैं। उच्च तापमान वाले गैस दिग्गज, जैसे ओसिरिस या 51 पेगासी बी, इसके विपरीत, इसे धारण नहीं कर सकते हैं और उनके वायुमंडल के अणु अंतरिक्ष में बिखरे हुए हैं। यह प्रक्रिया धीमी और निरंतर है।

नाइट्रोजन,वातावरण में सबसे आम गैस, रासायनिक रूप से कम सक्रिय।

ऑक्सीजननाइट्रोजन के विपरीत, रासायनिक रूप से बहुत सक्रिय तत्व है। ऑक्सीजन का विशिष्ट कार्य ज्वालामुखियों द्वारा वायुमंडल में उत्सर्जित विषमपोषी जीवों, चट्टानों और अंडर-ऑक्सीडाइज्ड गैसों के कार्बनिक पदार्थों का ऑक्सीकरण है। ऑक्सीजन के बिना, मृत कार्बनिक पदार्थों का अपघटन नहीं होगा।

वायुमंडलीय संरचना

वायुमंडल की संरचना में दो भाग होते हैं: आंतरिक - क्षोभमंडल, समताप मंडल, मेसोस्फीयर और थर्मोस्फीयर, या आयनोस्फीयर, और बाहरी - मैग्नेटोस्फीयर (एक्सोस्फीयर)।

1)क्षोभमंडल- यह वायुमण्डल का निचला भाग है, जिसमें 3/4 संकेन्द्रित है अर्थात्। ~ पूरी पृथ्वी के वायुमंडल का 80%। इसकी ऊंचाई पृथ्वी की सतह और महासागर के गर्म होने के कारण ऊर्ध्वाधर (आरोही या अवरोही) वायु धाराओं की तीव्रता से निर्धारित होती है, इसलिए भूमध्य रेखा पर क्षोभमंडल की मोटाई 16-18 किमी समशीतोष्ण अक्षांशों पर 10-11 किमी है। , और ध्रुवों पर - 8 किमी तक। क्षोभमंडल में ऊंचाई पर हवा का तापमान प्रत्येक 100 मीटर के लिए 0.6ºС कम हो जाता है और +40 से -50ºС तक होता है।

2) समताप मंडलक्षोभमंडल के ऊपर स्थित है और ग्रह की सतह से इसकी ऊंचाई 50 किमी तक है। 30 किमी तक की ऊंचाई पर तापमान स्थिर -50ºС है। फिर यह बढ़ना शुरू होता है और 50 किमी की ऊंचाई पर +10ºС तक पहुंच जाता है।

जीवमंडल की ऊपरी सीमा ओजोन स्क्रीन है।

ओजोन स्क्रीन समताप मंडल के भीतर वायुमंडल की एक परत है, जो पृथ्वी की सतह से अलग-अलग ऊंचाई पर स्थित है और अधिकतम ओजोन घनत्व 20-26 किमी की ऊंचाई पर है।

ध्रुवों पर ओजोन परत की ऊंचाई 7-8 किमी, भूमध्य रेखा पर 17-18 किमी और ओजोन की उपस्थिति की अधिकतम ऊंचाई 45-50 किमी अनुमानित है। ओजोन स्क्रीन के ऊपर सूर्य की कठोर पराबैंगनी विकिरण के कारण जीवन असंभव है। यदि आप सभी ओजोन अणुओं को संपीड़ित करते हैं, तो आपको ग्रह के चारों ओर ~ 3 मिमी की एक परत मिलती है।

3) मेसोस्फीयर- इस परत की ऊपरी सीमा 80 किमी की ऊंचाई तक स्थित है। इसकी मुख्य विशेषता इसकी ऊपरी सीमा पर -90ºС तापमान में तेज गिरावट है। बर्फ के क्रिस्टल से युक्त चांदी के बादल यहां स्थिर हैं।

4)आयनोस्फीयर (थर्मोस्फीयर) - 800 किमी की ऊंचाई तक स्थित है और यह तापमान में उल्लेखनीय वृद्धि की विशेषता है:

150 किमी तापमान +240ºС,

200 किमी तापमान +500ºС,

600 किमी तापमान +1500ºС।

सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में, गैसें आयनित अवस्था में होती हैं। आयनीकरण गैसों की चमक और औरोरस की घटना से जुड़ा है।

आयनमंडल में रेडियो तरंगों को बार-बार परावर्तित करने की क्षमता होती है, जो ग्रह पर लंबी दूरी के रेडियो संचार प्रदान करती है।

5) बहिर्मंडल- 800 किमी से ऊपर स्थित है और 3000 किमी तक फैला हुआ है। यहाँ तापमान>2000ºС है। गैस की गति की गति महत्वपूर्ण ~ 11.2 किमी/सेकंड के करीब पहुंचती है। हाइड्रोजन और हीलियम परमाणु हावी हैं, जो पृथ्वी के चारों ओर एक चमकदार कोरोना बनाते हैं, जो 20,000 किमी की ऊंचाई तक फैला हुआ है।

वायुमंडल कार्य

1) थर्मोरेगुलेटिंग - पृथ्वी पर मौसम और जलवायु गर्मी, दबाव के वितरण पर निर्भर करता है।

2) जीवनदायिनी।

3) क्षोभमंडल में वायुराशियों का एक वैश्विक ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज संचलन होता है, जो जल चक्र, गर्मी हस्तांतरण को निर्धारित करता है।

4) लगभग सभी सतही भूवैज्ञानिक प्रक्रियाएं वायुमंडल, स्थलमंडल और जलमंडल की परस्पर क्रिया के कारण होती हैं।

5) सुरक्षात्मक - वातावरण पृथ्वी को अंतरिक्ष, सौर विकिरण और उल्कापिंड की धूल से बचाता है।

वायुमंडल कार्य. वायुमंडल के बिना, पृथ्वी पर जीवन असंभव होगा। एक व्यक्ति रोजाना 12-15 किलो का सेवन करता है। हवा, हर मिनट 5 से 100 लीटर तक, जो भोजन और पानी की औसत दैनिक आवश्यकता से काफी अधिक है। इसके अलावा, वातावरण मज़बूती से किसी व्यक्ति को उन खतरों से बचाता है जो उसे बाहरी अंतरिक्ष से खतरा है: यह उल्कापिंडों और ब्रह्मांडीय विकिरण को नहीं होने देता है। एक व्यक्ति बिना भोजन के पांच सप्ताह, बिना पानी के पांच दिन और हवा के बिना पांच मिनट तक जीवित रह सकता है। लोगों के सामान्य जीवन के लिए न केवल हवा की आवश्यकता होती है, बल्कि इसकी एक निश्चित शुद्धता की भी आवश्यकता होती है। लोगों का स्वास्थ्य, वनस्पतियों और जीवों की स्थिति, इमारतों और संरचनाओं की संरचनाओं की ताकत और स्थायित्व वायु गुणवत्ता पर निर्भर करता है। प्रदूषित हवा जल, भूमि, समुद्र, मिट्टी के लिए हानिकारक है। वातावरण प्रकाश को निर्धारित करता है और पृथ्वी के थर्मल शासन को नियंत्रित करता है, विश्व पर गर्मी के पुनर्वितरण में योगदान देता है। गैस लिफाफा पृथ्वी को अत्यधिक शीतलन और ताप से बचाता है। यदि हमारा ग्रह एक वायु खोल से घिरा नहीं होता, तो एक दिन के भीतर तापमान में उतार-चढ़ाव का आयाम 200 C तक पहुंच जाता। वातावरण पृथ्वी पर रहने वाली हर चीज को विनाशकारी पराबैंगनी, एक्स-रे और कॉस्मिक किरणों से बचाता है। प्रकाश के वितरण में वायुमंडल का महत्व बहुत बड़ा है। इसकी हवा सूर्य की किरणों को लाखों छोटी किरणों में तोड़ देती है, उन्हें बिखेर देती है और एक समान रोशनी पैदा करती है। वातावरण ध्वनियों के संवाहक के रूप में कार्य करता है।

वातावरण
आकाशीय पिंड के चारों ओर गैसीय लिफाफा। इसकी विशेषताएं किसी दिए गए खगोलीय पिंड के आकार, द्रव्यमान, तापमान, रोटेशन की गति और रासायनिक संरचना पर निर्भर करती हैं, और इसके जन्म के क्षण से इसके गठन के इतिहास से भी निर्धारित होती हैं। पृथ्वी का वायुमंडल वायु नामक गैसों के मिश्रण से बना है। इसके मुख्य घटक लगभग 4:1 के अनुपात में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन हैं। एक व्यक्ति मुख्य रूप से वायुमंडल के निचले 15-25 किमी की स्थिति से प्रभावित होता है, क्योंकि यह इस निचली परत में है कि हवा का थोक केंद्रित है। वायुमंडल का अध्ययन करने वाले विज्ञान को मौसम विज्ञान कहा जाता है, हालांकि इस विज्ञान का विषय मौसम और मनुष्यों पर इसका प्रभाव भी है। पृथ्वी की सतह से 60 से 300 और यहां तक ​​कि 1000 किमी की ऊंचाई पर स्थित वायुमंडल की ऊपरी परतों की स्थिति भी बदल रही है। यहां तेज हवाएं, तूफान विकसित होते हैं और औरोरा जैसी अद्भुत विद्युत घटनाएं दिखाई देती हैं। इनमें से कई घटनाएं सौर विकिरण, ब्रह्मांडीय विकिरण और पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रवाह से जुड़ी हैं। वायुमंडल की उच्च परतें भी एक रासायनिक प्रयोगशाला हैं, क्योंकि वहां, निर्वात के करीब की स्थितियों में, कुछ वायुमंडलीय गैसें, सौर ऊर्जा के एक शक्तिशाली प्रवाह के प्रभाव में, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करती हैं। विज्ञान जो इन परस्पर संबंधित घटनाओं और प्रक्रियाओं का अध्ययन करता है, उसे वायुमंडल की उच्च परतों का भौतिकी कहा जाता है।
पृथ्वी के वायुमंडल की सामान्य विशेषताएं
आयाम।जब तक रॉकेट और कृत्रिम उपग्रहों ने पृथ्वी की त्रिज्या से कई गुना अधिक दूरी पर वायुमंडल की बाहरी परतों का पता नहीं लगाया, तब तक यह माना जाता था कि जैसे-जैसे आप पृथ्वी की सतह से दूर जाते हैं, वातावरण धीरे-धीरे अधिक दुर्लभ हो जाता है और आसानी से अंतर्ग्रहीय अंतरिक्ष में चला जाता है। . अब यह स्थापित हो गया है कि सूर्य की गहरी परतों से प्रवाहित ऊर्जा पृथ्वी की कक्षा से बहुत दूर, सौर मंडल की बाहरी सीमा तक बाहरी अंतरिक्ष में प्रवेश करती है। यह तथाकथित। सौर हवा पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के चारों ओर बहती है, जिससे एक लम्बी "गुहा" बनती है जिसके भीतर पृथ्वी का वातावरण केंद्रित होता है। पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र सूर्य के सामने वाले दिन की ओर विशेष रूप से संकुचित होता है और एक लंबी जीभ बनाता है, जो संभवतः चंद्रमा की कक्षा से परे, विपरीत, रात की ओर फैली हुई है। पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र की सीमा को मैग्नेटोपॉज़ कहा जाता है। दिन की ओर, यह सीमा सतह से लगभग सात पृथ्वी त्रिज्या की दूरी पर गुजरती है, लेकिन बढ़ी हुई सौर गतिविधि की अवधि के दौरान यह पृथ्वी की सतह के और भी करीब है। मैग्नेटोपॉज़ पृथ्वी के वायुमंडल की सीमा भी है, जिसके बाहरी आवरण को मैग्नेटोस्फीयर भी कहा जाता है, क्योंकि इसमें आवेशित कण (आयन) होते हैं, जिनकी गति पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के कारण होती है। वायुमंडलीय गैसों का कुल भार लगभग 4.5 * 1015 टन है। इस प्रकार, प्रति इकाई क्षेत्र या वायुमंडलीय दबाव के वातावरण का "वजन", समुद्र तल पर लगभग 11 टन / मी 2 है।
जीवन के लिए महत्व।यह ऊपर से इस प्रकार है कि पृथ्वी को एक शक्तिशाली सुरक्षात्मक परत द्वारा इंटरप्लानेटरी स्पेस से अलग किया गया है। बाहरी अंतरिक्ष सूर्य से शक्तिशाली पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण और यहां तक ​​कि कठिन ब्रह्मांडीय विकिरण के साथ व्याप्त है, और इस प्रकार के विकिरण सभी जीवित चीजों के लिए हानिकारक हैं। वायुमंडल के बाहरी किनारे पर, विकिरण की तीव्रता घातक होती है, लेकिन इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा पृथ्वी की सतह से दूर वायुमंडल द्वारा बनाए रखा जाता है। इस विकिरण का अवशोषण वातावरण की उच्च परतों के कई गुणों और विशेष रूप से वहां होने वाली विद्युत घटनाओं की व्याख्या करता है। वायुमंडल की सबसे निचली, सतही परत उस व्यक्ति के लिए विशेष रूप से महत्वपूर्ण है जो पृथ्वी के ठोस, तरल और गैसीय गोले के संपर्क के बिंदु पर रहता है। "ठोस" पृथ्वी के ऊपरी आवरण को स्थलमंडल कहा जाता है। पृथ्वी की सतह का लगभग 72% भाग महासागरों के जल से ढका हुआ है, जो कि अधिकांश जलमंडल का निर्माण करता है। वायुमंडल स्थलमंडल और जलमंडल दोनों की सीमा में है। मनुष्य वायु महासागर के तल पर और जल महासागर के स्तर के निकट या ऊपर रहता है। इन महासागरों की परस्पर क्रिया वातावरण की स्थिति को निर्धारित करने वाले महत्वपूर्ण कारकों में से एक है।
मिश्रण।वायुमंडल की निचली परतों में गैसों का मिश्रण होता है (तालिका देखें)। तालिका में सूचीबद्ध लोगों के अलावा, अन्य गैसें भी हवा में छोटी अशुद्धियों के रूप में मौजूद हैं: ओजोन, मीथेन, कार्बन मोनोऑक्साइड (सीओ), नाइट्रोजन और सल्फर ऑक्साइड, अमोनिया जैसे पदार्थ।

वायुमंडल की संरचना

वायुमंडल की उच्च परतों में, सूर्य से कठोर विकिरण के प्रभाव में हवा की संरचना बदल जाती है, जिससे ऑक्सीजन के अणु परमाणुओं में टूट जाते हैं। परमाणु ऑक्सीजन वायुमंडल की उच्च परतों का मुख्य घटक है। अंत में, पृथ्वी की सतह से वायुमंडल की सबसे दूर की परतों में, सबसे हल्की गैसें, हाइड्रोजन और हीलियम, मुख्य घटक बन जाते हैं। चूंकि अधिकांश पदार्थ 30 किमी के निचले हिस्से में केंद्रित है, इसलिए 100 किमी से ऊपर की ऊंचाई पर वायु संरचना में परिवर्तन का वातावरण की समग्र संरचना पर ध्यान देने योग्य प्रभाव नहीं पड़ता है।
ऊर्जा विनिमय।पृथ्वी पर आने वाली ऊर्जा का मुख्य स्रोत सूर्य है। लगभग की दूरी पर होने के नाते। सूर्य से 150 मिलियन किमी दूर, पृथ्वी अपने द्वारा विकीर्ण होने वाली ऊर्जा का लगभग दो अरबवां भाग प्राप्त करती है, मुख्यतः स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में, जिसे मनुष्य "प्रकाश" कहता है। इस ऊर्जा का अधिकांश भाग वायुमंडल और स्थलमंडल द्वारा अवशोषित किया जाता है। पृथ्वी भी ऊर्जा का विकिरण करती है, ज्यादातर दूर अवरक्त विकिरण के रूप में। इस प्रकार, सूर्य से प्राप्त ऊर्जा, पृथ्वी और वायुमंडल के ताप और अंतरिक्ष में विकिरणित तापीय ऊर्जा के विपरीत प्रवाह के बीच एक संतुलन स्थापित होता है। इस संतुलन का तंत्र अत्यंत जटिल है। धूल और गैस के अणु प्रकाश को बिखेरते हैं, आंशिक रूप से इसे विश्व अंतरिक्ष में दर्शाते हैं। बादल आने वाले विकिरण को और भी अधिक परावर्तित करते हैं। ऊर्जा का एक हिस्सा सीधे गैस के अणुओं द्वारा अवशोषित किया जाता है, लेकिन ज्यादातर चट्टानों, वनस्पतियों और सतही जल द्वारा। वायुमंडल में मौजूद जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड दृश्य विकिरण संचारित करते हैं लेकिन अवरक्त विकिरण को अवशोषित करते हैं। तापीय ऊर्जा मुख्य रूप से वायुमंडल की निचली परतों में जमा होती है। इसी तरह का प्रभाव ग्रीनहाउस में तब होता है जब कांच प्रकाश को अंदर आने देता है और मिट्टी गर्म हो जाती है। चूंकि कांच अवरक्त विकिरण के लिए अपेक्षाकृत अपारदर्शी है, इसलिए ग्रीनहाउस में गर्मी जमा हो जाती है। जलवाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति के कारण निचले वायुमंडल के गर्म होने को अक्सर ग्रीनहाउस प्रभाव के रूप में जाना जाता है। बादल वातावरण की निचली परतों में गर्मी के संरक्षण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। यदि बादल नष्ट हो जाते हैं या वायु द्रव्यमान की पारदर्शिता बढ़ जाती है, तो तापमान अनिवार्य रूप से कम हो जाएगा क्योंकि पृथ्वी की सतह स्वतंत्र रूप से तापीय ऊर्जा को आसपास के अंतरिक्ष में विकीर्ण करती है। पृथ्वी की सतह पर पानी सौर ऊर्जा को अवशोषित करता है और वाष्पित हो जाता है, गैस - जल वाष्प में बदल जाता है, जो भारी मात्रा में ऊर्जा को निचले वातावरण में ले जाता है। जब जल वाष्प संघनित होकर बादल या कोहरा बनाता है, तो यह ऊर्जा ऊष्मा के रूप में निकलती है। पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाली सौर ऊर्जा का लगभग आधा पानी के वाष्पीकरण पर खर्च होता है और निचले वायुमंडल में प्रवेश करता है। इस प्रकार, ग्रीनहाउस प्रभाव और पानी के वाष्पीकरण के कारण, वातावरण नीचे से गर्म होता है। यह आंशिक रूप से विश्व महासागर के संचलन की तुलना में इसके संचलन की उच्च गतिविधि की व्याख्या करता है, जो केवल ऊपर से गर्म होता है और इसलिए वातावरण की तुलना में बहुत अधिक स्थिर होता है।
मौसम विज्ञान और जलवायु विज्ञान भी देखें। सौर "प्रकाश" द्वारा वायुमंडल के सामान्य ताप के अलावा, इसकी कुछ परतों का महत्वपूर्ण ताप सूर्य से पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण के कारण होता है। संरचना। द्रव और ठोस की तुलना में गैसीय पदार्थों में अणुओं के बीच आकर्षण बल न्यूनतम होता है। जैसे-जैसे अणुओं के बीच की दूरी बढ़ती है, गैसें अनिश्चित काल तक विस्तार करने में सक्षम होती हैं यदि कुछ भी उन्हें रोकता नहीं है। वायुमंडल की निचली सीमा पृथ्वी की सतह है। कड़ाई से बोलते हुए, यह बाधा अभेद्य है, क्योंकि हवा और पानी के बीच और यहां तक ​​​​कि हवा और चट्टानों के बीच भी गैस विनिमय होता है, लेकिन इस मामले में इन कारकों की उपेक्षा की जा सकती है। चूँकि वायुमंडल एक गोलाकार खोल है, इसकी कोई पार्श्व सीमा नहीं है, बल्कि केवल एक निचली सीमा और एक ऊपरी (बाहरी) सीमा है जो अंतर्ग्रहीय अंतरिक्ष की ओर से खुलती है। बाहरी सीमा के माध्यम से, कुछ तटस्थ गैसों का रिसाव होता है, साथ ही आसपास के बाहरी स्थान से पदार्थ का प्रवाह भी होता है। उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणों के अपवाद के साथ अधिकांश आवेशित कण या तो मैग्नेटोस्फीयर द्वारा कब्जा कर लिए जाते हैं या इसके द्वारा पीछे हट जाते हैं। वायुमंडल भी गुरुत्वाकर्षण बल से प्रभावित होता है, जो वायु कोश को पृथ्वी की सतह पर रखता है। वायुमंडलीय गैसें अपने स्वयं के वजन से संकुचित होती हैं। यह संपीडन वायुमण्डल की निचली सीमा पर अधिकतम होता है और इसलिए यहाँ वायु घनत्व सबसे अधिक होता है। पृथ्वी की सतह से किसी भी ऊंचाई पर, हवा के संपीड़न की डिग्री ऊपर के वायु स्तंभ के द्रव्यमान पर निर्भर करती है, इसलिए ऊंचाई के साथ वायु घनत्व कम हो जाता है। दबाव, प्रति इकाई क्षेत्र में हवा के ऊपरी स्तंभ के द्रव्यमान के बराबर, सीधे घनत्व से संबंधित होता है और इसलिए ऊंचाई के साथ घटता भी है। यदि वातावरण एक "आदर्श गैस" होता, जिसकी ऊंचाई, एक स्थिर तापमान और उस पर अभिनय करने वाले गुरुत्वाकर्षण के एक निरंतर बल के साथ एक स्थिर संरचना होती है, तो प्रत्येक 20 किमी की ऊंचाई के लिए दबाव 10 के कारक से कम हो जाएगा। वास्तविक वातावरण आदर्श गैस से लगभग 100 किमी तक थोड़ा भिन्न होता है, और फिर ऊंचाई के साथ दबाव धीरे-धीरे कम हो जाता है, क्योंकि हवा की संरचना में परिवर्तन होता है। वर्णित मॉडल में छोटे परिवर्तन भी पृथ्वी के केंद्र से दूरी के साथ गुरुत्वाकर्षण बल में कमी के द्वारा पेश किए जाते हैं, जो कि लगभग है। प्रत्येक 100 किमी की ऊंचाई के लिए 3%। वायुमंडलीय दबाव के विपरीत, ऊंचाई के साथ तापमान लगातार कम नहीं होता है। जैसा कि अंजीर में दिखाया गया है। 1, यह घटकर लगभग 10 किमी हो जाता है और फिर से बढ़ना शुरू हो जाता है। यह तब होता है जब ऑक्सीजन पराबैंगनी सौर विकिरण को अवशोषित करती है। इस मामले में, ओजोन गैस बनती है, जिसके अणुओं में तीन ऑक्सीजन परमाणु (O3) होते हैं। यह पराबैंगनी विकिरण को भी अवशोषित करता है, और इसलिए वायुमंडल की यह परत, जिसे ओजोनोस्फीयर कहा जाता है, गर्म हो जाती है। उच्च, तापमान फिर से गिर जाता है, क्योंकि बहुत कम गैस अणु होते हैं, और ऊर्जा अवशोषण तदनुसार कम हो जाता है। और भी ऊंची परतों में, वातावरण द्वारा सूर्य से सबसे कम तरंग दैर्ध्य पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण के अवशोषण के कारण तापमान फिर से बढ़ जाता है। इस शक्तिशाली विकिरण के प्रभाव में, वातावरण आयनित होता है, अर्थात। एक गैस अणु एक इलेक्ट्रॉन खो देता है और एक सकारात्मक विद्युत आवेश प्राप्त करता है। ऐसे अणु धनावेशित आयन बन जाते हैं। मुक्त इलेक्ट्रॉनों और आयनों की उपस्थिति के कारण, वायुमंडल की यह परत विद्युत चालक के गुणों को प्राप्त कर लेती है। यह माना जाता है कि तापमान लगातार ऊंचाई तक बढ़ता रहता है जहां दुर्लभ वातावरण इंटरप्लेनेटरी स्पेस में गुजरता है। पृथ्वी की सतह से कई हजार किलोमीटर की दूरी पर, तापमान 5000 ° से 10,000 ° C तक प्रबल होता है। हालाँकि अणुओं और परमाणुओं में गति की गति बहुत अधिक होती है, और इसलिए उच्च तापमान, यह दुर्लभ गैस "गर्म" नहीं होती है। सामान्य अर्थों में .. उच्च ऊंचाई पर अणुओं की कम संख्या के कारण, उनकी कुल तापीय ऊर्जा बहुत कम होती है। इस प्रकार, वायुमंडल में अलग-अलग परतें होती हैं (यानी, संकेंद्रित गोले की एक श्रृंखला, या गोले), जिनमें से चयन इस बात पर निर्भर करता है कि कौन सी संपत्ति सबसे बड़ी रुचि है। औसत तापमान वितरण के आधार पर, मौसम विज्ञानियों ने एक आदर्श "मध्य वातावरण" की संरचना के लिए एक योजना विकसित की है (चित्र 1 देखें)।

क्षोभमंडल - वायुमंडल की निचली परत, जो पहले तापीय न्यूनतम (तथाकथित ट्रोपोपॉज़) तक फैली हुई है। क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा भौगोलिक अक्षांश (उष्णकटिबंधीय में - 18-20 किमी, समशीतोष्ण अक्षांशों में - लगभग 10 किमी) और वर्ष के समय पर निर्भर करती है। यूएस नेशनल वेदर सर्विस ने दक्षिणी ध्रुव के पास साउंडिंग की और ट्रोपोपॉज़ की ऊंचाई में मौसमी बदलावों का खुलासा किया। मार्च में, ट्रोपोपॉज़ लगभग की ऊंचाई पर होता है। 7.5 किमी. मार्च से अगस्त या सितंबर तक क्षोभमंडल का स्थिर शीतलन होता है, और इसकी सीमा अगस्त या सितंबर में छोटी अवधि के लिए लगभग 11.5 किमी की ऊंचाई तक बढ़ जाती है। फिर सितंबर से दिसंबर तक यह तेजी से गिरता है और अपने निम्नतम स्थान पर पहुंच जाता है - 7.5 किमी, जहां यह मार्च तक रहता है, केवल 0.5 किमी के भीतर उतार-चढ़ाव करता है। यह क्षोभमंडल में है कि मौसम मुख्य रूप से बनता है, जो मानव अस्तित्व की स्थितियों को निर्धारित करता है। अधिकांश वायुमंडलीय जल वाष्प क्षोभमंडल में केंद्रित है, और इसलिए बादल मुख्य रूप से यहाँ बनते हैं, हालाँकि उनमें से कुछ, बर्फ के क्रिस्टल से युक्त, उच्च परतों में भी पाए जाते हैं। क्षोभमंडल को अशांति और शक्तिशाली वायु धाराओं (हवाओं) और तूफानों की विशेषता है। ऊपरी क्षोभमंडल में, कड़ाई से परिभाषित दिशा की मजबूत वायु धाराएं होती हैं। छोटे भँवरों की तरह, अशांत एडी, धीमी और तेज गति से चलने वाले वायु द्रव्यमान के बीच घर्षण और गतिशील बातचीत के प्रभाव में बनते हैं। चूंकि इन उच्च परतों में आमतौर पर कोई बादल नहीं होता है, इसलिए इस अशांति को "स्पष्ट वायु अशांति" कहा जाता है।
समताप मंडल। वायुमंडल की ऊपरी परत को अक्सर गलती से अपेक्षाकृत स्थिर तापमान वाली परत के रूप में वर्णित किया जाता है, जहां हवाएं कम या ज्यादा तेजी से चलती हैं और जहां मौसम संबंधी तत्व थोड़ा बदलते हैं। समताप मंडल की ऊपरी परत ऑक्सीजन के रूप में गर्म होती है और ओजोन सौर पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करती है। समताप मंडल (स्ट्रेटोपॉज़) की ऊपरी सीमा खींची जाती है जहाँ तापमान थोड़ा बढ़ जाता है, एक मध्यवर्ती अधिकतम तक पहुँच जाता है, जो अक्सर सतही वायु परत के तापमान के बराबर होता है। लगातार ऊंचाई पर उड़ने के लिए अनुकूलित हवाई जहाज और गुब्बारों के साथ किए गए अवलोकनों के आधार पर, समताप मंडल में अलग-अलग दिशाओं में चलने वाली अशांत गड़बड़ी और तेज हवाएं स्थापित की गई हैं। जैसा कि क्षोभमंडल में, शक्तिशाली वायु भंवरों को नोट किया जाता है, जो विशेष रूप से उच्च गति वाले विमानों के लिए खतरनाक होते हैं। तेज हवाएं, जिन्हें जेट स्ट्रीम कहा जाता है, ध्रुवों का सामना करने वाले समशीतोष्ण अक्षांशों की सीमाओं के साथ संकीर्ण क्षेत्रों में चलती हैं। हालांकि, ये क्षेत्र शिफ्ट हो सकते हैं, गायब हो सकते हैं और फिर से प्रकट हो सकते हैं। जेट धाराएँ आमतौर पर क्षोभमंडल में प्रवेश करती हैं और ऊपरी क्षोभमंडल में दिखाई देती हैं, लेकिन ऊँचाई कम होने के साथ उनकी गति तेजी से घटती जाती है। यह संभव है कि समताप मंडल में प्रवेश करने वाली ऊर्जा का हिस्सा (मुख्य रूप से ओजोन के निर्माण पर खर्च किया गया) क्षोभमंडल में प्रक्रियाओं को प्रभावित करता है। विशेष रूप से सक्रिय मिश्रण वायुमंडलीय मोर्चों से जुड़ा हुआ है, जहां समताप मंडल की हवा का व्यापक प्रवाह ट्रोपोपॉज़ से काफी नीचे दर्ज किया गया था, और क्षोभमंडल की हवा को समताप मंडल की निचली परतों में खींचा गया था। 25-30 किमी की ऊंचाई पर रेडियोसॉन्ड लॉन्च करने की तकनीक में सुधार के संबंध में वायुमंडल की निचली परतों की ऊर्ध्वाधर संरचना के अध्ययन में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। समताप मंडल के ऊपर स्थित मेसोस्फीयर एक खोल है, जिसमें 80-85 किमी की ऊंचाई तक, पूरे वातावरण के लिए तापमान न्यूनतम तक गिर जाता है। फोर्ट चर्चिल (कनाडा) में यूएस-कनाडाई स्थापना से लॉन्च किए गए मौसम संबंधी रॉकेटों द्वारा -110 डिग्री सेल्सियस तक रिकॉर्ड कम तापमान दर्ज किया गया। मेसोस्फीयर (मेसोपॉज़) की ऊपरी सीमा लगभग एक्स-रे के सक्रिय अवशोषण के क्षेत्र की निचली सीमा और सूर्य की सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य पराबैंगनी विकिरण के साथ मेल खाती है, जो गैस के ताप और आयनीकरण के साथ होती है। गर्मियों में ध्रुवीय क्षेत्रों में, मेसोपॉज़ में अक्सर बादल प्रणाली दिखाई देती है, जो एक बड़े क्षेत्र पर कब्जा कर लेती है, लेकिन थोड़ा ऊर्ध्वाधर विकास करती है। रात में चमकने वाले ऐसे बादल अक्सर मेसोस्फीयर में बड़े पैमाने पर लहरदार हवा की गति का पता लगाना संभव बनाते हैं। इन बादलों की संरचना, नमी के स्रोत और संघनन नाभिक, गतिकी और मौसम संबंधी कारकों के साथ संबंध का अभी भी अपर्याप्त अध्ययन किया जाता है। थर्मोस्फीयर वायुमंडल की एक परत है जिसमें तापमान लगातार बढ़ता रहता है। इसकी शक्ति 600 किमी तक पहुंच सकती है। दबाव और, फलस्वरूप, गैस का घनत्व ऊंचाई के साथ लगातार कम होता जाता है। पृथ्वी की सतह के पास, 1 m3 हवा में लगभग होता है। 2.5x1025 अणु, लगभग की ऊंचाई पर। 100 किमी, थर्मोस्फीयर की निचली परतों में - लगभग 1019, 200 किमी की ऊँचाई पर, आयनमंडल में - 5 * 10 15 और, गणना के अनुसार, लगभग की ऊँचाई पर। 850 किमी - लगभग 1012 अणु। इंटरप्लेनेटरी स्पेस में, अणुओं की सांद्रता 10 8-10 9 प्रति 1 m3 है। लगभग की ऊंचाई पर। 100 किमी, अणुओं की संख्या कम है, और वे शायद ही कभी एक दूसरे से टकराते हैं। किसी अन्य समान अणु से टकराने से पहले एक यादृच्छिक गतिमान अणु द्वारा तय की गई औसत दूरी को इसका माध्य मुक्त पथ कहा जाता है। जिस परत में यह मान इतना बढ़ जाता है कि अंतर-आणविक या अंतर-परमाणु टकराव की संभावना को नजरअंदाज किया जा सकता है, वह थर्मोस्फीयर और ओवरलीइंग शेल (एक्सोस्फीयर) के बीच की सीमा पर स्थित है और इसे थर्मल पॉज़ कहा जाता है। थर्मोपॉज पृथ्वी की सतह से लगभग 650 किमी दूर स्थित है। एक निश्चित तापमान पर, अणु की गति की गति उसके द्रव्यमान पर निर्भर करती है: हल्के अणु भारी अणुओं की तुलना में तेजी से चलते हैं। निचले वायुमंडल में, जहां मुक्त पथ बहुत छोटा है, गैसों का उनके आणविक भार के अनुसार कोई ध्यान देने योग्य पृथक्करण नहीं होता है, लेकिन इसे 100 किमी से ऊपर व्यक्त किया जाता है। इसके अलावा, सूर्य से पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण के प्रभाव में, ऑक्सीजन के अणु परमाणुओं में टूट जाते हैं, जिसका द्रव्यमान अणु के द्रव्यमान का आधा होता है। इसलिए, जैसे-जैसे हम पृथ्वी की सतह से दूर जाते हैं, वायुमंडल की संरचना में और लगभग ऊंचाई पर परमाणु ऑक्सीजन तेजी से महत्वपूर्ण हो जाता है। 200 किमी इसका मुख्य घटक बन जाता है। उच्चतर, पृथ्वी की सतह से लगभग 1200 किमी की दूरी पर, हल्की गैसें - हीलियम और हाइड्रोजन - प्रबल होती हैं। वे वायुमंडल की बाहरी परत हैं। वजन से यह पृथक्करण, जिसे फैलाना पृथक्करण कहा जाता है, एक अपकेंद्रित्र का उपयोग करके मिश्रण के पृथक्करण जैसा दिखता है। एक्सोस्फीयर वायुमंडल की बाहरी परत है, जो तापमान में परिवर्तन और तटस्थ गैस के गुणों के आधार पर अलग होती है। एक्सोस्फीयर में अणु और परमाणु गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में बैलिस्टिक कक्षाओं में पृथ्वी के चारों ओर घूमते हैं। इनमें से कुछ कक्षाएँ परवलयिक हैं और प्रक्षेप्य के प्रक्षेप पथ के समान हैं। अणु पृथ्वी के चारों ओर और उपग्रहों की तरह अण्डाकार कक्षाओं में घूम सकते हैं। कुछ अणुओं, मुख्य रूप से हाइड्रोजन और हीलियम में खुले प्रक्षेप पथ होते हैं और बाहरी अंतरिक्ष में पलायन करते हैं (चित्र 2)।

सौर-स्थलीय संबंध और वायुमंडल पर उनका प्रभाव
वायुमंडलीय ज्वार। सूर्य और चंद्रमा का आकर्षण स्थलीय और समुद्री ज्वार के समान वातावरण में ज्वार का कारण बनता है। लेकिन वायुमंडलीय ज्वार में एक महत्वपूर्ण अंतर है: वायुमंडल सूर्य के आकर्षण के लिए सबसे अधिक दृढ़ता से प्रतिक्रिया करता है, जबकि पृथ्वी की पपड़ी और महासागर - चंद्रमा के आकर्षण के लिए। यह इस तथ्य से समझाया गया है कि सूर्य द्वारा वातावरण गर्म होता है और गुरुत्वाकर्षण ज्वार के अलावा, एक शक्तिशाली थर्मल ज्वार उत्पन्न होता है। सामान्य तौर पर, वायुमंडलीय और समुद्री ज्वार के गठन के तंत्र समान होते हैं, सिवाय इसके कि गुरुत्वाकर्षण और थर्मल प्रभावों के लिए हवा की प्रतिक्रिया की भविष्यवाणी करने के लिए, इसकी संपीड़ितता और तापमान वितरण को ध्यान में रखना आवश्यक है। यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि वायुमंडल में अर्ध-दैनिक (12-घंटे) सौर ज्वार, दैनिक सौर और अर्ध-दैनिक चंद्र ज्वार पर प्रबल क्यों होते हैं, हालांकि बाद की दो प्रक्रियाओं की प्रेरक शक्तियाँ बहुत अधिक शक्तिशाली होती हैं। पहले, यह माना जाता था कि वातावरण में एक प्रतिध्वनि होती है, जो 12 घंटे की अवधि के साथ दोलनों को सटीक रूप से बढ़ाती है। हालांकि, भूभौतिकीय रॉकेटों की मदद से किए गए अवलोकनों से संकेत मिलता है कि इस तरह की प्रतिध्वनि के लिए कोई तापमान कारण नहीं हैं। इस समस्या को हल करने में, संभवतः वातावरण की सभी हाइड्रोडायनामिक और तापीय विशेषताओं को ध्यान में रखना चाहिए। भूमध्य रेखा के पास पृथ्वी की सतह पर, जहाँ ज्वारीय उतार-चढ़ाव का प्रभाव अधिकतम होता है, यह वायुमंडलीय दबाव में 0.1% का परिवर्तन प्रदान करता है। ज्वारीय हवाओं की गति लगभग है। 0.3 किमी / घंटा। वायुमंडल की जटिल तापीय संरचना (विशेषकर मेसोपॉज़ में न्यूनतम तापमान की उपस्थिति) के कारण, ज्वारीय वायु धाराएँ तेज हो जाती हैं, और, उदाहरण के लिए, 70 किमी की ऊँचाई पर, उनकी गति पृथ्वी की तुलना में लगभग 160 गुना अधिक होती है। सतह, जिसके महत्वपूर्ण भूभौतिकीय परिणाम हैं। यह माना जाता है कि आयनोस्फीयर (परत ई) के निचले हिस्से में ज्वारीय दोलन पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में आयनित गैस को लंबवत रूप से स्थानांतरित करते हैं, और इसलिए, यहां विद्युत धाराएं उत्पन्न होती हैं। पृथ्वी की सतह पर धाराओं की ये लगातार उभरती हुई प्रणालियाँ चुंबकीय क्षेत्र की गड़बड़ी से स्थापित होती हैं। चुंबकीय क्षेत्र के दैनिक बदलाव परिकलित मूल्यों के साथ अच्छे समझौते में हैं, जो "वायुमंडलीय डायनेमो" के ज्वारीय तंत्र के सिद्धांत के पक्ष में पुष्टि करता है। आयनोस्फीयर (परत ई) के निचले हिस्से में उत्पन्न होने वाली विद्युत धाराओं को कहीं जाना चाहिए, और इसलिए, सर्किट बंद होना चाहिए। डायनेमो के साथ सादृश्य पूर्ण हो जाता है यदि हम आने वाले आंदोलन को इंजन के काम के रूप में मानते हैं। यह माना जाता है कि विद्युत प्रवाह का उल्टा परिसंचरण आयनोस्फीयर (एफ) की एक उच्च परत में किया जाता है, और यह काउंटर प्रवाह इस परत की कुछ विशिष्ट विशेषताओं की व्याख्या कर सकता है। अंत में, ज्वारीय प्रभाव को भी ई परत में और इसलिए एफ परत में क्षैतिज धाराएं उत्पन्न करनी चाहिए।
आयनमंडल। 19वीं शताब्दी के वैज्ञानिकों ने अरोरा की घटना के तंत्र को समझाने की कोशिश की। सुझाव दिया कि वातावरण में विद्युत आवेशित कणों वाला एक क्षेत्र होता है। 20 वीं सदी में 85 से 400 किमी की ऊंचाई पर रेडियो तरंगों को परावर्तित करने वाली एक परत के अस्तित्व के लिए प्रायोगिक साक्ष्य प्राप्त किए गए थे। अब यह ज्ञात है कि इसके विद्युत गुण वायुमंडलीय गैस आयनीकरण का परिणाम हैं। इसलिए, इस परत को आमतौर पर आयनोस्फीयर कहा जाता है। रेडियो तरंगों पर प्रभाव मुख्य रूप से आयनोस्फीयर में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण होता है, हालांकि रेडियो तरंगों का प्रसार तंत्र बड़े आयनों की उपस्थिति से जुड़ा होता है। उत्तरार्द्ध भी वातावरण के रासायनिक गुणों के अध्ययन में रुचि रखते हैं, क्योंकि वे तटस्थ परमाणुओं और अणुओं की तुलना में अधिक सक्रिय हैं। आयनमंडल में होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाएं इसकी ऊर्जा और विद्युत संतुलन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।
सामान्य आयनमंडल।भूभौतिकीय रॉकेट और उपग्रहों की मदद से किए गए अवलोकनों ने बहुत सी नई जानकारी दी है, जो यह दर्शाता है कि वायुमंडल का आयनीकरण ब्रॉड-स्पेक्ट्रम सौर विकिरण के प्रभाव में होता है। इसका मुख्य भाग (90% से अधिक) स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में केंद्रित है। वायलेट प्रकाश किरणों की तुलना में कम तरंग दैर्ध्य और अधिक ऊर्जा वाला पराबैंगनी विकिरण सूर्य के वायुमंडल (क्रोमोस्फीयर) के आंतरिक भाग के हाइड्रोजन द्वारा उत्सर्जित होता है, और एक्स-रे विकिरण, जिसमें और भी अधिक ऊर्जा होती है, सूर्य की गैसों द्वारा उत्सर्जित होती है। बाहरी आवरण (कोरोना)। आयनमंडल की सामान्य (औसत) अवस्था निरंतर शक्तिशाली विकिरण के कारण होती है। पृथ्वी के दैनिक घूर्णन के प्रभाव में सामान्य आयनमंडल में नियमित परिवर्तन होते हैं और दोपहर के समय सूर्य की किरणों के घटना कोण में मौसमी अंतर होता है, लेकिन आयनमंडल की स्थिति में अप्रत्याशित और अचानक परिवर्तन भी होते हैं।
आयनमंडल में गड़बड़ी। जैसा कि ज्ञात है, सूर्य पर शक्तिशाली चक्रीय रूप से दोहराए जाने वाले विक्षोभ उत्पन्न होते हैं, जो हर 11 वर्षों में अधिकतम तक पहुंचते हैं। अंतर्राष्ट्रीय भूभौतिकीय वर्ष (IGY) के कार्यक्रम के तहत अवलोकन व्यवस्थित मौसम संबंधी अवलोकनों की पूरी अवधि के लिए उच्चतम सौर गतिविधि की अवधि के साथ मेल खाते हैं, अर्थात। 18वीं सदी की शुरुआत से उच्च गतिविधि की अवधि के दौरान, सूर्य के कुछ क्षेत्रों में कई बार चमक बढ़ जाती है, और वे पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण के शक्तिशाली दालों को बाहर भेजते हैं। ऐसी घटनाओं को सोलर फ्लेयर्स कहा जाता है। वे कई मिनटों से लेकर एक या दो घंटे तक चलते हैं। एक भड़कने के दौरान, सौर गैस (ज्यादातर प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन) फट जाती है, और प्राथमिक कण बाहरी अंतरिक्ष में भाग जाते हैं। इस तरह की ज्वालाओं के क्षणों में सूर्य के विद्युत चुम्बकीय और कणिका विकिरण का पृथ्वी के वायुमंडल पर गहरा प्रभाव पड़ता है। प्रारंभिक प्रतिक्रिया फ्लैश के 8 मिनट बाद देखी जाती है, जब तीव्र पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण पृथ्वी पर पहुंचते हैं। नतीजतन, आयनीकरण तेजी से बढ़ता है; एक्स-रे आयनमंडल की निचली सीमा तक वायुमंडल में प्रवेश करते हैं; इन परतों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या इतनी बढ़ जाती है कि रेडियो सिग्नल लगभग पूरी तरह से अवशोषित हो जाते हैं ("बुझा")। विकिरण के अतिरिक्त अवशोषण से गैस गर्म होती है, जो हवाओं के विकास में योगदान करती है। आयनित गैस एक विद्युत चालक है, और जब यह पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में चलती है, तो एक डायनेमो प्रभाव प्रकट होता है और एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। इस तरह की धाराएं, बदले में, चुंबकीय क्षेत्र के ध्यान देने योग्य गड़बड़ी पैदा कर सकती हैं और खुद को चुंबकीय तूफान के रूप में प्रकट कर सकती हैं। इस प्रारंभिक चरण में केवल कुछ ही समय लगता है, जो सौर ज्वाला की अवधि के अनुरूप होता है। सूर्य पर शक्तिशाली ज्वालामुखियों के दौरान, त्वरित कणों की एक धारा बाहरी अंतरिक्ष में दौड़ती है। जब इसे पृथ्वी की ओर निर्देशित किया जाता है, तो दूसरा चरण शुरू होता है, जिसका वातावरण की स्थिति पर बहुत प्रभाव पड़ता है। कई प्राकृतिक घटनाएं, जिनमें से ऑरोरा को सबसे अच्छी तरह से जाना जाता है, यह इंगित करती है कि एक महत्वपूर्ण संख्या में आवेशित कण पृथ्वी तक पहुंचते हैं (पोलर लाइट्स भी देखें)। फिर भी, इन कणों को सूर्य से अलग करने की प्रक्रिया, अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में उनके प्रक्षेपवक्र, और पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र और मैग्नेटोस्फीयर के साथ बातचीत के तंत्र का अभी भी अपर्याप्त अध्ययन किया जाता है। 1958 में जेम्स वैन एलन द्वारा भू-चुंबकीय क्षेत्र द्वारा रखे गए गोले की खोज के बाद समस्या और अधिक जटिल हो गई, जिसमें आवेशित कण शामिल थे। ये कण चुंबकीय क्षेत्र की रेखाओं के चारों ओर सर्पिल में घूमते हुए एक गोलार्ध से दूसरे गोलार्ध में जाते हैं। पृथ्वी के पास, बल की रेखाओं के आकार और कणों की ऊर्जा के आधार पर, "परावर्तन बिंदु" होते हैं, जिसमें कण अपनी गति की दिशा को विपरीत दिशा में बदलते हैं (चित्र 3)। चूंकि चुंबकीय क्षेत्र की ताकत पृथ्वी से दूरी के साथ कम हो जाती है, जिन कक्षाओं के साथ ये कण चलते हैं वे कुछ विकृत होते हैं: इलेक्ट्रॉन पूर्व में विचलित हो जाते हैं, और पश्चिम में प्रोटॉन। इसलिए, उन्हें दुनिया भर में बेल्ट के रूप में वितरित किया जाता है।

सूर्य द्वारा वातावरण के गर्म होने के कुछ परिणाम।सौर ऊर्जा पूरे वातावरण को प्रभावित करती है। हम पहले ही पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में आवेशित कणों द्वारा उसके चारों ओर चक्कर लगाने वाली पेटियों का उल्लेख कर चुके हैं। ये पेटियां सर्कंपोलर क्षेत्रों में पृथ्वी की सतह के सबसे करीब हैं (चित्र 3 देखें), जहां अरोरा देखे जाते हैं। चित्र 1 से पता चलता है कि कनाडा के उरोरा क्षेत्रों में अमेरिका के दक्षिण-पश्चिम की तुलना में काफी अधिक थर्मोस्फेरिक तापमान है। यह संभावना है कि पकड़े गए कण अपनी कुछ ऊर्जा वायुमंडल को छोड़ देते हैं, खासकर जब प्रतिबिंब बिंदुओं के पास गैस के अणुओं से टकराते हैं, और अपनी पूर्व कक्षाओं को छोड़ देते हैं। इस प्रकार उरोरा क्षेत्र में वायुमंडल की उच्च परतें गर्म होती हैं। कृत्रिम उपग्रहों की कक्षाओं का अध्ययन करते हुए एक और महत्वपूर्ण खोज की गई। स्मिथसोनियन एस्ट्रोफिजिकल ऑब्जर्वेटरी के एक खगोलशास्त्री लुइगी इचिया का मानना ​​​​है कि इन कक्षाओं के छोटे विचलन वातावरण के घनत्व में परिवर्तन के कारण होते हैं क्योंकि यह सूर्य द्वारा गर्म होता है। उन्होंने आयनोस्फीयर में 200 किमी से अधिक की ऊंचाई पर अधिकतम इलेक्ट्रॉन घनत्व के अस्तित्व का सुझाव दिया, जो सौर दोपहर के अनुरूप नहीं है, लेकिन घर्षण बलों के प्रभाव में इसके संबंध में लगभग दो घंटे पीछे है। इस समय, 600 किमी की ऊँचाई के लिए विशिष्ट वायुमंडलीय घनत्व के मान लगभग के स्तर पर देखे जाते हैं। 950 किमी. इसके अलावा, अधिकतम इलेक्ट्रॉन सांद्रता सूर्य से पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण की अल्पकालिक चमक के कारण अनियमित उतार-चढ़ाव का अनुभव करती है। एल. याकिया ने हवा के घनत्व में अल्पकालिक उतार-चढ़ाव की भी खोज की, जो सौर फ्लेयर्स और चुंबकीय क्षेत्र की गड़बड़ी के अनुरूप है। इन घटनाओं को पृथ्वी के वायुमंडल में सौर मूल के कणों की घुसपैठ और उन परतों के गर्म होने से समझाया गया है जहां उपग्रह परिक्रमा करते हैं।
वायुमंडलीय बिजली
वायुमंडल की सतह परत में, अणुओं का एक छोटा सा हिस्सा ब्रह्मांडीय किरणों, रेडियोधर्मी चट्टानों से विकिरण और हवा में ही रेडियम (मुख्य रूप से रेडॉन) के क्षय उत्पादों के प्रभाव में आयनीकरण से गुजरता है। आयनीकरण की प्रक्रिया में, एक परमाणु एक इलेक्ट्रॉन खो देता है और एक सकारात्मक चार्ज प्राप्त करता है। एक मुक्त इलेक्ट्रॉन जल्दी से दूसरे परमाणु के साथ जुड़ जाता है, जिससे एक नकारात्मक रूप से आवेशित आयन बनता है। ऐसे युग्मित धनात्मक और ऋणात्मक आयनों में आणविक आयाम होते हैं। वायुमंडल में अणु इन आयनों के चारों ओर क्लस्टर करते हैं। कई अणु एक आयन के साथ मिलकर एक जटिल बनाते हैं जिसे आमतौर पर "प्रकाश आयन" कहा जाता है। वायुमंडल में अणुओं के परिसर भी होते हैं, जिन्हें मौसम विज्ञान में संघनन नाभिक के रूप में जाना जाता है, जिसके चारों ओर, जब हवा नमी से संतृप्त होती है, तो संघनन प्रक्रिया शुरू होती है। ये नाभिक नमक और धूल के कणों के साथ-साथ औद्योगिक और अन्य स्रोतों से हवा में छोड़े गए प्रदूषक हैं। प्रकाश आयन अक्सर ऐसे नाभिक से जुड़कर "भारी आयन" बनाते हैं। एक विद्युत क्षेत्र के प्रभाव में, प्रकाश और भारी आयन वायुमंडल के एक क्षेत्र से दूसरे क्षेत्र में चले जाते हैं, विद्युत आवेशों को स्थानांतरित करते हैं। हालांकि वायुमंडल को आमतौर पर विद्युत प्रवाहकीय माध्यम नहीं माना जाता है, लेकिन इसमें थोड़ी मात्रा में चालकता होती है। इसलिए, हवा में छोड़ी गई एक आवेशित वस्तु धीरे-धीरे अपना आवेश खो देती है। कॉस्मिक किरण की तीव्रता में वृद्धि, कम दबाव की स्थिति में कम आयन हानि (और इसलिए लंबे समय तक मुक्त पथ), और कम भारी नाभिक के कारण वायुमंडलीय चालकता ऊंचाई के साथ बढ़ती है। वायुमंडल की चालकता लगभग ऊंचाई पर अपने अधिकतम मूल्य तक पहुँच जाती है। 50 किमी, तथाकथित। "मुआवजा स्तर"। यह ज्ञात है कि पृथ्वी की सतह और "क्षतिपूर्ति स्तर" के बीच हमेशा कई सौ किलोवोल्ट का संभावित अंतर होता है, अर्थात। निरंतर विद्युत क्षेत्र। यह पता चला कि कई मीटर की ऊंचाई पर हवा में एक निश्चित बिंदु और पृथ्वी की सतह के बीच संभावित अंतर बहुत बड़ा है - 100 वी से अधिक। वायुमंडल में सकारात्मक चार्ज होता है, और पृथ्वी की सतह नकारात्मक चार्ज होती है। चूंकि विद्युत क्षेत्र एक ऐसा क्षेत्र है, जिसके प्रत्येक बिंदु पर एक निश्चित संभावित मूल्य होता है, हम एक संभावित ढाल के बारे में बात कर सकते हैं। साफ मौसम में, निचले कुछ मीटर के भीतर, वायुमंडल की विद्युत क्षेत्र की ताकत लगभग स्थिर होती है। सतह परत में हवा की विद्युत चालकता में अंतर के कारण, संभावित ढाल दैनिक उतार-चढ़ाव के अधीन है, जिसका पाठ्यक्रम जगह-जगह काफी भिन्न होता है। वायु प्रदूषण के स्थानीय स्रोतों के अभाव में - महासागरों के ऊपर, पहाड़ों में या ध्रुवीय क्षेत्रों में - स्पष्ट मौसम में संभावित ढाल का दैनिक पाठ्यक्रम समान है। ढाल का परिमाण सार्वभौमिक, या ग्रीनविच मीन टाइम (यूटी) पर निर्भर करता है और अधिकतम 19:00 ई. पर पहुंचता है। एपलटन ने सुझाव दिया कि यह अधिकतम विद्युत चालकता संभवतः ग्रहों के पैमाने पर सबसे बड़ी आंधी गतिविधि के साथ मेल खाती है। गरज के साथ बिजली का निर्वहन पृथ्वी की सतह पर एक नकारात्मक चार्ज ले जाता है, क्योंकि सबसे सक्रिय क्यूम्यलोनिम्बस थंडरक्लाउड के ठिकानों में एक महत्वपूर्ण नकारात्मक चार्ज होता है। गरज के शीर्ष पर एक धनात्मक आवेश होता है, जो होल्ज़र और सैक्सन की गणना के अनुसार, गरज के साथ अपने शीर्ष से बहता है। निरंतर पुनःपूर्ति के बिना, पृथ्वी की सतह पर आवेश वायुमंडल की चालकता द्वारा निष्प्रभावी हो जाएगा। यह धारणा कि गरज के कारण पृथ्वी की सतह और "मुआवजा स्तर" के बीच संभावित अंतर को बनाए रखा जाता है, सांख्यिकीय डेटा द्वारा समर्थित है। उदाहरण के लिए, नदी की घाटी में गरज के साथ अधिकतम संख्या देखी जाती है। अमेज़ॅन। प्राय: दिन के अंत में गरज के साथ वर्षा होती है, अर्थात्। ठीक है। 19:00 ग्रीनविच मीन टाइम, जब संभावित ढाल दुनिया में कहीं भी अपने अधिकतम पर होती है। इसके अलावा, संभावित ढाल की दैनिक भिन्नता के वक्रों के आकार में मौसमी बदलाव भी गरज के वैश्विक वितरण के आंकड़ों के साथ पूर्ण सहमति में हैं। कुछ शोधकर्ताओं का तर्क है कि पृथ्वी के विद्युत क्षेत्र का स्रोत बाहरी मूल का हो सकता है, क्योंकि माना जाता है कि विद्युत क्षेत्र आयनोस्फीयर और मैग्नेटोस्फीयर में मौजूद हैं। यह परिस्थिति शायद मंच के पीछे और मेहराब के समान, औरोरा के बहुत संकीर्ण लम्बी रूपों की उपस्थिति की व्याख्या करती है।
(पोलर लाइट्स भी देखें)। "क्षतिपूर्ति स्तर" और पृथ्वी की सतह के बीच वायुमंडल की संभावित ढाल और चालकता के कारण, आवेशित कण गति करना शुरू कर देते हैं: धनात्मक आवेशित आयन - पृथ्वी की सतह की ओर, और ऋणात्मक रूप से आवेशित - इससे ऊपर की ओर। यह वर्तमान लगभग है। 1800 ए। हालांकि यह मान बड़ा लगता है, यह याद रखना चाहिए कि यह पृथ्वी की पूरी सतह पर वितरित किया जाता है। 1 एम 2 के आधार क्षेत्र वाले वायु स्तंभ में वर्तमान ताकत केवल 4 * 10 -12 ए है। दूसरी ओर, बिजली के निर्वहन के दौरान वर्तमान ताकत कई एम्पीयर तक पहुंच सकती है, हालांकि, निश्चित रूप से, ऐसा निर्वहन इसकी एक छोटी अवधि होती है - एक सेकंड के अंश से लेकर पूरे सेकंड तक या बार-बार होने वाले डिस्चार्ज के साथ थोड़ा अधिक। बिजली न केवल प्रकृति की एक अजीबोगरीब घटना के रूप में बहुत रुचि रखती है। यह कई सौ मिलियन वोल्ट के वोल्टेज और कई किलोमीटर के इलेक्ट्रोड के बीच की दूरी पर गैसीय माध्यम में विद्युत निर्वहन का निरीक्षण करना संभव बनाता है। 1750 में, बी. फ्रैंकलिन ने लंदन की रॉयल सोसाइटी को प्रस्ताव दिया कि वे एक लोहे की छड़ के साथ प्रयोग करें जो एक इन्सुलेट बेस पर तय होती है और एक उच्च टॉवर पर लगाई जाती है। उन्होंने उम्मीद की थी कि जब एक गरज वाला बादल टॉवर के पास आता है, तो विपरीत संकेत का एक चार्ज शुरू में तटस्थ रॉड के ऊपरी छोर पर केंद्रित होगा, और उसी चिन्ह का चार्ज जो बादल के आधार पर है, निचले सिरे पर केंद्रित होगा। . यदि बिजली के डिस्चार्ज के दौरान विद्युत क्षेत्र की ताकत पर्याप्त रूप से बढ़ जाती है, तो रॉड के ऊपरी सिरे से चार्ज आंशिक रूप से हवा में बह जाएगा, और रॉड उसी चिन्ह का चार्ज प्राप्त कर लेगा जो क्लाउड के आधार के रूप में है। फ्रेंकलिन द्वारा प्रस्तावित प्रयोग इंग्लैंड में नहीं किया गया था, लेकिन इसे 1752 में पेरिस के पास मार्ली में फ्रांसीसी भौतिक विज्ञानी जीन डी'अलेम्बर्ट द्वारा स्थापित किया गया था। उन्होंने एक कांच की बोतल में 12 मीटर लंबी लोहे की छड़ का इस्तेमाल किया (जो एक के रूप में काम करता था) इंसुलेटर), लेकिन इसे टॉवर पर नहीं रखा। 10 मई को उनके सहायक ने बताया कि जब एक रॉड के ऊपर एक गड़गड़ाहट का बादल था, तो एक ग्राउंडेड तार लाए जाने पर चिंगारी पैदा होती थी। फ्रेंकलिन खुद फ्रांस में महसूस किए गए सफल अनुभव से अनजान थे, उसी वर्ष जून में उन्होंने एक पतंग के साथ अपना प्रसिद्ध प्रयोग किया और उसमें बंधे तार के अंत में बिजली की चिंगारी देखी। अगले वर्ष, एक छड़ से एकत्र किए गए आरोपों का अध्ययन करते हुए, फ्रैंकलिन ने पाया कि थंडरक्लाउड के आधार आमतौर पर नकारात्मक रूप से चार्ज होते हैं। फोटोग्राफिक विधियों में सुधार के कारण, विशेष रूप से घूर्णन लेंस के साथ उपकरण के आविष्कार के बाद, 19 वीं शताब्दी के अंत में बिजली का अधिक विस्तृत अध्ययन संभव हो गया, जिससे तेजी से विकासशील प्रक्रियाओं को ठीक करना संभव हो गया। स्पार्क डिस्चार्ज के अध्ययन में इस तरह के कैमरे का व्यापक रूप से उपयोग किया गया था। यह पाया गया कि बिजली कई प्रकार की होती है, जिनमें सबसे आम रैखिक, सपाट (इंट्रा-क्लाउड) और गोलाकार (वायु निर्वहन) हैं। रैखिक बिजली नीचे की शाखाओं के साथ एक चैनल के बाद, एक बादल और पृथ्वी की सतह के बीच एक चिंगारी का निर्वहन है। चपटी बिजली एक गरज वाले बादल के अंदर होती है और बिखरी हुई रोशनी की चमक की तरह दिखती है। गरज के साथ शुरू होने वाले बॉल लाइटनिंग के वायु निर्वहन अक्सर क्षैतिज रूप से निर्देशित होते हैं और पृथ्वी की सतह तक नहीं पहुंचते हैं।

एक बिजली के निर्वहन में आमतौर पर तीन या अधिक बार-बार निर्वहन होते हैं - एक ही पथ का अनुसरण करने वाले आवेग। क्रमिक दालों के बीच का अंतराल 1/100 से 1/10 सेकेंड तक बहुत कम होता है (यही कारण है कि बिजली झिलमिलाती है)। सामान्य तौर पर, फ्लैश लगभग एक सेकंड या उससे कम समय तक रहता है। एक विशिष्ट बिजली विकास प्रक्रिया को निम्नानुसार वर्णित किया जा सकता है। सबसे पहले, एक कमजोर चमकदार निर्वहन-नेता ऊपर से पृथ्वी की सतह पर दौड़ता है। जब वह उस तक पहुंचता है, तो एक चमकीला चमकता हुआ उल्टा, या मुख्य, निर्वहन पृथ्वी से नेता द्वारा बिछाए गए चैनल तक जाता है। डिस्चार्ज-लीडर, एक नियम के रूप में, ज़िगज़ैग तरीके से चलता है। इसके प्रसार की गति एक सौ से लेकर कई सौ किलोमीटर प्रति सेकंड तक होती है। अपने रास्ते में, यह हवा के अणुओं को आयनित करता है, बढ़ी हुई चालकता के साथ एक चैनल बनाता है, जिसके माध्यम से रिवर्स डिस्चार्ज लीडर डिस्चार्ज की तुलना में लगभग सौ गुना अधिक गति से ऊपर की ओर बढ़ता है। चैनल के आकार को निर्धारित करना मुश्किल है, लेकिन लीडर डिस्चार्ज का व्यास 1-10 मीटर और रिवर्स डिस्चार्ज का कई सेंटीमीटर अनुमानित है। लाइटनिंग डिस्चार्ज 30 किलोहर्ट्ज़ से लेकर अल्ट्रा-लो फ़्रीक्वेंसी तक - एक विस्तृत श्रृंखला में रेडियो तरंगों का उत्सर्जन करके रेडियो हस्तक्षेप पैदा करता है। रेडियो तरंगों का सबसे बड़ा विकिरण संभवतः 5 से 10 kHz की सीमा में होता है। इस तरह की कम आवृत्ति वाला रेडियो हस्तक्षेप आयनमंडल की निचली सीमा और पृथ्वी की सतह के बीच के स्थान में "केंद्रित" होता है और स्रोत से हजारों किलोमीटर की दूरी तक प्रसार करने में सक्षम होता है।
वायुमंडल में परिवर्तन
उल्का और उल्कापिंडों का प्रभाव।हालांकि कभी-कभी उल्का वर्षा अपने प्रकाश प्रभाव से गहरा प्रभाव डालती है, व्यक्तिगत उल्काएं शायद ही कभी देखी जाती हैं। अदृश्य उल्काओं की संख्या बहुत अधिक है, वे इतने छोटे हैं कि उन्हें उस समय देखा नहीं जा सकता जब वे वातावरण द्वारा निगल लिए जाते हैं। कुछ सबसे छोटे उल्काएं शायद बिल्कुल भी गर्म नहीं होती हैं, लेकिन केवल वायुमंडल द्वारा ही पकड़ी जाती हैं। कुछ मिलीमीटर से लेकर दस-हज़ारवें मिलीमीटर तक के आकार के इन छोटे कणों को माइक्रोमीटर कहा जाता है। हर दिन वायुमंडल में प्रवेश करने वाले उल्कापिंड की मात्रा 100 से 10,000 टन तक होती है, जिसमें से अधिकांश पदार्थ सूक्ष्म उल्कापिंड होते हैं। चूंकि उल्कापिंड आंशिक रूप से वायुमंडल में जलता है, इसलिए इसकी गैस संरचना विभिन्न रासायनिक तत्वों के निशान से भर जाती है। उदाहरण के लिए, पत्थर के उल्का लिथियम को वायुमंडल में लाते हैं। धात्विक उल्काओं के दहन से छोटे गोलाकार लोहे, लोहे-निकल और अन्य बूंदों का निर्माण होता है जो वायुमंडल से होकर गुजरती हैं और पृथ्वी की सतह पर जमा हो जाती हैं। वे ग्रीनलैंड और अंटार्कटिका में पाए जा सकते हैं, जहां बर्फ की चादरें वर्षों तक लगभग अपरिवर्तित रहती हैं। समुद्र विज्ञानी उन्हें नीचे समुद्र के तलछट में पाते हैं। वायुमंडल में प्रवेश करने वाले अधिकांश उल्का कण लगभग 30 दिनों के भीतर जमा हो जाते हैं। कुछ वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि यह ब्रह्मांडीय धूल वर्षा जैसी वायुमंडलीय घटनाओं के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, क्योंकि यह जल वाष्प संघनन के केंद्र के रूप में कार्य करती है। इसलिए, यह माना जाता है कि वर्षा सांख्यिकीय रूप से बड़े उल्का वर्षा के साथ जुड़ी हुई है। हालांकि, कुछ विशेषज्ञों का मानना ​​है कि चूंकि उल्कापिंड का कुल इनपुट सबसे बड़े उल्का बौछार की तुलना में कई गुना अधिक है, इस तरह की एक बौछार के परिणामस्वरूप होने वाली इस सामग्री की कुल मात्रा में परिवर्तन की उपेक्षा की जा सकती है। हालांकि, इसमें कोई संदेह नहीं है कि सबसे बड़े सूक्ष्म उल्कापिंड और, ज़ाहिर है, दृश्यमान उल्कापिंड वायुमंडल की उच्च परतों में मुख्य रूप से आयनमंडल में आयनीकरण के लंबे निशान छोड़ते हैं। इस तरह के निशान लंबी दूरी के रेडियो संचार के लिए उपयोग किए जा सकते हैं, क्योंकि वे उच्च आवृत्ति रेडियो तरंगों को दर्शाते हैं। वायुमंडल में प्रवेश करने वाले उल्काओं की ऊर्जा मुख्य रूप से, और शायद पूरी तरह से, इसके गर्म होने पर खर्च होती है। यह वायुमंडल के ताप संतुलन के छोटे घटकों में से एक है।
औद्योगिक मूल के कार्बन डाइऑक्साइड।कार्बोनिफेरस काल में, पृथ्वी पर काष्ठीय वनस्पति व्यापक थी। उस समय पौधों द्वारा अवशोषित अधिकांश कार्बन डाइऑक्साइड कोयले के भंडार और तेल-असर जमा में जमा हुआ था। लोगों ने ऊर्जा के स्रोत के रूप में इन खनिजों के विशाल भंडार का उपयोग करना सीख लिया है और अब तेजी से कार्बन डाइऑक्साइड को पदार्थों के संचलन में वापस कर रहे हैं। जीवाश्म शायद सीए है। 4*10 13 टन कार्बन। पिछली शताब्दी में, मानव जाति ने इतना जीवाश्म ईंधन जलाया है कि लगभग 4 * 10 11 टन कार्बन फिर से वायुमंडल में प्रवेश कर गया है। वर्तमान में लगभग हैं। 2*10 12 टन कार्बन, और अगले सौ वर्षों में जीवाश्म ईंधन के जलने से यह आंकड़ा दोगुना हो सकता है। हालांकि, सभी कार्बन वातावरण में नहीं रहेंगे: इसमें से कुछ समुद्र के पानी में घुल जाएगा, कुछ पौधों द्वारा अवशोषित किया जाएगा, और कुछ चट्टानों के अपक्षय की प्रक्रिया में बंधे रहेंगे। अभी यह अनुमान लगाना संभव नहीं है कि वातावरण में कितनी कार्बन डाइऑक्साइड होगी या इसका विश्व की जलवायु पर क्या प्रभाव पड़ेगा। फिर भी, यह माना जाता है कि इसकी सामग्री में कोई भी वृद्धि वार्मिंग का कारण बनेगी, हालांकि यह बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है कि कोई भी वार्मिंग जलवायु को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करेगी। माप के परिणामों के अनुसार, वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता काफी धीमी गति से बढ़ रही है। अंटार्कटिका में रॉस आइस शेल्फ पर स्वालबार्ड और लिटिल अमेरिका स्टेशन के लिए जलवायु डेटा लगभग 50 वर्षों की अवधि में औसत वार्षिक तापमान में क्रमशः 5 डिग्री और 2.5 डिग्री सेल्सियस की वृद्धि दर्शाता है।
ब्रह्मांडीय विकिरण का प्रभाव।जब उच्च-ऊर्जा ब्रह्मांडीय किरणें वायुमंडल के अलग-अलग घटकों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं, तो रेडियोधर्मी समस्थानिक बनते हैं। उनमें से, 14C कार्बन समस्थानिक, जो पौधे और जानवरों के ऊतकों में जमा होता है, बाहर खड़ा है। लंबे समय तक पर्यावरण के साथ कार्बन का आदान-प्रदान नहीं करने वाले कार्बनिक पदार्थों की रेडियोधर्मिता को मापकर उनकी आयु निर्धारित की जा सकती है। रेडियोकार्बन विधि ने खुद को जीवाश्म जीवों और भौतिक संस्कृति की वस्तुओं के डेटिंग के लिए सबसे विश्वसनीय विधि के रूप में स्थापित किया है, जिसकी आयु 50 हजार वर्ष से अधिक नहीं है। लंबे आधे जीवन वाले अन्य रेडियोधर्मी समस्थानिकों का उपयोग उन सामग्रियों की तारीख के लिए किया जा सकता है जो सैकड़ों हजारों वर्ष पुरानी हैं यदि रेडियोधर्मिता के अत्यंत निम्न स्तर को मापने की मूलभूत समस्या हल हो जाती है।
(रेडियोकार्बन डेटिंग भी देखें)।
पृथ्वी के वायुमंडल की उत्पत्ति
वायुमंडल के गठन का इतिहास अभी तक पूरी तरह से मज़बूती से बहाल नहीं किया गया है। फिर भी, इसकी संरचना में कुछ संभावित परिवर्तनों की पहचान की गई है। पृथ्वी के बनने के तुरंत बाद वायुमंडल का निर्माण शुरू हो गया। यह मानने के काफी अच्छे कारण हैं कि प्रा-पृथ्वी के विकास और आधुनिक आयामों और द्रव्यमान के करीब के अधिग्रहण की प्रक्रिया में, इसने अपना मूल वातावरण लगभग पूरी तरह से खो दिया। ऐसा माना जाता है कि प्रारंभिक अवस्था में पृथ्वी पिघली हुई अवस्था में थी और लगभग 4. 4.5 अरब साल पहले इसने एक ठोस शरीर में आकार लिया था। यह मील का पत्थर भूवैज्ञानिक कालक्रम की शुरुआत के रूप में लिया जाता है। उस समय से वातावरण का धीमी गति से विकास हुआ है। कुछ भूवैज्ञानिक प्रक्रियाएं, जैसे ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान लावा का विस्फोट, पृथ्वी की आंतों से गैसों की रिहाई के साथ थीं। उनमें संभवतः नाइट्रोजन, अमोनिया, मीथेन, जल वाष्प, कार्बन मोनोऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड शामिल थे। सौर पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में, जल वाष्प हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित हो गया, लेकिन जारी ऑक्सीजन कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया करके कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है। अमोनिया नाइट्रोजन और हाइड्रोजन में विघटित हो गया। प्रसार की प्रक्रिया में हाइड्रोजन ऊपर उठ गया और वायुमंडल से बाहर चला गया, जबकि भारी नाइट्रोजन बच नहीं सका और धीरे-धीरे जमा हो गया, इसका मुख्य घटक बन गया, हालांकि इसका कुछ हिस्सा रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान बाध्य था। पराबैंगनी किरणों और विद्युत निर्वहन के प्रभाव में, गैसों का मिश्रण, संभवतः पृथ्वी के मूल वातावरण में मौजूद था, रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश किया, जिसके परिणामस्वरूप कार्बनिक पदार्थ, विशेष रूप से अमीनो एसिड का निर्माण हुआ। नतीजतन, जीवन की उत्पत्ति आधुनिक वातावरण से मौलिक रूप से भिन्न वातावरण में हो सकती है। आदिम पौधों के आगमन के साथ, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया शुरू हुई (फोटोसिंथेसिस भी देखें), मुक्त ऑक्सीजन की रिहाई के साथ। यह गैस, विशेष रूप से ऊपरी वायुमंडल में फैलने के बाद, इसकी निचली परतों और पृथ्वी की सतह को जानलेवा पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण से बचाने लगी। यह अनुमान लगाया गया है कि आज की ऑक्सीजन की मात्रा का 0.00004 जितना कम वर्तमान ओजोन सांद्रता के साथ एक परत का निर्माण कर सकता है, जो फिर भी पराबैंगनी किरणों से बहुत महत्वपूर्ण सुरक्षा प्रदान करता है। यह भी संभावना है कि प्राथमिक वातावरण में बहुत अधिक कार्बन डाइऑक्साइड था। प्रकाश संश्लेषण के दौरान इसका सेवन किया गया था, और पौधे की दुनिया के विकसित होने के साथ-साथ कुछ भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं के दौरान अवशोषण के कारण इसकी एकाग्रता में कमी आई होगी। चूंकि ग्रीनहाउस प्रभाव वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति से जुड़ा हुआ है, कुछ वैज्ञानिकों का मानना ​​है कि इसकी एकाग्रता में उतार-चढ़ाव पृथ्वी के इतिहास में बड़े पैमाने पर जलवायु परिवर्तन के महत्वपूर्ण कारणों में से एक है, जैसे कि हिमयुग। आधुनिक वातावरण में मौजूद हीलियम संभवतः यूरेनियम, थोरियम और रेडियम के रेडियोधर्मी क्षय का एक उत्पाद है। ये रेडियोधर्मी तत्व अल्फा कणों का उत्सर्जन करते हैं, जो हीलियम परमाणुओं के नाभिक होते हैं। चूंकि रेडियोधर्मी क्षय के दौरान कोई विद्युत आवेश उत्पन्न या नष्ट नहीं होता है, प्रत्येक अल्फा कण के लिए दो इलेक्ट्रॉन होते हैं। नतीजतन, यह उनके साथ मिलकर तटस्थ हीलियम परमाणु बनाता है। रेडियोधर्मी तत्व चट्टानों की मोटाई में बिखरे खनिजों में निहित होते हैं, इसलिए रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप बनने वाले हीलियम का एक महत्वपूर्ण हिस्सा उनमें जमा हो जाता है, जो वातावरण में बहुत धीरे-धीरे वाष्पित होता है। विसरण के कारण हीलियम की एक निश्चित मात्रा बहिर्मंडल में ऊपर उठ जाती है, लेकिन पृथ्वी की सतह से लगातार प्रवाहित होने के कारण वायुमंडल में इस गैस का आयतन अपरिवर्तित रहता है। तारे के प्रकाश के वर्णक्रमीय विश्लेषण और उल्कापिंडों के अध्ययन के आधार पर ब्रह्मांड में विभिन्न रासायनिक तत्वों की सापेक्ष प्रचुरता का अनुमान लगाना संभव है। अंतरिक्ष में नियॉन की सांद्रता पृथ्वी की तुलना में लगभग दस अरब गुना अधिक है, क्रिप्टन - दस मिलियन गुना, और क्सीनन - एक लाख गुना। यह इस प्रकार है कि इन अक्रिय गैसों की सांद्रता, जो मूल रूप से पृथ्वी के वायुमंडल में मौजूद थी और रासायनिक प्रतिक्रियाओं के दौरान फिर से नहीं भरी गई थी, बहुत कम हो गई, शायद पृथ्वी के अपने प्राथमिक वातावरण के नुकसान के चरण में भी। एक अपवाद अक्रिय गैस आर्गन है, क्योंकि यह अभी भी पोटेशियम आइसोटोप के रेडियोधर्मी क्षय की प्रक्रिया में 40Ar आइसोटोप के रूप में बनता है।
ऑप्टिकल घटना
वातावरण में प्रकाशीय परिघटनाओं की विविधता विभिन्न कारणों से होती है। सबसे आम घटनाओं में बिजली (ऊपर देखें) और बहुत ही सुरम्य उरोरा बोरेलिस और ऑरोरा बोरेलिस (पोलर लाइट्स भी देखें) शामिल हैं। इसके अलावा, इंद्रधनुष, गैल, पारहेलियन (झूठा सूरज) और आर्क्स, क्राउन, हेलो और घोस्ट ऑफ ब्रोकेन, मृगतृष्णा, सेंट एल्मो की आग, चमकदार बादल, हरी और गोधूलि किरणें विशेष रुचि रखती हैं। इंद्रधनुष सबसे सुंदर वायुमंडलीय घटना है। आमतौर पर यह एक विशाल मेहराब होता है, जिसमें बहु-रंगीन धारियाँ होती हैं, जिसे तब देखा जाता है जब सूर्य आकाश के केवल एक हिस्से को रोशन करता है, और हवा पानी की बूंदों से संतृप्त होती है, उदाहरण के लिए, बारिश के दौरान। बहु-रंगीन चापों को एक स्पेक्ट्रम अनुक्रम (लाल, नारंगी, पीला, हरा, सियान, इंडिगो, बैंगनी) में व्यवस्थित किया जाता है, लेकिन रंग लगभग कभी भी शुद्ध नहीं होते क्योंकि बैंड ओवरलैप होते हैं। एक नियम के रूप में, इंद्रधनुष की भौतिक विशेषताओं में काफी भिन्नता होती है, और इसलिए वे दिखने में बहुत विविध होते हैं। उनकी सामान्य विशेषता यह है कि चाप का केंद्र हमेशा सूर्य से प्रेक्षक तक खींची गई एक सीधी रेखा पर स्थित होता है। मुख्य इंद्रधनुष एक चाप है जिसमें सबसे चमकीले रंग होते हैं - बाहर की तरफ लाल और अंदर की तरफ बैंगनी। कभी-कभी केवल एक चाप दिखाई देता है, लेकिन मुख्य इंद्रधनुष के बाहर अक्सर एक द्वितीयक चाप दिखाई देता है। इसमें पहले वाले की तरह चमकीले रंग नहीं हैं, और इसमें लाल और बैंगनी रंग की धारियाँ बदलती हैं: लाल अंदर की तरफ स्थित होता है। मुख्य इंद्रधनुष के निर्माण को दोहरे अपवर्तन (ऑप्टिक्स भी देखें) और सूर्य के प्रकाश किरणों के एकल आंतरिक परावर्तन द्वारा समझाया गया है (चित्र 5 देखें)। पानी की एक बूंद (ए) के अंदर प्रवेश करते हुए, प्रकाश की एक किरण अपवर्तित और विघटित हो जाती है, जैसे कि प्रिज्म से गुजरते समय। फिर यह बूंद (B) की विपरीत सतह पर पहुँचती है, इससे परावर्तित होती है और बूंद से बाहर (C) की ओर निकल जाती है। इस मामले में, पर्यवेक्षक तक पहुंचने से पहले प्रकाश की किरण दूसरी बार अपवर्तित होती है। प्रारंभिक सफेद किरण 2° के विचलन कोण के साथ विभिन्न रंगों की किरणों में विघटित हो जाती है। जब एक द्वितीयक इंद्रधनुष बनता है, तो सूर्य की किरणों का दोहरा अपवर्तन और दोहरा परावर्तन होता है (चित्र 6 देखें)। इस मामले में, प्रकाश अपवर्तित होता है, ड्रॉप के अंदर अपने निचले हिस्से (ए) के माध्यम से प्रवेश करता है, और बूंद की आंतरिक सतह से पहले बिंदु बी पर, फिर बिंदु सी पर परावर्तित होता है। बिंदु डी पर, प्रकाश अपवर्तित होता है, ड्रॉप को प्रेक्षक की ओर छोड़ते हुए।

सूर्योदय और सूर्यास्त के समय, पर्यवेक्षक इंद्रधनुष को आधे वृत्त के बराबर चाप के रूप में देखता है, क्योंकि इंद्रधनुष की धुरी क्षितिज के समानांतर होती है। यदि सूर्य क्षितिज से ऊपर है, तो इंद्रधनुष का चाप आधे वृत्त से कम है। जब सूर्य क्षितिज से 42° से ऊपर उठता है, तो इंद्रधनुष गायब हो जाता है। हर जगह, उच्च अक्षांशों को छोड़कर, सूर्य के बहुत अधिक होने पर दोपहर के समय एक इंद्रधनुष दिखाई नहीं दे सकता है। इंद्रधनुष की दूरी का अनुमान लगाना दिलचस्प है। यद्यपि ऐसा लगता है कि बहुरंगी चाप एक ही तल में स्थित है, यह एक भ्रम है। वास्तव में, इंद्रधनुष में बहुत गहराई होती है, और इसे एक खोखले शंकु की सतह के रूप में दर्शाया जा सकता है, जिसके शीर्ष पर प्रेक्षक होता है। शंकु की धुरी सूर्य, पर्यवेक्षक और इंद्रधनुष के केंद्र को जोड़ती है। प्रेक्षक इस शंकु की सतह के साथ-साथ दिखता है। दो लोग कभी भी एक ही इन्द्रधनुष को नहीं देख सकते। बेशक, एक ही प्रभाव सामान्य रूप से देखा जा सकता है, लेकिन दो इंद्रधनुष अलग-अलग स्थिति में होते हैं और अलग-अलग पानी की बूंदों से बनते हैं। जब बारिश या धुंध इंद्रधनुष बनाते हैं, तो शीर्ष पर पर्यवेक्षक के साथ इंद्रधनुष के शंकु की सतह को पार करने वाली सभी पानी की बूंदों के संयुक्त प्रभाव से पूर्ण ऑप्टिकल प्रभाव प्राप्त होता है। प्रत्येक बूंद की भूमिका क्षणभंगुर है। इंद्रधनुष शंकु की सतह में कई परतें होती हैं। जल्दी से उन्हें पार करते हुए और महत्वपूर्ण बिंदुओं की एक श्रृंखला से गुजरते हुए, प्रत्येक बूंद तुरंत सूर्य की किरण को पूरे स्पेक्ट्रम में एक कड़ाई से परिभाषित अनुक्रम में - लाल से बैंगनी तक विघटित कर देती है। कई बूँदें शंकु की सतह को एक ही तरह से पार करती हैं, जिससे कि इंद्रधनुष प्रेक्षक को अपने चाप के साथ और उसके पार निरंतर दिखाई देता है। प्रभामंडल - सूर्य या चंद्रमा की डिस्क के चारों ओर सफेद या इंद्रधनुषी प्रकाश चाप और वृत्त। वे वातावरण में बर्फ या बर्फ के क्रिस्टल द्वारा प्रकाश के अपवर्तन या परावर्तन के कारण होते हैं। प्रभामंडल बनाने वाले क्रिस्टल एक काल्पनिक शंकु की सतह पर स्थित होते हैं जिसकी धुरी पर्यवेक्षक (शंकु के शीर्ष से) से सूर्य तक जाती है। कुछ शर्तों के तहत, वातावरण छोटे क्रिस्टल से संतृप्त होता है, जिनमें से कई चेहरे सूर्य, पर्यवेक्षक और इन क्रिस्टल से गुजरने वाले विमान के साथ एक समकोण बनाते हैं। इस तरह के पहलू 22 ° के विचलन के साथ आने वाली प्रकाश किरणों को दर्शाते हैं, जिससे एक प्रभामंडल बनता है जो अंदर से लाल होता है, लेकिन इसमें स्पेक्ट्रम के सभी रंग भी शामिल हो सकते हैं। 46 डिग्री के कोणीय त्रिज्या वाला एक प्रभामंडल कम आम है, जो 22-डिग्री प्रभामंडल के आसपास केंद्रित है। इसके अंदरूनी हिस्से में भी लाल रंग का टिंट होता है। इसका कारण प्रकाश का अपवर्तन भी है, जो इस मामले में समकोण बनाने वाले क्रिस्टल चेहरों पर होता है। ऐसे प्रभामंडल की वलय की चौड़ाई 2.5° से अधिक होती है। 46-डिग्री और 22-डिग्री दोनों हेलो रिंग के ऊपर और नीचे सबसे चमकीले होते हैं। दुर्लभ 90-डिग्री प्रभामंडल एक हल्का चमकदार, लगभग रंगहीन वलय है जिसमें अन्य दो प्रभामंडल के साथ एक सामान्य केंद्र होता है। यदि यह रंगीन है, तो इसका रंग रिंग के बाहर लाल होता है। इस प्रकार के प्रभामंडल की उपस्थिति का तंत्र पूरी तरह से स्पष्ट नहीं किया गया है (चित्र 7)।

पारेलिया और चाप। पारहेलिक सर्कल (या झूठे सूरज का चक्र) - क्षितिज के समानांतर सूर्य के माध्यम से गुजरने वाले चरम बिंदु पर केंद्रित एक सफेद अंगूठी। इसके बनने का कारण बर्फ के क्रिस्टल की सतहों के किनारों से सूर्य के प्रकाश का परावर्तन है। यदि क्रिस्टल पर्याप्त रूप से हवा में समान रूप से वितरित होते हैं, तो एक पूर्ण चक्र दिखाई देता है। पारहेलिया, या झूठे सूरज, सूर्य से मिलते-जुलते चमकीले चमकीले धब्बे होते हैं, जो प्रभामंडल के साथ पारहेलिक सर्कल के चौराहे के बिंदुओं पर बनते हैं, जिनकी कोणीय त्रिज्या 22 °, 46 ° और 90 ° होती है। 22-डिग्री प्रभामंडल के साथ चौराहे पर सबसे अधिक बार बनने वाला और सबसे चमकीला पारहेलियन रूप, आमतौर पर इंद्रधनुष के लगभग सभी रंगों में रंगा होता है। 46- और 90-डिग्री वाले चौराहों पर झूठे सूरज बहुत कम बार देखे जाते हैं। पारेलिया जो 90-डिग्री हलो के साथ चौराहों पर होते हैं, उन्हें परांथेलिया या झूठे काउंटरसन कहा जाता है। कभी-कभी एक एंटीलियम (काउंटर-सन) भी दिखाई देता है - सूर्य के ठीक विपरीत पारेलियन रिंग पर स्थित एक चमकीला स्थान। यह माना जाता है कि इस घटना का कारण सूर्य के प्रकाश का दोहरा आंतरिक प्रतिबिंब है। परावर्तित बीम घटना बीम के समान पथ का अनुसरण करता है, लेकिन विपरीत दिशा में। परिधिगत चाप, जिसे कभी-कभी ग़लत ढंग से 46-डिग्री प्रभामंडल के ऊपरी स्पर्शरेखा चाप के रूप में संदर्भित किया जाता है, ज़ीनिथ बिंदु पर केंद्रित 90° या उससे कम का एक चाप है और सूर्य से लगभग 46° ऊपर है। यह शायद ही कभी दिखाई देता है और केवल कुछ मिनटों के लिए, चमकीले रंग होते हैं, और लाल रंग चाप के बाहरी हिस्से तक ही सीमित होता है। परिधिगत चाप अपने रंग, चमक और स्पष्ट रूपरेखा के लिए उल्लेखनीय है। हेलो प्रकार का एक और जिज्ञासु और बहुत ही दुर्लभ ऑप्टिकल प्रभाव लोविट्ज़ चाप है। वे 22 डिग्री प्रभामंडल के साथ चौराहे पर पारेलिया की निरंतरता के रूप में उत्पन्न होते हैं, प्रभामंडल के बाहरी तरफ से गुजरते हैं और सूर्य की ओर थोड़ा अवतल होते हैं। सफेद प्रकाश के स्तंभ, साथ ही विभिन्न क्रॉस, कभी-कभी भोर या शाम को देखे जाते हैं, विशेष रूप से ध्रुवीय क्षेत्रों में, और सूर्य और चंद्रमा दोनों के साथ हो सकते हैं। कभी-कभी, चंद्र प्रभामंडल और ऊपर वर्णित के समान अन्य प्रभाव देखे जाते हैं, जिनमें सबसे सामान्य चंद्र प्रभामंडल (चंद्रमा के चारों ओर वलय) होता है, जिसका कोणीय त्रिज्या 22 ° होता है। झूठे सूरज की तरह, झूठे चांद पैदा हो सकते हैं। मुकुट, या मुकुट, सूर्य, चंद्रमा या अन्य चमकदार वस्तुओं के चारों ओर छोटे संकेंद्रित रंग के छल्ले होते हैं जो समय-समय पर देखे जाते हैं जब प्रकाश स्रोत पारभासी बादलों के पीछे होता है। कोरोना त्रिज्या प्रभामंडल त्रिज्या से छोटा है और लगभग है। 1-5°, नीला या बैंगनी वलय सूर्य के सबसे निकट है। एक कोरोना तब बनता है जब पानी की छोटी-छोटी बूंदों से प्रकाश बिखरता है जो बादल बनाते हैं। कभी-कभी मुकुट सूर्य (या चंद्रमा) के चारों ओर एक चमकदार स्थान (या प्रभामंडल) जैसा दिखता है, जो एक लाल रंग की अंगूठी के साथ समाप्त होता है। अन्य मामलों में, बड़े व्यास के कम से कम दो संकेंद्रित वलय, बहुत कमजोर रंग के, प्रभामंडल के बाहर दिखाई देते हैं। यह घटना इंद्रधनुषी बादलों के साथ होती है। कभी-कभी बहुत ऊँचे बादलों के किनारों को चमकीले रंगों में रंगा जाता है।
ग्लोरिया (हेलोस)।विशेष परिस्थितियों में, असामान्य वायुमंडलीय घटनाएं होती हैं। यदि सूर्य प्रेक्षक के पीछे है, और उसकी छाया पास के बादलों या कोहरे के पर्दे पर प्रक्षेपित होती है, तो किसी व्यक्ति के सिर की छाया के चारों ओर वातावरण की एक निश्चित स्थिति के तहत, आप एक रंगीन चमकदार चक्र - एक प्रभामंडल देख सकते हैं। आमतौर पर ऐसा प्रभामंडल घास के मैदान पर ओस की बूंदों द्वारा प्रकाश के परावर्तन के कारण बनता है। ग्लोरिया भी काफी सामान्य हैं जो उस छाया के आसपास पाए जाते हैं जो विमान अंतर्निहित बादलों पर डालता है।
ब्रोकन के भूत।दुनिया के कुछ क्षेत्रों में, जब एक पहाड़ी पर एक पर्यवेक्षक की छाया, सूर्योदय या सूर्यास्त के समय, थोड़ी दूरी पर स्थित बादलों पर उसके पीछे पड़ती है, तो एक हड़ताली प्रभाव प्रकट होता है: छाया विशाल आयाम प्राप्त करती है। यह कोहरे में पानी की छोटी-छोटी बूंदों द्वारा प्रकाश के परावर्तन और अपवर्तन के कारण होता है। वर्णित घटना को जर्मनी में हार्ज़ पहाड़ों में चोटी के बाद "भूत का भूत" कहा जाता है।
मरीचिका- विभिन्न घनत्वों की हवा की परतों से गुजरते समय प्रकाश के अपवर्तन के कारण होने वाला एक ऑप्टिकल प्रभाव और एक आभासी छवि के रूप में व्यक्त किया जाता है। इस मामले में, दूर की वस्तुओं को उनकी वास्तविक स्थिति के सापेक्ष ऊपर या नीचे किया जा सकता है, और विकृत भी हो सकता है और अनियमित, शानदार आकार प्राप्त कर सकता है। मिराज अक्सर गर्म जलवायु में देखे जाते हैं, जैसे कि रेतीले मैदानों में। अवर मृगतृष्णा आम हैं, जब दूर, लगभग समतल रेगिस्तानी सतह खुले पानी की उपस्थिति पर ले जाती है, खासकर जब थोड़ी ऊंचाई से या गर्म हवा की एक परत के ऊपर से देखा जाता है। इसी तरह का भ्रम आमतौर पर गर्म पक्की सड़क पर होता है जो बहुत आगे पानी की सतह जैसा दिखता है। वास्तव में यह सतह आकाश का प्रतिबिंब है। आंखों के स्तर से नीचे, वस्तुएं, आमतौर पर उल्टा, इस "पानी" में दिखाई दे सकती हैं। गर्म भूमि की सतह के ऊपर एक "वायु परत केक" बनता है, और पृथ्वी के सबसे निकट की परत सबसे अधिक गर्म और इतनी दुर्लभ होती है कि इससे गुजरने वाली प्रकाश तरंगें विकृत हो जाती हैं, क्योंकि उनकी प्रसार गति माध्यम के घनत्व के आधार पर भिन्न होती है। सुपीरियर मृगतृष्णा अवर मृगतृष्णा की तुलना में कम आम और अधिक दर्शनीय हैं। दूर की वस्तुएँ (अक्सर समुद्र क्षितिज के नीचे) आकाश में उलटी दिखाई देती हैं, और कभी-कभी उसी वस्तु की सीधी छवि भी ऊपर दिखाई देती है। यह घटना ठंडे क्षेत्रों के लिए विशिष्ट है, खासकर जब एक महत्वपूर्ण तापमान उलटा होता है, जब हवा की एक गर्म परत ठंडी परत से ऊपर होती है। यह ऑप्टिकल प्रभाव एक असमान घनत्व के साथ हवा की परतों में प्रकाश तरंगों के सामने के प्रसार के जटिल पैटर्न के परिणामस्वरूप प्रकट होता है। समय-समय पर बहुत ही असामान्य मृगतृष्णाएं होती हैं, खासकर ध्रुवीय क्षेत्रों में। जब मृगतृष्णा भूमि पर होती है, तो पेड़ और अन्य भूदृश्य घटक उलटे हो जाते हैं। सभी मामलों में, ऊपरी मृगतृष्णा में वस्तुएं निचले मृगतृष्णा की तुलना में अधिक स्पष्ट रूप से दिखाई देती हैं। जब दो वायुराशियों की सीमा एक ऊर्ध्वाधर तल होती है, तो कभी-कभी पार्श्व मृगतृष्णाएँ देखी जाती हैं।
सेंट एल्मो की आग।वातावरण में कुछ प्रकाशीय घटनाएं (उदाहरण के लिए, चमक और सबसे आम मौसम संबंधी घटना - बिजली) प्रकृति में विद्युत हैं। सेंट एल्मो की आग बहुत कम आम है - 30 सेमी से 1 मीटर या उससे अधिक लंबाई के चमकीले हल्के नीले या बैंगनी ब्रश, आमतौर पर मस्तूलों के शीर्ष पर या समुद्र में जहाजों के गज के छोर पर। कभी-कभी ऐसा लगता है कि जहाज की पूरी हेराफेरी फॉस्फोरस और चमक से ढकी हुई है। एल्मो की आग कभी-कभी पहाड़ की चोटियों पर, साथ ही ऊंची इमारतों के खंभों और नुकीले कोनों पर दिखाई देती है। यह घटना विद्युत कंडक्टरों के सिरों पर ब्रश इलेक्ट्रिक डिस्चार्ज है, जब उनके आसपास के वातावरण में विद्युत क्षेत्र की ताकत बहुत बढ़ जाती है। विल-ओ-द-विस्प्स एक धुंधली नीली या हरी चमक है जो कभी-कभी दलदलों, कब्रिस्तानों और तहखानों में देखी जाती है। वे अक्सर एक शांत जलती हुई, गैर-हीटिंग, मोमबत्ती की लौ के रूप में दिखाई देते हैं, जो जमीन से लगभग 30 सेमी ऊपर उठती है, एक पल के लिए वस्तु पर मँडराती है। ऐसा लगता है कि प्रकाश पूरी तरह से मायावी है और जैसे-जैसे प्रेक्षक पास आता है, ऐसा लगता है कि वह दूसरी जगह चला गया है। इस घटना का कारण कार्बनिक अवशेषों का अपघटन और दलदल गैस मीथेन (CH4) या फॉस्फीन (PH3) का स्वतःस्फूर्त दहन है। भटकती रोशनी का एक अलग आकार होता है, कभी-कभी गोलाकार भी। हरी किरण - पन्ना हरी धूप की एक चमक उस समय जब सूर्य की अंतिम किरण क्षितिज के नीचे गायब हो जाती है। सूरज की रोशनी का लाल घटक पहले गायब हो जाता है, बाकी सभी क्रम में आते हैं, और पन्ना हरा रहता है। यह घटना तभी होती है जब सौर डिस्क का केवल किनारा क्षितिज के ऊपर रहता है, अन्यथा रंगों का मिश्रण होता है। क्रिपसकुलर किरणें सूर्य के प्रकाश की किरणें हैं जो उच्च वातावरण में धूल को रोशन करने पर दिखाई देती हैं। बादलों की छायाएं काली पट्टी बनाती हैं और किरणें उनके बीच फैलती हैं। यह प्रभाव तब होता है जब सूर्योदय से पहले या सूर्यास्त के बाद सूर्य क्षितिज पर नीचा होता है।