पृथ्वी का वातावरण विकी। वायुमंडल की ऊर्ध्वाधर संरचना

वायुमंडल कई सैकड़ों किलोमीटर तक ऊपर की ओर फैला हुआ है। इसकी ऊपरी सीमा, लगभग 2000-3000 की ऊँचाई पर है किमी,कुछ हद तक, यह सशर्त है, क्योंकि इसे बनाने वाली गैसें, धीरे-धीरे दुर्लभ होती जा रही हैं, ब्रह्मांडीय अंतरिक्ष में चली जाती हैं। वायुमंडल की रासायनिक संरचना, दबाव, घनत्व, तापमान और इसके अन्य भौतिक गुण ऊंचाई के साथ बदलते हैं। जैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, हवा की रासायनिक संरचना 100 की ऊंचाई तक होती है किमीमहत्वपूर्ण परिवर्तन नहीं होता. थोड़ा ऊपर, वायुमंडल में भी मुख्य रूप से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन होते हैं। लेकिन 100-110 की ऊंचाई पर किमी,सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में, ऑक्सीजन के अणु परमाणुओं में विभाजित हो जाते हैं और परमाणु ऑक्सीजन प्रकट होता है। 110-120 से ऊपर किमीलगभग सारी ऑक्सीजन परमाणु बन जाती है। माना जाता है कि 400-500 से ऊपर किमीवायुमंडल को बनाने वाली गैसें भी परमाणु अवस्था में हैं।

ऊंचाई के साथ हवा का दबाव और घनत्व तेजी से घटता है। यद्यपि वायुमंडल सैकड़ों किलोमीटर तक ऊपर की ओर फैला हुआ है, इसका अधिकांश भाग पृथ्वी की सतह से सटे सबसे निचले हिस्से में एक पतली परत में स्थित है। तो, समुद्र तल और ऊंचाई 5-6 के बीच की परत में किमीवायुमंडल का आधा द्रव्यमान परत 0-16 में केंद्रित है किमी-90%, और परत में 0-30 किमी- 99%। वायु द्रव्यमान में समान तीव्र कमी 30 से ऊपर होती है किमी.यदि वजन 1 मी 3पृथ्वी की सतह पर हवा 1033 ग्राम है, तो ऊंचाई पर 20 किमीयह 43 ग्राम के बराबर है, और 40 की ऊंचाई पर है किमीसिर्फ 4 साल

300-400 की ऊंचाई पर किमीऔर ऊपर, हवा इतनी दुर्लभ है कि दिन के दौरान इसका घनत्व कई बार बदलता है। शोध से पता चला है कि घनत्व में यह परिवर्तन सूर्य की स्थिति से संबंधित है। उच्चतम वायु घनत्व दोपहर के आसपास होता है, सबसे कम रात में। इसे आंशिक रूप से इस तथ्य से समझाया गया है कि वायुमंडल की ऊपरी परतें सूर्य के विद्युत चुम्बकीय विकिरण में परिवर्तन पर प्रतिक्रिया करती हैं।

हवा का तापमान भी ऊंचाई के साथ असमान रूप से बदलता रहता है। ऊंचाई के साथ तापमान में परिवर्तन की प्रकृति के अनुसार, वायुमंडल को कई क्षेत्रों में विभाजित किया जाता है, जिनके बीच संक्रमण परतें होती हैं, तथाकथित विराम, जहां तापमान ऊंचाई के साथ थोड़ा बदलता है।

यहां गोले और संक्रमण परतों के नाम और मुख्य विशेषताएं दी गई हैं।

आइए हम इन क्षेत्रों के भौतिक गुणों पर बुनियादी डेटा प्रस्तुत करें।

क्षोभ मंडल। क्षोभमंडल के भौतिक गुण काफी हद तक पृथ्वी की सतह के प्रभाव से निर्धारित होते हैं, जो इसकी निचली सीमा है। क्षोभमंडल की उच्चतम ऊंचाई भूमध्यरेखीय और उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में देखी जाती है। यहां यह 16-18 तक पहुंच जाता है किमीऔर यह अपेक्षाकृत कम दैनिक और मौसमी परिवर्तनों के अधीन है। ध्रुवीय और निकटवर्ती क्षेत्रों में, क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा औसतन 8-10 के स्तर पर स्थित होती है किमी.मध्य अक्षांशों में यह 6-8 से 14-16 तक होता है किमी.

क्षोभमंडल की ऊर्ध्वाधर मोटाई वायुमंडलीय प्रक्रियाओं की प्रकृति पर काफी हद तक निर्भर करती है। अक्सर दिन के दौरान किसी दिए गए बिंदु या क्षेत्र के ऊपर क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा कई किलोमीटर तक गिरती या बढ़ती है। यह मुख्यतः हवा के तापमान में परिवर्तन के कारण होता है।

पृथ्वी के वायुमंडल का 4/5 से अधिक द्रव्यमान और इसमें मौजूद लगभग सभी जलवाष्प क्षोभमंडल में केंद्रित हैं। इसके अलावा, पृथ्वी की सतह से क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा तक, तापमान प्रत्येक 100 मीटर के लिए औसतन 0.6° या 6° प्रति 1 कम हो जाता है। किमीऊपर उठाने . यह इस तथ्य से समझाया गया है कि क्षोभमंडल में हवा मुख्य रूप से पृथ्वी की सतह से गर्म और ठंडी होती है।

सौर ऊर्जा के प्रवाह के अनुसार भूमध्य रेखा से ध्रुवों तक तापमान घटता जाता है। इस प्रकार, भूमध्य रेखा पर पृथ्वी की सतह पर औसत हवा का तापमान +26°, ध्रुवीय क्षेत्रों में सर्दियों में -34°, -36° और गर्मियों में लगभग 0° तक पहुँच जाता है। इस प्रकार, सर्दियों में भूमध्य रेखा और ध्रुव के बीच तापमान का अंतर 60° और गर्मियों में केवल 26° होता है। सच है, सर्दियों में आर्कटिक में इतना कम तापमान बर्फीले विस्तार के ऊपर हवा के ठंडा होने के कारण केवल पृथ्वी की सतह के पास ही देखा जाता है।

मध्य अंटार्कटिका में सर्दियों में, बर्फ की चादर की सतह पर हवा का तापमान और भी कम होता है। अगस्त 1960 में वोस्तोक स्टेशन पर, दुनिया का सबसे कम तापमान -88.3° दर्ज किया गया था, और सबसे अधिक बार मध्य अंटार्कटिका में यह -45°, -50° दर्ज किया गया था।

ऊंचाई के साथ भूमध्य रेखा और ध्रुव के बीच तापमान का अंतर कम हो जाता है। उदाहरण के लिए, 5 की ऊंचाई पर किमीभूमध्य रेखा पर तापमान -2°, -4° और मध्य आर्कटिक में समान ऊंचाई पर सर्दियों में -37°, -39° और गर्मियों में -19°, -20° तक पहुंच जाता है; इसलिए, सर्दियों में तापमान का अंतर 35-36° और गर्मियों में 16-17° होता है। दक्षिणी गोलार्ध में ये अंतर कुछ अधिक हैं।

वायुमंडलीय परिसंचरण की ऊर्जा भूमध्य रेखा-ध्रुव तापमान अनुबंध द्वारा निर्धारित की जा सकती है। चूँकि सर्दियों में तापमान विरोधाभासों का परिमाण अधिक होता है, इसलिए वायुमंडलीय प्रक्रियाएँ गर्मियों की तुलना में अधिक तीव्रता से होती हैं। यह इस तथ्य को भी स्पष्ट करता है कि सर्दियों में क्षोभमंडल में प्रचलित पश्चिमी हवाओं की गति गर्मियों की तुलना में अधिक होती है। इस मामले में, हवा की गति, एक नियम के रूप में, ऊंचाई के साथ बढ़ती है, क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा पर अधिकतम तक पहुंच जाती है। क्षैतिज स्थानांतरण हवा की ऊर्ध्वाधर गति और अशांत (अव्यवस्थित) गति के साथ होता है। हवा की बड़ी मात्रा के बढ़ने और घटने के कारण बादल बनते हैं और नष्ट हो जाते हैं, वर्षा होती है और रुक जाती है। क्षोभमंडल और ऊपरी गोले के बीच संक्रमण परत है ट्रोपोपॉज़।इसके ऊपर समतापमंडल स्थित है।

स्ट्रैटोस्फियर ऊंचाई 8-17 से 50-55 तक फैला हुआ है किमी.इसकी खोज हमारी सदी की शुरुआत में हुई थी। भौतिक गुणों के संदर्भ में, समताप मंडल क्षोभमंडल से काफी भिन्न होता है, यहां हवा का तापमान, एक नियम के रूप में, औसतन 1 - 2 ° प्रति किलोमीटर ऊंचाई और ऊपरी सीमा पर, 50-55 की ऊंचाई पर बढ़ जाता है। किमी,यहां तक कि सकारात्मक भी हो जाता है. इस क्षेत्र में तापमान में वृद्धि ओजोन (O3) की उपस्थिति के कारण होती है, जो सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में बनती है। ओजोन परत लगभग संपूर्ण समताप मंडल पर व्याप्त है। समतापमंडल में जलवाष्प की मात्रा बहुत कम है। यहां बादल बनने की कोई हिंसक प्रक्रिया नहीं होती और न ही वर्षा होती है।

हाल ही में, यह माना गया कि समताप मंडल एक अपेक्षाकृत शांत वातावरण है जहां वायु मिश्रण नहीं होता है, जैसा कि क्षोभमंडल में होता है। इसलिए, यह माना जाता था कि समताप मंडल में गैसों को उनके विशिष्ट गुरुत्वाकर्षण के अनुसार परतों में विभाजित किया जाता है। इसलिए इसका नाम स्ट्रैटोस्फियर ("स्ट्रेटस" - स्तरित) पड़ा। यह भी माना जाता था कि समताप मंडल में तापमान विकिरण संतुलन के प्रभाव में बनता है, यानी जब अवशोषित और परावर्तित सौर विकिरण बराबर होता है।

रेडियोसॉन्डेस और मौसम रॉकेटों से प्राप्त नए डेटा से पता चला है कि ऊपरी क्षोभमंडल की तरह समताप मंडल, तापमान और हवा में बड़े बदलाव के साथ तीव्र वायु परिसंचरण का अनुभव करता है। यहां, क्षोभमंडल की तरह, हवा मजबूत क्षैतिज वायु धाराओं के साथ महत्वपूर्ण ऊर्ध्वाधर आंदोलनों और अशांत आंदोलनों का अनुभव करती है। यह सब असमान तापमान वितरण का परिणाम है।

समतापमंडल और ऊपरी गोले के बीच संक्रमण परत है स्ट्रैटोपॉज़।हालाँकि, वायुमंडल की उच्च परतों की विशेषताओं पर आगे बढ़ने से पहले, आइए तथाकथित ओजोनोस्फीयर से परिचित हों, जिसकी सीमाएँ लगभग समताप मंडल की सीमाओं के अनुरूप हैं।

वायुमंडल में ओजोन. ओजोन समताप मंडल में तापमान व्यवस्था और वायु धाराओं को बनाने में एक बड़ी भूमिका निभाता है। ओजोन (O3) हमें तूफान के बाद महसूस होता है जब हम सुखद स्वाद के साथ स्वच्छ हवा में सांस लेते हैं। हालाँकि, यहां हम आंधी-तूफ़ान के बाद बनी इस ओजोन के बारे में नहीं, बल्कि 10-60 परत में मौजूद ओजोन के बारे में बात करेंगे। किमीअधिकतम 22-25 की ऊंचाई पर किमी.ओजोन सूर्य से पराबैंगनी किरणों के प्रभाव में बनता है और, हालांकि इसकी कुल मात्रा छोटी है, वायुमंडल में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। ओजोन में सूर्य से पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करने की क्षमता है और इस प्रकार यह वनस्पतियों और जीवों को इसके विनाशकारी प्रभावों से बचाता है। यहां तक कि जब कोई व्यक्ति धूप सेंकने के लिए अत्यधिक उत्सुक होता है तो पृथ्वी की सतह तक पहुंचने वाली पराबैंगनी किरणों का नगण्य अंश भी शरीर को गंभीर रूप से जला देता है।

पृथ्वी के विभिन्न भागों में ओजोन की मात्रा भिन्न-भिन्न होती है। उच्च अक्षांशों में अधिक ओजोन होती है, मध्य और निम्न अक्षांशों में कम, और यह मात्रा वर्ष के बदलते मौसम के आधार पर भिन्न होती है। वसंत ऋतु में ओजोन अधिक होती है, शरद ऋतु में कम। इसके अलावा, वायुमंडल के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर परिसंचरण के आधार पर गैर-आवधिक उतार-चढ़ाव होते हैं। कई वायुमंडलीय प्रक्रियाएं ओजोन सामग्री से निकटता से संबंधित हैं, क्योंकि इसका तापमान क्षेत्र पर सीधा प्रभाव पड़ता है।

सर्दियों में, ध्रुवीय रात की परिस्थितियों में, उच्च अक्षांशों पर, ओजोन परत में हवा का विकिरण और शीतलन होता है। परिणामस्वरूप, सर्दियों में उच्च अक्षांशों (आर्कटिक और अंटार्कटिक में) के समताप मंडल में, एक ठंडा क्षेत्र बनता है, बड़े क्षैतिज तापमान और दबाव प्रवणता के साथ एक समतापमंडलीय चक्रवाती भंवर, जिससे विश्व के मध्य अक्षांशों पर पश्चिमी हवाएँ चलती हैं।

गर्मियों में, ध्रुवीय दिन की परिस्थितियों में, उच्च अक्षांशों पर, ओजोन परत सौर ताप को अवशोषित करती है और हवा को गर्म करती है। उच्च अक्षांशों पर समताप मंडल में तापमान में वृद्धि के परिणामस्वरूप, एक ताप क्षेत्र और एक समतापमंडलीय एंटीसाइक्लोनिक भंवर का निर्माण होता है। अत: विश्व के मध्य अक्षांशों के ऊपर 20 से ऊपर किमीगर्मियों में, समताप मंडल में पूर्वी हवाएँ प्रबल होती हैं।

मेसोस्फीयर। मौसम संबंधी रॉकेटों और अन्य तरीकों का उपयोग करके किए गए अवलोकन से यह स्थापित हुआ है कि समताप मंडल में देखी गई तापमान में सामान्य वृद्धि 50-55 की ऊंचाई पर समाप्त होती है। किमी.इस परत के ऊपर, तापमान फिर से कम हो जाता है और मेसोस्फीयर की ऊपरी सीमा पर (लगभग 80 किमी)-75°, -90° तक पहुँच जाता है। फिर ऊंचाई के साथ तापमान फिर से बढ़ता है।

यह ध्यान रखना दिलचस्प है कि मेसोस्फीयर की ऊंचाई की विशेषता के साथ तापमान में कमी अलग-अलग अक्षांशों पर और पूरे वर्ष अलग-अलग होती है। निम्न अक्षांशों में, तापमान में गिरावट उच्च अक्षांशों की तुलना में अधिक धीरे-धीरे होती है: मेसोस्फीयर के लिए औसत ऊर्ध्वाधर तापमान ढाल क्रमशः 0.23° - 0.31° प्रति 100 है एमया 2.3°-3.1° प्रति 1 किमी.गर्मियों में यह सर्दियों की तुलना में बहुत बड़ा होता है। जैसा कि उच्च अक्षांशों में नवीनतम शोध से पता चला है, गर्मियों में मेसोस्फीयर की ऊपरी सीमा पर तापमान सर्दियों की तुलना में कई दसियों डिग्री कम होता है। ऊपरी मध्यमंडल में लगभग 80 की ऊँचाई पर किमीमेसोपॉज़ परत में ऊंचाई के साथ तापमान में कमी रुक जाती है और वृद्धि शुरू हो जाती है। यहां, शाम के समय या साफ मौसम में सूर्योदय से पहले व्युत्क्रम परत के नीचे, चमकदार पतले बादल देखे जाते हैं, जो क्षितिज के नीचे सूर्य द्वारा प्रकाशित होते हैं। आकाश की अंधेरी पृष्ठभूमि में वे चांदी-नीली रोशनी से चमकते हैं। इसीलिए इन बादलों को रात्रिचर कहा जाता है।

रात्रिकालीन बादलों की प्रकृति का अभी तक पर्याप्त अध्ययन नहीं किया गया है। लंबे समय तक यह माना जाता था कि इनमें ज्वालामुखीय धूल शामिल है। हालाँकि, वास्तविक ज्वालामुखीय बादलों की विशेषता वाली ऑप्टिकल घटनाओं की अनुपस्थिति के कारण इस परिकल्पना को त्यागना पड़ा। तब यह सुझाव दिया गया था कि रात के बादल ब्रह्मांडीय धूल से बने होते हैं। हाल के वर्षों में, एक परिकल्पना प्रस्तावित की गई है कि ये बादल सामान्य सिरस बादलों की तरह बर्फ के क्रिस्टल से बने होते हैं। रात्रिचर बादलों का स्तर अवरुद्ध परत के कारण निर्धारित होता है तापमान व्युत्क्रमणलगभग 80 की ऊंचाई पर मेसोस्फीयर से थर्मोस्फीयर में संक्रमण के दौरान किमी.चूंकि उप-उलटा परत में तापमान -80 डिग्री और उससे नीचे तक पहुंच जाता है, इसलिए यहां जल वाष्प के संघनन के लिए सबसे अनुकूल परिस्थितियां बनती हैं, जो ऊर्ध्वाधर आंदोलन या अशांत प्रसार के परिणामस्वरूप समताप मंडल से यहां प्रवेश करती है। रात्रिचर बादल आमतौर पर गर्मियों में देखे जाते हैं, कभी-कभी बहुत बड़ी संख्या में और कई महीनों तक।

रात के बादलों के अवलोकन से यह स्थापित हुआ है कि गर्मियों में हवाएँ अपने स्तर पर अत्यधिक परिवर्तनशील होती हैं। हवा की गति व्यापक रूप से भिन्न होती है: 50-100 से लेकर कई सौ किलोमीटर प्रति घंटे तक।

ऊंचाई पर तापमान. उत्तरी गोलार्ध में सर्दियों और गर्मियों में पृथ्वी की सतह और 90-100 किमी की ऊंचाई के बीच ऊंचाई के साथ तापमान वितरण की प्रकृति का एक दृश्य प्रतिनिधित्व चित्र 5 द्वारा दिया गया है। गोले को अलग करने वाली सतहों को यहां मोटे तौर पर दर्शाया गया है धराशायी लाइनों। सबसे नीचे, ऊंचाई के साथ तापमान में विशेष कमी के साथ क्षोभमंडल स्पष्ट रूप से दिखाई देता है। ट्रोपोपॉज़ के ऊपर, समताप मंडल में, इसके विपरीत, तापमान आम तौर पर ऊंचाई के साथ और 50-55 की ऊंचाई पर बढ़ता है। किमी+ 10°, -10° तक पहुँच जाता है। आइए एक महत्वपूर्ण विवरण पर ध्यान दें। सर्दियों में, उच्च अक्षांशों के समताप मंडल में, ट्रोपोपॉज़ के ऊपर तापमान -60 से -75° तक गिर जाता है और केवल 30 से ऊपर होता है। किमीपुनः -15° तक बढ़ जाता है। गर्मियों में, ट्रोपोपॉज़ से शुरू होकर, तापमान 50 की ऊंचाई के साथ बढ़ता है किमी+10° तक पहुँच जाता है। स्ट्रेटोपॉज़ के ऊपर, ऊंचाई के साथ तापमान फिर से घटता है, और 80 के स्तर पर किमीयह -70°, -90° से अधिक नहीं होता है।

चित्र 5 से यह पता चलता है कि परत 10-40 में किमीउच्च अक्षांशों पर सर्दी और गर्मी में हवा का तापमान एकदम अलग होता है। सर्दियों में, ध्रुवीय रात की परिस्थितियों में, यहाँ का तापमान -60°, -75° तक पहुँच जाता है, और गर्मियों में न्यूनतम -45° ट्रोपोपॉज़ के पास होता है। ट्रोपोपॉज़ के ऊपर, तापमान 30-35 की ऊंचाई पर बढ़ता है किमीकेवल -30°, -20° है, जो ध्रुवीय दिन की परिस्थितियों में ओजोन परत में हवा के गर्म होने के कारण होता है। आंकड़े से यह भी पता चलता है कि एक ही मौसम और एक ही स्तर पर भी तापमान एक समान नहीं होता है। विभिन्न अक्षांशों के बीच इनका अंतर 20-30° से अधिक होता है। इस मामले में, कम तापमान (18-30) की परत में विविधता विशेष रूप से महत्वपूर्ण है किमी)और अधिकतम तापमान की परत में (50-60 किमी)समताप मंडल में, साथ ही ऊपरी मेसोस्फीयर (75-85) में कम तापमान की परत मेंकिमी).

चित्र 5 में दिखाए गए औसत तापमान उत्तरी गोलार्ध में अवलोकन डेटा से प्राप्त किए गए हैं, हालांकि, उपलब्ध जानकारी के आधार पर, उन्हें दक्षिणी गोलार्ध के लिए भी जिम्मेदार ठहराया जा सकता है। कुछ अंतर मुख्यतः उच्च अक्षांशों पर मौजूद होते हैं। सर्दियों में अंटार्कटिका के ऊपर, क्षोभमंडल और निचले समतापमंडल में हवा का तापमान मध्य आर्कटिक की तुलना में काफी कम होता है।

ऊँचाई पर हवाएँ। तापमान का मौसमी वितरण समताप मंडल और मेसोस्फीयर में वायु धाराओं की एक जटिल प्रणाली द्वारा निर्धारित होता है।

चित्र 6 पृथ्वी की सतह और 90 की ऊँचाई के बीच वायुमंडल में पवन क्षेत्र का एक ऊर्ध्वाधर खंड दिखाता है किमीउत्तरी गोलार्ध में सर्दी और गर्मी। आइसोलाइन प्रचलित हवा की औसत गति (इंच) दर्शाती हैं मी/सेकंड).आंकड़े से यह पता चलता है कि सर्दियों और गर्मियों में समताप मंडल में हवा का शासन बिल्कुल अलग होता है। सर्दियों में, क्षोभमंडल और समतापमंडल दोनों पर अधिकतम गति वाली पश्चिमी हवाओं का प्रभुत्व होता है

100 मी/से 60-65 की ऊंचाई पर किमी.गर्मियों में पछुआ हवाएँ केवल 18-20 की ऊँचाई तक ही चलती हैं किमी.ऊपर वे पूर्वी हो जाते हैं, अधिकतम गति 70 तक होती है मी/से 55-60 की ऊंचाई परकिमी.

गर्मियों में, मेसोस्फीयर के ऊपर, हवाएँ पश्चिमी हो जाती हैं, और सर्दियों में - पूर्वी।

बाह्य वायुमंडल। मेसोस्फीयर के ऊपर थर्मोस्फीयर है, जो तापमान में वृद्धि की विशेषता है साथऊंचाई। प्राप्त आंकड़ों के अनुसार, मुख्य रूप से रॉकेटों की सहायता से, यह स्थापित किया गया था कि थर्मोस्फीयर में पहले से ही 150 के स्तर पर किमीहवा का तापमान 220-240° और 200 पर पहुँच जाता है किमी 500° से अधिक. ऊपर तापमान लगातार बढ़ रहा है और 500-600 के स्तर पर है किमी 1500° से अधिक है। कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों के प्रक्षेपण से प्राप्त आंकड़ों के आधार पर, यह पाया गया कि ऊपरी थर्मोस्फीयर में तापमान लगभग 2000 डिग्री तक पहुंच जाता है और दिन के दौरान इसमें काफी उतार-चढ़ाव होता है। सवाल उठता है कि वायुमंडल की ऊंची परतों में इतने ऊंचे तापमान की व्याख्या कैसे की जाए। याद रखें कि गैस का तापमान अणुओं की गति की औसत गति का माप है। वायुमंडल के निचले, सबसे घने हिस्से में, हवा बनाने वाली गैसों के अणु चलते समय अक्सर एक-दूसरे से टकराते हैं और तुरंत गतिज ऊर्जा को एक-दूसरे में स्थानांतरित कर देते हैं। इसलिए, घने माध्यम में गतिज ऊर्जा औसतन समान होती है। ऊंची परतों में, जहां हवा का घनत्व बहुत कम होता है, बड़ी दूरी पर स्थित अणुओं के बीच टकराव कम होता है। जब ऊर्जा अवशोषित होती है, तो टकरावों के बीच अणुओं की गति बहुत बदल जाती है; इसके अलावा, हल्की गैसों के अणु भारी गैसों के अणुओं की तुलना में अधिक गति से चलते हैं। परिणामस्वरूप, गैसों का तापमान भिन्न हो सकता है।

दुर्लभ गैसों में बहुत छोटे आकार (हल्की गैसों) के अपेक्षाकृत कम अणु होते हैं। यदि वे तेज़ गति से चलते हैं, तो हवा की एक निश्चित मात्रा में तापमान अधिक होगा। थर्मोस्फीयर में, हवा के प्रत्येक घन सेंटीमीटर में विभिन्न गैसों के दसियों और सैकड़ों हजारों अणु होते हैं, जबकि पृथ्वी की सतह पर उनमें से लगभग करोड़ों अरबों अणु होते हैं। इसलिए, वायुमंडल की ऊंची परतों में अत्यधिक उच्च तापमान, जो इस अत्यंत ढीले वातावरण में अणुओं की गति की गति को दर्शाता है, यहां स्थित शरीर को थोड़ा भी गर्म नहीं कर सकता है। जैसे किसी व्यक्ति को बिजली के लैंप की चमकदार रोशनी के तहत उच्च तापमान महसूस नहीं होता है, हालांकि दुर्लभ वातावरण में तंतु तुरंत कई हजार डिग्री तक गर्म हो जाते हैं।

निचले तापमंडल और मध्यमंडल में उल्कापात का मुख्य भाग पृथ्वी की सतह तक पहुँचने से पहले ही जल जाता है।

60-80 से ऊपर वायुमंडलीय परतों के बारे में जानकारी उपलब्ध है किमीसंरचना, व्यवस्था और उनमें विकसित होने वाली प्रक्रियाओं के बारे में अंतिम निष्कर्ष के लिए अभी भी अपर्याप्त हैं। हालांकि, यह ज्ञात है कि ऊपरी मेसोस्फीयर और निचले थर्मोस्फीयर में तापमान शासन आणविक ऑक्सीजन (ओ 2) के परमाणु ऑक्सीजन (ओ) में परिवर्तन के परिणामस्वरूप बनता है, जो पराबैंगनी सौर विकिरण के प्रभाव में होता है। थर्मोस्फीयर में, तापमान शासन कणिका, एक्स-रे और से बहुत प्रभावित होता है। सूर्य से पराबैंगनी विकिरण. यहां दिन के समय भी तापमान और हवा में तेज बदलाव होते हैं।

वायुमंडल का आयनीकरण. वातावरण की सबसे दिलचस्प विशेषता 60-80 से ऊपर है किमीउसका है आयनीकरण,यानी, बड़ी संख्या में विद्युत आवेशित कणों - आयनों के निर्माण की प्रक्रिया। चूँकि गैसों का आयनीकरण निचले तापमंडल की विशेषता है, इसलिए इसे आयनमंडल भी कहा जाता है।

आयनमंडल में गैसें अधिकतर परमाणु अवस्था में होती हैं। सूर्य से पराबैंगनी और कणिका विकिरण के प्रभाव में, जिसमें उच्च ऊर्जा होती है, तटस्थ परमाणुओं और वायु अणुओं से इलेक्ट्रॉनों को विभाजित करने की प्रक्रिया होती है। ऐसे परमाणु और अणु जिन्होंने एक या अधिक इलेक्ट्रॉन खो दिए हैं, सकारात्मक रूप से चार्ज हो जाते हैं, और मुक्त इलेक्ट्रॉन एक तटस्थ परमाणु या अणु से जुड़ सकते हैं और इसे अपने नकारात्मक चार्ज से संपन्न कर सकते हैं। ऐसे धनात्मक और ऋणात्मक आवेश वाले परमाणु और अणु कहलाते हैं आयन,और गैसें - आयनित,यानी, विद्युत आवेश प्राप्त करना। आयनों की उच्च सांद्रता पर, गैसें विद्युत प्रवाहकीय हो जाती हैं।

आयनीकरण प्रक्रिया 60-80 और 220-400 की ऊंचाई तक सीमित मोटी परतों में सबसे अधिक तीव्रता से होती है किमी.इन परतों में आयनीकरण के लिए अनुकूलतम स्थितियाँ होती हैं। यहां, वायु घनत्व ऊपरी वायुमंडल की तुलना में काफी अधिक है, और सूर्य से पराबैंगनी और कणिका विकिरण की आपूर्ति आयनीकरण प्रक्रिया के लिए पर्याप्त है।

आयनमंडल की खोज विज्ञान की महत्वपूर्ण एवं शानदार उपलब्धियों में से एक है। आख़िरकार, आयनमंडल की एक विशिष्ट विशेषता रेडियो तरंगों के प्रसार पर इसका प्रभाव है। आयनित परतों में, रेडियो तरंगें परावर्तित होती हैं, और इसलिए लंबी दूरी का रेडियो संचार संभव हो जाता है। आवेशित परमाणु-आयन छोटी रेडियो तरंगों को परावर्तित करते हैं, और वे पुनः पृथ्वी की सतह पर लौट आते हैं, लेकिन रेडियो प्रसारण के स्थान से काफी दूरी पर। जाहिर है, छोटी रेडियो तरंगें कई बार यह रास्ता तय करती हैं और इस तरह लंबी दूरी का रेडियो संचार सुनिश्चित होता है। यदि यह आयनमंडल के लिए नहीं होता, तो लंबी दूरी पर रेडियो सिग्नल प्रसारित करने के लिए महंगी रेडियो रिले लाइनें बनाना आवश्यक होता।

हालाँकि, यह ज्ञात है कि कभी-कभी छोटी तरंगों पर रेडियो संचार बाधित हो जाता है। यह सूर्य पर क्रोमोस्फेरिक फ्लेयर्स के परिणामस्वरूप होता है, जिसके कारण सूर्य की पराबैंगनी विकिरण तेजी से बढ़ जाती है, जिससे आयनमंडल और पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में मजबूत गड़बड़ी होती है - चुंबकीय तूफान। चुंबकीय तूफान के दौरान, रेडियो संचार बाधित हो जाता है, क्योंकि आवेशित कणों की गति चुंबकीय क्षेत्र पर निर्भर करती है। चुंबकीय तूफानों के दौरान, आयनमंडल रेडियो तरंगों को बदतर तरीके से परावर्तित करता है या उन्हें अंतरिक्ष में भेज देता है। मुख्य रूप से सौर गतिविधि में परिवर्तन के साथ, पराबैंगनी विकिरण में वृद्धि के साथ, आयनमंडल का इलेक्ट्रॉन घनत्व और दिन के दौरान रेडियो तरंगों का अवशोषण बढ़ जाता है, जिससे शॉर्ट-वेव रेडियो संचार में व्यवधान होता है।

नए शोध के अनुसार, एक शक्तिशाली आयनित परत में ऐसे क्षेत्र होते हैं जहां मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता पड़ोसी परतों की तुलना में थोड़ी अधिक सांद्रता तक पहुंचती है। ऐसे चार क्षेत्र ज्ञात हैं, जो लगभग 60-80, 100-120, 180-200 और 300-400 की ऊंचाई पर स्थित हैं। किमीऔर अक्षरों द्वारा निर्दिष्ट हैं डी, इ, एफ 1 और एफ 2 . सूर्य से बढ़ते विकिरण के साथ, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के प्रभाव में आवेशित कण (कोशिकाएँ) उच्च अक्षांशों की ओर विक्षेपित हो जाते हैं। वायुमंडल में प्रवेश करने पर कणिकाएँ गैसों का आयनीकरण इतना बढ़ा देती हैं कि वे चमकने लगती हैं। वे इसी प्रकार उत्पन्न होते हैं अरोरा- सुंदर बहुरंगी चापों के रूप में जो रात के आकाश में मुख्य रूप से पृथ्वी के उच्च अक्षांशों में चमकते हैं। अरोरा के साथ तेज़ चुंबकीय तूफ़ान भी आते हैं। ऐसे मामलों में, अरोरा मध्य अक्षांशों में और दुर्लभ मामलों में उष्णकटिबंधीय क्षेत्र में भी दिखाई देने लगते हैं। उदाहरण के लिए, 21-22 जनवरी, 1957 को देखा गया तीव्र अरोरा हमारे देश के लगभग सभी दक्षिणी क्षेत्रों में दिखाई दे रहा था।

कई दसियों किलोमीटर की दूरी पर स्थित दो बिंदुओं से अरोरा की तस्वीर खींचकर, अरोरा की ऊंचाई बड़ी सटीकता से निर्धारित की जाती है। आमतौर पर अरोरा लगभग 100 की ऊंचाई पर स्थित होते हैं किमी,वे अक्सर कई सौ किलोमीटर की ऊंचाई पर और कभी-कभी लगभग 1000 के स्तर पर पाए जाते हैं किमी.यद्यपि अरोरा की प्रकृति को स्पष्ट कर दिया गया है, फिर भी इस घटना से संबंधित कई अनसुलझे प्रश्न हैं। अरोरा के रूपों की विविधता के कारण अभी भी अज्ञात हैं।

तीसरे सोवियत उपग्रह के अनुसार, ऊंचाई 200 और 1000 के बीच किमीदिन के दौरान, विभाजित आणविक ऑक्सीजन के सकारात्मक आयन, यानी, परमाणु ऑक्सीजन (O), प्रबल होते हैं। सोवियत वैज्ञानिक कॉसमॉस श्रृंखला के कृत्रिम उपग्रहों का उपयोग करके आयनमंडल की खोज कर रहे हैं। अमेरिकी वैज्ञानिक उपग्रहों का उपयोग करके आयनमंडल का भी अध्ययन करते हैं।

थर्मोस्फीयर को बाह्यमंडल से अलग करने वाली सतह सौर गतिविधि और अन्य कारकों में परिवर्तन के आधार पर उतार-चढ़ाव करती है। लंबवत् ये उतार-चढ़ाव 100-200 तक पहुँच जाते हैं किमीऔर अधिक।

बहिर्मंडल (बिखरने वाला क्षेत्र) - वायुमंडल का सबसे ऊपरी भाग, 800 से ऊपर स्थित किमी.इसका बहुत कम अध्ययन किया गया है। अवलोकन संबंधी आंकड़ों और सैद्धांतिक गणनाओं के अनुसार, बाह्यमंडल में तापमान ऊंचाई के साथ बढ़ता है, संभवतः 2000° तक। निचले आयनमंडल के विपरीत, बाह्यमंडल में गैसें इतनी दुर्लभ होती हैं कि उनके कण, अत्यधिक गति से चलते हुए, लगभग कभी भी एक-दूसरे से नहीं मिलते हैं।

अपेक्षाकृत हाल तक, यह माना जाता था कि वायुमंडल की पारंपरिक सीमा लगभग 1000 की ऊंचाई पर है किमी.हालाँकि, कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों की ब्रेकिंग के आधार पर, यह स्थापित किया गया है कि 700-800 की ऊँचाई पर किमीपहले में सेमी 3इसमें परमाणु ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के 160 हजार तक धनात्मक आयन होते हैं। इससे पता चलता है कि वायुमंडल की आवेशित परतें अंतरिक्ष में बहुत अधिक दूरी तक फैली हुई हैं।

वायुमंडल की पारंपरिक सीमा पर उच्च तापमान पर, गैस कणों की गति लगभग 12 तक पहुँच जाती है किमी/सेकंड.इन गतियों पर, गैसें धीरे-धीरे गुरुत्वाकर्षण के क्षेत्र से अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में निकल जाती हैं। ऐसा लंबे समय में होता है. उदाहरण के लिए, हाइड्रोजन और हीलियम के कण कई वर्षों में अंतरग्रहीय अंतरिक्ष में चले जाते हैं।

वायुमंडल की उच्च परतों के अध्ययन में, कॉसमॉस और इलेक्ट्रॉन श्रृंखला के उपग्रहों और भूभौतिकीय रॉकेट और अंतरिक्ष स्टेशनों मार्स -1, लूना -4, आदि दोनों से समृद्ध डेटा प्राप्त किया गया था। अंतरिक्ष यात्रियों के प्रत्यक्ष अवलोकन भी सामने आए। कीमती। इस प्रकार, वी. निकोलेवा-टेरेशकोवा द्वारा अंतरिक्ष में ली गई तस्वीरों के अनुसार, यह स्थापित किया गया था कि 19 की ऊंचाई पर किमीधरती पर धूल की परत जमी हुई है. इसकी पुष्टि वोसखोद अंतरिक्ष यान के चालक दल द्वारा प्राप्त आंकड़ों से हुई। जाहिर है, धूल की परत और तथाकथित के बीच घनिष्ठ संबंध है मोती जैसे बादल,कभी-कभी लगभग 20-30 की ऊंचाई पर देखा जाता हैकिमी.

वायुमंडल से लेकर बाह्य अंतरिक्ष तक. पिछली धारणाएँ कि पृथ्वी के वायुमंडल से परे, अंतरग्रहीय में

अंतरिक्ष में, गैसें बहुत दुर्लभ होती हैं और कणों की सांद्रता 1 में कई इकाइयों से अधिक नहीं होती है सेमी 3,सच नहीं हुआ. शोध से पता चला है कि पृथ्वी के निकट का स्थान आवेशित कणों से भरा हुआ है। इस आधार पर, पृथ्वी के चारों ओर आवेशित कणों की उल्लेखनीय रूप से बढ़ी हुई सामग्री वाले क्षेत्रों के अस्तित्व के बारे में एक परिकल्पना सामने रखी गई थी, अर्थात। विकिरण बेल्ट- आंतरिक व बाह्य। नए डेटा से चीज़ों को स्पष्ट करने में मदद मिली. यह पता चला कि आंतरिक और बाहरी विकिरण बेल्ट के बीच आवेशित कण भी होते हैं। उनकी संख्या भू-चुंबकीय और सौर गतिविधि के आधार पर भिन्न-भिन्न होती है। इस प्रकार, नई धारणा के अनुसार, विकिरण बेल्ट के बजाय, स्पष्ट रूप से परिभाषित सीमाओं के बिना विकिरण क्षेत्र हैं। विकिरण क्षेत्रों की सीमाएँ सौर गतिविधि के आधार पर बदलती रहती हैं। जब यह तीव्र हो जाता है, यानी, जब सूर्य पर धब्बे और गैस के जेट दिखाई देते हैं, जो सैकड़ों हजारों किलोमीटर से अधिक दूर निकलते हैं, तो ब्रह्मांडीय कणों का प्रवाह बढ़ जाता है, जो पृथ्वी के विकिरण क्षेत्रों को खिलाते हैं।

विकिरण क्षेत्र अंतरिक्ष यान पर उड़ने वाले लोगों के लिए खतरनाक हैं। इसलिए, अंतरिक्ष में उड़ान भरने से पहले, विकिरण क्षेत्रों की स्थिति और स्थिति निर्धारित की जाती है, और अंतरिक्ष यान की कक्षा चुनी जाती है ताकि यह बढ़े हुए विकिरण वाले क्षेत्रों के बाहर से गुजर सके। हालाँकि, वायुमंडल की ऊँची परतों के साथ-साथ पृथ्वी के निकट बाहरी स्थान का अभी भी बहुत कम अन्वेषण किया गया है।

वायुमंडल की ऊंची परतों और पृथ्वी के निकट अंतरिक्ष के अध्ययन में कॉसमॉस उपग्रहों और अंतरिक्ष स्टेशनों से प्राप्त समृद्ध डेटा का उपयोग किया जाता है।

वायुमंडल की ऊंची परतों का सबसे कम अध्ययन किया गया है। हालाँकि, इसके शोध के आधुनिक तरीके हमें यह आशा करने की अनुमति देते हैं कि आने वाले वर्षों में लोग उस वातावरण की संरचना के बारे में कई विवरण जान सकेंगे जिसके निचले भाग में वे रहते हैं।

निष्कर्ष में, हम वायुमंडल का एक योजनाबद्ध ऊर्ध्वाधर खंड प्रस्तुत करते हैं (चित्र 7)। यहां, किलोमीटर में ऊंचाई और मिलीमीटर में हवा का दबाव लंबवत रूप से प्लॉट किया जाता है, और तापमान क्षैतिज रूप से प्लॉट किया जाता है। ठोस वक्र ऊंचाई के साथ हवा के तापमान में परिवर्तन को दर्शाता है। संबंधित ऊंचाई पर, वायुमंडल में देखी गई सबसे महत्वपूर्ण घटनाएं नोट की जाती हैं, साथ ही रेडियोसॉन्डेस और वातावरण को महसूस करने के अन्य साधनों द्वारा पहुंची गई अधिकतम ऊंचाई भी नोट की जाती है।

- स्रोत-

पोघोस्यान, ख.पी. पृथ्वी का वायुमंडल/एच.पी. पोघोस्यान [और अन्य]। - एम.: शिक्षा, 1970.- 318 पी.

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पृथ्वी की संरचना. वायु

वायु विभिन्न गैसों का एक यांत्रिक मिश्रण है जो पृथ्वी के वायुमंडल का निर्माण करती है। वायु जीवित जीवों के श्वसन के लिए आवश्यक है और उद्योग में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

तथ्य यह है कि हवा एक मिश्रण है, न कि एक सजातीय पदार्थ, स्कॉटिश वैज्ञानिक जोसेफ ब्लैक के प्रयोगों के दौरान साबित हुआ था। उनमें से एक के दौरान, वैज्ञानिक ने पाया कि जब सफेद मैग्नेशिया (मैग्नीशियम कार्बोनेट) को गर्म किया जाता है, तो "बंधी हुई हवा" निकलती है, यानी कार्बन डाइऑक्साइड, और जली हुई मैग्नेशिया (मैग्नीशियम ऑक्साइड) बनती है। इसके विपरीत, चूना पत्थर जलाने पर, "बंधी हुई हवा" निकल जाती है। इन प्रयोगों के आधार पर, वैज्ञानिक ने निष्कर्ष निकाला कि कार्बन डाइऑक्साइड और कास्टिक क्षार के बीच अंतर यह है कि पूर्व में कार्बन डाइऑक्साइड होता है, जो हवा के घटकों में से एक है। आज हम जानते हैं कि कार्बन डाइऑक्साइड के अलावा, पृथ्वी की वायु की संरचना में शामिल हैं:

तालिका में दर्शाए गए पृथ्वी के वायुमंडल में गैसों का अनुपात 120 किमी की ऊंचाई तक इसकी निचली परतों के लिए विशिष्ट है। इन क्षेत्रों में एक अच्छी तरह से मिश्रित, सजातीय क्षेत्र स्थित है जिसे होमोस्फीयर कहा जाता है। होमोस्फीयर के ऊपर हेटरोस्फियर स्थित है, जो गैस अणुओं के परमाणुओं और आयनों में अपघटन की विशेषता है। टर्बो पॉज़ द्वारा क्षेत्रों को एक दूसरे से अलग किया जाता है।

वह रासायनिक प्रतिक्रिया जिसमें सौर और ब्रह्मांडीय विकिरण के प्रभाव में अणु परमाणुओं में विघटित हो जाते हैं, फोटोडिसोसिएशन कहलाते हैं। आणविक ऑक्सीजन के क्षय से परमाणु ऑक्सीजन उत्पन्न होती है, जो 200 किमी से ऊपर की ऊंचाई पर वायुमंडल की मुख्य गैस है। 1200 किमी से अधिक की ऊंचाई पर, हाइड्रोजन और हीलियम, जो गैसों में सबसे हल्की हैं, प्रबल होने लगती हैं।

चूंकि हवा का बड़ा हिस्सा 3 निचली वायुमंडलीय परतों में केंद्रित है, इसलिए 100 किमी से ऊपर की ऊंचाई पर हवा की संरचना में परिवर्तन का वायुमंडल की समग्र संरचना पर कोई उल्लेखनीय प्रभाव नहीं पड़ता है।

नाइट्रोजन सबसे आम गैस है, जो पृथ्वी की वायु मात्रा के तीन-चौथाई से अधिक के लिए जिम्मेदार है। आधुनिक नाइट्रोजन का निर्माण आणविक ऑक्सीजन द्वारा प्रारंभिक अमोनिया-हाइड्रोजन वातावरण के ऑक्सीकरण से हुआ था, जो प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनता है। वर्तमान में, नाइट्रोजन की थोड़ी मात्रा विनाइट्रीकरण के परिणामस्वरूप वायुमंडल में प्रवेश करती है - नाइट्रेट को नाइट्राइट में कम करने की प्रक्रिया, जिसके बाद गैसीय ऑक्साइड और आणविक नाइट्रोजन का निर्माण होता है, जो एनारोबिक प्रोकैरियोट्स द्वारा उत्पादित होता है। ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान कुछ नाइट्रोजन वायुमंडल में प्रवेश करती है।

वायुमंडल की ऊपरी परतों में, जब ओजोन की भागीदारी के साथ विद्युत निर्वहन के संपर्क में आते हैं, तो आणविक नाइट्रोजन नाइट्रोजन मोनोऑक्साइड में ऑक्सीकृत हो जाता है:

एन 2 + ओ 2 → 2एनओ

सामान्य परिस्थितियों में, मोनोऑक्साइड तुरंत ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया करके नाइट्रस ऑक्साइड बनाता है:

2NO + O 2 → 2N 2 O

नाइट्रोजन पृथ्वी के वायुमंडल में सबसे महत्वपूर्ण रासायनिक तत्व है। नाइट्रोजन प्रोटीन का हिस्सा है और पौधों को खनिज पोषण प्रदान करता है। यह जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं की दर निर्धारित करता है और ऑक्सीजन मंदक की भूमिका निभाता है।

पृथ्वी के वायुमंडल में दूसरी सबसे आम गैस ऑक्सीजन है। इस गैस का निर्माण पौधों और जीवाणुओं की प्रकाश संश्लेषक गतिविधि से जुड़ा है। और जितने अधिक विविध और असंख्य प्रकाश संश्लेषक जीव बने, वायुमंडल में ऑक्सीजन सामग्री की प्रक्रिया उतनी ही महत्वपूर्ण हो गई। मेंटल के डीगैसिंग के दौरान थोड़ी मात्रा में भारी ऑक्सीजन निकलती है।

क्षोभमंडल और समतापमंडल की ऊपरी परतों में, पराबैंगनी सौर विकिरण (हम इसे hν के रूप में दर्शाते हैं) के प्रभाव में, ओजोन बनता है:

ओ 2 + एचν → 2ओ

उसी पराबैंगनी विकिरण के परिणामस्वरूप, ओजोन विघटित हो जाता है:

O 3 + hν → O 2 + O

ओ 3 + ओ → 2 ओ 2

पहली प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, परमाणु ऑक्सीजन बनती है, और दूसरी के परिणामस्वरूप, आणविक ऑक्सीजन बनती है। सभी 4 प्रतिक्रियाओं को "चैपमैन तंत्र" कहा जाता है, जिसका नाम ब्रिटिश वैज्ञानिक सिडनी चैपमैन के नाम पर रखा गया है जिन्होंने 1930 में उनकी खोज की थी।

ऑक्सीजन का उपयोग जीवित जीवों के श्वसन के लिए किया जाता है। इसकी मदद से ऑक्सीकरण और दहन प्रक्रियाएं होती हैं।

ओजोन जीवित जीवों को पराबैंगनी विकिरण से बचाने का काम करता है, जो अपरिवर्तनीय उत्परिवर्तन का कारण बनता है। तथाकथित के भीतर निचले समताप मंडल में ओजोन की उच्चतम सांद्रता देखी जाती है। ओजोन परत या ओजोन स्क्रीन, 22-25 किमी की ऊंचाई पर स्थित है। ओजोन की मात्रा छोटी है: सामान्य दबाव में, पृथ्वी के वायुमंडल में सभी ओजोन केवल 2.91 मिमी मोटी परत पर कब्जा कर लेगा।

वायुमंडल में तीसरी सबसे आम गैस, आर्गन, साथ ही नियॉन, हीलियम, क्रिप्टन और क्सीनन का निर्माण ज्वालामुखी विस्फोट और रेडियोधर्मी तत्वों के क्षय से जुड़ा है।

विशेष रूप से, हीलियम यूरेनियम, थोरियम और रेडियम के रेडियोधर्मी क्षय का एक उत्पाद है: 238 U → 234 Th + α, 230 Th → 226 Ra + 4 He, 226 Ra → 222 Rn + α (इन प्रतिक्रियाओं में α-कण हीलियम नाभिक है, जो ऊर्जा हानि की प्रक्रिया के दौरान, इलेक्ट्रॉनों को ग्रहण करता है और 4 He) बन जाता है।

आर्गन पोटेशियम के रेडियोधर्मी आइसोटोप के क्षय के दौरान बनता है: 40 K → 40 Ar + γ।

नियॉन आग्नेय चट्टानों से बच जाता है।

क्रिप्टन यूरेनियम (235 यू और 238 यू) और थोरियम थ के क्षय के अंतिम उत्पाद के रूप में बनता है।

वायुमंडलीय क्रिप्टन का बड़ा हिस्सा पृथ्वी के विकास के शुरुआती चरणों में बेहद कम आधे जीवन वाले ट्रांसयूरानिक तत्वों के क्षय के परिणामस्वरूप बना था या अंतरिक्ष से आया था, जहां क्रिप्टन सामग्री पृथ्वी की तुलना में दस मिलियन गुना अधिक है।

ज़ेनॉन यूरेनियम के विखंडन का परिणाम है, लेकिन इस गैस का बड़ा हिस्सा पृथ्वी के निर्माण के प्रारंभिक चरण से, आदिम वातावरण से बना हुआ है।

कार्बन डाइऑक्साइड ज्वालामुखी विस्फोट के परिणामस्वरूप और कार्बनिक पदार्थों के अपघटन के दौरान वायुमंडल में प्रवेश करती है। पृथ्वी के मध्य अक्षांशों के वातावरण में इसकी सामग्री वर्ष के मौसमों के आधार पर काफी भिन्न होती है: सर्दियों में CO2 की मात्रा बढ़ जाती है, और गर्मियों में यह घट जाती है। यह उतार-चढ़ाव पौधों की गतिविधि से जुड़ा है जो प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया में कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं।

सौर विकिरण द्वारा पानी के अपघटन के परिणामस्वरूप हाइड्रोजन का निर्माण होता है। लेकिन, वायुमंडल को बनाने वाली गैसों में सबसे हल्की होने के कारण, यह लगातार बाहरी अंतरिक्ष में वाष्पित होती रहती है, और इसलिए वायुमंडल में इसकी सामग्री बहुत कम होती है।

जलवाष्प झीलों, नदियों, समुद्रों और भूमि की सतह से पानी के वाष्पीकरण का परिणाम है।

जलवाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड को छोड़कर, वायुमंडल की निचली परतों में मुख्य गैसों की सांद्रता स्थिर रहती है। वायुमंडल में कम मात्रा में सल्फर ऑक्साइड एसओ 2, अमोनिया एनएच 3, कार्बन मोनोऑक्साइड सीओ, ओजोन ओ 3, हाइड्रोजन क्लोराइड एचसीएल, हाइड्रोजन फ्लोराइड एचएफ, नाइट्रोजन मोनोऑक्साइड एनओ, हाइड्रोकार्बन, पारा वाष्प एचजी, आयोडीन आई 2 और कई अन्य शामिल हैं। निचली वायुमंडलीय परत, क्षोभमंडल में, हमेशा बड़ी मात्रा में निलंबित ठोस और तरल कण होते हैं।

पृथ्वी के वायुमंडल में कणीय पदार्थ के स्रोतों में ज्वालामुखी विस्फोट, पराग, सूक्ष्मजीव और, हाल ही में, मानवीय गतिविधियाँ, जैसे उत्पादन के दौरान जीवाश्म ईंधन का जलना शामिल हैं। धूल के सबसे छोटे कण, जो संघनन नाभिक होते हैं, कोहरे और बादलों के निर्माण का कारण बनते हैं। वायुमंडल में लगातार मौजूद कणिकीय पदार्थ के बिना, वर्षा पृथ्वी पर नहीं गिरेगी।

आइए जानें कि यह क्या है? जैसा कि आप जानते हैं, यह एक आवरण से घिरा हुआ है जिसमें मुख्य रूप से गैसें हैं। पृथ्वी का वायुमंडल बिल्कुल यही खोल है। यह ध्यान देने योग्य है कि यह तथाकथित भू-मंडलों में से एक से संबंधित है।
यह महत्वपूर्ण है कि ग्रह का वातावरण, जैसा वह था, उसकी निरंतरता है। क्योंकि गैस द्रव्यमान पृथ्वी के साथ गति करता है। और केवल धीरे-धीरे, कोई कह सकता है, यह आसानी से बाह्य अंतरिक्ष में प्रवाहित होता है।

पृथ्वी का वायुमंडल किससे मिलकर बना है?

यह पता चला है कि पृथ्वी ग्रह का वातावरण दो कारकों के कारण उत्पन्न हुआ:

हमारे ग्रह की सतह पर अंतरिक्ष पिंडों का गिरना। या बल्कि, उन पदार्थों का वाष्पीकरण जो इन निकायों को बनाते हैं;
पृथ्वी के आवरण का क्षरण। सीधे शब्दों में कहें तो ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान होने वाला गैस उत्सर्जन।

हालाँकि, ग्रह पर पानी, वनस्पतियों और जीवों की उपस्थिति ने एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। क्योंकि इन सबके कारण जीवमंडल का उदय हुआ, साथ ही वातावरण में भी बदलाव आया।
वैज्ञानिकों के अनुसार, वायुमंडल में गैसें और विभिन्न अशुद्धियाँ शामिल हैं। उदाहरण के लिए, जैसे धूल, पानी के कण, बर्फ के क्रिस्टल, समुद्री नमक और दहन उत्पाद।

पृथ्वी का वायुमंडल और उसकी संरचना

निःसंदेह, हमारे चारों ओर का गैस क्षेत्र ग्रह पर केवल पानी और हवा की एक पतली परत नहीं है। यह एक प्रकार से बादलों की चादर है। यह हमें ब्रह्मांडीय शक्तियों के प्रभाव से आश्रय और सुरक्षा प्रदान करता है। फिलहाल, पृथ्वी के वायुमंडल को बनाने वाली कुछ परतों की पहचान की गई है। आइए नीचे उन्हें और अधिक विस्तार से देखें।

यह वायु कवच की मुख्य और निचली परत भी है। इसके अलावा, इसमें हवा के कुल द्रव्यमान का 80% से अधिक और पूरे वायुमंडल में मौजूद सभी जल वाष्प का लगभग 90% शामिल है। भौगोलिक अक्षांश को ध्यान में रखते हुए इस गोलाकार भाग की ऊपरी सीमा 8 से 18 किमी की ऊँचाई पर स्थित हो सकती है।
दिलचस्प बात यह है कि क्षोभमंडल में संवहन और अशांति स्पष्ट होती है। इसके अलावा, इसी भाग में बादल बनते हैं, चक्रवातों और प्रतिचक्रवातों का निर्माण होता है। वैज्ञानिकों ने इस वायुमंडलीय परत की एक विशिष्ट विशेषता भी नोट की: यह जितनी अधिक होगी, हवा का तापमान उतना ही कम होगा।
वैसे, निचला क्षोभमंडल सीमा परत है। यह लगभग 1-2 किमी मोटा है। जैसा कि यह निकला, यह हमारे ग्रह की सतह से निकटता से जुड़ा हुआ है। दरअसल, इसमें सांसारिक क्षेत्र के गुण और स्थिति पूरे आसपास के गोले को प्रभावित करते हैं।

ट्रोपोपॉज़

यह क्षोभमंडल और समतापमंडल के बीच संक्रमण क्षेत्र को दिया गया नाम है। सीधे शब्दों में कहें तो एक से दूसरे में सहज परिवर्तन। दिलचस्प बात यह है कि ऊंचाई बढ़ने के साथ हवा के तापमान में कमी आने लगती है।

पृथ्वी के वायुमंडल के एक क्षेत्र के रूप में समताप मंडल

यह वायुमंडलीय क्षेत्र 11 से 50 किमी की ऊंचाई पर स्थित है। यह महत्वपूर्ण है कि यहीं पर ओजोन परत स्थित है। और जैसा कि आप जानते हैं, यह हमें पराबैंगनी विकिरण से बचाता है।
स्ट्रैटोस्फियर पृथ्वी के कुल द्रव्यमान का लगभग 20% बनाता है।
एक विशिष्ट विशेषता यह है कि निचले हिस्से (11-25 किमी) में तापमान में थोड़ा बदलाव होता है, और ऊपरी हिस्से (25-40 किमी) में, इसके विपरीत, सक्रिय वृद्धि होती है। वैसे, ऊपरी भाग कहा जाता है उलटा क्षेत्र.

स्ट्रैटोपॉज़

उल्लेखनीय बात यह है कि 40 किमी पर तापमान 00C होता है, और 55 किमी तक रहता है। इस क्षेत्र को कहा जाता है स्ट्रैटोपॉज़. वैसे, यह समताप मंडल के किनारे और उससे मध्यमंडल में संक्रमण का प्रतिनिधित्व करता है।

मीसोस्फीयर

दरअसल, इसकी उत्पत्ति 50 किलोमीटर के स्तर पर होती है। तथा इसकी ऊपरी सीमा 80-90 किमी पर स्थित है। वैज्ञानिकों के अनुसार मध्यमंडल में ऊंचाई बढ़ने के साथ तापमान घटता जाता है। हालाँकि, यहाँ दीप्तिमान ताप विनिमय होता है। इसके अलावा, जटिल फोटोकैमिकल प्रक्रियाएं पृथ्वी के वायुमंडल की चमक को जन्म देती हैं।
कुल द्रव्यमान के सापेक्ष मेसोस्फीयर का हिस्सा 0.3% से अधिक नहीं है।

मेसोपॉज़

यह मध्यमंडल से तापमंडल तक का संक्रमण क्षेत्र है। यह ध्यान देने योग्य है कि तापमान पृष्ठभूमि न्यूनतम (लगभग -90 डिग्री सेल्सियस) है।

कर्मन रेखा

वास्तव में, यह समुद्र तल से ऊपर शिखर बिंदु है। इसके अलावा, इसे पृथ्वी के वायुमंडल से लेकर अंतरिक्ष तक के क्षेत्र की सीमा के रूप में लेने की प्रथा है। यह स्थापित किया गया है कि कर्मन रेखा समुद्र तल से 100 किमी की ऊंचाई पर स्थित है।

पृथ्वी का वायुमंडल और उसका थर्मोस्फीयर

हम कह सकते हैं कि यह ग्रह के वायु क्षेत्र की सबसे ऊपरी सीमा (लगभग 800 किमी) है। लेकिन पूरे क्षेत्र का तापमान अलग-अलग है. उदाहरण के लिए, 200-300 किमी तक 1500 K तक की वृद्धि होती है, और उसके बाद यह उसी मान पर रहता है।

दिलचस्प बात यह है कि इस क्षेत्र में अरोरा देखे जाते हैं। पूरी संभावना है कि वे वायु आयनीकरण के परिणामस्वरूप प्रकट होते हैं। जो, बदले में, सूर्य से विकिरण और ब्रह्मांडीय विकिरण के प्रभाव में उत्पन्न होते हैं। वैसे, आयनमंडल के मुख्य एवं प्रमुख क्षेत्र यहीं स्थित हैं।
इसके अलावा, 300 किमी से अधिक की ऊंचाई पर बड़ी मात्रा में परमाणु ऑक्सीजन होता है।
आश्चर्यजनक रूप से, थर्मोस्फीयर की ऊपरी सीमा आकार में बदल सकती है। यह मुख्यतः सौर गतिविधि के कारण है। इसलिए, उदाहरण के लिए, कम गतिविधि के समय यह कम हो जाता है, और इसके विपरीत।
पृथ्वी के कुल वायुमंडलीय द्रव्यमान में, थर्मोस्फीयर का हिस्सा 0.05% से थोड़ा कम है।

थर्मोपॉज़

कड़ाई से कहें तो, यह वह क्षेत्र है जो थर्मोस्फीयर के ऊपर स्थित है। यहां सौर विकिरण का थोड़ा सा अवशोषण होता है। इसके अलावा, यह पाया गया कि तापमान अपरिवर्तित रहता है।

बहिर्मंडल

इसे अलग तरह से भी कहा जाता है प्रकीर्णन क्षेत्र. इसके अलावा, यह थर्मोस्फीयर का बाहरी हिस्सा है। इस क्षेत्र में गैस अत्यधिक विरल होती है। इस कारण इसके तत्व अंतरिक्ष में लीक हो जाते हैं।
2000-3000 किमी के स्तर पर, बहिर्मंडल धीरे-धीरे अंतरग्रहीय क्षेत्र में विलीन हो जाता है। इसलिए, इस क्षेत्र को अक्सर निकट-अंतरिक्ष निर्वात कहा जाता है। इसमें अंतरिक्ष दुर्लभ गैस कणों, मुख्यतः हाइड्रोजन परमाणुओं से भरा हुआ है।

पृथ्वी के वायुमंडल में और क्या शामिल है?

पृथ्वी की प्रादेशिक वायु परतों के अलावा, आयनमंडल और न्यूट्रोनोस्फीयर के बीच अंतर किया जाता है। इन्हें उनके विद्युत गुणों के अनुसार विभाजित किया गया है। जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, आयनमंडल मुख्य रूप से थर्मोस्फीयर में स्थित है। और यह वायु के आयनीकरण से जुड़ा है। लेकिन हर कोई यह नहीं समझता कि न्यूट्रोस्फियर क्या है। सीधे शब्दों में कहें तो यह वायुमंडलीय परत का निचला हिस्सा है। इसमें पृथ्वी की वायु के अनावेशित कणों का प्रभुत्व है।

इसके अलावा, हमारे आस-पास के वायु आवरण में, वैज्ञानिकों ने दो क्षेत्रों की पहचान की है:
1) हेटेरोस्फीयर- वह क्षेत्र जहां गुरुत्वाकर्षण बल गैसों को प्रभावित करते हैं। इस तरह वे थोड़ा मिश्रित हो जाते हैं। इस कारण से, विषममंडल की संरचना परिवर्तनशील है।
2) होमोस्फीयर- विषममंडल के अंतर्गत एक क्षेत्र जहां अत्यधिक मिश्रित गैसें देखी जाती हैं। अतः रचना सजातीय है।
इसके अलावा, इन क्षेत्रों के बीच एक सीमा है। वे उसे बुलाते हैं टर्बो विराम. इसका क्षेत्र 120 किमी की ऊंचाई तक फैला हुआ है।

जैसा कि आप देख सकते हैं, पृथ्वी ग्रह का वातावरण अपनी संरचना में काफी दिलचस्प है। हालाँकि मैं यह नहीं कह सकता कि यह बिल्कुल जटिल है। पूरी संभावना है कि हमने इसका काफी अच्छे से अध्ययन किया है। लेकिन प्रकृति हमें हमेशा आश्चर्य देती है।

क्षोभ मंडल

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 में वायुमंडलीय वायु के कुल द्रव्यमान का 80% से अधिक और वायुमंडल में मौजूद कुल जल वाष्प का लगभग 90% होता है। क्षोभमंडल में अशांति और संवहन अत्यधिक विकसित होते हैं, बादल उठते हैं, चक्रवात और प्रतिचक्रवात विकसित होते हैं। 0.65°/100 मीटर की औसत ऊर्ध्वाधर ढाल के साथ ऊंचाई बढ़ने के साथ तापमान घटता जाता है