वायुमण्डलम्

वायुमण्डलं (, ) विभिन्नवायूनां मिश्रणम् अस्ति । एभिः वायुभिः पृथिवी आच्छादिता वर्तते । अस्मिन् वायुमण्डले मनुष्याणां जन्तूनां च जीवनाय आवश्यकवायुः ऑक्सीजन् इति प्राप्यते । पादपेभ्यः कार्बन् डाई ऑक्साइड् इति वायुः अपि वायुमण्डले प्राप्यते । वायुः वर्णहीनः, गन्धहीनः च भवति । यदा वायुः प्रवहति, तदा पवनः कथ्यते । पवनः अनुभवितुं शक्यते ।

वायुमण्डलस्य सङ्घटनम्
वायुमण्डलं वायुभिः, जलबाष्पेन, रजकणैः च निर्मितम् अस्ति । श्वसनक्रियायां वयं वायोः उपयोगं कुर्मः । वास्तविकतया वायुमण्डलम् अनेकानां वायूनां मिश्रणं भवति । वायुमण्डले बहवः वायवः प्राप्यन्ते । यथा – नाइट्रोजन्, ऑक्सीजन्, कार्बन् डाई ऑक्साइड्, हीलियम्, ऑजोन्, ऑर्गान्, हाइड्रोजन् च । तेषु नाइट्रोजन्, ऑक्सीजन् च वायुमण्डलस्य बृहत्तमेषु भागेषु प्राप्यते । अन्ये वायवः अल्पमात्रायां प्राप्यन्ते । वायुमण्डले रजकणाः अपि सन्ति ।

वायुमण्डले स्थितानां वायूनां द्रव्यमानम् अधः लिखितम् अस्ति ।
 नाइट्रोजन् (N2) ७८.८%
 ऑक्सीजन् (O2)२०.९५%
 आर्गान् (Ar) ०.९३%
 कार्बन् डाई ऑक्साइड् (CO2) ०.०३६%
 नीऑन् (Ne) ०.००२%
 हिलीयम् (He) ०.०००५%
 क्रेप्टो (Kr) ०.००१%
 जेनन (Xe) ०.००००९%
 हाईड्रोजन् (H2) ०.००००५%

वायुमण्डलस्य संरचना
वायुमण्डलं पृथक्-पृथक् घनत्वस्य, तापमानस्य च स्तरैः निर्मितम् अस्ति । पृथिव्याः स्तरे घनत्वम् अधिकं भवति । किन्तु औन्नत्ये सति घनत्वस्य क्षयः भवति । 

वायुमण्डलं स्थलमण्डलात् १६०० कि. मी. पर्यन्तम् उन्नतम् अस्ति । घटकानां, तापमानस्य च आधारेण वायुमण्डलस्य पञ्च भागाः सन्ति । स्थलमण्डलात् तेषां मण्डलानां क्रमशः स्थानं वर्तते । तेषु – क्षोभमण्डलं, समतापमण्डलं, मध्यमण्डलं, बाह्यवायुमण्डलं, बहिर्मण्डलं च ।

क्षोभमण्डलम्
इयं वायुमण्डलस्य महत्वपूर्णः स्तरः वर्तते । अस्य मण्डलस्य उच्चता प्रायः १३ कि. मी. अस्ति । सामान्यतः अस्य उच्चता १३ कि. मी. अस्ति । अस्मिन् मण्डले स्थिताः वायवः एव अस्मभ्यम् उपयुक्ताः वर्तन्ते । वर्षा इत्यादयः प्रक्रियाः अस्मिन् मण्डले एव भवन्ति ।

इदं मण्डलं ध्रुवस्य समीपं ८ कि. मी., विषुवत्-वृत्ते १८ कि. मी. औन्नत्ये स्थितम् अस्ति । क्षोभमण्डलस्य उच्चता विषुवत्-वृत्ते सर्वाधिका वर्तते । यतः वायुप्रवाहेन तापस्य अधिकोच्चतायां संवहनं भवति । अतः एव संस्तरे रजकणाः, जलबाष्पः च उपस्थिताः सन्ति । अस्मिन् संस्तरे एव ऋतूनां परिवर्तनं भवति । अस्मिन् संस्तरे प्रति १६५ मी. औन्नत्ये १o सेल्सियस् न्यूनं भवति । जैविकप्रक्रियायै अयं स्तरः महत्वपूर्णः वर्तते ।

क्षोभसीमा
क्षोभसीमा क्षोभमण्डलसमतापमण्डलयोः मध्यस्थः अस्ति । विषुवत्-वृत्ते क्षोभसीमायां वायोः तापमानं -८०o, ध्रुवे -४५o भवति । अत्र तापमानं स्थिरं भवति, अतः इयं क्षोभसीमा इति कथ्यते ।

समतापमण्डलम्
क्षोभमण्डलात् परं समतापमण्डलं स्थितम् अस्ति । इदं मण्डलं ५० कि. मी. पर्यन्तं विस्तृतमस्ति । इदं मण्डलं मेघेभ्यः, ऋतूनां परिवर्तनेभ्यः मुक्तं भवति । अतः वायुयानस्य परिवहने साहाय्यं भवति । अस्य मण्डलस्य वैशिष्ट्यम् अस्ति यत् अस्मिन् मण्डले ओजोन् वायोः स्तरं भवति । तेन कारणेन इदं स्तरं सूर्यस्य हानिकारकवायुभ्यः अस्मान् रक्षति ।

मध्यमण्डलम्
अयं वायुमण्डलस्य तृतीयः स्तरः वर्तते । समतापमण्डलस्य उपरि इदं मण्डलं स्थितम् अस्ति । प्रायः ८० कि. मी. पर्यन्तं विस्तृतं वर्तते । अन्तरीक्षात् आगताः उल्काः इदं मण्डलं प्रविश्य ज्वलन्ति ।

अस्मिन् मण्डले उच्चतायां  तापमानं न्यूनं भवति । ८० कि. मी. औन्नत्ये सति तापमानं -१००o भवति । मध्यमण्डलस्य उपरिस्तरः मध्यसीमा इति कथ्यते ।

बाह्यवायुमण्डलम्
बाह्यवायुमण्डले औन्नत्ये सति तापमानम् अपि तीव्रतया वर्धते । आयनमण्डलम् अस्य स्तरस्य एकः भागः वर्तते । इदं मण्डलं ८० तः  ४०० कि. मी. पर्यन्तं विस्तृतम् अस्ति । आकाशवाण्याः सञ्चाराय इदं मण्डलम् एव उपयुज्यते । पृथिव्याः प्रसारिताः आकाशवाण्याः तरङ्गाः पृथिव्याम् अस्मात् मण्डलात् एव परावर्तिताः क्रियन्ते ।

अस्मिन् मण्डले विद्युत्युक्ताः (electric charged) कणाः प्राप्यन्ते, अतः इदं मण्डलम् आयनमण्डलम् अपि कथ्यते ।

बहिर्मण्डलम्
वायुमण्डलस्य उच्चतमं मण्डलं बहिर्मण्डलं वर्तते । हीलियम् हाइड्रोजन् इत्यादयः न्यूनभारवायवः अस्मात् मण्डलात् उपरि एव तरन्ति । इदं सर्वोच्चतमं मण्डलं वर्तते, अतः अस्य मण्डलस्य अधिकं ज्ञानं न प्राप्यते । अस्मिन् मण्डले स्थिताः सर्वे घटकाः विरलाः सन्ति । ते सर्वे समयान्तरे बहिः-अन्तरीक्षे मिलन्ति ।

वायुमण्डलस्य तापमानम्
प्रतिदिनं वयं वायुमण्डलस्य तापमानम् अनुभवामः । वायौ उपस्थितं तापस्य, शीतलतायाः च परिमाणं तापमानम् इति कथ्यते ।

वायुमण्डलस्य तापमानं दिवसे, रात्रौ च परिवर्तते, अपि तु ऋतूनाम् अनुसारेण अपि परिवर्तते । शीतर्तोः अपेक्षया ग्रीष्मर्तुः अधिकः उष्णः भवति ।

’आतपन’ एकः महत्वपूर्णः कारकः वर्तते । सः तापमानस्य वितरणं प्रभावितं करोति । सूर्यात् आगता ऊर्जा पृथिव्या अवरूध्यते । सा ऊर्जा आतपनम् इति कथ्यते ।

आतपनस्य मात्रा भूमध्यरेखातः ध्रुवपर्यन्तं न्यूनं भवति । अतः तापमानम् अपि तथैव न्यूनं भवति । अत एव ध्रुवः हिमाच्छादितः भवति । यदि पृथिव्याः तापमानम् अत्यधिकं वर्धते, तर्हि पृथ्वी अपि अत्यधिका उष्णा भवति । तेन कारणेन कानिचित् सस्यानि नोत्पद्यन्ते । ग्रामस्य अपेक्षया नगराणां तापमानम् अधिकं भवति । मध्याह्ने ऐसाफेल्ट् इत्यनेन निर्मिताः मार्गाः, कॉङ्क्रीट् इत्यनेन निर्मितानि, भवनानि च उष्णानि भवन्ति । रात्रौ इमे सर्वे ऊष्मायुक्ताः भवन्ति । नगरेषु उच्चभवनानि वायुं रुन्धन्ति । तेन कारणेन नगराणां तापमानं वर्धते ।

वायुमण्डलस्य उष्णशीतयोः भिन्न-भिन्नाः प्रकाराः सन्ति । प्रवेशिसौरकिरणेभ्यः पृथ्वी उष्णा भवति । तदनन्तरं पृथ्वी स्तरस्य निकटस्थस्य वायुमण्डलस्य स्तरेषु दीर्घतरङ्गरूपेषु तापस्य सञ्चरणं करोति । पृथिव्याः सम्पर्केण वायुः उष्णः भवति । इयं प्रक्रिया चालनम् (Conduction) इति कथ्यते । चालनम् इति तदैव भवति, यदा असमानतापिपिण्डद्वयं परस्परं सम्पर्के भवति । उष्णपिण्डतः शीतलपिण्डपर्यन्तम् ऊर्जायाः प्रवाहः चलति । ऊर्जायाः स्थानान्तरणं तावत् भवति, यावत् द्वयोः पिण्डयोः तापमानं समानं भवेत् । वायुमण्डलस्य अधस्थस्य स्तरस्य उष्णीकरणे चालन इति महत्वपूर्णं वर्तते ।

पृथिव्याः सम्पर्के आगताः वायवः धाराणां स्वरूपे लम्बवत् भवन्ति । तेन वायुमण्डले तापस्य सञ्चरणं भवति । वायुमण्डलस्य लम्बवत् तापनस्य इयं प्रक्रिया संवहन (Convention) इति कथ्यते । अयम् ऊर्जायाः स्नानान्तरणस्य एकः प्रकारः वर्तते । अयं क्षोभमण्डलं यावत् एव भवति ।

वायुमण्डलस्य क्षैतिजसञ्चलनेन उत्पन्नस्य तापस्य स्थानान्तरणम् अभिवहनम् (Advection) इति कथ्यते । लम्बवत् सञ्चलनस्य अपेक्षया वायोः क्षैतिजसञ्चलनं सापेक्षिकरूपेण अधिकं महत्वपूर्णं भवति ।

लघुतरङ्गरूपेण पृथिव्याः प्राप्तं प्रवेशिसौरविकिरणं पृथिव्याः स्तरम् उष्णं करोति । पृथ्वी स्वयम् उष्णीभूय एकः विकिरणपिण्डः भवति । तदा वायुमण्डले दीर्घतरङ्गरूपेण ऊर्जायाः विकिरणं कुर्वन्ति । अनया ऊर्जया वायुमण्डलम् अधस्थात् उष्णं भवति । इयं प्रक्रिया पार्थिवविकिरणम् इति कथ्यते ।        

दीर्घतरङ्गदैर्घ्यविकिरणं वायुमण्डलीयवायुभिः कार्बन् डाई ऑक्साइड्, ग्रीन् हाऊस् वायुभिः च अवशुष्यते । अनेन प्रकारेण वायुमण्डलम् अप्रत्यक्षरूपेण पार्थिवविकिरणैः उष्णं भवति, न तु साक्षात् सूर्यतापेन । तदनन्तरं वायुमण्डलस्य विकीर्णनेन तापः अन्तरिक्षे सञ्चरितः भवति । अनेन पृथिव्याः स्तरस्य, वायुमण्डलस्य च तापमानं स्थिरं भवति ।

सन्दर्भः 

वायुमण्डलम्
बाह्यानुबन्धः योजनीयः
सारमञ्जूषा योजनीया