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नीला ग्रह...

यह विषय साइट पर सबसे पहले दिखाई देने वाला था। आखिरकार, हेलीकॉप्टर वायुमंडलीय विमान हैं। पृथ्वी का वातावरण- उनका, इसलिए बोलने के लिए, निवास स्थान :-)। लेकिन भौतिक गुणवायुबस इस आवास की गुणवत्ता निर्धारित करें :-)। तो यह मूल बातों में से एक है। और आधार हमेशा पहले लिखा जाता है। लेकिन मुझे अभी यह एहसास हुआ है। हालाँकि, यह बेहतर है, जैसा कि आप जानते हैं, देर से कभी नहीं ... आइए इस मुद्दे पर स्पर्श करें, लेकिन जंगली और अनावश्यक कठिनाइयों के बिना :-)।

इसलिए… पृथ्वी का वातावरण. यह हमारे नीले ग्रह का गैसीय खोल है। यह नाम सभी जानते हैं। नीला क्यों? सिर्फ इसलिए कि सूर्य के प्रकाश (स्पेक्ट्रम) का "नीला" (साथ ही नीला और बैंगनी) घटक वातावरण में सबसे अच्छी तरह से बिखरा हुआ है, इस प्रकार इसे नीले-नीले रंग में रंगता है, कभी-कभी बैंगनी रंग के संकेत के साथ (एक धूप वाले दिन पर, निश्चित रूप से) :-))।

पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना।

वायुमंडल की संरचना काफी विस्तृत है। मैं पाठ में सभी घटकों को सूचीबद्ध नहीं करूंगा, इसके लिए एक अच्छा उदाहरण है। कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ 2) के अपवाद के साथ, इन सभी गैसों की संरचना लगभग स्थिर है। इसके अलावा, वातावरण में आवश्यक रूप से वाष्प, निलंबित बूंदों या बर्फ के क्रिस्टल के रूप में पानी होता है। पानी की मात्रा स्थिर नहीं है और तापमान पर और कुछ हद तक हवा के दबाव पर निर्भर करती है। इसके अलावा, पृथ्वी के वायुमंडल (विशेषकर वर्तमान वाले) में भी एक निश्चित मात्रा होती है, मैं कहूंगा कि "सभी प्रकार की गंदगी" :-)। ये SO 2, NH 3, CO, HCl, NO हैं, इसके अलावा पारा वाष्प Hg भी हैं। सच है, यह सब कम मात्रा में है, भगवान का शुक्र है :-)।

पृथ्वी का वातावरणयह सतह से ऊपर की ऊंचाई में एक दूसरे का अनुसरण करते हुए कई क्षेत्रों में विभाजित करने की प्रथा है।

पृथ्वी के सबसे निकट पहला, क्षोभमंडल है। यह सबसे निचली और, इसलिए बोलने के लिए, विभिन्न प्रकार के जीवन के लिए मुख्य परत है। इसमें सभी वायुमंडलीय वायु के द्रव्यमान का 80% होता है (हालांकि मात्रा के हिसाब से यह पूरे वातावरण का केवल 1% है) और सभी वायुमंडलीय जल का लगभग 90% है। सभी हवाएं, बादल, बारिश और हिमपात का बड़ा हिस्सा वहीं से आता है। क्षोभमंडल उष्णकटिबंधीय अक्षांशों में लगभग 18 किमी और ध्रुवीय अक्षांशों में 10 किमी तक की ऊंचाई तक फैला हुआ है। इसमें हवा का तापमान प्रत्येक 100 मीटर के लिए लगभग 0.65º की वृद्धि के साथ गिरता है।

वायुमंडलीय क्षेत्र।

दूसरा क्षेत्र समताप मंडल है। मुझे कहना होगा कि क्षोभमंडल और समताप मंडल के बीच एक और संकीर्ण क्षेत्र प्रतिष्ठित है - ट्रोपोपॉज़। यह ऊंचाई के साथ तापमान में गिरावट को रोकता है। ट्रोपोपॉज़ की औसत मोटाई 1.5-2 किमी है, लेकिन इसकी सीमाएँ अस्पष्ट हैं और क्षोभमंडल अक्सर समताप मंडल को ओवरलैप करता है।

तो समताप मंडल की औसत ऊंचाई 12 किमी से 50 किमी है। इसमें 25 किमी तक का तापमान अपरिवर्तित रहता है (लगभग -57ºС), फिर कहीं 40 किमी तक यह लगभग 0ºС तक बढ़ जाता है और आगे 50 किमी तक अपरिवर्तित रहता है। समताप मंडल पृथ्वी के वायुमंडल का अपेक्षाकृत शांत भाग है। इसमें व्यावहारिक रूप से प्रतिकूल मौसम की स्थिति नहीं होती है। यह समताप मंडल में है कि प्रसिद्ध ओजोन परत 15-20 किमी से 55-60 किमी की ऊंचाई पर स्थित है।

इसके बाद एक छोटी सीमा परत समताप मंडल होती है, जिसमें तापमान 0ºС के आसपास रहता है, और फिर अगला क्षेत्र मेसोस्फीयर होता है। यह 80-90 किमी की ऊंचाई तक फैला हुआ है, और इसमें तापमान लगभग 80ºС तक गिर जाता है। मेसोस्फीयर में आमतौर पर छोटे उल्काएं दिखाई देती हैं, जो उसमें चमकने लगती हैं और वहीं जल जाती हैं।

अगला संकीर्ण अंतराल मेसोपॉज़ है और इसके आगे थर्मोस्फीयर ज़ोन है। इसकी ऊंचाई 700-800 किमी तक है। यहां तापमान फिर से बढ़ना शुरू हो जाता है और लगभग 300 किमी की ऊंचाई पर यह 1200ºС के क्रम के मूल्यों तक पहुंच सकता है। इसके बाद यह स्थिर रहता है। आयनोस्फीयर थर्मोस्फीयर के अंदर लगभग 400 किमी की ऊंचाई तक स्थित है। यहां, सौर विकिरण के संपर्क में आने के कारण हवा दृढ़ता से आयनित होती है और इसमें उच्च विद्युत चालकता होती है।

अगला और, सामान्य तौर पर, अंतिम क्षेत्र एक्सोस्फीयर है। यह तथाकथित बिखराव क्षेत्र है। यहां, मुख्य रूप से बहुत दुर्लभ हाइड्रोजन और हीलियम (हाइड्रोजन की प्रबलता के साथ) मौजूद हैं। लगभग 3000 किमी की ऊंचाई पर, एक्सोस्फीयर निकट अंतरिक्ष निर्वात में गुजरता है।

ऐसा कहीं है। के बारे में क्यों? क्योंकि ये परतें बल्कि सशर्त हैं। ऊंचाई, गैसों की संरचना, पानी, तापमान, आयनीकरण आदि में विभिन्न परिवर्तन संभव हैं। इसके अलावा और भी कई शब्द हैं जो पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना और स्थिति को परिभाषित करते हैं।

उदाहरण के लिए होमोस्फीयर और हेटरोस्फीयर। पहले में, वायुमंडलीय गैसें अच्छी तरह मिश्रित होती हैं और उनकी संरचना काफी सजातीय होती है। दूसरा पहले के ऊपर स्थित है और वहां व्यावहारिक रूप से ऐसा कोई मिश्रण नहीं है। गैसों को गुरुत्वाकर्षण द्वारा अलग किया जाता है। इन परतों के बीच की सीमा 120 किमी की ऊंचाई पर स्थित है, और इसे टर्बोपॉज़ कहा जाता है।

आइए शर्तों के साथ समाप्त करें, लेकिन मैं यह निश्चित रूप से जोड़ूंगा कि यह पारंपरिक रूप से स्वीकार किया जाता है कि वायुमंडल की सीमा समुद्र तल से 100 किमी की ऊंचाई पर स्थित है। इस सीमा को कर्मण रेखा कहते हैं।

मैं वातावरण की संरचना को स्पष्ट करने के लिए दो और तस्वीरें जोड़ूंगा। पहला, हालांकि, जर्मन में है, लेकिन यह पूर्ण और समझने में काफी आसान है :-)। इसे बड़ा किया जा सकता है और अच्छी तरह से माना जा सकता है। दूसरा ऊंचाई के साथ वायुमंडलीय तापमान में परिवर्तन को दर्शाता है।

पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना।

ऊंचाई के साथ हवा के तापमान में बदलाव।

आधुनिक मानवयुक्त कक्षीय अंतरिक्ष यान लगभग 300-400 किमी की ऊंचाई पर उड़ान भरते हैं। हालाँकि, यह अब उड्डयन नहीं है, हालाँकि यह क्षेत्र, निश्चित रूप से, में है एक निश्चित अर्थ मेंनिकट से संबंधित है, और हम निश्चित रूप से इसके बारे में बात करेंगे :-)।

उड्डयन क्षेत्र क्षोभमंडल है। आधुनिक वायुमंडलीय वायुयान समताप मंडल की निचली परतों में भी उड़ सकते हैं। उदाहरण के लिए, MIG-25RB की व्यावहारिक छत 23000 मीटर है।

समताप मंडल में उड़ान।

और बिल्कुल वायु के भौतिक गुणक्षोभमंडल निर्धारित करते हैं कि उड़ान कैसी होगी, विमान नियंत्रण प्रणाली कितनी प्रभावी होगी, वातावरण में अशांति इसे कैसे प्रभावित करेगी, इंजन कैसे काम करेंगे।

पहली मुख्य संपत्ति है हवा का तापमान. गैस गतिकी में, इसे सेल्सियस पैमाने पर या केल्विन पैमाने पर निर्धारित किया जा सकता है।

तापमान t1दी गई ऊंचाई पर एचसेल्सियस पैमाने पर निर्धारित किया जाता है:

टी 1 \u003d टी - 6.5N, कहाँ पे टीजमीन पर हवा का तापमान है।

केल्विन पैमाने पर तापमान को कहा जाता है निरपेक्ष तापमानइस पैमाने पर शून्य परम शून्य है। परम शून्य पर अणुओं की तापीय गति रुक ​​जाती है। केल्विन पैमाने पर निरपेक्ष शून्य सेल्सियस पैमाने पर -273º से मेल खाता है।

तदनुसार, तापमान टीस्वर्ग में एचकेल्विन पैमाने पर निर्धारित किया जाता है:

टी \u003d 273K + टी - 6.5H

हवा का दबाव. वायुमंडलीय दबाव को पास्कल (एन / एम 2) में मापा जाता है, वायुमंडल (एटीएम) में माप की पुरानी प्रणाली में। बैरोमीटर का दबाव जैसी कोई चीज भी होती है। यह एक पारा बैरोमीटर का उपयोग करके पारा के मिलीमीटर में मापा जाने वाला दबाव है। बैरोमेट्रिक दबाव (समुद्र तल पर दबाव) 760 मिमी एचजी के बराबर। कला। मानक कहा जाता है। भौतिकी में, 1 बजे। 760 मिमी एचजी के बराबर।

वायु घनत्व. वायुगतिकी में, सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली अवधारणा हवा का द्रव्यमान घनत्व है। यह 1 m3 आयतन में वायु का द्रव्यमान है। हवा का घनत्व ऊंचाई के साथ बदलता है, हवा अधिक दुर्लभ हो जाती है।

हवा में नमीं. हवा में पानी की मात्रा को दर्शाता है। एक अवधारणा है" सापेक्षिक आर्द्रता". यह किसी दिए गए तापमान पर जल वाष्प के द्रव्यमान का अधिकतम संभव अनुपात है। 0% की अवधारणा, यानी जब हवा पूरी तरह से शुष्क होती है, सामान्य रूप से केवल प्रयोगशाला में ही मौजूद हो सकती है। दूसरी ओर, 100% आर्द्रता काफी वास्तविक है। इसका मतलब है कि हवा ने वह सारा पानी सोख लिया है जिसे वह अवशोषित कर सकती है। बिल्कुल "पूर्ण स्पंज" जैसा कुछ। उच्च सापेक्ष आर्द्रता वायु घनत्व को कम करती है, जबकि कम सापेक्ष आर्द्रता इसे तदनुसार बढ़ाती है।

इस तथ्य के कारण कि विमान की उड़ानें विभिन्न वायुमंडलीय परिस्थितियों में होती हैं, एक उड़ान मोड में उनकी उड़ान और वायुगतिकीय पैरामीटर भिन्न हो सकते हैं। इसलिए, इन मापदंडों के सही आकलन के लिए, हमने पेश किया अंतर्राष्ट्रीय मानक वातावरण (आईएसए). यह ऊंचाई में वृद्धि के साथ हवा की स्थिति में बदलाव को दर्शाता है।

शून्य आर्द्रता पर हवा की स्थिति के मुख्य मापदंडों को इस प्रकार लिया जाता है:

दबाव पी = 760 मिमी एचजी। कला। (101.3 केपीए);

तापमान टी = +15 डिग्री सेल्सियस (288 के);

द्रव्यमान घनत्व ρ \u003d 1.225 किग्रा / मी 3;

आईएसए के लिए, यह माना जाता है (जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है :-)) कि क्षोभमंडल में तापमान प्रत्येक 100 मीटर की ऊंचाई के लिए 0.65º गिर जाता है।

मानक वातावरण (उदाहरण 10000 मीटर तक)।

आईएसए टेबल का उपयोग उपकरणों को कैलिब्रेट करने के साथ-साथ नेविगेशनल और इंजीनियरिंग गणना के लिए किया जाता है।

वायु के भौतिक गुणजड़ता, चिपचिपाहट और संपीड़ितता जैसी अवधारणाएं भी शामिल हैं।

जड़ता हवा की एक संपत्ति है जो आराम की स्थिति या एकसमान रेक्टिलाइनियर गति में परिवर्तन का विरोध करने की क्षमता की विशेषता है। . जड़ता का माप वायु का द्रव्यमान घनत्व है। यह जितना अधिक होता है, जब वायुयान इसमें गति करता है तो माध्यम की जड़ता और ड्रैग बल उतना ही अधिक होता है।

श्यानता। वायुयान के गतिमान होने पर वायु के विरुद्ध घर्षण प्रतिरोध को निर्धारित करता है।

दबाव में परिवर्तन के रूप में संपीडनता वायु घनत्व में परिवर्तन को मापती है। वायुयान की कम गति (450 किमी/घंटा तक) पर वायु प्रवाह उसके चारों ओर प्रवाहित होने पर दबाव में कोई परिवर्तन नहीं होता है, लेकिन उच्च गति पर संपीड्यता का प्रभाव दिखाई देने लगता है। सुपरसोनिक पर इसका प्रभाव विशेष रूप से स्पष्ट है। यह वायुगतिकी का एक अलग क्षेत्र है और एक अलग लेख के लिए एक विषय :-)।

खैर, ऐसा लगता है कि अभी के लिए बस इतना ही ... यह थोड़ा थकाऊ गणना खत्म करने का समय है, हालांकि, इससे दूर नहीं किया जा सकता :-)। पृथ्वी का वातावरण, इसके पैरामीटर, वायु के भौतिक गुणविमान के लिए उतने ही महत्वपूर्ण हैं जितने कि उपकरण के पैरामीटर, और उनका उल्लेख नहीं करना असंभव था।

अभी के लिए, अगली बैठकों और अधिक दिलचस्प विषयों तक 🙂…

पी.एस. मिठाई के लिए, मेरा सुझाव है कि समताप मंडल में उड़ान के दौरान MIG-25PU जुड़वां के कॉकपिट से फिल्माया गया एक वीडियो देखें। फिल्माया गया, जाहिरा तौर पर, एक पर्यटक द्वारा जिसके पास ऐसी उड़ानों के लिए पैसा है :-)। ज्यादातर विंडशील्ड के माध्यम से फिल्माया गया। आसमान के रंग पर ध्यान दें...

हमारे ग्रह पृथ्वी को घेरने वाला गैसीय लिफाफा, जिसे वायुमंडल के रूप में जाना जाता है, में पाँच मुख्य परतें होती हैं। ये परतें ग्रह की सतह पर समुद्र तल से (कभी-कभी नीचे) उत्पन्न होती हैं और निम्नलिखित क्रम में बाहरी अंतरिक्ष तक बढ़ती हैं:

• क्षोभ मंडल;
• समताप मंडल;
• मध्यमंडल;
• बाह्य वायुमंडल;
• बहिर्मंडल।

पृथ्वी के वायुमंडल की मुख्य परतों का आरेख

इन मुख्य पांच परतों में से प्रत्येक के बीच में संक्रमणकालीन क्षेत्र होते हैं जिन्हें "विराम" कहा जाता है जहां हवा के तापमान, संरचना और घनत्व में परिवर्तन होते हैं। विराम के साथ, पृथ्वी के वायुमंडल में कुल 9 परतें शामिल हैं।

क्षोभमंडल: जहां मौसम होता है

वायुमंडल की सभी परतों में से, क्षोभमंडल वह है जिससे हम सबसे अधिक परिचित हैं (चाहे आप इसे महसूस करें या नहीं), क्योंकि हम इसके तल पर रहते हैं - ग्रह की सतह। यह पृथ्वी की सतह को ढँक देता है और कई किलोमीटर तक ऊपर की ओर फैला हुआ है। क्षोभमंडल शब्द का अर्थ है "गेंद का परिवर्तन"। एक बहुत ही उपयुक्त नाम, क्योंकि यह परत वह जगह है जहाँ हमारा दिन-प्रतिदिन का मौसम होता है।

ग्रह की सतह से शुरू होकर, क्षोभमंडल 6 से 20 किमी की ऊंचाई तक बढ़ जाता है। हमारे निकटतम परत के निचले तीसरे भाग में सभी वायुमंडलीय गैसों का 50% शामिल है। यह वायुमण्डल की संपूर्ण संरचना का एकमात्र भाग है जो श्वास लेता है। इस तथ्य के कारण कि पृथ्वी की सतह द्वारा हवा को नीचे से गर्म किया जाता है, अवशोषित करता है तापीय ऊर्जासूर्य की ऊँचाई बढ़ने के साथ क्षोभमंडल का तापमान और दबाव कम होता जाता है।

शीर्ष पर एक पतली परत होती है जिसे ट्रोपोपॉज़ कहा जाता है, जो क्षोभमंडल और समताप मंडल के बीच केवल एक बफर है।

समताप मंडल: ओजोन का घर

समताप मंडल वायुमंडल की अगली परत है। यह पृथ्वी की सतह से 6-20 किमी से 50 किमी तक फैला हुआ है। यह वह परत है जिसमें अधिकांश वाणिज्यिक एयरलाइनर उड़ते हैं और गुब्बारे यात्रा करते हैं।

यहां हवा ऊपर और नीचे नहीं बहती है, बल्कि बहुत तेज हवा की धाराओं में सतह के समानांतर चलती है। जैसे-जैसे आप चढ़ते हैं तापमान बढ़ता है, प्राकृतिक रूप से उत्पन्न होने वाली ओजोन (O3), सौर विकिरण के एक उपोत्पाद और ऑक्सीजन की प्रचुरता के कारण, जो सूर्य की हानिकारक पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करने की क्षमता रखता है (ऊंचाई के साथ तापमान में किसी भी वृद्धि को जाना जाता है) मौसम विज्ञान एक "उलटा" के रूप में)।

क्योंकि समताप मंडल में नीचे का तापमान गर्म होता है और ऊपर का तापमान ठंडा होता है, वायुमंडल के इस हिस्से में संवहन (वायु द्रव्यमान की ऊर्ध्वाधर गति) दुर्लभ है। वास्तव में, आप समताप मंडल से क्षोभमंडल में उग्र तूफान को देख सकते हैं, क्योंकि परत संवहन के लिए एक "टोपी" के रूप में कार्य करती है, जिसके माध्यम से तूफानी बादल प्रवेश नहीं करते हैं।

समताप मंडल के बाद फिर से एक बफर परत आती है, जिसे इस बार समताप मंडल कहा जाता है।

मेसोस्फीयर: मध्य वायुमंडल

मेसोस्फीयर पृथ्वी की सतह से लगभग 50-80 किमी दूर स्थित है। ऊपरी मेसोस्फीयर पृथ्वी पर सबसे ठंडा प्राकृतिक स्थान है, जहां तापमान -143 डिग्री सेल्सियस से नीचे गिर सकता है।

थर्मोस्फीयर: ऊपरी वायुमंडल

मेसोस्फीयर और मेसोपॉज़ के बाद थर्मोस्फीयर होता है, जो ग्रह की सतह से 80 से 700 किमी ऊपर स्थित होता है, और वायुमंडलीय खोल में कुल हवा का 0.01% से कम होता है। यहाँ का तापमान +2000°C तक पहुँच जाता है, लेकिन हवा की प्रबल विरलता और ऊष्मा को स्थानांतरित करने के लिए गैस के अणुओं की कमी के कारण, इन उच्च तापमानों को बहुत ठंडा माना जाता है।

एक्सोस्फीयर: वायुमंडल और अंतरिक्ष की सीमा

पृथ्वी की सतह से लगभग 700-10,000 किमी की ऊँचाई पर एक्सोस्फीयर है - वायुमंडल का बाहरी किनारा, अंतरिक्ष की सीमा। यहां मौसम संबंधी उपग्रह पृथ्वी की परिक्रमा करते हैं।

आयनमंडल के बारे में कैसे?

आयनमंडल एक अलग परत नहीं है, और वास्तव में इस शब्द का प्रयोग 60 से 1000 किमी की ऊंचाई पर वायुमंडल को संदर्भित करने के लिए किया जाता है। इसमें मेसोस्फीयर के सबसे ऊपरी हिस्से, संपूर्ण थर्मोस्फीयर और एक्सोस्फीयर का हिस्सा शामिल है। आयनमंडल को इसका नाम इसलिए मिला क्योंकि वायुमंडल के इस भाग में सूर्य का विकिरण तब आयनित होता है जब वह पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र को और पर से गुजरता है। इस घटना को पृथ्वी से उत्तरी रोशनी के रूप में देखा जाता है।

पृथ्वी का वायुमंडल(ग्रीक एटमॉस स्टीम + स्पाइरा बॉल) - पृथ्वी के चारों ओर गैसीय खोल। वायुमंडल का द्रव्यमान लगभग 5.15·10 15 वायुमंडल का जैविक महत्व बहुत बड़ा है। वातावरण में, चेतन और निर्जीव प्रकृति के बीच, वनस्पतियों और जीवों के बीच एक द्रव्यमान-ऊर्जा विनिमय होता है। वायुमंडलीय नाइट्रोजन सूक्ष्मजीवों द्वारा आत्मसात किया जाता है; पौधे सूर्य की ऊर्जा के कारण कार्बन डाइऑक्साइड और पानी से कार्बनिक पदार्थों का संश्लेषण करते हैं और ऑक्सीजन छोड़ते हैं। वायुमंडल की उपस्थिति पृथ्वी पर जल के संरक्षण को सुनिश्चित करती है, जो जीवों के अस्तित्व के लिए भी एक महत्वपूर्ण शर्त है।

उच्च ऊंचाई वाले भूभौतिकीय रॉकेटों, कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों और अंतरग्रहीय स्वचालित स्टेशनों की मदद से किए गए अध्ययनों ने स्थापित किया है कि पृथ्वी का वायुमंडल हजारों किलोमीटर तक फैला हुआ है। वायुमंडल की सीमाएं अस्थिर हैं, वे चंद्रमा के गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र और सूर्य के प्रकाश के प्रवाह के दबाव से प्रभावित हैं। पृथ्वी की छाया के क्षेत्र में भूमध्य रेखा के ऊपर, वायुमंडल लगभग 10,000 किमी की ऊँचाई तक पहुँचता है, और ध्रुवों के ऊपर, इसकी सीमाएँ पृथ्वी की सतह से 3,000 किमी दूर हैं। वायुमंडल का अधिकांश भाग (80-90%) 12-16 किमी तक की ऊंचाई के भीतर है, जिसे इसके गैसीय माध्यम के घनत्व (दुर्लभकरण) में कमी की घातीय (गैर-रैखिक) प्रकृति द्वारा ऊपर की ऊंचाई के रूप में समझाया गया है। समुद्र का स्तर बढ़ जाता है।

प्राकृतिक परिस्थितियों में अधिकांश जीवित जीवों का अस्तित्व वातावरण की संकरी सीमाओं में भी संभव है, 7-8 किमी तक, जहां गैस संरचना, तापमान, दबाव और आर्द्रता जैसे वायुमंडलीय कारकों का एक संयोजन, सक्रिय पाठ्यक्रम के लिए आवश्यक है। जैविक प्रक्रियाएं होती हैं। हवा की गति और आयनीकरण, वायुमंडलीय वर्षा और वातावरण की विद्युत स्थिति भी स्वच्छ महत्व के हैं।

गैस संरचना

वायुमंडल गैसों का एक भौतिक मिश्रण है (सारणी 1), मुख्य रूप से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन (78.08 और 20.95 वॉल्यूम।%)। वायुमंडलीय गैसों का अनुपात लगभग 80-100 किमी की ऊंचाई तक समान है। वायुमंडल की गैस संरचना के मुख्य भाग की स्थिरता चेतन और निर्जीव प्रकृति के बीच गैस विनिमय की प्रक्रियाओं के सापेक्ष संतुलन और क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर दिशाओं में वायु द्रव्यमान के निरंतर मिश्रण के कारण है।

तालिका 1. पृथ्वी की सतह के पास शुष्क वायुमंडलीय वायु की रासायनिक संरचना की विशेषताएं

गैस संरचना	वॉल्यूम एकाग्रता,%
ऑक्सीजन
कार्बन डाइआक्साइड
नाइट्रस ऑक्साइड
सल्फर डाइऑक्साइड	0 से 0.0001
	गर्मियों में 0 से 0.000007, सर्दियों में 0 से 0.00002
नाइट्रोजन डाइऑक्साइड	0 से 0.00002
कार्बन मोनोआक्साइड

100 किमी से ऊपर की ऊंचाई पर, गुरुत्वाकर्षण और तापमान के प्रभाव में अलग-अलग गैसों का प्रतिशत उनके विसरित स्तरीकरण के कारण बदल जाता है। इसके अलावा, 100 किमी या उससे अधिक की ऊंचाई पर पराबैंगनी और एक्स-रे के लघु-तरंग दैर्ध्य भाग की कार्रवाई के तहत, ऑक्सीजन, नाइट्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड अणु परमाणुओं में अलग हो जाते हैं। उच्च ऊंचाई पर, ये गैसें अत्यधिक आयनित परमाणुओं के रूप में होती हैं।

पृथ्वी के विभिन्न क्षेत्रों के वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा कम स्थिर है, जो आंशिक रूप से बड़े पैमाने पर असमान वितरण के कारण है। औद्योगिक उद्यमवायु को प्रदूषित करने के साथ-साथ पृथ्वी पर वनस्पतियों का असमान वितरण, जल बेसिन जो कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करते हैं। वायुमंडल में भी परिवर्तनशील एरोसोल की सामग्री है (देखें) - हवा में निलंबित कण कई मिलीमीटर से लेकर कई दसियों माइक्रोन तक - ज्वालामुखी विस्फोट, शक्तिशाली कृत्रिम विस्फोट, औद्योगिक उद्यमों द्वारा प्रदूषण के परिणामस्वरूप बनते हैं। ऊंचाई के साथ एरोसोल की सांद्रता तेजी से घटती है।

वायुमंडल के परिवर्तनशील घटकों में सबसे अस्थिर और महत्वपूर्ण जल वाष्प है, जिसकी सांद्रता पृथ्वी की सतह पर 3% (उष्णकटिबंधीय में) से 2 × 10 -10% (अंटार्कटिका में) तक भिन्न हो सकती है। हवा का तापमान जितना अधिक होगा, उतनी ही अधिक नमी, ceteris paribus, वातावरण में हो सकती है और इसके विपरीत। जलवाष्प का अधिकांश भाग वायुमंडल में 8-10 किमी की ऊँचाई तक संकेन्द्रित होता है। वायुमंडल में जल वाष्प की सामग्री वाष्पीकरण, संघनन और क्षैतिज परिवहन की प्रक्रियाओं के संयुक्त प्रभाव पर निर्भर करती है। उच्च ऊंचाई पर, तापमान में कमी और वाष्प के संघनन के कारण, हवा व्यावहारिक रूप से शुष्क होती है।

आणविक और परमाणु ऑक्सीजन के अलावा, पृथ्वी के वायुमंडल में थोड़ी मात्रा में ओजोन (देखें) होता है, जिसकी सांद्रता बहुत परिवर्तनशील होती है और ऊंचाई और मौसम के आधार पर भिन्न होती है। ओजोन का अधिकांश भाग ध्रुवीय रात के अंत तक ध्रुवों के क्षेत्र में 15-30 किमी की ऊंचाई पर तेजी से ऊपर और नीचे होता है। ओजोन मुख्य रूप से 20-50 किमी की ऊंचाई पर ऑक्सीजन पर पराबैंगनी सौर विकिरण की फोटोकैमिकल क्रिया के परिणामस्वरूप उत्पन्न होती है। इस मामले में, डायटोमिक ऑक्सीजन अणु आंशिक रूप से परमाणुओं में विघटित हो जाते हैं और, असंबद्ध अणुओं से जुड़कर, त्रिकोणीय ओजोन अणु (पॉलीमेरिक, ऑक्सीजन का एलोट्रोपिक रूप) बनाते हैं।

तथाकथित अक्रिय गैसों (हीलियम, नियॉन, आर्गन, क्रिप्टन, क्सीनन) के समूह के वातावरण में उपस्थिति प्राकृतिक रेडियोधर्मी क्षय प्रक्रियाओं के निरंतर प्रवाह से जुड़ी है।

गैसों का जैविक महत्ववातावरण बहुत बड़ा है। अधिकांश बहुकोशिकीय जीवों के लिए, गैसीय या जलीय माध्यम में आणविक ऑक्सीजन की एक निश्चित सामग्री उनके अस्तित्व का एक अनिवार्य कारक है, जो श्वसन के दौरान प्रकाश संश्लेषण के दौरान शुरू में बनाए गए कार्बनिक पदार्थों से ऊर्जा की रिहाई को निर्धारित करता है। यह कोई संयोग नहीं है कि जीवमंडल की ऊपरी सीमाएं (ग्लोब की सतह का हिस्सा और वायुमंडल का निचला हिस्सा जहां जीवन मौजूद है) पर्याप्त मात्रा में ऑक्सीजन की उपस्थिति से निर्धारित होती है। विकास की प्रक्रिया में, जीवों ने वातावरण में ऑक्सीजन के एक निश्चित स्तर के लिए अनुकूलित किया है; ऑक्सीजन सामग्री को घटने या बढ़ने की दिशा में बदलने से प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है (देखें ऊंचाई की बीमारी, हाइपरॉक्सिया, हाइपोक्सिया)।

ऑक्सीजन के ओजोन-एलोट्रोपिक रूप का भी एक स्पष्ट जैविक प्रभाव होता है। सांद्रता में 0.0001 मिलीग्राम / एल से अधिक नहीं, जो रिसॉर्ट क्षेत्रों और समुद्री तटों के लिए विशिष्ट है, ओजोन का उपचार प्रभाव पड़ता है - यह श्वसन और हृदय गतिविधि को उत्तेजित करता है, नींद में सुधार करता है। ओजोन की सांद्रता में वृद्धि के साथ, इसका विषाक्त प्रभाव प्रकट होता है: आंखों में जलन, श्वसन पथ के श्लेष्म झिल्ली की नेक्रोटिक सूजन, फुफ्फुसीय रोगों का तेज होना, स्वायत्त न्यूरोसिस। हीमोग्लोबिन के साथ संयोजन में, ओजोन मेथेमोग्लोबिन बनाता है, जिससे रक्त के श्वसन कार्य का उल्लंघन होता है; फेफड़ों से ऊतकों तक ऑक्सीजन का स्थानांतरण मुश्किल हो जाता है, घुटन की घटना विकसित होती है। परमाणु ऑक्सीजन का शरीर पर समान प्रतिकूल प्रभाव पड़ता है। ओजोन थर्मल शासन बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है विभिन्न परतेंसौर विकिरण और स्थलीय विकिरण के अत्यंत मजबूत अवशोषण के कारण वातावरण। ओजोन पराबैंगनी और अवरक्त किरणों को सबसे अधिक तीव्रता से अवशोषित करती है। 300 एनएम से कम तरंग दैर्ध्य वाली सौर किरणें वायुमंडलीय ओजोन द्वारा लगभग पूरी तरह से अवशोषित हो जाती हैं। इस प्रकार, पृथ्वी एक प्रकार की "ओजोन स्क्रीन" से घिरी हुई है जो कई जीवों को सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के हानिकारक प्रभावों से बचाती है। वायुमंडलीय वायु के नाइट्रोजन में एक महत्वपूर्ण है जैविक महत्वमुख्य रूप से तथाकथित के स्रोत के रूप में। स्थिर नाइट्रोजन - पौधे (और अंततः पशु) भोजन का एक संसाधन। नाइट्रोजन का शारीरिक महत्व जीवन प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक वायुमंडलीय दबाव के स्तर को बनाने में इसकी भागीदारी से निर्धारित होता है। दबाव परिवर्तन की कुछ शर्तों के तहत, नाइट्रोजन शरीर में कई विकारों के विकास में एक प्रमुख भूमिका निभाता है (देखें डीकंप्रेसन बीमारी)। यह धारणा कि नाइट्रोजन शरीर पर ऑक्सीजन के विषाक्त प्रभाव को कमजोर करती है और न केवल सूक्ष्मजीवों द्वारा, बल्कि उच्च जानवरों द्वारा भी वातावरण से अवशोषित होती है, विवादास्पद हैं।

वायुमंडल की निष्क्रिय गैसों (क्सीनन, क्रिप्टन, आर्गन, नियॉन, हीलियम) को सामान्य परिस्थितियों में बनाए गए आंशिक दबाव पर जैविक रूप से उदासीन गैसों के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है। आंशिक दबाव में उल्लेखनीय वृद्धि के साथ, इन गैसों का एक मादक प्रभाव होता है।

वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति जटिल कार्बन यौगिकों के प्रकाश संश्लेषण के कारण जीवमंडल में सौर ऊर्जा के संचय को सुनिश्चित करती है, जो जीवन के दौरान लगातार उत्पन्न होती है, बदलती है और विघटित होती है। इस गतिशील प्रणाली को शैवाल और भूमि पौधों की गतिविधि के परिणामस्वरूप बनाए रखा जाता है, जो सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा को पकड़ते हैं और इसका उपयोग कार्बन डाइऑक्साइड (देखें) और पानी को विभिन्न प्रकार के पौधों में परिवर्तित करने के लिए करते हैं। कार्बनिक यौगिकऑक्सीजन की रिहाई के साथ। जीवमंडल का ऊपर की ओर विस्तार आंशिक रूप से इस तथ्य से सीमित है कि 6-7 किमी से अधिक की ऊंचाई पर, क्लोरोफिल युक्त पौधे कार्बन डाइऑक्साइड के कम आंशिक दबाव के कारण नहीं रह सकते हैं। कार्बन डाइऑक्साइड शारीरिक दृष्टि से भी बहुत सक्रिय है, क्योंकि यह चयापचय प्रक्रियाओं के नियमन, केंद्रीय तंत्रिका तंत्र की गतिविधि, श्वसन, रक्त परिसंचरण और शरीर के ऑक्सीजन शासन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। हालांकि, इस नियमन की मध्यस्थता शरीर द्वारा ही उत्पादित कार्बन डाइऑक्साइड के प्रभाव से होती है, न कि वातावरण से। जानवरों और मनुष्यों के ऊतकों और रक्त में कार्बन डाइऑक्साइड का आंशिक दबाव वातावरण में इसके दबाव से लगभग 200 गुना अधिक होता है। और केवल वातावरण में कार्बन डाइऑक्साइड की सामग्री में उल्लेखनीय वृद्धि (0.6-1% से अधिक) के साथ, शरीर में उल्लंघन होते हैं, जिसे हाइपरकेनिया (देखें) शब्द द्वारा दर्शाया गया है। साँस की हवा से कार्बन डाइऑक्साइड का पूर्ण उन्मूलन सीधे मानव और पशु जीवों पर प्रतिकूल प्रभाव नहीं डाल सकता है।

कार्बन डाइऑक्साइड लंबी-तरंग दैर्ध्य विकिरण को अवशोषित करने और "ग्रीनहाउस प्रभाव" को बनाए रखने में एक भूमिका निभाता है जो पृथ्वी की सतह के पास तापमान बढ़ाता है। उद्योग के अपशिष्ट उत्पाद के रूप में भारी मात्रा में हवा में प्रवेश करने वाले कार्बन डाइऑक्साइड के वातावरण के थर्मल और अन्य शासनों पर प्रभाव की समस्या का भी अध्ययन किया जा रहा है।

वायुमंडलीय जल वाष्प (वायु आर्द्रता) मानव शरीर को भी प्रभावित करती है, विशेष रूप से, पर्यावरण के साथ गर्मी का आदान-प्रदान।

वायुमण्डल में जलवाष्प के संघनन के फलस्वरूप बादल बनते हैं और वर्षा (वर्षा, ओले, हिम) गिरती है। जल वाष्प, प्रकीर्णन सौर विकिरण, मौसम संबंधी परिस्थितियों के निर्माण में पृथ्वी के तापीय शासन और वायुमंडल की निचली परतों के निर्माण में भाग लेते हैं।

वायुमंडलीय दबाव

वायुमंडलीय दबाव (बैरोमेट्रिक) पृथ्वी की सतह पर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में वातावरण द्वारा लगाया जाने वाला दबाव है। वायुमंडल में प्रत्येक बिंदु पर इस दबाव का मान माप के स्थान से ऊपर वायुमंडल की सीमाओं तक फैले एक इकाई आधार के साथ हवा के ऊपरी स्तंभ के वजन के बराबर होता है। वायुमंडलीय दबाव को बैरोमीटर (देखें) से मापा जाता है और मिलीबार में व्यक्त किया जाता है, न्यूटन प्रति वर्ग मीटर या बैरोमीटर में पारा स्तंभ की ऊंचाई मिलीमीटर में, 0 ° तक कम हो जाती है और गुरुत्वाकर्षण के त्वरण का सामान्य मान होता है। तालिका में। 2 वायुमंडलीय दबाव की सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली इकाइयों को दर्शाता है।

दबाव में परिवर्तन भूमि के ऊपर स्थित वायुराशियों के असमान तापन और विभिन्न स्थानों में पानी के कारण होता है भौगोलिक अक्षांश. जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, हवा का घनत्व और उससे बनने वाला दबाव कम होता जाता है। कम दबाव के साथ तेज गति वाली हवा का एक बड़ा संचय (परिधि से भंवर के केंद्र तक दबाव में कमी के साथ) एक चक्रवात कहा जाता है, जिसमें दबाव बढ़ जाता है (भंवर के केंद्र की ओर दबाव में वृद्धि के साथ) - ए प्रतिचक्रवात। मौसम की भविष्यवाणी के लिए, वायुमंडलीय दबाव में गैर-आवधिक परिवर्तन महत्वपूर्ण हैं, जो विशाल द्रव्यमान को स्थानांतरित करने में होते हैं और एंटीसाइक्लोन और चक्रवातों के उद्भव, विकास और विनाश से जुड़े होते हैं। विशेष रूप से वायुमंडलीय दबाव में बड़े परिवर्तन उष्णकटिबंधीय चक्रवातों की तीव्र गति से जुड़े होते हैं। इसी समय, वायुमंडलीय दबाव प्रति दिन 30-40 एमबार तक भिन्न हो सकता है।

100 किमी की दूरी पर मिलीबार में वायुमंडलीय दबाव में गिरावट को क्षैतिज बैरोमीटर का ढाल कहा जाता है। आमतौर पर, क्षैतिज बैरोमीटर का ढाल 1-3 एमबार है, लेकिन उष्णकटिबंधीय चक्रवातों में यह कभी-कभी प्रति 100 किमी में दस मिलीबार तक बढ़ जाता है।

जैसे-जैसे ऊंचाई बढ़ती है, लॉगरिदमिक संबंध में वायुमंडलीय दबाव कम हो जाता है: पहले बहुत तेजी से, और फिर कम और कम ध्यान देने योग्य (चित्र 1)। इसलिए, बैरोमीटर का दबाव वक्र घातीय है।

प्रति इकाई ऊर्ध्वाधर दूरी के दबाव में कमी को ऊर्ध्वाधर बैरोमीटर का ढाल कहा जाता है। अक्सर वे इसका पारस्परिक उपयोग करते हैं - बैरोमीटर का कदम।

चूंकि बैरोमीटर का दबाव हवा बनाने वाली गैसों के आंशिक दबावों का योग है, इसलिए यह स्पष्ट है कि ऊंचाई में वृद्धि के साथ-साथ वातावरण के कुल दबाव में कमी के साथ, गैसों का आंशिक दबाव होता है। ऊपर हवा भी कम हो जाती है। वायुमण्डल में किसी भी गैस के आंशिक दाब के मान की गणना सूत्र द्वारा की जाती है

जहां पी एक्स गैस का आंशिक दबाव है, पी जेड ऊंचाई जेड पर वायुमंडलीय दबाव है, एक्स% गैस का प्रतिशत है जिसका आंशिक दबाव निर्धारित किया जाना है।

चावल। 1. समुद्र तल से ऊंचाई के आधार पर बैरोमीटर के दबाव में परिवर्तन।

चावल। 2. वायुकोशीय वायु में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में परिवर्तन और ऑक्सीजन के साथ धमनी रक्त की संतृप्ति हवा और ऑक्सीजन में सांस लेते समय ऊंचाई में परिवर्तन पर निर्भर करता है। ऑक्सीजन की सांस 8.5 किमी की ऊंचाई से शुरू होती है (दबाव कक्ष में प्रयोग)।

चावल। 3. हवा (I) और ऑक्सीजन (II) में तेजी से वृद्धि के बाद विभिन्न ऊंचाइयों पर मिनटों में एक व्यक्ति में सक्रिय चेतना के औसत मूल्यों का तुलनात्मक घटता। 15 किमी से ऊपर की ऊंचाई पर, ऑक्सीजन और हवा में सांस लेते समय सक्रिय चेतना समान रूप से परेशान होती है। 15 किमी तक की ऊंचाई पर, ऑक्सीजन की सांस लेने से सक्रिय चेतना (एक दबाव कक्ष में प्रयोग) की अवधि काफी बढ़ जाती है।

चूंकि वायुमंडलीय गैसों की प्रतिशत संरचना अपेक्षाकृत स्थिर है, किसी भी गैस के आंशिक दबाव को निर्धारित करने के लिए, केवल दी गई ऊंचाई पर कुल बैरोमीटर का दबाव जानना आवश्यक है (चित्र 1 और तालिका 3)।

तालिका 3. मानक वायुमंडल की तालिका (GOST 4401-64) 1

ज्यामितीय ऊंचाई (एम)	तापमान		बैरोमीटर का दबाव			ऑक्सीजन का आंशिक दबाव (mmHg)
				एमएमएचजी कला।

1 संक्षिप्त रूप में दिया गया है और "ऑक्सीजन का आंशिक दबाव" कॉलम द्वारा पूरक है।.

नम हवा में गैस के आंशिक दबाव का निर्धारण करते समय, दबाव (लोच) को बैरोमीटर के दबाव से घटाया जाना चाहिए संतृप्त वाष्प.

नम हवा में गैस के आंशिक दबाव को निर्धारित करने का सूत्र शुष्क हवा की तुलना में थोड़ा अलग होगा:

जहाँ pH 2 O जलवाष्प की लोच है। t° 37° पर, संतृप्त जल वाष्प की लोच 47 मिमी Hg है। कला। इस मान का उपयोग वायुकोशीय वायु में जमीन और उच्च ऊंचाई की स्थितियों में गैसों के आंशिक दबावों की गणना में किया जाता है।

उच्च और निम्न रक्तचाप का शरीर पर प्रभाव। बैरोमीटर के दबाव में ऊपर या नीचे परिवर्तन का जानवरों और मनुष्यों के जीवों पर कई तरह के प्रभाव पड़ते हैं। बढ़े हुए दबाव का प्रभाव गैसीय माध्यम (तथाकथित संपीड़न और मर्मज्ञ प्रभाव) की यांत्रिक और मर्मज्ञ भौतिक और रासायनिक क्रिया से जुड़ा होता है।

संपीड़न प्रभाव द्वारा प्रकट होता है: अंगों और ऊतकों पर यांत्रिक दबाव की ताकतों में एक समान वृद्धि के कारण सामान्य वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न; बहुत उच्च बैरोमीटर के दबाव पर एकसमान वॉल्यूमेट्रिक संपीड़न के कारण मैकेनोरकोसिस; ऊतकों पर स्थानीय असमान दबाव जो बाहरी हवा और गुहा में हवा के बीच खराब संचार के मामले में गैस युक्त गुहाओं को सीमित करता है, उदाहरण के लिए, मध्य कान, नाक की सहायक गुहाएं (बारोट्रामा देखें); बाहरी श्वसन प्रणाली में गैस घनत्व में वृद्धि, जो श्वसन आंदोलनों के प्रतिरोध में वृद्धि का कारण बनती है, खासकर जबरन श्वास (व्यायाम, हाइपरकेनिया) के दौरान।

मर्मज्ञ प्रभाव ऑक्सीजन और उदासीन गैसों के विषाक्त प्रभाव को जन्म दे सकता है, जिसकी सामग्री में वृद्धि रक्त और ऊतकों में एक मादक प्रतिक्रिया का कारण बनती है, मनुष्यों में नाइट्रोजन-ऑक्सीजन मिश्रण का उपयोग करते समय कटौती के पहले लक्षण होते हैं। 4-8 एटीएम का दबाव। ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में वृद्धि शुरू में शारीरिक हाइपोक्सिमिया के नियामक प्रभाव के बंद होने के कारण हृदय और श्वसन प्रणाली के कामकाज के स्तर को कम कर देती है। 0.8-1 एटीए से अधिक फेफड़ों में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में वृद्धि के साथ, इसका विषाक्त प्रभाव प्रकट होता है (फेफड़े के ऊतकों को नुकसान, आक्षेप, पतन)।

गैसीय माध्यम के बढ़े हुए दबाव के मर्मज्ञ और संपीड़ित प्रभाव का उपयोग नैदानिक ​​चिकित्सा में सामान्य और स्थानीय ऑक्सीजन आपूर्ति विकारों के साथ विभिन्न रोगों के उपचार में किया जाता है (देखें बैरोथेरेपी, ऑक्सीजन थेरेपी)।

दबाव कम करने से शरीर पर और भी अधिक स्पष्ट प्रभाव पड़ता है। अत्यंत दुर्लभ वातावरण में, मुख्य रोगजनक कारक जिसके कारण कुछ सेकंड में चेतना का नुकसान होता है, और 4-5 मिनट में मृत्यु हो जाती है, साँस की हवा में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में कमी होती है, और फिर वायुकोशीय वायु में, रक्त और ऊतक (चित्र 2 और 3)। मध्यम हाइपोक्सिया श्वसन प्रणाली और हेमोडायनामिक्स की अनुकूली प्रतिक्रियाओं के विकास का कारण बनता है, जिसका उद्देश्य मुख्य रूप से महत्वपूर्ण अंगों (मस्तिष्क, हृदय) को ऑक्सीजन की आपूर्ति बनाए रखना है। ऑक्सीजन की स्पष्ट कमी के साथ, ऑक्सीडेटिव प्रक्रियाएं (श्वसन एंजाइमों के कारण) बाधित होती हैं, और माइटोकॉन्ड्रिया में ऊर्जा उत्पादन की एरोबिक प्रक्रियाएं बाधित होती हैं। यह पहले महत्वपूर्ण अंगों के कार्यों में खराबी की ओर जाता है, और फिर अपरिवर्तनीय संरचनात्मक क्षति और शरीर की मृत्यु की ओर जाता है। अनुकूली और रोग संबंधी प्रतिक्रियाओं का विकास, शरीर की कार्यात्मक स्थिति में बदलाव और वायुमंडलीय दबाव में कमी के साथ मानव प्रदर्शन, साँस की हवा में ऑक्सीजन के आंशिक दबाव में कमी की डिग्री और दर से निर्धारित होता है, रहने की अवधि ऊंचाई पर, किए गए कार्य की तीव्रता, शरीर की प्रारंभिक अवस्था (देखें ऊंचाई की बीमारी)।

ऊंचाई पर दबाव में कमी (यहां तक ​​​​कि ऑक्सीजन की कमी के बहिष्करण के साथ) शरीर में गंभीर विकारों का कारण बनता है, जो "डीकंप्रेसन विकारों" की अवधारणा से एकजुट होता है, जिसमें शामिल हैं: उच्च ऊंचाई वाले पेट फूलना, बैरोटाइटिस और बैरोसिनिटिस, उच्च ऊंचाई वाली डीकंप्रेसन बीमारी और उच्च ऊंचाई वाले ऊतक वातस्फीति।

7-12 किमी या उससे अधिक की ऊंचाई पर चढ़ने पर पेट की दीवार पर बैरोमीटर के दबाव में कमी के साथ गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल ट्रैक्ट में गैसों के विस्तार के कारण उच्च ऊंचाई वाला पेट फूलना विकसित होता है। आंतों की सामग्री में घुलने वाली गैसों की रिहाई निश्चित रूप से महत्वपूर्ण है।

गैसों के विस्तार से पेट और आंतों में खिंचाव होता है, डायाफ्राम ऊपर उठता है, हृदय की स्थिति बदल जाती है, इन अंगों के रिसेप्टर तंत्र में जलन होती है और पैथोलॉजिकल रिफ्लेक्सिस पैदा होते हैं जो श्वास और रक्त परिसंचरण को बाधित करते हैं। अक्सर पेट में तेज दर्द होता है। इसी तरह की घटनाएं कभी-कभी गोताखोरों में होती हैं जब गहराई से सतह पर चढ़ते हैं।

मध्य कान या नाक के गौण गुहाओं में क्रमशः भीड़ और दर्द की भावना से प्रकट बैरोटाइटिस और बैरोसिनसिसिटिस के विकास का तंत्र, उच्च ऊंचाई वाले पेट फूलने के विकास के समान है।

दबाव में कमी, शरीर के गुहाओं में निहित गैसों के विस्तार के अलावा, तरल पदार्थ और ऊतकों से गैसों की रिहाई का भी कारण बनता है जिसमें वे समुद्र के स्तर या गहराई पर दबाव में भंग हो जाते हैं, और शरीर में गैस के बुलबुले बनते हैं। .

घुली हुई गैसों (सबसे पहले नाइट्रोजन) के बाहर निकलने की यह प्रक्रिया एक डीकंप्रेसन बीमारी (देखें) के विकास का कारण बनती है।

चावल। 4. पानी के क्वथनांक की ऊंचाई और बैरोमीटर के दबाव पर निर्भरता। दबाव संख्याएँ संबंधित ऊँचाई संख्याओं के नीचे स्थित होती हैं।

वायुमंडलीय दबाव में कमी के साथ, तरल पदार्थों का क्वथनांक कम हो जाता है (चित्र 4)। 19 किमी से अधिक की ऊंचाई पर, जहां बैरोमीटर का दबाव शरीर के तापमान (37 °) पर संतृप्त वाष्प की लोच के बराबर (या उससे कम) होता है, शरीर के बीचवाला और अंतरकोशिकीय द्रव का "उबलना" हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप बड़ी नसों में, फुस्फुस का आवरण, पेट, पेरीकार्डियम की गुहा में, ढीले वसा ऊतक में, यानी कम हाइड्रोस्टेटिक और अंतरालीय दबाव वाले क्षेत्रों में, जल वाष्प के बुलबुले बनते हैं, उच्च ऊंचाई वाले ऊतक वातस्फीति विकसित होती है। ऊंचाई "उबलते" सेलुलर संरचनाओं को प्रभावित नहीं करती है, केवल अंतरकोशिकीय द्रव और रक्त में स्थानीयकृत होती है।

बड़े पैमाने पर भाप के बुलबुले हृदय और रक्त परिसंचरण के काम को अवरुद्ध कर सकते हैं और महत्वपूर्ण प्रणालियों और अंगों के कामकाज को बाधित कर सकते हैं। यह तीव्र ऑक्सीजन भुखमरी की एक गंभीर जटिलता है जो उच्च ऊंचाई पर विकसित होती है। उच्च-ऊंचाई वाले ऊतक वातस्फीति की रोकथाम उच्च-ऊंचाई वाले उपकरणों के साथ शरीर पर बाहरी दबाव बनाकर प्राप्त की जा सकती है।

कुछ मापदंडों के तहत बैरोमेट्रिक दबाव (डीकंप्रेसन) को कम करने की प्रक्रिया एक हानिकारक कारक बन सकती है। गति के आधार पर, डीकंप्रेसन को चिकनी (धीमी) और विस्फोटक में विभाजित किया जाता है। उत्तरार्द्ध 1 सेकंड से भी कम समय में आगे बढ़ता है और एक मजबूत धमाका (एक शॉट के रूप में), कोहरे के गठन (विस्तारित हवा के ठंडा होने के कारण जल वाष्प का संघनन) के साथ होता है। आमतौर पर, विस्फोटक डीकंप्रेसन ऊंचाई पर होता है जब दबाव वाले कॉकपिट या प्रेशर सूट की ग्लेज़िंग टूट जाती है।

विस्फोटक डीकंप्रेसन में सबसे पहले फेफड़े प्रभावित होते हैं। इंट्रापल्मोनरी अतिरिक्त दबाव (80 मिमी एचजी से अधिक) में तेजी से वृद्धि से फेफड़े के ऊतकों का एक महत्वपूर्ण खिंचाव होता है, जिससे फेफड़े का टूटना (2.3 गुना विस्तार के साथ) हो सकता है। विस्फोटक विघटन भी जठरांत्र संबंधी मार्ग को नुकसान पहुंचा सकता है। फेफड़ों में होने वाले अधिक दबाव की मात्रा काफी हद तक डीकंप्रेसन के दौरान उनसे हवा के बहिर्वाह की दर और फेफड़ों में हवा की मात्रा पर निर्भर करती है। यह विशेष रूप से खतरनाक है यदि डीकंप्रेसन के समय ऊपरी वायुमार्ग बंद हो जाते हैं (निगलने के दौरान, सांस रोकते हुए) या डीकंप्रेसन गहरी प्रेरणा के चरण के साथ मेल खाता है, जब फेफड़े बड़ी मात्रा में हवा से भर जाते हैं।

वायुमंडलीय तापमान

ऊंचाई बढ़ने के साथ वातावरण का तापमान शुरू में कम हो जाता है (औसतन, जमीन के पास 15° से 11-18 किमी की ऊंचाई पर -56.5°)। वायुमंडल के इस क्षेत्र में ऊर्ध्वाधर तापमान प्रवणता प्रत्येक 100 मीटर के लिए लगभग 0.6° है; यह दिन और वर्ष के दौरान बदलता है (सारणी 4)।

तालिका 4. यूएसएसआर क्षेत्र की मध्य पट्टी पर लंबवत तापमान में परिवर्तन

चावल। 5. विभिन्न ऊंचाइयों पर वातावरण के तापमान में परिवर्तन। गोले की सीमाओं को एक बिंदीदार रेखा द्वारा दर्शाया गया है।

11 - 25 किमी की ऊँचाई पर, तापमान स्थिर हो जाता है और -56.5 ° हो जाता है; तब तापमान बढ़ना शुरू हो जाता है, 40 किमी की ऊंचाई पर 30-40 डिग्री तक पहुंच जाता है, और 70 डिग्री 50-60 किमी (छवि 5) की ऊंचाई पर पहुंच जाता है, जो ओजोन द्वारा सौर विकिरण के तीव्र अवशोषण से जुड़ा होता है। 60-80 किमी की ऊंचाई से, हवा का तापमान फिर से थोड़ा कम हो जाता है (60 डिग्री सेल्सियस तक), और फिर उत्तरोत्तर बढ़ता है और 120 किमी की ऊंचाई पर 270 डिग्री सेल्सियस, 220 किमी, 1500 की ऊंचाई पर 800 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। डिग्री सेल्सियस 300 किमी की ऊंचाई पर, और

बाहरी स्थान के साथ सीमा पर - 3000 ° से अधिक। यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इन ऊँचाइयों पर गैसों के उच्च विरलीकरण और कम घनत्व के कारण, उनकी ऊष्मा क्षमता और ठंडे पिंडों को गर्म करने की क्षमता बहुत कम होती है। इन परिस्थितियों में, एक पिंड से दूसरे पिंड में ऊष्मा का स्थानांतरण केवल विकिरण के माध्यम से होता है। वायुमंडल में तापमान में होने वाले सभी परिवर्तन सूर्य की तापीय ऊर्जा के वायु द्रव्यमान द्वारा अवशोषण से जुड़े होते हैं - प्रत्यक्ष और परावर्तित।

पृथ्वी की सतह के पास के वायुमंडल के निचले हिस्से में, तापमान वितरण सौर विकिरण के प्रवाह पर निर्भर करता है और इसलिए इसमें मुख्य रूप से अक्षांशीय चरित्र होता है, अर्थात समान तापमान की रेखाएं - समताप - अक्षांशों के समानांतर होती हैं। चूंकि निचली परतों में वातावरण पृथ्वी की सतह से गर्म होता है, क्षैतिज तापमान परिवर्तन महाद्वीपों और महासागरों के वितरण से बहुत प्रभावित होता है, जिसके तापीय गुण भिन्न होते हैं। आमतौर पर, संदर्भ पुस्तकें मिट्टी की सतह से 2 मीटर की ऊंचाई पर स्थापित थर्मामीटर के साथ नेटवर्क मौसम संबंधी टिप्पणियों के दौरान मापा गया तापमान दर्शाती हैं। उच्चतम तापमान (58 डिग्री सेल्सियस तक) ईरान के रेगिस्तान में और यूएसएसआर में - तुर्कमेनिस्तान के दक्षिण में (50 डिग्री तक), अंटार्कटिका में सबसे कम (-87 डिग्री तक) और अंटार्कटिका में मनाया जाता है। यूएसएसआर - वेरखोयांस्क और ओइमाकॉन (-68 डिग्री तक) के क्षेत्रों में। सर्दियों में, कुछ मामलों में ऊर्ध्वाधर तापमान प्रवणता, 0.6 ° के बजाय, 1 ° प्रति 100 मीटर से अधिक हो सकती है या नकारात्मक मान भी ले सकती है। गर्म मौसम में दिन के दौरान, यह प्रति 100 मीटर कई दसियों डिग्री के बराबर हो सकता है। एक क्षैतिज तापमान प्रवणता भी होती है, जिसे सामान्य रूप से समताप रेखा के साथ 100 किमी की दूरी के रूप में संदर्भित किया जाता है। क्षैतिज तापमान प्रवणता का परिमाण प्रति 100 किमी में एक डिग्री का दसवां अंश है, और ललाट क्षेत्रों में यह 10° प्रति 100 मीटर से अधिक हो सकता है।

मानव शरीर बाहरी तापमान में उतार-चढ़ाव की काफी संकीर्ण सीमा के भीतर थर्मल होमियोस्टेसिस (देखें) को बनाए रखने में सक्षम है - 15 से 45 ° तक। पृथ्वी के पास और ऊंचाई पर वातावरण के तापमान में महत्वपूर्ण अंतर के लिए उच्च ऊंचाई और अंतरिक्ष उड़ानों में मानव शरीर और पर्यावरण के बीच थर्मल संतुलन सुनिश्चित करने के लिए विशेष सुरक्षात्मक तकनीकी साधनों के उपयोग की आवश्यकता होती है।

वायुमंडलीय मापदंडों में विशेषता परिवर्तन (तापमान, दबाव, रासायनिक संरचना, विद्युत अवस्था) हमें वातावरण को जोनों, या परतों में सशर्त रूप से विभाजित करने की अनुमति देती है। क्षोभ मंडल- पृथ्वी की सबसे नज़दीकी परत, जिसकी ऊपरी सीमा भूमध्य रेखा पर 17-18 किमी तक, ध्रुवों पर - 7-8 किमी तक, मध्य अक्षांशों में - 12-16 किमी तक फैली हुई है। क्षोभमंडल को एक घातीय दबाव ड्रॉप, एक निरंतर ऊर्ध्वाधर तापमान ढाल की उपस्थिति, वायु द्रव्यमान के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर आंदोलनों और वायु आर्द्रता में महत्वपूर्ण परिवर्तन की विशेषता है। क्षोभमंडल में वायुमंडल का बड़ा हिस्सा होता है, साथ ही जीवमंडल का एक महत्वपूर्ण हिस्सा भी होता है; यहाँ सभी मुख्य प्रकार के बादल उत्पन्न होते हैं, वायु द्रव्यमान और अग्रभाग बनते हैं, चक्रवात और प्रतिचक्रवात विकसित होते हैं। क्षोभमंडल में, पृथ्वी के बर्फीले आवरण से सूर्य की किरणों के परावर्तन और हवा की सतह की परतों के ठंडा होने के कारण तथाकथित उलटा होता है, यानी नीचे से वातावरण में तापमान में वृद्धि होती है। सामान्य कमी के बजाय ऊपर।

क्षोभमंडल में गर्म मौसम में वायु द्रव्यमान का एक निरंतर अशांत (यादृच्छिक, अराजक) मिश्रण होता है और वायु प्रवाह (संवहन) द्वारा गर्मी हस्तांतरण होता है। संवहन कोहरे को नष्ट करता है और निचले वातावरण की धूल सामग्री को कम करता है।

वायुमण्डल की दूसरी परत है समताप मंडल.

यह क्षोभमंडल से एक स्थिर तापमान (ट्रोपोपॉज़) के साथ एक संकीर्ण क्षेत्र (1-3 किमी) के रूप में शुरू होता है और लगभग 80 किमी की ऊंचाई तक फैला होता है। समताप मंडल की एक विशेषता हवा की प्रगतिशील दुर्लभता है, विशेष रूप से उच्च तीव्रतापराबैंगनी विकिरण, जल वाष्प की अनुपस्थिति, उपस्थिति एक बड़ी संख्या मेंओजोन और तापमान में क्रमिक वृद्धि। ओजोन की उच्च सामग्री कई ऑप्टिकल घटनाओं (मृगतृष्णा) का कारण बनती है, ध्वनियों के प्रतिबिंब का कारण बनती है और विद्युत चुम्बकीय विकिरण की तीव्रता और वर्णक्रमीय संरचना पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालती है। समताप मंडल में हवा का निरंतर मिश्रण होता है, इसलिए इसकी संरचना क्षोभमंडल की हवा के समान होती है, हालांकि समताप मंडल की ऊपरी सीमाओं पर इसका घनत्व बेहद कम होता है। समताप मंडल में प्रचलित हवाएँ पश्चिम की ओर होती हैं, और ऊपरी क्षेत्र में पूर्वी हवाओं का संक्रमण होता है।

वायुमण्डल की तीसरी परत है योण क्षेत्र, जो समताप मंडल से शुरू होकर 600-800 किमी की ऊंचाई तक फैला है।

आयनोस्फीयर की विशिष्ट विशेषताएं गैसीय माध्यम की चरम दुर्लभता, आणविक और परमाणु आयनों की उच्च सांद्रता और मुक्त इलेक्ट्रॉनों के साथ-साथ उच्च तापमान हैं। आयनमंडल रेडियो तरंगों के प्रसार को प्रभावित करता है, जिससे उनका अपवर्तन, परावर्तन और अवशोषण होता है।

वायुमंडल की उच्च परतों में आयनन का मुख्य स्रोत सूर्य की पराबैंगनी विकिरण है। इस मामले में, इलेक्ट्रॉनों को गैस परमाणुओं से बाहर खटखटाया जाता है, परमाणु सकारात्मक आयनों में बदल जाते हैं, और खटखटाए गए इलेक्ट्रॉन मुक्त रहते हैं या नकारात्मक आयनों के गठन के साथ तटस्थ अणुओं द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। आयनोस्फीयर का आयनीकरण सूर्य के उल्का, कोरपसकुलर, एक्स-रे और गामा विकिरण के साथ-साथ पृथ्वी की भूकंपीय प्रक्रियाओं (भूकंप, ज्वालामुखी विस्फोट, शक्तिशाली विस्फोट) से प्रभावित होता है, जो आयनमंडल में ध्वनिक तरंगें उत्पन्न करता है, जो वायुमंडलीय कणों के दोलनों के आयाम और गति में वृद्धि करना और गैस के अणुओं और परमाणुओं के आयनीकरण में योगदान करना (देखें वायुयानीकरण)।

आयनमंडल में विद्युत चालकता, आयनों और इलेक्ट्रॉनों की उच्च सांद्रता से जुड़ी होती है, बहुत अधिक होती है। आयनमंडल की बढ़ी हुई विद्युत चालकता रेडियो तरंगों के परावर्तन और अरोरा की घटना में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

आयनमंडल कृत्रिम पृथ्वी उपग्रहों और अंतरमहाद्वीपीय बैलिस्टिक मिसाइलों की उड़ानों का क्षेत्र है। वर्तमान में, अंतरिक्ष चिकित्सा वातावरण के इस हिस्से में उड़ान की स्थिति के मानव शरीर पर संभावित प्रभावों का अध्ययन कर रही है।

चौथा, वायुमंडल की बाहरी परत - बहिर्मंडल. यहाँ से वायुमंडलीय गैसें अपव्यय (अणुओं द्वारा गुरुत्वाकर्षण बल पर काबू पाने) के कारण विश्व अंतरिक्ष में बिखर जाती हैं। फिर वायुमंडल से अंतर्ग्रहीय बाह्य अंतरिक्ष में एक क्रमिक संक्रमण होता है। एक्सोस्फीयर बाद में बड़ी संख्या में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति से भिन्न होता है जो पृथ्वी के दूसरे और तीसरे विकिरण बेल्ट का निर्माण करते हैं।

वायुमंडल का 4 परतों में विभाजन बहुत ही मनमाना है। तो, विद्युत मापदंडों के अनुसार, वायुमंडल की पूरी मोटाई को 2 परतों में विभाजित किया गया है: न्यूट्रोस्फीयर, जिसमें तटस्थ कण प्रबल होते हैं, और आयनोस्फीयर। तापमान क्षोभमंडल, समताप मंडल, मेसोस्फीयर और थर्मोस्फीयर को अलग करता है, क्रमशः ट्रोपो-, स्ट्रैटो- और मेसोपॉज़ द्वारा अलग किया जाता है। 15 से 70 किमी के बीच स्थित वायुमंडल की परत और ओजोन की एक उच्च सामग्री की विशेषता को ओजोनोस्फीयर कहा जाता है।

व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए, अंतर्राष्ट्रीय मानक वायुमंडल (MCA) का उपयोग करना सुविधाजनक है, जिसके लिए निम्नलिखित शर्तें स्वीकार की जाती हैं: t ° 15 ° पर समुद्र तल पर दबाव 1013 mbar (1.013 X 10 5 एनएम 2, या 760 मिमी Hg) है। ); तापमान 6.5° प्रति 1 किमी घटकर 11 किमी (सशर्त समताप मंडल) के स्तर पर आ जाता है, और फिर स्थिर रहता है। यूएसएसआर में, मानक वातावरण GOST 4401 - 64 को अपनाया गया था (तालिका 3)।

वर्षण। चूंकि वायुमंडलीय जल वाष्प का अधिकांश भाग क्षोभमंडल में केंद्रित है, पानी के चरण संक्रमण की प्रक्रियाएं, जो वर्षा का कारण बनती हैं, मुख्य रूप से क्षोभमंडल में आगे बढ़ती हैं। ट्रोपोस्फेरिक बादल आमतौर पर पूरी पृथ्वी की सतह के लगभग 50% हिस्से को कवर करते हैं, जबकि समताप मंडल में बादल (20-30 किमी की ऊंचाई पर) और मेसोपॉज़ के पास, जिन्हें मदर-ऑफ-पर्ल और निशाचर बादल कहा जाता है, अपेक्षाकृत कम ही देखे जाते हैं। क्षोभमंडल में जलवाष्प के संघनन के परिणामस्वरूप बादल बनते हैं और वर्षा होती है।

वर्षा की प्रकृति के अनुसार, वर्षा को 3 प्रकारों में विभाजित किया जाता है: निरंतर, मूसलाधार, बूंदा बांदी। वर्षा की मात्रा मिलीमीटर में गिरे पानी की परत की मोटाई से निर्धारित होती है; वर्षा को वर्षामापी और वर्षामापी द्वारा मापा जाता है। वर्षा की तीव्रता मिलीमीटर प्रति मिनट में व्यक्त की जाती है।

वायुमंडल के संचलन और पृथ्वी की सतह के प्रभाव के कारण, कुछ मौसमों और दिनों के साथ-साथ क्षेत्र में वर्षा का वितरण बेहद असमान है। हाँ, पर हवाई द्वीपऔसतन, प्रति वर्ष 12,000 मिमी गिरता है, और पेरू और सहारा के सबसे शुष्क क्षेत्रों में, वर्षा 250 मिमी से अधिक नहीं होती है, और कभी-कभी कई वर्षों तक नहीं गिरती है। वर्षा की वार्षिक गतिशीलता में, निम्न प्रकार प्रतिष्ठित हैं: भूमध्यरेखीय - वसंत और शरद ऋतु विषुव के बाद अधिकतम वर्षा के साथ; उष्णकटिबंधीय - गर्मियों में अधिकतम वर्षा के साथ; मानसून - गर्मियों और शुष्क सर्दियों में बहुत स्पष्ट चोटी के साथ; उपोष्णकटिबंधीय - सर्दियों और शुष्क गर्मियों में अधिकतम वर्षा के साथ; महाद्वीपीय समशीतोष्ण अक्षांश - गर्मियों में अधिकतम वर्षा के साथ; समुद्री समशीतोष्ण अक्षांश - सर्दियों में अधिकतम वर्षा के साथ।

मौसम को बनाने वाले जलवायु और मौसम संबंधी कारकों का संपूर्ण वायुमंडलीय-भौतिक परिसर व्यापक रूप से स्वास्थ्य को बढ़ावा देने, सख्त करने और औषधीय प्रयोजनों के लिए उपयोग किया जाता है (देखें क्लाइमेटोथेरेपी)। इसके साथ ही, यह स्थापित किया गया है कि इन वायुमंडलीय कारकों में तेज उतार-चढ़ाव शरीर में शारीरिक प्रक्रियाओं पर प्रतिकूल प्रभाव डाल सकता है, जिससे विभिन्न रोग स्थितियों का विकास होता है और रोगों की तीव्रता बढ़ जाती है, जिन्हें मौसम संबंधी प्रतिक्रियाएं (क्लाइमेटोपैथोलॉजी देखें) कहा जाता है। इस संबंध में विशेष महत्व के लगातार, लंबे समय तक वातावरण की गड़बड़ी और मौसम संबंधी कारकों में अचानक उतार-चढ़ाव हैं।

हृदय प्रणाली, पॉलीआर्थराइटिस, ब्रोन्कियल अस्थमा, पेप्टिक अल्सर, त्वचा रोगों से पीड़ित लोगों में मौसम संबंधी प्रतिक्रियाएं अधिक बार देखी जाती हैं।

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वायुमंडल हमारे ग्रह का गैसीय खोल है जो पृथ्वी के साथ घूमता है। वायुमण्डल में उपस्थित गैस को वायु कहते हैं। वायुमंडल जलमंडल के संपर्क में है और आंशिक रूप से स्थलमंडल को कवर करता है। लेकिन ऊपरी सीमा निर्धारित करना मुश्किल है। परंपरागत रूप से, यह माना जाता है कि वायुमंडल लगभग तीन हजार किलोमीटर तक ऊपर की ओर फैला हुआ है। वहां यह वायुहीन अंतरिक्ष में सुचारू रूप से बहती है।

पृथ्वी के वायुमंडल की रासायनिक संरचना

वायुमंडल की रासायनिक संरचना का निर्माण लगभग चार अरब साल पहले शुरू हुआ था। प्रारंभ में, वायुमंडल में केवल हल्की गैसें थीं - हीलियम और हाइड्रोजन। वैज्ञानिकों के अनुसार, पृथ्वी के चारों ओर एक गैस शेल के निर्माण के लिए प्रारंभिक पूर्वापेक्षाएँ ज्वालामुखी विस्फोट थे, जो लावा के साथ मिलकर भारी मात्रा में गैसों का उत्सर्जन करते थे। इसके बाद, पानी के रिक्त स्थान के साथ, जीवित जीवों के साथ, उनकी गतिविधि के उत्पादों के साथ गैस विनिमय शुरू हुआ। हवा की संरचना धीरे-धीरे बदल गई और आधुनिक रूपकई लाख साल पहले स्थापित।

वायुमंडल के मुख्य घटक नाइट्रोजन (लगभग 79%) और ऑक्सीजन (20%) हैं। शेष प्रतिशत (1%) निम्नलिखित गैसों के लिए जिम्मेदार है: आर्गन, नियॉन, हीलियम, मीथेन, कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन, क्रिप्टन, क्सीनन, ओजोन, अमोनिया, सल्फर डाइऑक्साइड और नाइट्रोजन, नाइट्रस ऑक्साइड और कार्बन मोनोऑक्साइड, इसमें शामिल हैं। एक प्रतिशत।

इसके अलावा, हवा में जल वाष्प और कण पदार्थ (पौधे पराग, धूल, नमक क्रिस्टल, एरोसोल अशुद्धियाँ) होते हैं।

पर हाल के समय मेंवैज्ञानिक कुछ वायु अवयवों में गुणात्मक नहीं, बल्कि मात्रात्मक परिवर्तन पर ध्यान देते हैं। और इसका कारण व्यक्ति और उसकी गतिविधि है। केवल पिछले 100 वर्षों में कार्बन डाइऑक्साइड की मात्रा में काफी वृद्धि हुई है! यह कई समस्याओं से भरा हुआ है, जिनमें से सबसे वैश्विक है जलवायु परिवर्तन।

मौसम और जलवायु का गठन

पृथ्वी पर जलवायु और मौसम को आकार देने में वायुमंडल एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। बहुत कुछ सूर्य के प्रकाश की मात्रा, अंतर्निहित सतह की प्रकृति और वायुमंडलीय परिसंचरण पर निर्भर करता है।

आइए कारकों को क्रम में देखें।

1. वायुमंडल सूर्य की किरणों की गर्मी को संचारित करता है और हानिकारक विकिरण को अवशोषित करता है। प्राचीन यूनानियों को पता था कि सूर्य की किरणें पृथ्वी के विभिन्न हिस्सों पर अलग-अलग कोणों पर पड़ती हैं। प्राचीन ग्रीक से अनुवाद में "जलवायु" शब्द का अर्थ "ढलान" है। तो, भूमध्य रेखा पर, सूर्य की किरणें लगभग लंबवत पड़ती हैं, क्योंकि यहाँ बहुत गर्म है। ध्रुवों के करीब, झुकाव का कोण जितना अधिक होगा। और तापमान गिर रहा है।

2. पृथ्वी के असमान ताप के कारण वायुमंडल में वायु धाराएँ बनती हैं। उन्हें उनके आकार के अनुसार वर्गीकृत किया गया है। सबसे छोटी (दसियों और सैकड़ों मीटर) स्थानीय हवाएँ हैं। इसके बाद मानसून और व्यापारिक हवाएं, चक्रवात और प्रतिचक्रवात, ग्रहीय ललाट क्षेत्र आते हैं।

ये सभी वायुराशियाँ निरंतर गतिमान हैं। उनमें से कुछ काफी स्थिर हैं। उदाहरण के लिए, व्यापारिक हवाएँ जो उपोष्णकटिबंधीय से भूमध्य रेखा की ओर चलती हैं। दूसरों की आवाजाही काफी हद तक वायुमंडलीय दबाव पर निर्भर करती है।

3. वायुमंडलीय दबाव जलवायु निर्माण को प्रभावित करने वाला एक अन्य कारक है। यह पृथ्वी की सतह पर वायुदाब है। जैसा कि आप जानते हैं, वायु द्रव्यमान उच्च वायुमंडलीय दबाव वाले क्षेत्र से उस क्षेत्र की ओर बढ़ता है जहां यह दबाव कम होता है।

कुल 7 जोन हैं। भूमध्य रेखा एक कम दबाव का क्षेत्र है। इसके अलावा, भूमध्य रेखा के दोनों किनारों पर तीसवें अक्षांश तक - उच्च दबाव का क्षेत्र। 30° से 60° - फिर निम्न दाब। और 60° से ध्रुवों तक - उच्च दाब का क्षेत्र। इन क्षेत्रों के बीच वायु द्रव्यमान परिचालित होता है। जो समुद्र से जमीन पर जाते हैं वे बारिश और खराब मौसम लाते हैं, और जो महाद्वीपों से उड़ते हैं वे साफ और शुष्क मौसम लाते हैं। उन जगहों पर जहां हवा की धाराएं टकराती हैं, वायुमंडलीय फ्रंट जोन बनते हैं, जो वर्षा और खराब, हवा के मौसम की विशेषता है।

वैज्ञानिकों ने साबित कर दिया है कि किसी व्यक्ति की भलाई भी वायुमंडलीय दबाव पर निर्भर करती है। द्वारा अंतरराष्ट्रीय मानकसामान्य वायुमंडलीय दबाव - 760 मिमी एचजी। 0 डिग्री सेल्सियस पर स्तंभ। इस आंकड़े की गणना भूमि के उन क्षेत्रों के लिए की जाती है जो समुद्र तल से लगभग फ्लश हैं। ऊंचाई के साथ दबाव कम हो जाता है। इसलिए, उदाहरण के लिए, सेंट पीटर्सबर्ग के लिए 760 मिमी एचजी। - आदर्श है। लेकिन मॉस्को के लिए, जो अधिक स्थित है, सामान्य दबाव 748 मिमी एचजी है।

दबाव न केवल लंबवत, बल्कि क्षैतिज रूप से भी बदलता है। यह विशेष रूप से चक्रवातों के पारित होने के दौरान महसूस किया जाता है।

वायुमंडल की संरचना

वातावरण एक परत केक की तरह है। और प्रत्येक परत की अपनी विशेषताएं हैं।

. क्षोभ मंडलपृथ्वी के सबसे निकट की परत है। भूमध्य रेखा से दूर जाने पर इस परत की "मोटाई" बदल जाती है। भूमध्य रेखा के ऊपर, परत 16-18 किमी तक, समशीतोष्ण क्षेत्रों में - 10-12 किमी के लिए, ध्रुवों पर - 8-10 किमी तक फैली हुई है।

यह यहाँ है कि हवा के कुल द्रव्यमान का 80% और जल वाष्प का 90% निहित है। यहां बादल बनते हैं, चक्रवात और प्रतिचक्रवात उत्पन्न होते हैं। हवा का तापमान क्षेत्र की ऊंचाई पर निर्भर करता है। औसतन, यह प्रत्येक 100 मीटर पर 0.65°C गिर जाता है।

. ट्रोपोपॉज़- वातावरण की संक्रमणकालीन परत। इसकी ऊंचाई कई सौ मीटर से लेकर 1-2 किमी तक होती है। गर्मियों में हवा का तापमान सर्दियों की तुलना में अधिक होता है। तो, उदाहरण के लिए, सर्दियों में ध्रुवों पर -65 डिग्री सेल्सियस और वर्ष के किसी भी समय भूमध्य रेखा पर -70 डिग्री सेल्सियस होता है।

. स्ट्रैटोस्फियर- यह एक परत है, जिसकी ऊपरी सीमा 50-55 किलोमीटर की ऊंचाई पर चलती है। यहां अशांति कम है, हवा में जलवाष्प की मात्रा नगण्य है। लेकिन बहुत सारे ओजोन। इसकी अधिकतम सांद्रता 20-25 किमी की ऊंचाई पर है। समताप मंडल में, हवा का तापमान बढ़ना शुरू हो जाता है और +0.8 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच जाता है। यह इस तथ्य के कारण है कि ओजोन परत पराबैंगनी विकिरण के साथ संपर्क करती है।

. स्ट्रैटोपॉज़- समताप मंडल और उसके बाद मेसोस्फीयर के बीच एक निम्न मध्यवर्ती परत।

. मीसोस्फीयर- इस परत की ऊपरी सीमा 80-85 किलोमीटर है। यहां मुक्त कणों से जुड़ी जटिल फोटोकैमिकल प्रक्रियाएं होती हैं। यह वे हैं जो हमारे ग्रह की वह कोमल नीली चमक प्रदान करते हैं, जिसे अंतरिक्ष से देखा जाता है।

मेसोस्फीयर में अधिकांश धूमकेतु और उल्कापिंड जलते हैं।

. मेसोपॉज़- अगली मध्यवर्ती परत, हवा का तापमान जिसमें कम से कम -90 ° हो।

. बाह्य वायुमंडल- निचली सीमा 80 - 90 किमी की ऊंचाई पर शुरू होती है, और परत की ऊपरी सीमा लगभग 800 किमी के निशान से गुजरती है। हवा का तापमान बढ़ रहा है। यह +500°C से +1000°C तक भिन्न हो सकता है। दिन के दौरान, तापमान में उतार-चढ़ाव सैकड़ों डिग्री तक होता है! लेकिन यहां की हवा इतनी दुर्लभ है कि "तापमान" शब्द की समझ जैसा कि हम कल्पना करते हैं, यहां उचित नहीं है।

. योण क्षेत्र- मेसोस्फीयर, मेसोपॉज और थर्मोस्फीयर को जोड़ता है। यहां की हवा में मुख्य रूप से ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के अणु होते हैं, साथ ही अर्ध-तटस्थ प्लाज्मा भी होते हैं। सूर्य की किरणें, आयनोस्फीयर में गिरती हैं, हवा के अणुओं को दृढ़ता से आयनित करती हैं। निचली परत (90 किमी तक) में, आयनीकरण की डिग्री कम होती है। जितना अधिक, उतना अधिक आयनीकरण। तो, 100-110 किमी की ऊंचाई पर, इलेक्ट्रॉन केंद्रित होते हैं। यह लघु और मध्यम रेडियो तरंगों के परावर्तन में योगदान देता है।

आयनोस्फीयर की सबसे महत्वपूर्ण परत ऊपरी परत है, जो 150-400 किमी की ऊंचाई पर स्थित है। इसकी ख़ासियत यह है कि यह रेडियो तरंगों को दर्शाता है, और यह लंबी दूरी पर रेडियो संकेतों के प्रसारण में योगदान देता है।

यह आयनमंडल में है कि औरोरा जैसी घटना होती है।

. बहिर्मंडल- इसमें ऑक्सीजन, हीलियम और हाइड्रोजन परमाणु होते हैं। इस परत में गैस बहुत दुर्लभ होती है, और अक्सर हाइड्रोजन परमाणु बाहरी अंतरिक्ष में भाग जाते हैं। इसलिए, इस परत को "प्रकीर्णन क्षेत्र" कहा जाता है।

पहला वैज्ञानिक जिसने सुझाव दिया कि हमारे वायुमंडल में भार है, वह इतालवी ई. टोरिसेली था। उदाहरण के लिए, ओस्टाप बेंडर ने उपन्यास "द गोल्डन कैल्फ" में शोक व्यक्त किया कि प्रत्येक व्यक्ति को 14 किलो वजन वाले वायु स्तंभ द्वारा दबाया गया था! लेकिन महान रणनीतिकार से थोड़ी गलती हुई। एक वयस्क व्यक्ति 13-15 टन के दबाव का अनुभव करता है! लेकिन हम इस भारीपन को महसूस नहीं करते हैं, क्योंकि वायुमंडलीय दबाव व्यक्ति के आंतरिक दबाव से संतुलित होता है। हमारे वायुमंडल का भार 5,300,000,000,000,000 टन है। यह आंकड़ा बहुत बड़ा है, हालांकि यह हमारे ग्रह के वजन का केवल दस लाखवां हिस्सा है।

समताप मंडल हमारे ग्रह के वायु खोल की ऊपरी परतों में से एक है। यह जमीन से करीब 11 किलोमीटर की ऊंचाई पर शुरू होता है। यात्री विमान अब यहां नहीं उड़ते हैं और बादल शायद ही कभी बनते हैं। पृथ्वी की ओजोन परत समताप मंडल में स्थित है - एक पतला खोल जो ग्रह को हानिकारक पराबैंगनी विकिरण के प्रवेश से बचाता है।

ग्रह का वायु कवच

वायुमंडल पृथ्वी का गैसीय खोल है, जलमंडल से सटे आंतरिक सतह और पृथ्वी की पपड़ी. इसकी बाहरी सीमा धीरे-धीरे बाह्य अंतरिक्ष में प्रवेश करती है। वायुमंडल की संरचना में गैसें शामिल हैं: नाइट्रोजन, ऑक्सीजन, आर्गन, कार्बन डाइऑक्साइड, और इसी तरह, साथ ही धूल, पानी की बूंदों, बर्फ के क्रिस्टल, दहन उत्पादों के रूप में अशुद्धियाँ। वायुकोश के मुख्य तत्वों का अनुपात स्थिर रखा जाता है। अपवाद कार्बन डाइऑक्साइड और पानी हैं - वातावरण में उनकी मात्रा अक्सर बदलती रहती है।

गैसीय लिफाफे की परतें

वायुमंडल को कई परतों में विभाजित किया गया है, जो एक के ऊपर एक स्थित हैं और संरचना में विशेषताएं हैं:

सीमा परत - सीधे ग्रह की सतह से सटे, 1-2 किमी की ऊँचाई तक फैली हुई;

क्षोभमंडल दूसरी परत है, बाहरी सीमा औसतन 11 किमी की ऊंचाई पर स्थित है, वायुमंडल का लगभग सभी जल वाष्प यहां केंद्रित है, बादल बनते हैं, चक्रवात और एंटीसाइक्लोन उत्पन्न होते हैं, ऊंचाई बढ़ने पर तापमान बढ़ता है;

ट्रोपोपॉज़ - संक्रमणकालीन परत, जो तापमान में कमी की समाप्ति की विशेषता है;

समताप मंडल एक परत है जो 50 किमी की ऊँचाई तक फैली हुई है और इसे तीन क्षेत्रों में विभाजित किया गया है: 11 से 25 किमी तक तापमान थोड़ा बदलता है, 25 से 40 - तापमान बढ़ जाता है, 40 से 50 तक - तापमान स्थिर रहता है ( स्ट्रैटोपॉज़);

मेसोस्फीयर 80-90 किमी की ऊंचाई तक फैला हुआ है;

थर्मोस्फीयर समुद्र तल से 700-800 किमी ऊपर पहुंचता है, यहां 100 किमी की ऊंचाई पर कर्मन रेखा है, जिसे पृथ्वी के वायुमंडल और अंतरिक्ष के बीच की सीमा के रूप में लिया जाता है;

एक्सोस्फीयर को स्कैटर ज़ोन भी कहा जाता है, यहाँ यह पदार्थ के कणों को बहुत खो देता है, और वे अंतरिक्ष में उड़ जाते हैं।

समताप मंडल में तापमान में परिवर्तन

तो, समताप मंडल ग्रह के गैसीय खोल का हिस्सा है जो क्षोभमंडल का अनुसरण करता है। यहां, हवा का तापमान, जो पूरे ट्रोपोपॉज़ में स्थिर रहता है, बदलना शुरू हो जाता है। समताप मंडल की ऊंचाई लगभग 40 किमी है। निचली सीमा समुद्र तल से 11 किमी ऊपर है। इस निशान से शुरू होकर, तापमान में मामूली बदलाव होता है। 25 किमी की ऊंचाई पर, हीटिंग इंडेक्स धीरे-धीरे बढ़ने लगता है। समुद्र तल से 40 किमी ऊपर के निशान से, तापमान -56.5º से +0.8ºС तक बढ़ जाता है। इसके अलावा, यह 50-55 किमी की ऊंचाई तक शून्य डिग्री के करीब रहता है। 40 से 55 किलोमीटर के बीच के क्षेत्र को स्ट्रैटोपॉज कहा जाता है, क्योंकि यहां का तापमान नहीं बदलता है। यह समताप मंडल से मध्यमंडल तक का संक्रमण क्षेत्र है।

समताप मंडल की विशेषताएं

पृथ्वी के समताप मंडल में पूरे वायुमंडल के द्रव्यमान का लगभग 20% है। यहां की हवा इतनी दुर्लभ है कि किसी व्यक्ति के लिए विशेष स्पेस सूट के बिना रहना असंभव है। यह तथ्य एक कारण है कि समताप मंडल में उड़ानें अपेक्षाकृत हाल ही में शुरू की गईं।

11-50 किमी की ऊंचाई पर ग्रह के गैस लिफाफे की एक और विशेषता जल वाष्प की बहुत कम मात्रा है। इस कारण से, समताप मंडल में बादल लगभग कभी नहीं बनते हैं। उनके लिए, बस नहीं है निर्माण सामग्री. हालांकि, तथाकथित मदर-ऑफ-पर्ल बादलों का निरीक्षण करना शायद ही संभव है, जो समुद्र तल से 20-30 किमी की ऊंचाई पर समताप मंडल (फोटो नीचे प्रस्तुत किया गया है) को "सजाते हैं"। पतली, मानो अंदर से चमकदार संरचनाओं को सूर्यास्त के बाद या सूर्योदय से पहले देखा जा सकता है। मदर-ऑफ-पर्ल बादलों का आकार सिरस या सिरोक्यूम्यलस के समान होता है।

पृथ्वी की ओजोन परत

समताप मंडल की मुख्य विशिष्ट विशेषता पूरे वातावरण में ओजोन की अधिकतम सांद्रता है। यह सूर्य के प्रकाश के प्रभाव में बनता है और ग्रह पर सभी जीवन को उनके विनाशकारी विकिरण से बचाता है। पृथ्वी की ओजोन परत समुद्र तल से 20-25 किमी की ऊंचाई पर स्थित है। ओ 3 अणु पूरे समताप मंडल में वितरित होते हैं और यहां तक ​​कि ग्रह की सतह के पास भी मौजूद होते हैं, लेकिन उनकी उच्चतम सांद्रता इस स्तर पर देखी जाती है।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि पृथ्वी की ओजोन परत केवल 3-4 मिमी है। यह इसकी मोटाई होगी यदि इस गैस के कणों को सामान्य दबाव की स्थिति में रखा जाता है, उदाहरण के लिए, ग्रह की सतह के पास। ओजोन दो परमाणुओं में पराबैंगनी विकिरण की क्रिया के तहत एक ऑक्सीजन अणु के टूटने के परिणामस्वरूप बनता है। उनमें से एक "पूर्ण विकसित" अणु के साथ जुड़ता है और ओजोन बनता है - O 3।

खतरनाक डिफेंडर

इस प्रकार, आज समताप मंडल पिछली शताब्दी की शुरुआत की तुलना में वायुमंडल की अधिक खोजी गई परत है। हालाँकि, ओजोन परत का भविष्य, जिसके बिना पृथ्वी पर जीवन का उदय नहीं होता, अभी भी बहुत स्पष्ट नहीं है। जबकि देश फ़्रीऑन का उत्पादन कम कर रहे हैं, कुछ वैज्ञानिकों का कहना है कि इससे कम से कम इतनी गति से अधिक लाभ नहीं होगा, जबकि अन्य का कहना है कि यह बिल्कुल भी आवश्यक नहीं है, क्योंकि बड़ी मात्रा में हानिकारक पदार्थ बनते हैं। सहज रूप में. कौन सही है, समय बताएगा।