पृथ्वी के वायुमंडल की एक महत्वपूर्ण विशेषता इसका वायुदाब है, जो दुनिया भर में हवा और मौसम के पैटर्न को प्रभावित करता है। हवा और मौसम का कृषि कार्य में खास महत्व है। क़ृषि किसी भी देश के अर्थव्यवस्था में खास योगदान देता है।
जमीन पर खड़े होकर ऊपर की ओर देखते हुए आप वातावरण को देख रहे हैं। ऐसा नहीं लग सकता है कि कुछ भी है, खासकर अगर आकाश में बादल नहीं हैं। लेकिन आप जो नहीं देखते हैं वह हवा है - इसमें से बहुत कुछ। हम वायुमंडल के निचले भाग में रहते हैं, और हमारे ऊपर की सभी वायु का भार वायुदाब कहलाता है। पृथ्वी की सतह पर हर वर्ग इंच से ऊपर हवा का 14.7 पाउंड है। इसका मतलब है कि हवा पृथ्वी की सतह पर 14.7 पाउंड प्रति वर्ग इंच (साई) दबाव डालती है। वातावरण में उच्च, वायुदाब कम हो जाता है। ऊपर हवा के कम अणुओं के साथ, ऊपर हवा के भार से कम दबाव होता है।
दबाव पृथ्वी की सतह पर दिन-प्रतिदिन बदलता रहता है - वायुमंडल के तल पर। यह आंशिक रूप से है, क्योंकि पृथ्वी सूर्य द्वारा समान रूप से गर्म नहीं होती है। जिन क्षेत्रों में हवा गर्म होती है, वहां अक्सर कम दबाव होता है क्योंकि गर्म हवा ऊपर उठती है। इन क्षेत्रों को लो प्रेशर सिस्टम कहा जाता है। वे स्थान जहाँ वायुदाब अधिक होता है, उच्च दाब प्रणाली कहलाते हैं।
निम्न दाब क्या है?
निम्न दबाव प्रणाली के केंद्र में इसके आसपास के क्षेत्रों की तुलना में कम दबाव होता है। हवाएँ निम्न दबाव की ओर चलती हैं, और हवा उस वातावरण में ऊपर उठती है जहाँ वे मिलती हैं। जैसे ही हवा ऊपर उठती है, उसके भीतर जल वाष्प संघनित हो जाता है, जिससे बादल बनते हैं और अक्सर वर्षा होती है। पृथ्वी के घूमने और कोरिओलिस प्रभाव के कारण, एक निम्न दबाव प्रणाली की हवाएँ भूमध्य रेखा के उत्तर में वामावर्त और भूमध्य रेखा के दक्षिण की ओर घूमती हैं। इसे चक्रवाती प्रवाह कहते हैं। मौसम के नक्शे पर, एक कम दबाव प्रणाली को लाल एल के साथ लेबल किया जाता है।
उच्च दाब क्या है?
एक उच्च दबाव प्रणाली के आसपास के क्षेत्रों की तुलना में इसके केंद्र में अधिक दबाव होता है। उच्च दाब से हवाएँ चलती हैं। कम दबाव प्रणाली से विपरीत दिशा में घूमते हुए, उच्च दबाव प्रणाली की हवाएं भूमध्य रेखा के उत्तर में दक्षिणावर्त और भूमध्य रेखा के दक्षिण में वामावर्त घूमती हैं। इसे प्रतिचक्रवातीय प्रवाह कहते हैं। वायुमंडल में ऊपर से हवा नीचे की ओर डूबती है, जो हवा को बाहर की ओर उड़ाती है, बचे हुए स्थान को भरने के लिए। मौसम के नक्शे पर, आप एक नीले एच को देख सकते हैं, जो उच्च दबाव प्रणाली के स्थान को दर्शाता है।
हम कैसे जानते हैं कि दबाव क्या है?हम कैसे जानते हैं कि यह समय के साथ कैसे बदलता है? आज, मौसम केंद्रों में इलेक्ट्रॉनिक सेंसर हवा के दबाव को मापते हैं। ये सेंसर समय के साथ दबाव की निरंतर माप करने में सक्षम हैं। अतीत में, बैरोमीटर का उपयोग किया जाता था और मापा जाता था कि पारा जैसे तरल पदार्थ पर कितनी हवा चलती है। ऐतिहासिक रूप से, वायुदाब के मापन को "पारे के इंच" के रूप में वर्णित किया गया था। आज, मौसम विज्ञानी वायुदाब का वर्णन करने के लिए मिलीबार (एमबी) का उपयोग करते हैं।
वायुदाब तापमान और घनत्व पर निर्भर करता है।
जब आप एक गुब्बारे को फुलाते हैं, तो गुब्बारे के अंदर हवा के अणु गुब्बारे के बाहर हवा के अणुओं की तुलना में अधिक बारीकी से एक साथ पैक हो जाते हैं। इसका मतलब है कि गुब्बारे के अंदर हवा का घनत्व अधिक है। जब वायु का घनत्व अधिक होता है तो वायुदाब अधिक होता है। हवा का दबाव गुब्बारे को अंदर से धक्का देता है, जिससे वह फुलाता है। यदि आप गुब्बारे को गर्म करते हैं, तो वायुदाब और भी अधिक हो जाता है।
वायुदाब वायु के तापमानऔर वायु के अणुओं के घनत्व पर निर्भर करता है।
वायुमंडलीय वैज्ञानिक गणित के समीकरणों का उपयोग यह बताने के लिए करते हैं कि दबाव, तापमान, घनत्व और आयतन एक दूसरे से कैसे संबंधित हैं। वे इन समीकरणों को आदर्श गैस नियम कहते हैं । इन समीकरणों में तापमान को केल्विन में मापा जाता है
यह समीकरण हमें यह समझाने में मदद करता है कि मौसम कैसे काम करता है, जैसे कि गर्म और ठंडे मोर्चे और तूफान जैसे गरज के साथ वातावरण में क्या होता है। उदाहरण के लिए, यदि वायु दाब बढ़ता है, तो तापमान में वृद्धि होनी चाहिए। यदि वायुदाब कम हो जाता है, तो तापमान कम हो जाता है।
वायु दाब को प्रभावित करने वाले कारक कौन सा है?
1. तापमान:
जैसे-जैसे तापमान बढ़ता है, हवा फैलती है जिसके कारण इसका घनत्व कम हो जाता है जिसके परिणामस्वरूप कम दबाव होता है। दूसरी ओर हवा कम तापमान के कारण सिकुड़ती है जिससे उसका घनत्व बढ़ जाता है जिससे उच्च दबाव बनता है।
वायुदाब और तापमान के बीच संबंध को निम्नलिखित उद्धरण से परिभाषित किया गया है- "जब थर्मामीटर का पारा बढ़ता है, तो बैरोमीटर का पारा गिर जाता है" । उच्च तापमान के कारण भूमध्यरेखीय क्षेत्रों में कम दबाव होता है। दूसरी ओर ध्रुवीय क्षेत्रों में कम तापमान के कारण उच्च दबाव होता है।
2. समुद्र तल से ऊँचाई:
वायुदाब वायु के भार के कारण बनता है इसलिए समुद्र तल में वायुदाब सबसे अधिक होता है। जैसे-जैसे हम वायुमंडल की निचली परतों पर भारी गैसों को पीछे छोड़ते हुए समुद्र तल से ऊपर की ओर बढ़ते हैं, वायुदाब कम हो जाता है क्योंकि ऊपरी हवा हल्की होती है और इसका घनत्व कम होता है।
ऊंचाई में वृद्धि के साथ वायुदाब में गिरावट की कोई निश्चित दर नहीं है लेकिन ऊंचाई बढ़ने के साथ यह घटती जाती है। सील स्तर से 5 किमी की ऊंचाई पर वायुदाब घटकर आधा हो जाता है और 11 किमी की ऊंचाई पर यह घटकर एक चौथाई रह जाता है। पर्वतीय क्षेत्रों में कम दबाव के कारण सांस लेना मुश्किल हो जाता है।
3. हवा में नमी (आर्द्रता):
वाष्पन के कारण जल का द्रव अवस्था से गैसीय अवस्था में परिवर्तन वायुमंडलीय आर्द्रता कहलाता है। जलवाष्प वजन में हल्के होते हैं इसलिए वे ऊपर उठते हैं और शुष्क हवा की तुलना में आर्द्र हवा का दबाव कम हो जाता है। जलवाष्प की मात्रा समय और स्थान के साथ बदलती रहती है और इस वजह से हवा का दबाव भी बदलता रहता है।
4. पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण:
पृथ्वी के चारों ओर उसके गुरुत्वाकर्षण के कारण वातावरण चिपक जाता है। पृथ्वी के केंद्र से दूर जाने पर गुरुत्वीय खिंचाव की तीव्रता कम होती जाती है। एक अन्य तथ्य यह है कि जैसे-जैसे पृथ्वी अपनी धुरी पर घूमती है, ध्रुवीय क्षेत्रों और भूमध्यरेखीय क्षेत्रों की औसत दूरी पृथ्वी के केंद्र से भिन्न होती है। उदाहरण के लिए ध्रुवीय क्षेत्र भूमध्यरेखीय क्षेत्रों की तुलना में पृथ्वी के केंद्र के करीब हैं और इसलिए उच्च वायुदाब है।
5. पृथ्वी का घूमना:
पृथ्वी के घूमने से अपकेंद्री बल उत्पन्न होता है जिसका भूमध्यरेखीय क्षेत्र में अधिक प्रभाव पड़ता है जबकि ध्रुवीय क्षेत्रों पर कम प्रभाव पड़ता है। केन्द्रापसारक बल चीजों को उसके मूल से दूर धकेल देता है। वायुदाब पर भी यही प्रभाव पड़ता है जिसके परिणामस्वरूप भूमध्यरेखीय क्षेत्रों में ध्रुवीय क्षेत्रों की तुलना में कम दबाव होता है।
वायु दाब का वितरण कैसे किया जाता है?
चूंकि वायु पृथ्वी के चारों ओर मौजूद है, इसलिए इसे निम्नलिखित तरीकों से वितरित किया जा सकता है; क्षैतिज और लंबवत।
1. क्षैतिज वितरण:
किसी विशेष स्थान का वायुदाब दिन और रात के साथ बदलता है, गर्मी और सर्दी के साथ लेकिन औसत वायुदाब की स्थिति आम तौर पर समान रहती है। यदि हम पृथ्वी पर वायुदाब के विभाजन का अध्ययन करें तो हमें पता चलेगा कि विभिन्न उच्च और निम्न दबाव क्षेत्र हैं। मानचित्रों पर इन विभाजनों को आइसोबार की सहायता से दिखाया गया है।
आम तौर पर वायुदाब को दो प्रकारों में विभाजित किया जाता है:
A. उच्च दबाव।
B. निम्न दबाव
विभिन्न अक्षांशों पर वायुदाब को प्रभावित करने वाले विभिन्न कारकों के संयुक्त प्रभाव के आधार पर पृथ्वी पर सात वायुदाब पेटियाँ पाई जाती हैं।
भूमध्यरेखीय निम्न दाब पेटी भूमध्य रेखा के 5°N अक्षांश से 5°S अक्षांश के बीच फैली हुई भूमध्यरेखीय निम्न दाब पेटी कहलाती है।
इसकी उत्पत्ति के लिए निम्नलिखित कारण जिम्मेदार हैं:
(i) सूर्य की किरणें इस क्षेत्र में वर्ष भर लंबवत गिरती हैं और इस कारण तापमान अधिक होता है जिससे निम्न दाब उत्पन्न होता है।
(ii) उच्च तापमान के कारण, वाष्पीकरण प्रक्रिया भी बहुत तेज होती है जबकि बड़ी संख्या में जल वाष्प हवा के वजन और घनत्व को कम कर देती है जिसके परिणामस्वरूप वायु दाब में कमी आती है।
(iii) पृथ्वी के घूर्णन का भूमध्य रेखा पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है और इसी तरह केन्द्रापसारक बल का प्रभाव होता है जिसके परिणामस्वरूप वायु दाब में कमी आती है।
लगभग 30°N और 30°S अक्षांशों पर दोनों गोलार्द्धों में उच्च दबाव वाले क्षेत्र पाए जाते हैं जो गर्म भूमध्यरेखीय क्षेत्रों में ऊपर उठने वाले इस अक्षांश पर अवरोही हवाओं के साथ बनते हैं। इसके अलावा 60°N और 60°S अक्षांशों पर निम्न दबाव वाले क्षेत्र पाए जाते हैं। ध्रुवों पर उच्च दाब क्षेत्र बनते हैं क्योंकि तापमान पूरे वर्ष कम रहता है।
यह उल्लेख करना महत्वपूर्ण है कि ये बेल्ट स्थिर नहीं हैं। वे पृथ्वी पर सूर्य की स्थिति के अनुसार स्थानांतरित होते हैं। जैसे उत्तरी गोलार्ध में सर्दियों (दिसंबर) के दौरान, सूर्य की किरणें मकर रेखा पर लंबवत पड़ती हैं। इन दाब पेटियों के दौरान दक्षिण की ओर खिसक जाती है। वहीं गर्मी में स्थिति विपरीत होती है।
2. कार्यक्षेत्र विभाजन:
जैसा कि हम पहले से ही जानते हैं कि पृथ्वी पर वायुदाब ऊपरी परतों के दबाव के कारण होता है। वायुमंडल पृथ्वी की सतह से सौ किलोमीटर की ऊँचाई तक फैला हुआ है। वायुदाब समुद्र तल पर सबसे अधिक होता है क्योंकि निचली परतों में गैसों का घनत्व सबसे अधिक होता है।
विस्तार के कारण घनत्व बदल जाता है और कम तापमान के कारण हवा सिकुड़ जाती है। वायुदाब और ऊँचाई एक-दूसरे के विपरीत आनुपातिक होते हैं, जिसका अर्थ है कि ऊँचाई बढ़ने के कारण वायुदाब कम हो जाता है। लेकिन ऊंचाई बढ़ने के साथ वायुदाब में गिरावट की दर कम हो जाती है।
तेज चलने वाली हवाएं पृथ्वी की सतह पर हवा के दबाव के अंतर के कारण उत्पन्न होती हैं लेकिन दूसरी ओर हवा का दबाव कम हो जाता है क्योंकि ऊंचाई बढ़ने के बावजूद हमें तेज हवाएं चलने का अनुभव नहीं होता है। इसके पीछे कारण यह है कि ऊंचाई बढ़ने के साथ-साथ पृथ्वी का गुरुत्वाकर्षण बल भी कम होता जाता है।
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