पृथ्वी के वायुमंडल की विभिन्न परतें

आप अगर पृथ्वी के वायुमंडल की विभिन्न परतों के बारे में जानने के इच्छुक है तो आप को सबसे पहले यह भी पता होना जरुरी है कि वायुमंडल आखिर होता क्या है?

अगर आप वायुमंडल के बारे में नहीं जानोगे तो आप पृथ्वी की परतों के साथ दुविधा में पड़ सकते हो। क्योंकि जब हम पृथ्वी की परतों के बारे में बात करते है तो आमतौर पर उसकी आंतरिक संरचना वाली परतों की बात कर रहे होते है। लेकिन यहाँ पर हम पृथ्वी के वायुमंडल की विभिन्न परतों के बारे में बात कर रहे है।

पृथ्वी का वायुमंडल क्या है?

पृथ्वी के वायमंडल को समझने के लिए आप कल्पना कीजिए कि एक व्यक्ति पृथ्वी की सतह पर खड़ा हुआ है। अब उसके चारों तरफ और ऊपर से वह जिस चीज़ से घिरा हुआ है वह पृथ्वी का वायुमंडल है। 

पृथ्वी का वायुमंडल हमारे ग्रह के लिए यानी कि पृथ्वी के लिए एक जैकेट की तरह है। यह हमारे ग्रह को घेरे रखता है।

पृथ्वी के वायुमंडल की परतें

हम वायुमंडल के बारे में जान चुके है अब बात करते है इसकी परतों के बारे में। इसके लिए आप कल्पना कीजिये कि एक परतदार केक पृथ्वी के चारों ओर लिपटा हुआ है। पृथ्वी का वायुमंडल भी मूलतः ठीक ऐसा ही है: पृथ्वी के चारों ओर गैस की परतें है जो इस ग्रह की रक्षा करने के लिए काम कर रही हैं।

पृथ्वी के वायुमंडल की प्रत्येक परत के अपने अलग अलग गुण हैं जो इस बात पर निर्भर करते हैं कि आप ग्रह की सतह से कितनी दूरी पर हैं। पृथ्वी के वायुमंडल में 6 अलग-अलग परतें हैं जो ज़मीन से लेकर अंतरिक्ष तक फैली हुई हैं। उनके नाम इस प्रकार से है:

• क्षोभमंडल (Troposphere)
• समतापमंडल (Stratosphere)
• मध्यमंडल (Mesosphere)
• तापमंडल (Thermosphere)
• आयनमंडल (Ionosphere)
• बहिर्मंडल (Exosphere)

आप यहाँ पर दुविधा में मत होना क्योंकि कई जगह पर आप देखेंगे की पृथ्वी के वायुमंडल की 5 परतों के बारे में होता है। इसका कारण यह है की जो छठी परत आयनमंडल (Ionosphere) होती है वह तापमंडल (Thermosphere) में होती है।

तापमान परिवर्तन, रासायनिक संरचना, गति और घनत्व के आधार पर पृथ्वी के वायुमंडल की मुख्य रूप से 5 अलग-अलग परतें है जो पृथ्वी की सतह से अलग अलग दूरी पर है तथा उनके नाम इस प्रकार से है:

• क्षोभमंडल (Troposphere)
• समतापमंडल (Stratosphere)
• मध्यमंडल (Mesosphere)
• तापमंडल (Thermosphere)
• बहिर्मंडल (Exosphere)

जब हम पृथ्वी की सतह से ऊपर की ओर जाते है तो सबसे पहले क्षोभमंडल आता है। उसके बाद समतापमंडल, मध्यमंडल, तापमंडल और बहिर्मंडल आता है। बहिर्मंडल धीरे-धीरे अंतरग्रहीय अंतरिक्ष के दायरे में पहुंचकर लुप्त हो जाता है।

पृथ्वी के वायुमंडल में विराम (Pause) क्या है?

"Pause" in Atmospheric layers

वायुमंडलीय परतों में ये विराम क्षोभमंडल, समतापमंडल, मध्यमंडल और तापमंडल के बीच विभाजन रेखाएँ होती हैं जहाँ पर तापीय विशेषताओं, रासायनिक संरचना, गति और घनत्व में सबसे ज़्यादा परिवर्तन होते हैं। 

विराम क्षेत्रों को नाम भी दिए गए हैं जैसे कि:

• ट्रोपोपॉज़, 
• स्ट्रेटोपॉज़ 
• मेसोपॉज़
• थर्मोपौज़

क्षोभ मंडल (Troposphere)

क्षोभमंडल पृथ्वी के वायुमंडल की पहली और सबसे निचली परत है। "क्षोभमंडल" (Troposphere) नाम ग्रीक शब्द ट्रोपोस से आया है जिसका मतलब होता है "परिवर्तन" (change)। यह नामकरण काफी उपयुक्त भी है क्योंकि यह परत मौसम में निरंतर बदलाव और इसके भीतर गैसों के गतिशील मिश्रण के लिए जानी जाती है। क्षोभमंडल में लगभग सारी गतिविधियाँ होती हैं जैसे कि हवा का झोंका, बारिश की बूँद और धूप की किरणें। धूप की किरणें, पृथ्वी पर जीवन को एक नया आकार देती हैं। क्षोभमंडल पृथ्वी की सतह से लेकर आकाश में लगभग 5-9 मील (8-14 किलोमीटर; औसतन, लगभग 12 किलोमीटर यानी 7.5 मील) तक फैला हुआ क्षेत्र है जो पृथ्वी के जीवन के हर पहलू को छूता है।

दिलचस्प बात यह है कि क्षोभ मंडल उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों पर सबसे पतला है जहाँ वायुमंडल सबसे अधिक संकुचित (Compressed) होता है।

क्षोभमंडल में हवा सबसे घनी (denest) होती है जो पूरे वायुमंडल के द्रव्यमान का तीन-चौथाई हिस्सा होती है। इसकी संरचना मुख्य रूप से 78% नाइट्रोजन और 21% ऑक्सीजन है जबकि शेष 1% में आर्गन, जल वाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड शामिल हैं।

क्षोभमंडल ऑक्सीजन से भी समृद्ध है जो सभी जीवित प्राणियों के जीवित रहने के लिए एक आवश्यक गैस है। क्षोभमंडल में हम जितना ऊपर की ओर जाते हैं हवा उतनी ही "पतली" होती जाती है। ऑक्सीजन के स्तर में कमी से सांस लेना लगातार मुश्किल होता जाता है जिसके परिणामस्वरूप ऊंची पर्वत चोटियों पर चढ़ने वाले मनुष्यों के लिए चुनौती पेश होती है। हवा का पतला होना बताता है कि एवरेस्ट जैसी ऊंची चोटियों पर पहुंचना सिर्फ़ ताकत का कमाल नहीं है बल्कि इंसान की सहनशक्ति की भी एक परीक्षा है। 

जैसे-जैसे हम ऊपर की ओर जाते है क्षोभमंडल पतला होता जाता है लेकिन यह वह परत बनी हुई है जहां पृथ्वी पर जीवन शुरू होता है, पनपता है और प्रकृति की शक्तियों द्वारा लगातार आकार लेता है। क्षोभमंडल को वास्तव में आकर्षक बनाने वाली बात यह है कि इसकी ऊंचाई दुनिया भर में अलग अलग बदलती रहती है। गर्म, हलचल भरे भूमध्य रेखा पर क्षोभमंडल 11-12 मील (18-20 किमी) की ऊंचाई तक फैला हुआ है। भूमध्य रेखा से 50°N और 50°S जैसे अक्षांशों की ओर बढ़ने पर क्षोभमंडल की ऊंचाई कम हो जाती है जो लगभग 5½ मील (9 किमी) की होती है। अंत में, जैसे ही कोई ध्रुवों की ओर जाता है तो क्षोभमंडल और भी पतला हो जाता है तथा वहां पर क्षोभमंडल की ऊंचाई लगभग चार मील (6 किमी) होती है।

पृथ्वी के वायुमंडल की सबसे निचली परत क्षोभमंडल में एक और अनोखा रहस्य छिपा हुआ है। जैसे-जैसे आप ऊपर जाते हैं इसकी गैसें पतली होती जाती हैं। घनत्व में इस कमी का मतलब होता है कि हवा हल्की हो जाती है और गर्मी को कम सहारा देती है। इसके परिणमस्वरूप आप क्षोभमंडल में जितने ऊपर जाते हैं तापमान लगातार गिरता जाता है।

कल्पना करें कि आप समुद्र तल से अपनी चढ़ाई शुरू करते हैं जहाँ पर औसत तापमान 62°F (17°C) के आसपास रहता है। लेकिन जैसे-जैसे आप ऊपर की ओर बढ़ते हैं तो गर्मी कम होती जाती है। जब क्षोभमंडल की ऊपरी सीमा ट्रोपोपॉज़ तक पहुँचते हैं तब तक तापमान हड्डियों को कंपा देने वाले -60°F (-51°C) तक गिर चुका होता है।

क्षोभमंडल, वायुमंडल की एक परत मात्र नहीं है बल्कि यह वह स्थान है जिसे हम घर कहते हैं।

समतापमंडल (Stratosphere)

जब हम क्षोभमंडल की सबसे ऊँची चोटियों से ऊपर की ओर जाते हैं तो हम समतापमंडल में प्रवेश कर जाते हैं। क्षोभमंडल में तूफानों और अशांति (Turbulence) के विपरीत, समतापमंडल में हवा एक स्थिर पैटर्न में बस जाती है। समतापमंडल, पृथ्वी के वायुमंडल की एक शांत परत है। समतापमंडल पृथ्वी की सतह से लगभग 50 किलोमीटर (31 मील) ऊपर तक फैला हुआ है।

क्षोभमंडल के विपरीत, जहाँ आप ऊपर जाते हैं तो तापमान गिरता है, समतापमंडल में आप जितने ऊपर की ओर जाते हैं, तापमान उतना ही बढ़ता है। यह अनूठी विशेषता इस परत के भीतर एक महत्वपूर्ण विशेषता से जुड़ी हुई है: ओजोन परत।

ओजोन परत जो समतापमंडल के भीतर स्थित है, पृथ्वी की सुरक्षा कवच के रूप में कार्य करती है। यह सूर्य से हानिकारक पराबैंगनी (UV) प्रकाश को अवशोषित करती है और उसे ऊष्मा में परिवर्तित करती है जिससे नीचे का जीवन सुरक्षित रहता है।

ओजोन परत की संरचना जब कमज़ोर हो जाती है या कहे कि उसमें छेद हो जाते हैं तो UV प्रकाश बिना किसी बाधा के गुज़र सकता है जिससे पारिस्थितिकी तंत्र और मानव स्वास्थ्य को ख़तरा हो सकता है।

समताप मंडल और इसके ओजोन रक्षक मूक प्रहरी के रूप में खड़े होकर खतरे को गर्मी में बदल रहे हैं और नीचे की दुनिया यानी कि पृथ्वी की सुरक्षा सुनिश्चित कर रहे हैं।

समतापमंडल में ठंडी, भारी हवा नीचे रहती है जबकि गर्म, हल्की हवा ऊपर तैरती रहती है जो कि क्षोभमंडल परत में जहाँ हम रहते हैं वहाँ ठीक इसके उलटा होता है। 

समताप मंडल में वायुमंडलीय गैसों का 19 प्रतिशत हिस्सा है लेकिन इसमें बहुत कम जल वाष्प है। जैसे-जैसे आप इस परत से ऊपर की ओर जाते हैं तब तापमान में काफी बदलाव होता है। ट्रोपोपॉज़ पर जहाँ समताप मंडल शुरू होता है वहां तापमान औसतन -60°F (-51°C) ठंडा होता है। हालाँकि जैसे-जैसे आप ओर ऊपर की ओर जाते हैं तब तापमान धीरे-धीरे बढ़ता है जो कि समताप मंडल के शीर्ष पर लगभग 5°F (-15°C) तक पहुँच जाता है।

• समताप मण्डल में तापमान ग्रीष्मकालीन ध्रुव (Summer Pole) पर सबसे अधिक तथा शीतकालीन ध्रुव (Winter Pole) पर सबसे कम होता है।

ऊँचाई के साथ तापमान में यह वृद्धि एक आकर्षक प्रभाव पैदा करती है। गर्म हवा, ठंडी हवा के ऊपर बैठ जाती है। यह अनोखा तापमान प्रवणता संवहन को रोकती है। इस वजह से, समताप मंडल के निचले हिस्से में क्यूम्यलोनिम्बस बादलों के निहाई के आकार के शीर्ष स्पष्ट रूप से दिखाई देते हैं।

यदि आप समतापमंडल में एक पहाड़ पर चढ़ना चाहते हो तो आप पाएंगे कि जैसे-जैसे आप ऊपर की ओर जाते हैं आप अपने गर्म कपड़े उतारते जाते हैं क्योंकि जैसे-जैसे आप ऊपर की ओर जाते हैं, हवा गर्म होती जाती है। लेकिन इस तरह के अनुभव के लिए तैयारी करने की आपको कोई ज़रूरत नहीं है क्योंकि पृथ्वी पर कोई भी पहाड़ इतना ऊँचा नहीं है कि वह इस शांत और रहस्यमयी वायुमंडलीय परत तक पहुँच सके।

मीसोस्फीयर (Mesosphere)

पृथ्वी की सतह से ऊपर वायुमंडल की एक और परत है जिसे मीसोस्फीयर के नाम से जाना जाता है। थर्मोस्फीयर और स्ट्रैटोस्फीयर के बीच स्थित, मीसोस्फीयर वायुमंडलीय पदानुक्रम में एक अद्वितीय स्थान रखता है। मीसोस्फीयर "मेसो" शब्द से बना है जिसका मतलब होता है "मध्य"। यह इस परत के लिए एक उपयुक्त नाम भी है क्योंकि यह थर्मोस्फीयर और स्ट्रैटोस्फीयर के बीच स्थित है।  

एक विशाल विस्तार में फैला मीसोस्फीयर लगभग 22 मील (35 किलोमीटर) मोटा है। थर्मोस्फीयर की तुलना में मीसोस्फीयर में गैसों की अधिक सांद्रता होती है।

जो लोग उल्का बौछार को देखकर आश्चर्यचकित हो जाते हैं उनके लिए मीसोस्फीयर एक प्रमुख भूमिका निभाता है। प्रकाश की धारियाँ जिन्हें अक्सर शूटिंग स्टार भी कहा जाता है, तब होती हैं जब उल्काएँ इस परत से गुज़रती हैं और जल जाती हैं। उल्काएं आसानी से एक्सोस्फीयर और थर्मोस्फीयर को पार कर सकती हैं क्योंकि इन ऊपरी परतों में उनकी यात्रा को बाधित करने के लिए पर्याप्त हवा नहीं होती है। लेकिन मेसोस्फीयर तक पहुँचने पर गैसों की उपस्थिति होने से इतना घर्षण पैदा होता है कि वह गर्मी पैदा करता है जिससे उल्काएँ गायब होने से पहले चमकती हैं।

पृथ्वी के वायुमंडल की मेसोस्फीयर परत प्रकृति की कुछ सबसे अनोखी घटनाओं को समेटे हुए है। इसकी सबसे ऊपरी सीमा पर जहाँ जल वाष्प बहुत कम है नॉक्टिल्यूसेंट बादल बनते हैं। ये पृथ्वी के वायुमंडल में सबसे ऊँचे बादल हैं और सही परिस्थितियों में इन्हें नंगी आँखों से देखा जा सकता है जो शाम के आसमान में भयावह रूप से चमकते हैं।

मानव अन्वेषण ने भी मेसोस्फीयर को छुआ है। साउंडिंग रॉकेट और रॉकेट-संचालित विमान इस परत तक पहुँचने में सक्षम हैं। इससे वैज्ञानिकों को मेसोस्फीयर के रहस्यों को करीब से देखने का मौका मिल जाता हैं।

पृथ्वी की सतह से 85 किलोमीटर (53 मील) ऊपर तक फैली यह परत हमारे ग्रह की सुरक्षा कवच के मध्य भाग को चिह्नित करती है। इसका तापमान व्यवहार क्षोभमंडल के समान है मतलब जितना अधिक आप ऊपर जाते हैं यह उतना ही ठंडा होता जाता है।

मेसोस्फीयर ठंड को चरम सीमा तक ले जाता है। यह वायुमंडल की सबसे ठंडी परत है जिसमें तापमान -85°C (-120°F) तक गिर जाता है। ऐसी बर्फीली परिस्थितियाँ इसे जीवन के लिए पूरी तरह से दुर्गम बनाती हैं जैसा कि हम जानते हैं। यहाँ की हवा न केवल बहुत ठंडी है बल्कि खतरनाक रूप से पतली भी है जिसमें ऑक्सीजन का स्तर इतना कम है कि साँस लेना असंभव हो जाता है।

थर्मोस्फीयर (Thermosphere)

पृथ्वी की सतह से ऊपर थर्मोस्फीयर स्थित है जो कि एक्सोस्फीयर और मीसोस्फीयर के बीच स्थित वायुमंडल की एक परत है। "थर्मो" नाम का मतलब होता है "गर्मी'। यह परत अविश्वसनीय तापमान को दर्शाता है जो कि 4,500 डिग्री फ़ारेनहाइट तक बढ़ सकता है। फिर भी विडंबना यह है कि यदि आप थर्मोस्फीयर में प्रवेश करते हैं तो आपको बहुत ठंड लगेगी। अब आप सोच रहे होंगे कि ऐसा क्यों? क्योंकि इस क्षेत्र में विरल गैस अणु आपके शरीर में गर्मी को प्रभावी ढंग से स्थानांतरित करने के लिए बहुत कम मात्रा में हैं। इसी तरह अणुओं की यह कमी थर्मोस्फीयर को भयानक रूप से शांत बना देती है क्योंकि ध्वनि तरंगें इसके माध्यम से यात्रा नहीं कर सकती हैं।

आखिर थर्मोस्फीयर इतना गर्म क्यों? थर्मोस्फीयर सूर्य और आसपास के ब्रह्मांड से आने वाली एक्स-रे और पराबैंगनी (यूवी) विकिरण की निरंतर बमबारी को सहन करता है। ये ऊर्जावान किरणें इस परत में विरल कणों को उत्तेजित करती हैं और उन्हें असाधारण स्तर तक गर्म करती हैं।

थर्मोस्फीयर 319 मील (513 किलोमीटर) मोटा है जो इसे वायुमंडल की आंतरिक परतों की तुलना में बहुत मोटा बनाता है। हालाँकि, यह अभी भी ऊपर के एक्सोस्फीयर की विशालता के सामने बौना है।

अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन (ISS) थर्मोस्फीयर के भीतर पृथ्वी की परिक्रमा करता है जिसके साथ कई 'निम्न पृथ्वी कक्षा उपग्रह' हैं।

योण क्षेत्र (Ionosphere)

थर्मोस्फीयर के भीतर स्थित आयनमंडल पृथ्वी के वायुमंडल की एक आकर्षक परत है जो सतह से 37 से 190 मील (60-300 किमी) ऊपर तक फैली हुई है। यह क्षेत्र तीन अलग-अलग परतों में विभाजित है: F-लेयर, E-लेयर और D-लेयर। दिलचस्प बात यह है कि F-लेयर में प्रतिदिन परिवर्तन होता है। दिन के दौरान यह दो परतों में विभाजित हो जाती है और रात में फिर से जुड़कर एक हो जाती है। 

आयनमंडल की परतों की खोज E-लेयर से शुरू हुई जो 1901 में तब सामने आई जब गुग्लिल्मो मार्कोनी ने यूरोप और उत्तरी अमेरिका के बीच एक रेडियो सिग्नल सफलतापूर्वक प्रसारित किया। इस उपलब्धि ने प्रदर्शित किया कि सिग्नल लगभग 62 मील (100 किमी) की ऊँचाई पर स्थित विद्युत प्रवाहकीय परत से टकराया था। 

1927 में, सर एडवर्ड एपलटन ने औपचारिक रूप से इस क्षेत्र को (ई)लेक्ट्रिकल-लेयर नाम दिया जो कि वायुमंडलीय विज्ञान में एक महत्वपूर्ण मील का पत्थर था। जैसे-जैसे शोध आगे बढ़ा, अतिरिक्त प्रवाहकीय परतें पाई गईं और उन्हें वर्णमाला में अगले अक्षर डी-लेयर और एफ-लेयर दिए गए जिससे आयनमंडल को परिभाषित करने वाली तिकड़ी पूरी हो गई।

आयनमंडल हमारे वायुमंडल के सबसे गतिशील भागों में से एक है जो सूर्य से ऊर्जा को अवशोषित करते समय लगातार बदलता रहता है। यह अनोखा व्यवहार इसके नाम में परिलक्षित होता है जो आयन नामक विद्युत आवेशित कणों के निर्माण से उत्पन्न होता है। ये आयन तब बनते हैं जब सौर विकिरण इस परत में गैसों को उत्तेजित करता है।

यह आकर्षक परत मेसोस्फीयर, थर्मोस्फीयर और एक्सोस्फीयर सहित कई अन्य वायुमंडलीय परतों को ओवरलैप करती है। इसकी सीमाएँ इस बात पर निर्भर करती हैं कि इसे कितनी सौर ऊर्जा प्राप्त होती है जिससे यह वायुमंडल का वास्तव में सक्रिय और हमेशा बदलता रहने वाला हिस्सा बन जाता है।

इसके अलावा आयनमंडल के कुछ हिस्से पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर से मिलते हैं: वह क्षेत्र जहाँ आवेशित कण पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होते हैं। इस क्षेत्र में, आवेशित कणों और चुंबकीय क्षेत्रों के बीच परस्पर क्रिया और भी अधिक दिलचस्प हो जाती है।

यह आयनमंडल में ही है जहाँ हम प्रकृति की सबसे शानदार घटनाओं में से एक को देखते हैं: ऑरोरा। पृथ्वी के ध्रुवों के पास प्रकाश की ये आश्चर्यजनक रंगीन पट्टियाँ तब बनती हैं जब सूर्य से उच्च-ऊर्जा कण आयनमंडल में परमाणुओं के साथ परस्पर क्रिया करते हैं। पृथ्वी और सूर्य दोनों के चुंबकीय क्षेत्र इस विस्मयकारी प्रदर्शन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं तथा हमारे ग्रह के ऊपर कार्यरत गतिशील शक्तियों की एक चमकदार याद दिलाते हैं।

बहिर्मंडल (Exosphere)

बहिर्मंडल अन्य वायुमंडलीय परतों से अलग है जिनकी स्पष्ट सीमाएँ और परिभाषाएँ हैं। यह ठीक से बताना मुश्किल है कि बहिर्मंडल कहाँ से शुरू होता है या कहाँ समाप्त होता है क्योंकि इसकी सीमाएँ अंतरिक्ष की विशालता में धुंधली हो जाती हैं। आम तौर पर यह पृथ्वी की सतह से लगभग 10,000 किलोमीटर (62,000 मील) ऊपर से शुरू होता है लेकिन यह समुद्र तल से 190,000 किलोमीटर (118,000 मील) ऊपर तक फैल सकता है।

पृथ्वी के वायुमंडल के सबसे बाहरी छोर पर एक्सोस्फीयर है जो एक विशाल और विरल क्षेत्र है जहाँ हाइड्रोजन और हीलियम जैसी गैसें मौजूद हैं। हालाँकि, ये गैसें बहुत फैली हुई हैं, जिससे उनके बीच खाली जगह का विशाल विस्तार रह जाता है।

वायुमंडल के इस ठंडे हिस्से में साँस लेने के लिए कोई हवा नहीं है। इस वजह से यह जीवन के लिए अनुपयुक्त हो जाता है।

इस दूरस्थ परत में हवा अविश्वसनीय रूप से पतली होती है जिसमें कण इतने विरल होते हैं कि यह लगभग अंतरिक्ष के शून्य जैसा लगता है। यहाँ की परिस्थितियाँ वायुमंडल से परे पाई जाने वाली स्थितियों जैसी ही हैं।

एक्सोस्फीयर पृथ्वी के वायुमंडल की सबसे बाहरी सीमा को चिह्नित करता है जहाँ हमारे ग्रह का प्रभाव फीका पड़ जाता है और ब्रह्मांड का प्रभुत्व हो जाता है। यह असीम ब्रह्मांड से पहले की अंतिम सीमा के रूप में खड़ा है।

*layers of earth atmosphere