આપણી પૃથ્વી વાતાવરણ નામના હવાના એક વિશાળ આવરણથી ઘેરાયેલી છે. આ પૃથ્વી પરના બધા જીવંત પ્રાણીઓ તેમના અસ્તિત્વ માટે વાતાવરણ પર આધાર રાખે છે. તે આપણને શ્વાસ લેવા માટે હવા પૂરી પાડે છે અને સૂર્યની કિરણોના હાનિકારક પ્રભાવોથી આપણું રક્ષણ કરે છે. આ રક્ષણાત્મક આવરણ વિના, આપણે દિવસે સૂર્યની ગરમીથી બળી જઈએ અને રાત્રે ઠંડીમાં થીજી જઈએ. તેથી, હવાનો આ જથ્થો જ પૃથ્વી પરનું તાપમાન રહેવા યોગ્ય બનાવે છે.

શું તમે જાણો છો?
વાતાવરણમાં છોડવામાં આવતો કાર્બન ડાયોક્સાઇડ પૃથ્વીમાંથી ઉત્સર્જિત થતી ગરમીને ફસાવીને ગ્રીનહાઉસ અસર ઉત્પન્ન કરે છે. તેથી તેને ગ્રીનહાઉસ ગેસ કહેવામાં આવે છે અને તે વિના પૃથ્વી રહેવા માટે ખૂબ ઠંડી હોત. જો કે, જ્યારે કારખાનાના ધુમાડા અથવા કારના ધુમાડાને કારણે વાતાવરણમાં તેનું પ્રમાણ વધે છે, ત્યારે રોકાયેલી ગરમી પૃથ્વીનું તાપમાન વધારે છે. આને ગ્લોબલ વોર્મિંગ કહેવામાં આવે છે. તાપમાનમાં આ વધારો વિશ્વના સૌથી ઠંડા ભાગોમાં બરફ પીગળવાનું કારણ બને છે. પરિણામે સમુદ્રનું સ્તર વધે છે, જે દરિયાકિનારાના વિસ્તારોમાં પૂર લાવે છે. લાંબા ગાળે કેટલાંક છોડ અને પ્રાણીઓના વિનાશ તરફ દોરી જતા, એક સ્થળના આબોહવામાં આમૂલ પરિવર્તન આવી શકે છે.

વાતાવરણની રચના

શું તમે જાણો છો કે આપણે શ્વાસ લેતી વખતે જે હવા લઈએ છીએ તે ખરેખર ઘણા વાયુઓનું મિશ્રણ છે? નાઇટ્રોજન અને ઓક્સિજન એ બે વાયુઓ છે જે વાતાવરણનો મોટો ભાગ બનાવે છે.

ફિગ. 4.1: હવાના ઘટકો

વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયોક્સાઇડ, હીલિયમ, ઓઝોન, આર્ગોન અને હાઇડ્રોજન ઓછી માત્રામાં જોવા મળે છે. આ વાયુઓ ઉપરાંત, હવામાં નન્હાતા ધૂળના કણો પણ હાજર હોય છે. પાઇ ચાર્ટ તમને હવાના વિવિધ ઘટકોની ટકાવારી આપે છે (ફિગ. 4.1). નાઇટ્રોજન હવામાં સૌથી વધુ પ્રમાણમાં હોય તેવો વાયુ છે. જ્યારે આપણે શ્વાસ લઈએ છીએ, ત્યારે આપણે આપણા ફેફસાંમાં થોડી માત્રામાં નાઇટ્રોજન લઈએ છીએ અને તેને બહાર કાઢીએ છીએ. પરંતુ છોડને તેમના અસ્તિત્વ માટે નાઇટ્રોજનની જરૂર હોય છે. તેઓ હવામાંથી સીધા નાઇટ્રોજન લઈ શકતા નથી. જીવાણુઓ, જે માટીમાં અને કેટલાક છોડની જડોમાં રહે છે, હવામાંથી નાઇટ્રોજન લે છે અને તેનું સ્વરૂપ બદલે છે જેથી છોડ તેનો ઉપયોગ કરી શકે.

ઓક્સિજન હવામાં બીજો સૌથી વધુ પ્રમાણમાં હોય તેવો વાયુ છે. મનુષ્યો અને પ્રાણીઓ શ્વાસ લેતી વખતે હવામાંથી ઓક્સિજન લે છે. હરિત છોડ પ્રકાશસંશ્લેષણ દરમિયાન ઓક્સિજન ઉત્પન્ન કરે છે. આ રીતે હવામાં ઓક્સિજનનું પ્રમાણ સ્થિર રહે છે. જો આપણે વૃક્ષો કાપીએ તો આ સંતુલન ખોરવાઈ જાય છે.

કાર્બન ડાયોક્સાઇડ એ બીજો મહત્વપૂર્ણ વાયુ છે. હરિત છોડ તેમનો ખોરાક બનાવવા માટે કાર્બન ડાયોક્સાઇડનો ઉપયોગ કરે છે અને ઓક્સિજન મુક્ત કરે છે. મનુષ્યો અથવા પ્રાણીઓ કાર્બન ડાયોક્સાઇડ મુક્ત કરે છે. મનુષ્યો અથવા પ્રાણીઓ દ્વારા મુક્ત કરાતા કાર્બન ડાયોક્સાઇડની માત્રા છોડ દ્વારા વપરાતી માત્રા જેટલી જ લાગે છે જે એક સંપૂર્ણ સંતુલન બનાવે છે. જો કે, કોલસો અને તેલ જેવા ઇંધણના દહનથી આ સંતુલન ખોરવાઈ જાય છે. તેઓ દર વર્ષે વાતાવરણમાં અબજો ટન કાર્બન ડાયોક્સાઇડ ઉમેરે છે. પરિણામે, કાર્બન ડાયોક્સાઇડની વધેલી માત્રા પૃથ્વીના હવામાન અને આબોહવાને અસર કરી રહી છે.

શું તમે જાણો છો?
જ્યારે હવા ગરમ થાય છે, ત્યારે તે ફેલાય છે, હલકી બને છે અને ઉપર જાય છે. ઠંડી હવા ગાઢ અને ભારે હોય છે. તેથી જ તે નીચે ડૂબવાની વૃત્તિ ધરાવે છે. જ્યારે ગરમ હવા ઉપર ઉઠે છે, ત્યારે આસપાસના વિસ્તારમાંથી ઠંડી હવા ત્યાં ખાલી જગ્યા ભરવા માટે ધસી આવે છે. આ રીતે હવાનું પરિભ્રમણ થાય છે.

ટોચના વૈજ્ઞાનિક ગરમાવાનો માર્ગ ઓફર કરે છે

નોબલ વિજેતાનો ‘એસ્કેપ રૂટ’: એક્સોસ્ફિયરની રાસાયણિક રચના બદલો

વાતાવરણની રચના

આપણું વાતાવરણ પૃથ્વીની સપાટીથી શરૂ થઈને પાંચ સ્તરોમાં વહેંચાયેલું છે. આ ટ્રોપોસ્ફિયર, સ્ટ્રેટોસ્ફિયર, મેસોસ્ફિયર, થર્મોસ્ફિયર અને એક્સોસ્ફિયર છે (ફિગ. 4.2).

ટ્રોપોસ્ફિયર: આ સ્તર વાતાવરણનો સૌથી મહત્વપૂર્ણ સ્તર છે. તેની સરેરાશ ઊંચાઈ $13 \mathrm{~km}$ છે. આપણે શ્વાસ લઈએ છીએ તે હવા અહીં અસ્તિત્વમાં છે. વરસાદ, ધુમ્મસ અને ગાંડુવરસાદ જેવી લગભગ બધી જ હવામાનની ઘટનાઓ આ સ્તરમાં થાય છે.

ફિગ. 4.2: વાતાવરણના સ્તરો

સ્ટ્રેટોસ્ફિયર: ટ્રોપોસ્ફિયરની ઉપર સ્ટ્રેટોસ્ફિયર આવેલું છે. તે $50 \mathrm{~km}$ ની ઊંચાઈ સુધી વિસ્તરેલું છે. આ સ્તર મેઘો અને સંકળાયેલી હવામાનની ઘટનાઓથી લગભગ મુક્ત છે, જે વિમાનો ઉડાવવા માટેની સૌથી આદર્શ પરિસ્થિતિઓ બનાવે છે. સ્ટ્રેટોસ્ફિયરની એક મહત્વપૂર્ણ વિશેષતા એ છે કે તેમાં ઓઝોન વાયુનો એક સ્તર હોય છે. આપણે હમણાં જ શીખ્યા છીએ કે તે આપણને સૂર્યની કિરણોના હાનિકારક પ્રભાવોથી કેવી રીતે બચાવે છે.

મેસોસ્ફિયર: આ વાતાવરણનો ત્રીજો સ્તર છે. તે સ્ટ્રેટોસ્ફિયરની ઉપર આવેલું છે. તે $80 \mathrm{~km}$ ની ઊંચાઈ સુધી વિસ્તરેલું છે. અવકાશમાંથી પ્રવેશતી વખતે ઉલ્કાઓ આ સ્તરમાં બળી જાય છે.

થર્મોસ્ફિયર: થર્મોસ્ફિયરમાં ઊંચાઈ વધવા સાથે તાપમાન ખૂબ જ ઝડપથી વધે છે. આયોનોસ્ફિયર આ સ્તરનો એક ભાગ છે. તે 80-400 કિમી વચ્ચે વિસ્તરેલું છે. આ સ્તર રેડિયો પ્રસારણમાં મદદ કરે છે. હકીકતમાં, પૃથ્વીમાંથી પ્રસારિત થતા રેડિયો તરંગો આ સ્તર દ્વારા પૃથ્વી પર પાછા પરાવર્તિત થાય છે.

એક્સોસ્ફિયર: વાતાવરણનો સૌથી ઉપરનો સ્તર એક્સોસ્ફિયર તરીકે ઓળખાય છે. આ સ્તરમાં હવા ખૂબ જ પાતળી હોય છે. હીલિયમ અને હાઇડ્રોજન જેવા હલકા વાયુઓ અહીંથી અવકાશમાં તરી જાય છે.

હવામાન અને આબોહવા

“શું આજે વરસાદ પડશે?” “શું આજે તેજસ્વી અને સૂર્યપ્રકાશયુક્ત હશે?” એક દિવસની મેચની નસીબગ્રસ્તાની અનુમાન લગાવતા ચિંતિત ક્રિકેટ પ્રેમીઓ પાસેથી આપણે કેટલી વાર સાંભળ્યું છે? જો આપણે આપણા શરીરને રેડિયો અને મન તેનો સ્પીકર ગણીએ, તો હવામાન એ કંઈક છે જે તેના નિયંત્રણ નોબ સાથે ખેલે છે. હવામાન એ વાતાવરણની આ કલાકદીઠ, દિવસદીઠ સ્થિતિ છે. ગરમ અથવા ભેજયુક્ત હવામાન વ્યક્તિને ચીડિયાપણું લાવી શકે છે. એક સુખદ, ઠંડી હવા ચાલતી હવામાન વ્યક્તિને આનંદિત બનાવી શકે છે અને એક પિકનિકની યોજના પણ બનાવી શકે છે. હવામાન દિવસે દિવસે નાટકીય રીતે બદલાઈ શકે છે. જો કે, લાંબા સમયગાળા માટે એક સ્થળની સરેરાશ હવામાન સ્થિતિ તે સ્થળની આબોહવાનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે. હવે તમે સમજો છો કે આપણી પાસે દૈનિક હવામાન અનુમાનો કેમ હોય છે.

ચાલો કરીએ
દસ દિવસ માટે સ્થાનિક અખબારમાંથી હવામાન અહેવાલ નોંધો અને હવામાનમાં થતા ફેરફારોનું નિરીક્ષણ કરો.

શું તમે જાણો છો?
તમને જાણીને આશ્ચર્ય થશે કે પૃથ્વી સૂર્યની ઊર્જાનો માત્ર $2,000,000,000$ ભાગમાં 1 ભાગ પ્રાપ્ત કરે છે.

તાપમાન

તમે દરરોજ અનુભવો છો તે તાપમાન વાતાવરણનું તાપમાન છે. હવાની ગરમી અને ઠંડકની ડિગ્રીને તાપમાન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

વાતાવરણનું તાપમાન દિવસ અને રાત વચ્ચે જ નહીં પણ ઋતુ પ્રમાણે પણ બદલાય છે. ઉનાળો શિયાળા કરતાં વધુ ગરમ હોય છે.

તાપમાનના વિતરણને પ્રભાવિત કરતું એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ સૂર્યપ્રકાશ છે. સૂર્યપ્રકાશ એ પૃથ્વી દ્વારા અવરોધિત થતી આવતી સૌર ઊર્જા છે.

સૂર્યપ્રકાશની માત્રા વિષુવવૃત્તથી ધ્રુવો તરફ ઘટે છે. તેથી,

ફિગ. 4.3: હવામાન સાધનો

શું તમે જાણો છો
તાપમાન માપવાનું પ્રમાણભૂત એકમ ડિગ્રી સેલ્સિયસ છે. તેની શોધ એન્ડર્સ સેલ્સિયસ દ્વારા કરવામાં આવી હતી. સેલ્સિયસ સ્કેલ પર પાણી $0^{\circ} \mathrm{C}$ પર થીજે છે અને $100^{\circ} \mathrm{C}$ પર ઉકળે છે.

તાપમાન એ જ રીતે ઘટે છે. હવે તમે સમજો છો કે ધ્રુવો બરફથી શા માટે ઢંકાયેલા છે? જો પૃથ્વીનું તાપમાન ખૂબ વધારે વધે, તો તે કેટલાક પાકો માટે ઉગવા માટે ખૂબ ગરમ બની જશે. શહેરોમાં તાપમાન ગામડાં કરતાં ઘણું વધારે હોય છે. ઇમારતોમાં કોંક્રિટ અને ધાતુઓ અને રસ્તાઓનું એસ્ફાલ્ટ દિવસ દરમિયાન ગરમ થાય છે. આ ગરમી રાત્રે છોડવામાં આવે છે.

ઉપરાંત, શહેરોની ભીડભાડવાળી ઊંચી ઇમારતો ગરમ હવાને ફસાવે છે અને આમ શહેરોનું તાપમાન વધારે છે.

હવાનું દબાણ

તમને જાણીને આશ્ચર્ય થશે કે આપણી ઉપરની હવા આપણા શરીર પર ખૂબ જ મોટા બળથી દબાણ કરે છે. જો કે, આપણે તે અનુભવતા પણ નથી. આનું કારણ એ છે કે હવા આપણા પર બધી દિશાઓથી દબાણ કરે છે અને આપણું શરીર એક પ્રતિદબાણ લાગુ કરે છે.

હવાનું દબાણ એ પૃથ્વીની સપાટી પર હવાના વજન દ્વારા લાગુ પડતા દબાણ તરીકે વ્યાખ્યાયિત કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ આપણે વાતાવરણના સ્તરો ઉપર જઈએ છીએ, દબાણ ઝડપથી ઘટે છે. સમુદ્ર સપાટી પર હવાનું દબાણ સૌથી વધુ હોય છે અને ઊંચાઈ સાથે ઘટે છે. આડી રીતે હવાના દબાણનું વિતરણ આપેલ સ્થળે હવાના તાપમાનથી પ્રભાવિત થાય છે. જે વિસ્તારોમાં તાપમાન વધારે હોય છે ત્યાં હવા ગરમ થાય છે અને ઉપર ઉઠે છે. આ એક નીચા દબાણ વાળો વિસ્તાર બનાવે છે. નીચા દબાણ સાથે વાદળછાયું આકાશ અને ભીનું હવામાન સંકળાયેલું છે.

નીચા તાપમાન ધરાવતા વિસ્તારોમાં હવા ઠંડી હોય છે. તે તેથી ભારે હોય છે. ભારે હવા નીચે ડૂબે છે અને એક ઊંચા દબાણ વાળો વિસ્તાર બનાવે છે. ઊંચા દબાણ સાથે સ્પષ્ટ અને સૂર્યપ્રકાશયુક્ત આકાશ સંકળાયેલું છે.

હવા હંમેશા ઊંચા દબાણ વાળા વિસ્તારોથી નીચા દબાણ વાળા વિસ્તારો તરફ ફરે છે.

શું તમે જાણો છો?
ચંદ્ર પર હવા નથી અને તેથી હવાનું દબાણ પણ નથી.
જ્યારે તેઓ ચંદ્ર પર જાય છે ત્યારે અવકાશયાત્રીઓએ હવાથી ભરેલા વિશેષ રક્ષણાત્મક અવકાશ સુટ પહેરવા પડે છે. જો તેઓએ આ અવકાશ સુટ ન પહેર્યા હોત, તો અવકાશયાત્રીઓના શરીર દ્વારા લાગુ પડતું પ્રતિદબાણ રક્તવાહિનીઓને ફાટી જવા માટે કારણભૂત બનત. અવકાશયાત્રીઓ લોહી વહેતા.

પવન

ઊંચા દબાણ વાળા વિસ્તારોથી નીચા દબાણ વાળા વિસ્તારો તરફ હવાની હિલચાલને પવન કહેવામાં આવે છે. તમે પવનને કામ કરતા જોઈ શકો છો કારણ કે તે ફૂટપાથ પર સૂકાં પાંદડાં ઉડાવે છે અથવા તોફાન દરમિયાન વૃક્ષોને ઉખેડી નાખે છે. કેટલીકવાર જ્યારે પવન હળવો વાય છે ત્યારે તમે તેને ધુમાડો અથવા બારીક ધૂળ ઉડાડતા પણ જોઈ શકો છો. કેટલીકવાર પવન એટલો મજબૂત હોઈ શકે છે કે તેની વિરુદ્ધ ચાલવું મુશ્કેલ બની જાય છે. તમે અનુભવ્યું હશે કે પવનવાળા દિવસે છત્રી પકડવી સહેલી નથી. કેટલાંક અન્ય ઉદાહરણો વિચારો જ્યારે તીવ્ર પવને તમારા માટે સમસ્યાઓ ઊભી કરી હોય. પવનોને મોટેભાગે ત્રણ પ્રકારમાં વહેંચી શકાય છે.

શું તમે જાણો છો?
પવનનું નામ જે દિશામાંથી તે વાય છે તે દિશાના નામ પરથી રાખવામાં આવે છે, ઉદાહરણ તરીકે પશ્ચિમમાંથી વાતો પવનને પશ્ચિમી પવન કહેવામાં આવે છે.

1. સ્થાયી પવનો - વેપારી પવનો, પશ્ચિમી પવનો અને પૂર્વી પવનો સ્થાયી પવનો છે. આ એક ચોક્કસ દિશામાં વર્ષભર સતત વાય છે.
2. ઋતુગત પવનો - આ પવનો વિવિધ ઋતુઓમાં તેમની દિશા બદલે છે. ઉદાહરણ તરીકે ભારતમાં મોસમી પવનો.
3. સ્થાનિક પવનો - આ દિવસના અથવા વર્ષના ચોક્કસ સમયગાળા દરમિયાન માત્ર એક નાના વિસ્તારમાં વાય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જમીન અને સમુદ્રની લહેર. શું તમને ભારતના ઉત્તરી મેદાનોના ગરમ અને સૂકા સ્થાનિક પવનની યાદ છે? તેને લૂ કહેવામાં આવે છે.

ફિગ. 4.4: મુખ્ય દબાણ પટ્ટા અને પવન પ્રણાલી

ચક્રવાત - પ્રકૃતિનો ક્રોધ
ભારતના પૂર્વી સમુદ્ર કિનારે સ્થિત ઓડિશા બંગાળની ખાડીમાં ઉદ્ભવતા ચક્રવાતો માટે સંવેદનશીલ છે. 17-18 ઓક્ટોબર 1999 ના રોજ, ચક્રવાતે રાજ્યના પાંચ જિલ્લાઓને અસર કરી હતી. બીજો સુપરસાયક્લોન 29 ઓક્ટોબર 1999 ના રોજ આવ્યો હતો, જેણે રાજ્યના મોટા ભાગનો નાશ કર્યો હતો. થયેલી નુકસાની મુખ્યત્વે ત્રણ પરિબળોને કારણે હતી: પવનની ગતિ, વરસાદ અને જુવારનો ભરતી. લગભગ
ચક્રવાત દ્વારા થયેલો નાશ

$260 \mathrm{~km}$. પ્રતિ કલાકની ગતિવાળા પવનો 36 કલાકથી વધુ સમય સુધી ચાલુ રહ્યા. આ ઉચ્ચ ગતિવાળા પવનોએ વૃક્ષોને ઉખેડી નાખ્યા અને કુચ્ચા મકાનોને નુકસાન પહોંચાડ્યું. અનેક ઔદ્યોગિક શેડ અને અન્ય મકાનોની છત પણ ઉડી ગઈ. વીજ પુરવઠો અને ટેલિકોમ લાઇન સંપૂર્ણપણે તૂટી ગઈ. ચક્રવાતના પ્રભાવ હેઠળ ત્રણ દિવસ સતત ભારે વરસાદ પડ્યો. આ વરસાદને કારણે ઓડિશાની મુખ્ય નદીઓમાં પૂર આવ્યું. ચક્રવાતી પવનોએ જુવારની લહેરો ઊભી કરી જે $20 \mathrm{~km}$. અંદર ભૂમિ તરફ વહી ગઈ અને દરિયાકિનારાના વિસ્તારોમાં વ્યાપક વિનાશ લાવ્યા. 7 થી $10 \mathrm{~m}$ ઊંચી જુવારની લહેર અચાનક આવી અને ઊભા ચોખાની પાકને ભારે નુકસાન પહોંચાડ્યું.

ચક્રવાતની ઉત્પત્તિ 25 ઓક્ટોબર 1999 ના રોજ પોર્ટ બ્લે