શું વ્યક્તિ હવા વિના જીવી શકે છે? આપણે દિવસમાં બે-ત્રણ વાર ખોરાક ખાઈએ છીએ અને વધુ વારંવાર પાણી પીઈએ છીએ પરંતુ દર થોડી સેકંડે શ્વાસ લઈએ છીએ. હવા તમામ સજીવોના અસ્તિત્વ માટે આવશ્યક છે. મનુષ્ય જેવા કેટલાક સજીવો થોડા સમય માટે ખોરાક અને પાણી વિના જીવી શકે છે પરંતુ હવામાં શ્વાસ લીધા વિના થોડી મિનિટ પણ જીવી શકતા નથી. તે દર્શાવે છે કે આપણે વાતાવરણને વધુ વિગતવાર કેમ સમજવું જોઈએ. વાતાવરણ વિવિધ વાયુઓનું મિશ્રણ છે અને તે પૃથ્વીને ચારે બાજુથી ઘેરી લે છે. તેમાં મનુષ્યો અને પ્રાણીઓ માટે પ્રાણવાયુ (ઓક્સિજન) અને વનસ્પતિઓ માટે કાર્બન ડાયોક્સાઈડ જેવા જીવનદાયી વાયુઓ છે. હવા પૃથ્વીના દળનો અભિન્ન ભાગ છે અને વાતાવરણના કુલ દળનો 99 ટકા ભાગ પૃથ્વીની સપાટીથી $32 \mathrm{~km}$ની ઊંચાઈ સુધી મર્યાદિત છે. હવા રંગહીન અને ગંધહીન છે અને તે ત્યારે જ અનુભવી શકાય છે જ્યારે તે પવન તરીકે વાય છે.

શું તમે કલ્પના કરી શકો છો કે વાતાવરણમાં ઓઝોનની ગેરહાજરીમાં આપણું શું થશે?

વાતાવરણની રચના

વાતાવરણ વાયુઓ, પાણીની વરાળ અને ધૂળના કણોથી બનેલું છે. વાતાવરણની ઉચ્ચ સ્તરોમાં વાયુઓનું પ્રમાણ એવી રીતે બદલાય છે કે $120 \mathrm{~km}$ની ઊંચાઈએ પ્રાણવાયુ લગભગ નગણ્ય માત્રામાં હશે. તે જ રીતે, કાર્બન ડાયોક્સાઈડ અને પાણીની વરાળ પૃથ્વીની સપાટીથી માત્ર $90 \mathrm{~km}$ સુધી જ જોવા મળે છે.

વાયુઓ

હવામંડલશાસ્ત્રની દૃષ્ટિએ કાર્બન ડાયોક્સાઈડ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ વાયુ છે કારણ કે તે આવતા સૌર કિરણોત્સર્ગ માટે પારદર્શક છે પરંતુ બહાર જતા પૃથ્વીના કિરણોત્સર્ગ માટે અપારદર્શક છે. તે પૃથ્વીના કિરણોત્સર્ગનો એક ભાગ શોષી લે છે અને તેનો કેટલાક ભાગ પૃથ્વીની સપાટી તરફ પાછો પરાવર્તિત કરે છે. તે ગ્રીનહાઉસ અસર માટે મોટે ભાગે જવાબદાર છે. અન્ય વાયુઓનું પ્રમાણ સ્થિર છે પરંતુ ફોસિલ ઇંધણના દહનને કારણે ગયા કેટલાક દાયકાઓમાં કાર્બન ડાયોક્સાઈડનું પ્રમાણ વધી રહ્યું છે. આથી હવાનું તાપમાન પણ વધ્યું છે. ઓઝોન વાતાવરણનો બીજો મહત્વપૂર્ણ ઘટક છે જે પૃથ્વીની સપાટીથી 10 અને $50 \mathrm{~km}$ વચ્ચે જોવા મળે છે અને ફિલ્ટર તરીકે કાર્ય કરે છે અને સૂર્યમાંથી નીકળતા પરાબેંગી કિરણોને શોષી લે છે અને તેમને પૃથ્વીની સપાટી સુધી પહોંચતા અટકાવે છે.

પાણીની વરાળ

પાણીની વરાળ પણ વાતાવરણમાં એક ચલ વાયુ છે, જે ઊંચાઈ સાથે ઘટે છે. ગરમ અને ભીના ઉષ્ણકટિબંધમાં, તે હવાના કદનો ચાર ટકા હોઈ શકે છે, જ્યારે રણ અને ધ્રુવીય પ્રદેશોના શુષ્ક અને ઠંડા વિસ્તારોમાં, તે હવાના એક ટકા કરતાં પણ ઓછી હોઈ શકે છે. પાણીની વરાળ વિષુવવૃત્તથી ધ્રુવો તરફ પણ ઘટે છે. તે સૂર્યમાંથી આવતા સૌર કિરણોત્સર્ગના ભાગોને પણ શોષી લે છે અને પૃથ્વીના વિકિરિત ઉષ્માને સાચવે છે. આમ, તે ધાબળાની જેમ કાર્ય કરે છે જે પૃથ્વીને ખૂબ ઠંડી અથવા ખૂબ ગરમ બનવા દેતું નથી. પાણીની વરાળ હવામાં સ્થિરતા અને અસ્થિરતામાં પણ ફાળો આપે છે.

ધૂળના કણો

વાતાવરણમાં નાના ઘન કણોને રાખવાની પર્યાપ્ત ક્ષમતા છે, જે વિવિધ સ્ત્રોતોમાંથી ઉદ્ભવી શકે છે અને તેમાં સમુદ્રનું મીઠું, બારીક માટી, ધુમાડો-કાજળ, રાખ, પરાગ, ધૂળ અને ઉલ્કાઓના વિભંજિત કણોનો સમાવેશ થાય છે. ધૂળના કણો સામાન્ય રીતે વાતાવરણની નીચલા સ્તરોમાં કેન્દ્રિત હોય છે; છતાં, સંવહનીય હવાના પ્રવાહો તેમને મોટી ઊંચાઈએ પહોંચાડી શકે છે. ધૂળના કણોનું વધુ સાંદ્રતા ઉપોષ્ણકટિબંધીય અને શીતોષ્ણ પ્રદેશોમાં વિષુવવૃત્તીય અને ધ્રુવીય પ્રદેશોની તુલનામાં શુષ્ક પવનોને કારણે જોવા મળે છે. ધૂળ અને મીઠાના કણો હાઇગ્રોસ્કોપિક કેન્દ્રો તરીકે કાર્ય કરે છે જેની આસપાસ પાણીની વરાળ ઘનીકૃત થઈને વાદળો ઉત્પન્ન કરે છે.

વાતાવરણનું બંધારણ

વાતાવરણમાં વિવિધ ઘનતા અને તાપમાન સાથેના વિવિધ સ્તરોનો સમાવેશ થાય છે. ઘનતા પૃથ્વીની સપાટીની નજીક સૌથી વધુ હોય છે અને ઊંચાઈ વધવા સાથે ઘટે છે. તાપમાનની સ્થિતિના આધારે વાતાવરણના સ્તંભને પાંચ વિવિધ સ્તરોમાં વહેંચવામાં આવ્યો છે. તે છે: ક્ષોભમંડલ, સ્તરમંડલ, મધ્યમંડલ, ઉષ્ણમંડલ અને બાહ્યમંડલ.

ક્ષોભમંડલ વાતાવરણનો સૌથી નીચેનો સ્તર છે. તેની સરેરાશ ઊંચાઈ $13 \mathrm{~km}$ છે અને ધ્રુવો પાસે લગભગ $8 \mathrm{~km}$ની ઊંચાઈ સુધી અને વિષુવવૃત્ત પર લગભગ $18 \mathrm{~km}$ સુધી વિસ્તરેલું છે. ક્ષોભમંડલની જાડાઈ વિષુવવૃત્ત પર સૌથી વધુ છે કારણ કે મજબૂત સંવહનીય પ્રવાહો દ્વારા ઉષ્મા મોટી ઊંચાઈએ પહોંચાડવામાં આવે છે. આ સ્તરમાં ધૂળના કણો અને પાણીની વરાળ હોય છે. આબોહવા અને હવામાનમાં તમામ ફેરફારો આ સ્તરમાં થાય છે. આ સ્તરમાં તાપમાન $165 \mathrm{~m}$ ઊંચાઈએ $1 \mathrm{C}$નો દરે ઘટે છે. તમામ જૈવિક પ્રવૃત્તિઓ માટે આ સૌથી મહત્વપૂર્ણ સ્તર છે.

ક્ષોભમંડલને સ્તરમંડલથી અલગ કરતા ક્ષેત્રને ક્ષોભસીમા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ક્ષોભસીમા પર હવાનું તાપમાન વિષુવવૃત્ત પર લગભગ માઈનસ $80^{\circ} \mathrm{C}$ અને ધ્રુવો પર લગભગ માઈનસ $45^{\circ} \mathrm{C}$ હોય છે. અહીં તાપમાન લગભગ સ્થિર હોય છે, અને તેથી તેને ક્ષોભસીમા કહેવામાં આવે છે. સ્તરમંડલ ક્ષોભસીમાની ઉપર જોવા મળે છે અને $50 \mathrm{~km}$ની ઊંચાઈ સુધી વિસ્તરેલું છે. સ્તરમંડલની એક મહત્વપૂર્ણ વિશેષતા એ છે કે તેમાં ઓઝોન સ્તર હોય છે. આ સ્તર પરાબેંગી કિરણોત્સર્ગને શોષી લે છે અને પૃથ્વી પરના જીવનને ઊર્જાની તીવ્ર, હાનિકારક સ્વરૂપથી રક્ષણ આપે છે.

મધ્યમંડલ સ્તરમંડલની ઉપર આવેલું છે, જે $80 \mathrm{~km}$ની ઊંચાઈ સુધી વિસ્તરેલું છે. આ સ્તરમાં, ફરી એકવાર, તાપમાન ઊંચાઈ વધવા સાથે ઘટવાનું શરૂ થાય છે અને $80 \mathrm{~km}$ની ઊંચાઈએ માઈનસ $100 \mathrm{C}$ સુધી પહોંચે છે. મધ્યમંડલની ઉપરની મર્યાદાને મધ્યસીમા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આયનમંડલ મધ્યસીમાની ઉપર 80 અને 400 $\mathrm{km}$ વચ્ચે સ્થિત છે. તેમાં વિદ્યુતભારિત કણો હોય છે જેને આયન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે, અને તેથી તેને આયનમંડલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. પૃથ્વી પરથી પ્રસારિત રેડિયો તરંગો આ સ્તર દ્વારા પૃથ્વી પર પરાવર્તિત થાય છે. અહીં તાપમાન ઊંચાઈ સાથે વધવાનું શરૂ થાય છે. ઉષ્ણમંડલની ઉપર વાતાવરણનો સૌથી ઉપરનો સ્તર

આકૃતિ 7.1 : વાતાવરણનું બંધારણ બાહ્યમંડલ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ સૌથી ઉંચો સ્તર છે પરંતુ તેના વિશે ખૂબ ઓછું જાણવા મળ્યું છે. તેમાં જે સામગ્રી છે, તે આ સ્તરમાં અત્યંત વિરલ છે, અને તે ધીમે ધીમે બાહ્ય અવકાશ સાથે મિલન પામે છે. જોકે વાતાવરણના તમામ સ્તરો આપણા પર પ્રભાવ દાખવતા હશે, ભૂગોળશાસ્ત્રીઓ વાતાવરણના પ્રથમ બે સ્તરો સાથે સંકળાયેલા છે.

હવામાન અને આબોહવાના તત્વો

વાતાવરણના મુખ્ય તત્વો જે બદલાવને આધીન છે અને જે પૃથ્વી પર માનવ જીવનને પ્રભાવિત કરે છે તે તાપમાન, દબાણ, પવનો, ભેજ, વાદળો અને વરસાદ છે. આ તત્વોની વિગતવાર ચર્ચા પ્રકરણ 8, 9 અને 10માં કરવામાં આવી છે.

અભ્યાસ

1. બહુવિકલ્પ પ્રશ્નો.

(i) નીચેનામાંથી કયો વાયુ વાતાવરણના મુખ્ય ભાગની રચના કરે છે?
(a) પ્રાણવાયુ
(c) આર્ગોન
(b) નાઇટ્રોજન
(d) કાર્બન ડાયોક્સાઈડ

(ii) મનુષ્યો માટે મહત્વપૂર્ણ વાતાવરણીય સ્તર છે:
(a) સ્તરમંડલ
(c) ક્ષોભમંડલ
(b) મધ્યમંડલ
(d) આયનમંડલ

(iii) સમુદ્રનું મીઠું, પરાગ, રાખ, ધુમાડો-કાજળ, બારીક માટી - આ સાથે સંકળાયેલ છે:
(a) વાયુઓ
(c) પાણીની વરાળ
(b) ધૂળના કણો
(d) ઉલ્કાઓ

(iv) વાતાવરણની કઈ ઊંચાઈએ પ્રાણવાયુ નગણ્ય માત્રામાં હોય છે:
(a) $90 \mathrm{~km}$
(c) $100 \mathrm{~km}$
(b) $120 \mathrm{~km}$
(d) $150 \mathrm{~km}$

(v) નીચેનામાંથી કયો વાયુ આવતા સૌર કિરણોત્સર્ગ માટે પારદર્શક અને બહાર જતા પૃથ્વીના કિરણોત્સર્ગ માટે અપારદર્શક છે?
(a) પ્રાણવાયુ
(c) હીલિયમ
(b) નાઇટ્રોજન
(d) કાર્બન ડાયોક્સાઈડ

2. નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આશરે 30 શબ્દોમાં આપો.

(i) તમે વાતાવરણથી શું સમજો છો?

(ii) હવામાન અને આબોહવાના તત્વો કયા છે?

(iii) વાતાવરણની રચનાનું વર્ણન કરો.

(iv) વાતાવરણના તમામ સ્તરોમાંથી ક્ષોભમંડલ સૌથી મહત્વપૂર્ણ કેમ છે?

3. નીચેના પ્રશ્નોના જવાબ આશરે 150 શબ્દોમાં આપો.

(i) વાતાવરણની રચનાનું વર્ણન કરો.

(ii) વાતાવરણના બંધારણ માટે યોગ્ય આકૃતિ દોરો અને તેને લેબલ કરો અને તેનું વર્ણન કરો.