પહેલાના અધ્યાય 8 માં પૃથ્વીની સપાટી પર તાપમાનનું અસમાન વિતરણ વર્ણવવામાં આવ્યું હતું. હવા ગરમ થાય છે ત્યારે વિસ્તરણ પામે છે અને ઠંડી થાય છે ત્યારે સંકોચન પામે છે. આના પરિણામે વાતાવરણીય દબાણમાં ફેરફારો થાય છે. પરિણામ એ આવે છે કે તે હવાની ગતિને ઊંચા દબાણથી નીચા દબાણ તરફ લઈ જવા માટે પ્રેરિત કરે છે, જે હવાને ગતિમાં મૂકે છે. તમે પહેલાથી જ જાણો છો કે આડી ગતિમાં હવા પવન છે. વાતાવરણીય દબાણ એ પણ નક્કી કરે છે કે હવા ક્યારે ઉપર ઉઠશે અથવા નીચે બેસશે. પવન ગ્રહ ભરમાં ઉષ્ણતા અને ભેજનું પુનર્વિતરણ કરે છે, જેના દ્વારા સમગ્ર ગ્રહ માટે સતત તાપમાન જાળવી રાખે છે. ભેજયુક્ત હવાનું ઊભી દિશામાં ઉછાળો તેને ઠંડી પાડે છે જેથી વાદળો બને છે અને વરસાદ લાવે છે. આ અધ્યાય દબાણના તફાવતોના કારણો, વાતાવરણીય પરિભ્રમણને નિયંત્રિત કરતા બળો, પવનની અશાંત પેટર્ન, હવાના સમૂહોની રચના, હવાના સમૂહો એકબીજા સાથે ક્રિયાપ્રતિક્રિયા કરે છે ત્યારે અસ્થિર હવામાન અને હિંસક ઉષ્ણકટિબંધીય તોફાનોની ઘટનાને સમજાવવા માટે સમર્પિત છે.

વાતાવરણીય દબાણ

શું તમને ખ્યાલ છે કે આપણા શરીર પર ઘણું બધું હવાનું દબાણ હોય છે. જેમ જેમ કોઈ વ્યક્તિ ઉપર જાય છે તેમ હવા પાતળી થતી જાય છે અને સાસ ચડે છે.

સરેરાશ સમુદ્ર સપાટીથી વાતાવરણની ટોચ સુધી એકમ ક્ષેત્રફળમાં સમાયેલ હવાના સ્તંભના વજનને વાતાવરણીય દબાણ કહેવામાં આવે છે. વાતાવરણીય દબાણ મિલીબારના એકમોમાં વ્યક્ત કરવામાં આવે છે. સમુદ્ર સપાટી પર સરેરાશ વાતાવરણીય દબાણ $1,013.2$ મિલીબાર છે. ગુરુત્વાકર્ષણના કારણે સપાટી પરની હવા ગાઢ હોય છે અને તેથી તેનું દબાણ વધારે હોય છે. હવાના દબાણને મરક્યુરી બેરોમીટર અથવા એનરોઇડ બેરોમીટરની મદદથી માપવામાં આવે છે. તમારી પુસ્તક, પ્રેક્ટિકલ વર્ક ઇન જ્યોગ્રાફી - પાર્ટ I (NCERT, 2006) નો સંદર્ભ લો અને આ સાધનો વિશે જાણો. ઊંચાઈ સાથે દબાણ ઘટે છે. કોઈપણ ઊંચાઈએ તે સ્થળેથી સ્થળે બદલાય છે અને તેની વિવિધતા હવાની ગતિનું પ્રાથમિક કારણ છે, એટલે કે પવન જે ઊંચા દબાણવાળા વિસ્તારોમાંથી નીચા દબાણવાળા વિસ્તારો તરફ વહે છે.

દબાણનું ઊભી દિશામાં વિવિધતા

નીચલા વાતાવરણમાં ઊંચાઈ સાથે દબાણ ઝડપથી ઘટે છે. ઊંચાઈમાં દરેક $100 \mathrm{~m}$ વધારા માટે ઘટાડો લગભગ $1 \mathrm{mb}$ જેટલો થાય છે. તે હંમેશા સમાન દરે ઘટતું નથી. કોષ્ટક 9.1 માનક વાતાવરણ માટે પસંદ કરેલી ઊંચાઈના સ્તરો પર સરેરાશ દબાણ અને તાપમાન આપે છે.

કોષ્ટક 9.1 : પસંદ કરેલા સ્તરો પર માનક દબાણ અને તાપમાન

ઊભી દબાણ ઢાળ બળ આડા દબાણ ઢાળ કરતાં ઘણું મોટું છે. પરંતુ, તે સામાન્ય રીતે લગભગ સમાન પરંતુ વિરુદ્ધ ગુરુત્વાકર્ષણ બળ દ્વારા સંતુલિત હોય છે. તેથી, આપણે મજબૂત ઉપરની દિશામાં વહેતા પવનનો અનુભવ કરતા નથી.

દબાણનું આડું વિતરણ

દબાણમાં નાના તફાવતો પવનની દિશા અને

આકૃતિ 9.1 : ઉત્તરી ગોળાર્ધમાં સમદબાણ રેખાઓ, દબાણ અને પવન પ્રણાલીઓ

વેગની દ્રષ્ટિએ ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે. સતત સ્તરો પર સમદબાણ રેખાઓ દોરીને દબાણના આડા વિતરણનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે. સમદબાણ રેખાઓ એ સમાન દબાણ ધરાવતા સ્થળોને જોડતી રેખાઓ છે. દબાણ પર ઊંચાઈના પ્રભાવને દૂર કરવા માટે, તેની સરખામણી માટે સમુદ્ર સપાટી સુધી ઘટાડીને કોઈપણ સ્ટેશન પર માપવામાં આવે છે. સમુદ્ર સપાટીનું દબાણ વિતરણ હવામાન નકશા પર બતાવવામાં આવ્યું છે.

આકૃતિ 9.1 દબાણ પ્રણાલીઓને અનુરૂપ સમદબાણ રેખાઓની પેટર્ન બતાવે છે. નીચા દબાણની પ્રણાલી એક અથવા વધુ સમદબાણ રેખાઓ દ્વારા ઘેરાયેલી હોય છે જેનું કેન્દ્રમાં સૌથી નીચું દબાણ હોય છે. ઊંચા દબાણની પ્રણાલી પણ એક અથવા વધુ સમદબાણ રેખાઓ દ્વારા ઘેરાયેલી હોય છે જેનું કેન્દ્રમાં સૌથી વધુ દબાણ હોય છે.

સમુદ્ર સપાટી દબાણનું વિશ્વ વિતરણ

જાન્યુઆરી અને જુલાઈ માં સમુદ્ર સપાટી દબાણનું વિશ્વ વિતરણ આકૃતિ 9.2 અને 9.3 માં બતાવવામાં આવ્યું છે. વિષુવવૃત્તની નજીક સમુદ્ર સપાટીનું દબાણ ઓછું હોય છે અને આ વિસ્તારને વિષુવવૃત્તીય નીચા દબાણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. $30 \mathrm{~N}$ અને $30^{\circ} \mathrm{S}$ સાથે ઉપઉષ્ણકટિબંધીય ઊંચા દબાણ તરીકે ઓળખાતા ઊંચા દબાણવાળા વિસ્તારો જોવા મળે છે. વધુ ધ્રુવ તરફ $60^{\circ} \mathrm{N}$ અને $60^{\circ} \mathrm{S}$ સાથે, નીચા દબાણના પટ્ટાઓને ઉપધ્રુવીય નીચા દબાણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ધ્રુવોની નજીક દબાણ ઊંચું હોય છે અને તેને ધ્રુવીય ઊંચા દબાણ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આ દબાણ પટ્ટાઓ કાયમી

આકૃતિ 9.2 : દબાણનું વિતરણ (મિલીબારમાં) — જાન્યુઆરી

આકૃતિ 9.3 : દબાણનું વિતરણ (મિલીબારમાં) — જુલાઈ

સ્વભાવના નથી. તેઓ સૂર્યની સ્પષ્ટ ગતિ સાથે ઓસિલેટ કરે છે. ઉત્તરી ગોળાર્ધમાં, સૂર્ય શિયાળામાં દક્ષિણ તરફ અને ઉનાળામાં ઉત્તર તરફ જતો દેખાય છે.

પવનના વેગ અને દિશા પર અસર કરતા બળો

તમે પહેલાથી જ જાણો છો કે વાતાવરણીય દબાણમાં તફાવતના કારણે હવા ગતિમાં આવે છે. ગતિમાં હવાને પવન કહેવામાં આવે છે. પવન ઊંચા દબાણથી નીચા દબાણ તરફ વહે છે. સપાટી પરનો પવન ઘર્ષણનો અનુભવ કરે છે. ઉપરાંત, પૃથ્વીના પરિભ્રમણનો પણ પવનની ગતિ પર પ્રભાવ પડે છે. પૃથ્વીના પરિભ્રમણ દ્વારા લાગુ પડતા બળને કોરિઓલિસ બળ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. આમ, પૃથ્વીની સપાટીની નજીકના આડા પવન ત્રણ બળોના સંયુક્ત પ્રભાવને પ્રતિભાવ આપે છે - દબાણ ઢાળ બળ, ઘર્ષણ બળ અને કોરિઓલિસ બળ. ઉપરાંત, ગુરુત્વાકર્ષણ બળ નીચે તરફ કાર્ય કરે છે.

દબાણ ઢાળ બળ

વાતાવરણીય દબાણમાં તફાવત એક બળ ઉત્પન્ન કરે છે. અંતરના સંદર્ભમાં દબાણમાં ફેરફારનો દર દબાણ ઢાળ છે. દબાણ ઢાળ મજબૂત હોય છે જ્યાં સમદબાણ રેખાઓ એકબીજાની નજીક હોય છે અને નબળો હોય છે જ્યાં સમદબાણ રેખાઓ અલગ હોય છે.

ઘર્ષણ બળ

તે પવનની ગતિને અસર કરે છે. તે સપાટી પર સૌથી વધુ હોય છે અને તેનો પ્રભાવ સામાન્ય રીતે $1-3 \mathrm{~km}$ સુધીની ઊંચાઈ સુધી વિસ્તરે છે. સમુદ્રની સપાટી પર ઘર્ષણ ન્યૂનતમ હોય છે.

કોરિઓલિસ બળ

પૃથ્વીનું તેની ધરી પર પરિભ્રમણ પવનની દિશાને અસર કરે છે. આ બળને કોરિઓલિસ બળ કહેવામાં આવે છે, જેનું નામ ફ્રેન્ચ ભૌતિકશાસ્ત્રી પરથી રાખવામાં આવ્યું છે જેણે 1844 માં તેનું વર્ણન કર્યું હતું. તે ઉત્તરી ગોળાર્ધમાં પવનને જમણી બાજુએ અને દક્ષિણી ગોળાર્ધમાં ડાબી બાજુએ વળાંક આપે છે. જ્યારે પવનનો વેગ વધારે હોય ત્યારે વળાંક વધુ હોય છે. કોરિઓલિસ બળ અક્ષાંશના કોણના સીધા પ્રમાણમાં હોય છે. તે ધ્રુવો પર મહત્તમ હોય છે અને વિષુવવૃત્ત પર ગેરહાજર હોય છે.

કોરિઓલિસ બળ દબાણ ઢાળ બળને લંબરૂપે કાર્ય કરે છે. દબાણ ઢાળ બળ સમદબાણ રેખાને લંબરૂપ હોય છે. દબાણ ઢાળ બળ જેટલું વધારે હોય, પવનનો વેગ એટલો વધારે હોય છે અને પવનની દિશામાં વળાંક એટલો જ મોટો હોય છે. આ બે બળો એકબીજાને લંબરૂપે કાર્ય કરવાના પરિણામે, નીચા દબાણવાળા વિસ્તારોમાં પવન તેની આસપાસ વહે છે. વિષુવવૃત્ત પર, કોરિઓલિસ બળ શૂન્ય હોય છે અને પવન સમદબાણ રેખાઓની સમાંતર વહે છે. નીચા દબાણને તીવ્ર બનવાને બદલે ભરાઈ જાય છે. તે જ કારણ છે કે ઉષ્ણકટિબંધીય ચક્રવાતો વિષુવવૃત્તની નજીક રચાતા નથી.

દબાણ અને પવન

પવનનો વેગ અને દિશા પવન ઉત્પન્ન કરતા બળોનું ચોખ્ખું પરિણામ છે. ઉપરના વાતાવરણમાં પવન, સપાટીથી $2-3 \mathrm{~km}$ ઉપર, સપાટીના ઘર્ષણ અસરથી મુક્ત હોય છે અને મુખ્યત્વે દબાણ ઢાળ અને કોરિઓલિસ બળ દ્વારા નિયંત્રિત હોય છે. જ્યારે સમદબાણ રેખાઓ સીધી હોય છે અને જ્યારે કોઈ ઘર્ષણ ન હોય, ત્યારે દબાણ ઢાળ બળ કોરિઓલિસ બળ દ્વારા સંતુલિત હોય છે અને પરિણામી પવન સમદબાણ રેખાની સમાંતર વહે છે. આ પવનને ભૂસ્થિર પવન તરીકે ઓળખવામાં આવે છે (આકૃતિ 9.4).

આકૃતિ 9.4: ભૂસ્થિર પવન

નીચા દબાણની આસપાસની પવન પરિભ્રમણને ચક્રવાતીય પરિભ્રમણ કહેવામાં આવે છે. ઊંચા દબાણની આસપાસ તેને પ્રતિચક્રવાતીય પરિભ્રમણ કહેવામાં આવે છે. આવી પ્રણાલીઓની આસપાસના પવનની દિશા તેમના સ્થાન અનુસાર વિવિધ ગોળાર્ધમાં બદલાય છે (કોષ્ટક 9.2).

પૃથ્વીની સપાટી પર નીચા અને ઊંચા દબાણની આસપાસની પવન પરિભ્રમણ ઘણી વખત ઉચ્ચ સ્તરે પવન પરિભ્રમણ સાથે ગાઢ રીતે સંબંધિત હોય છે. સામાન્ય રીતે, નીચા દબાણવાળા વિસ્તાર પર હવા એકઠી થશે અને ઉપર ઉઠશે. ઊંચા દબાણવાળા વિસ્તાર પર હવા ઉપરથી નીચે બેસશે અને સપાટી પર વિખેરાઈ જશે (આકૃતિ 9.5). એકત્રીકરણ ઉપરાંત, કેટલાક ભંભોળ, સંવહન પ્રવાહો, પર્વતીય ઉત્થાન અને આગળના ભાગો સાથે ઉત્થાન હવાના ઉછાળાનું કારણ બને છે, જે વાદળો અને વરસાદની રચના માટે આવશ્યક છે.

આકૃતિ 9.5: પવનનું એકત્રીકરણ અને વિખેરવું

વાતાવરણનું સામાન્ય પરિભ્રમણ

ગ્રહીય પવનોની પેટર્ન મુખ્યત્વે આના પર આધારિત છે: (i) વાતાવરણીય ગરમીની અક્ષાંશીય વિવિધતા; (ii) દબાણ પટ્ટાઓનો ઉદભવ; (iii) સૂર્યની સ્પષ્ટ માર્ગને અનુસરતા પટ્ટાઓનું સ્થળાંતર; (iv) મહાદ્વીપો અને મહાસાગરોનું વિતરણ; (v) પૃથ્વીનું પરિભ્રમણ. ગ્રહીય પવનોની ગતિની પેટર્નને વાતાવરણનું સામાન્ય પરિભ્રમણ કહેવામાં આવે છે. વાતાવરણનું સામાન્ય પરિભ્રમણ પણ મહાસાગરના પાણીના પરિભ્રમણને ગતિમાં મૂકે છે જે પૃથ્વીના

કોષ્ટક 9.2: ચક્રવાતો અને પ્રતિચક્રવાતોમાં પવન દિશાની પેટર્ન

$ \begin{array}{|l|l|l|} \hline \text{દબાણ પ્રણાલી} & \text{દબાણ સ્થિતિ } & \begin{array}{c} \text{પવન દિશાની પેટર્ન} \end{array} \\ & \text{કેન્દ્ર પર} & \begin{array}{l|l} \hline \text{ઉત્તરી ગોળાર્ધ} & \text{દક્ષિણી ગોળાર્ધ} \end{array} \\ \hline\text{ચક્રવાત} & \text{નીચું} & \begin{array}{l|l} \text{ઘડિયાળની દિશામાં } & \text{ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં} \\ \\ \text{ઘડિયાળની વિરુદ્ધ દિશામાં } & \text{ઘડિયાળની દિશામાં} \end{array} \\ \text{પ્રતિચક્રવાત} & \text{ઊંચું} \\ \hline \end{array} $

હવામાન પર પ્રભાવ પાડે છે. સામાન્ય પરિભ્રમણનું યોજનાકીય વર્ણન આકૃતિ 9.6 માં બતાવવામાં આવ્યું છે.

આકૃતિ 9.6: વાતાવરણનું સરળીકૃત સામાન્ય પરિભ્રમણ

આંતર ઉષ્ણકટિબંધીય એકત્રીકરણ ક્ષેત્ર (ITCZ) પરની હવા ઉચ્ચ સૂર્યપ્રકાશન અને નીચા દબાણના કારણે સંવહનથી ઉપર ઉઠે છે. ઉષ્ણકટિબંધીય પ્રદેશોમાંથી પવન આ નીચા દબાણવાળા ક્ષેત્રમાં એકત્ર થાય છે. એકત્ર થયેલી હવા સંવહન કોષ સાથે ઉપર ઉઠે છે. તે ટ્રોપોસ્ફિયરની ટોચ સુધી $14 \mathrm{~km}$ની ઊંચાઈ સુધી પહોંચે છે. અને ધ્રુવો તરફ જાય છે. આના કારણે લગભગ $30^{\circ} \mathrm{N}$ અને S પર હવા જમા થાય છે. જમા થયેલી હવાનો એક ભાગ જમીન પર નીચે બેસે છે અને ઉપઉષ્ણકટિબંધીય ઊંચા દબાણની રચના કરે છે. નીચે બેસવાનું બીજું કારણ એ છે કે જ્યારે હવા $30^{\circ} \mathrm{N}$ અને $\mathrm{S}$ અક્ષાંશ સુધી પહોંચે છે ત્યારે તે ઠંડી પડે છે. નીચે જમીનની સપાટીની નજીક હવા પૂર્વીય પવન તરીકે વિષુવવૃત્ત તરફ વહે છે. વિષુવવૃત્તની બંને બાજુથી પૂર્વીય પવન આંતર ઉષ્ણકટિબંધીય એકત્રીકરણ ક્ષેત્ર (ITCZ) માં એકત્ર થાય છે. આવા પરિભ્રમણને સપાટીથી ઉપર અને ઊલટું કોષ કહેવામાં આવે છે. ઉષ્ણકટિબંધીય પ્રદેશમાં આવા કોષને હેડલી કોષ કહેવામાં આવે છે. મધ્ય અક્ષાંશોમાં પરિભ્રમણ એ ધ્રુવોમાંથી આવતી ઠંડી હવાનું નીચે બેસવું અને ઉપઉષ્ણકટિબંધીય ઊંચા દબાણમાંથી વહેતી ગરમ હવાનું ઉપર ઉઠવું છે. સપાટી પર આ પવનોને પશ્ચિમી પવન કહેવામાં આવે છે અને કોષને ફેરલ કોષ તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. ધ્રુવીય અક્ષાંશો પર ઠંડી ગાઢ હવા ધ્રુવોની નજીક નીચે બેસે છે અને ધ્રુવીય પૂર્વીય પવન તરીકે મધ્ય અક્ષાંશો તરફ વહે છે. આ કોષને ધ્રુવીય કોષ કહેવામાં આવે છે. આ ત્રણેય કોષ વાતાવરણના સામાન્ય પરિભ્રમણ માટે પેટર્ન સેટ કરે છે. નીચા અક્ષાંશોથી ઉચ્ચ અક્ષાંશો સુધી ઉષ્ણતા ઊર્જાનું સ્થાનાંતરણ સામાન્ય પરિભ્રમણ જાળવી રાખે છે. વાતાવરણનું સામાન્ય પરિભ્રમણ મહાસાગરોને પણ અસર કરે છે. વાતાવરણના વ્યાપક પવનો મહાસાગરના મોટા અને ધીમી ગતિવાળા પ્રવાહોને શરૂ કરે છે. મહાસાગરો બદલામાં હવામાં ઊર્જા અને પાણીની વરાળનો ઇનપુટ પૂરો પાડે છે. આ ક્રિયાપ્રતિક્રિયાઓ મહાસાગરના મોટા ભાગ પર ધીમે ધીમે થાય છે.

સામાન્ય વાતાવરણીય પરિભ્રમણ અને મહાસાગરો પર તેની અસરો

પેસિફિક મહાસાગરનું ગરમ અને ઠંડું થવું સામાન્ય વાતાવરણીય પરિભ્રમણની દ્રષ્ટિએ સૌથી મહત્વપૂર્ણ છે. મધ્ય પેસિફિક મહાસાગરનું ગરમ પાણી ધીમે ધીમે દક્ષિણ અમેરિકન કિનારા તરફ વહે છે અને ઠ