ಅಧ್ಯಾಯ 08 ಸೌರ ವಿಕಿರಣ, ಶಾಖ ಸಮತೋಲನ ಮತ್ತು ತಾಪಮಾನ
ನಿಮ್ಮ ಸುತ್ತಲಿನ ಗಾಳಿಯನ್ನು ನೀವು ಅನುಭವಿಸುತ್ತೀರಾ? ನಾವು ಒಂದು ಬೃಹತ್ ಗಾಳಿಯ ರಾಶಿಯ ತಳದಲ್ಲಿ ವಾಸಿಸುತ್ತೇವೆ ಎಂದು ನಿಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆಯೇ? ನಾವು ಉಸಿರಾಡುತ್ತೇವೆ ಮತ್ತು ಉಚ್ಛ್ವಾಸ ಮಾಡುತ್ತೇವೆ ಆದರೆ ಗಾಳಿ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿರುವಾಗ ಅದನ್ನು ನಾವು ಅನುಭವಿಸುತ್ತೇವೆ. ಇದರರ್ಥ ಚಲನೆಯಲ್ಲಿರುವ ಗಾಳಿಯೇ ಗಾಳಿ (ಗಾಳಿ). ಭೂಮಿಯು ಸುತ್ತಲೂ ಗಾಳಿಯಿಂದ ಆವೃತವಾಗಿದೆ ಎಂಬ ವಾಸ್ತವವನ್ನು ನೀವು ಈಗಾಗಲೇ ಕಲಿತಿದ್ದೀರಿ. ಈ ಗಾಳಿಯ ಆವರಣವು ವಾಯುಮಂಡಲವಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಅಸಂಖ್ಯಾತ ಅನಿಲಗಳಿಂದ ಕೂಡಿದೆ. ಈ ಅನಿಲಗಳು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಜೀವನವನ್ನು ಬೆಂಬಲಿಸುತ್ತವೆ.
ಭೂಮಿಯು ತನ್ನ ಶಕ್ತಿಯ ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲವನ್ನೂ ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿಯು ಪ್ರತಿಯಾಗಿ ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಪಡೆದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಕೆ ಹಿಂದಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಭೂಮಿಯು ಕಾಲಕಾಲಕ್ಕೆ ಬೆಚ್ಚಗಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ತಣ್ಣಗಾಗುವುದೂ ಇಲ್ಲ. ಹೀಗಾಗಿ, ಭೂಮಿಯ ವಿವಿಧ ಭಾಗಗಳು ಪಡೆಯುವ ಉಷ್ಣದ ಪ್ರಮಾಣ ಒಂದೇ ಆಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ವಾಯುಮಂಡಲದಲ್ಲಿ ಒತ್ತಡದ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುತ್ತದೆ. ಇದು ಗಾಳಿಯ ಮೂಲಕ ಒಂದು ಪ್ರದೇಶದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದು ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಉಷ್ಣದ ವರ್ಗಾವಣೆಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಅಧ್ಯಾಯವು ವಾಯುಮಂಡಲದ ಬಿಸಿಯಾಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ತಣ್ಣಗಾಗುವಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗುವ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ.
ಸೌರ ವಿಕಿರಣ
ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯು ತನ್ನ ಬಹುತೇಕ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಅಲ್ಪ ತರಂಗಾಂತರಗಳಲ್ಲಿ ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿಯು ಪಡೆಯುವ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಆಗಮನ ಸೌರ ವಿಕಿರಣ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಸಂಕ್ಷಿಪ್ತವಾಗಿ ಸೌರಪ್ರಕಾಶ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಭೂಮಿಯು ಗೋಳಾಕಾರವನ್ನು ಹೋಲುವ ಭೂಗೋಳವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಸೂರ್ಯನ ಕಿರಣಗಳು ವಾಯುಮಂಡಲದ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಓರೆಯಾಗಿ ಬೀಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಭೂಮಿಯು ಸೂರ್ಯನ ಶಕ್ತಿಯ ಬಹಳ ಸಣ್ಣ ಭಾಗವನ್ನು ತಡೆಹಿಡಿಯುತ್ತದೆ. ಸರಾಸರಿಯಾಗಿ ಭೂಮಿಯು ತನ್ನ ವಾಯುಮಂಡಲದ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಚದರ $\mathrm{cm}$ ಗೆ ನಿಮಿಷಕ್ಕೆ 1.94 ಕ್ಯಾಲೊರಿಗಳನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿ ಮತ್ತು ಸೂರ್ಯನ ನಡುವಿನ ದೂರದಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳ ಕಾರಣ ವಾಯುಮಂಡಲದ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಸೌರ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ವರ್ಷದಲ್ಲಿ ಸ್ವಲ್ಪಮಟ್ಟಿಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯನ ಸುತ್ತ ತನ್ನ ಪರಿಭ್ರಮಣೆಯ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಭೂಮಿಯು ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಅತ್ಯಂತ ದೂರದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ (152 ಮಿಲಿಯನ್ $\mathrm{km})$ ಜುಲೈ 4 ರಂದು. ಭೂಮಿಯ ಈ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಅಪಹೀಲಿಯನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಜನವರಿ 3 ರಂದು, ಭೂಮಿಯು ಸೂರ್ಯನಿಗೆ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ (147 ಮಿಲಿಯನ್ $\mathrm{km}$). ಈ ಸ್ಥಾನವನ್ನು ಪೆರಿಹೀಲಿಯನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಜನವರಿ 3 ರಂದು ಭೂಮಿಯು ಪಡೆಯುವ ವಾರ್ಷಿಕ ಸೌರಪ್ರಕಾಶವು ಜುಲೈ 4 ರಂದು ಪಡೆದ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕಿಂತ ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಸೌರ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿನ ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಪರಿಣಾಮವನ್ನು ಭೂಮಿ ಮತ್ತು ಸಮುದ್ರದ ವಿತರಣೆ ಮತ್ತು ವಾಯುಮಂಡಲದ ಪರಿಚಲನೆಯಂತಹ ಇತರ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಮರೆಮಾಡಲಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸೌರ ಉತ್ಪಾದನೆಯಲ್ಲಿನ ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ದೈನಂದಿನ ಹವಾಮಾನ ಬದಲಾವಣೆಗಳ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುವುದಿಲ್ಲ.
ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸೌರಪ್ರಕಾಶದ ವ್ಯತ್ಯಾಸಶೀಲತೆ
ಸೌರಪ್ರಕಾಶದ ಪ್ರಮಾಣ ಮತ್ತು ತೀವ್ರತೆಯು ದಿನದಲ್ಲಿ, ಒಂದು ಋತುವಿನಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಒಂದು ವರ್ಷದಲ್ಲಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸೌರಪ್ರಕಾಶದಲ್ಲಿ ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವ ಅಂಶಗಳು: (i) ಭೂಮಿಯು ತನ್ನ ಅಕ್ಷದ ಮೇಲೆ ತಿರುಗುವಿಕೆ; (ii) ಸೂರ್ಯನ ಕಿರಣಗಳ ಓರೆಯ ಕೋನ; (iii) ದಿನದ ಉದ್ದ; (iv) ವಾಯುಮಂಡಲದ ಪಾರದರ್ಶಕತೆ; (v) ಅದರ ದೃಷ್ಟಿಕೋನದ ದೃಷ್ಟಿಯಿಂದ ಭೂಮಿಯ ರಚನೆ. ಕೊನೆಯ ಎರಡು ಆದಾಗ್ಯೂ, ಕಡಿಮೆ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ.
ಭೂಮಿಯ ಅಕ್ಷವು ಸೂರ್ಯನ ಸುತ್ತ ತನ್ನ ಕಕ್ಷೆಯ ಸಮತಲದೊಂದಿಗೆ $66^{1 / 2}$ ಕೋನವನ್ನು ಮಾಡುತ್ತದೆ ಎಂಬ ವಾಸ್ತವವು ವಿವಿಧ ಅಕ್ಷಾಂಶಗಳಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಸೌರಪ್ರಕಾಶದ ಪ್ರಮಾಣದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತದೆ.
ಪಡೆದ ಸೌರಪ್ರಕಾಶದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವ ಎರಡನೇ ಅಂಶವೆಂದರೆ ಕಿರಣಗಳ ಓರೆಯ ಕೋನ. ಇದು ಸ್ಥಳದ ಅಕ್ಷಾಂಶವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಅಕ್ಷಾಂಶ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಅವು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗೆ ಮಾಡುವ ಕೋನ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಓರೆಯಾದ ಸೂರ್ಯನ ಕಿರಣಗಳು ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಲಂಬ ಕಿರಣಗಳಿಂದ ಆವರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಪ್ರದೇಶವು ಯಾವಾಗಲೂ ಓರೆಯಾದ ಕಿರಣಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರುತ್ತದೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರದೇಶವನ್ನು ಆವರಿಸಿದರೆ, ಶಕ್ತಿಯು ವಿತರಣೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿ ಏಕಮಾನ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಪಡೆದ ನಿವ್ವಳ ಶಕ್ತಿಯು ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ, ಓರೆಯಾದ ಕಿರಣಗಳು ವಾಯುಮಂಡಲದ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆಳದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಹೀರಿಕೆ, ಪ್ರಕೀರ್ಣನ ಮತ್ತು ವಿಚ್ಛೇದನ ಉಂಟಾಗುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 8.1 : ಬೇಸಿಗೆ ಅಯನಾಂತ
ವಾಯುಮಂಡಲದ ಮೂಲಕ ಸೌರ ವಿಕಿರಣದ ಹಾದಿ
ವಾಯುಮಂಡಲವು ಅಲ್ಪ ತರಂಗ ಸೌರ ವಿಕಿರಣಕ್ಕೆ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಪಾರದರ್ಶಕವಾಗಿದೆ. ಆಗಮನ ಸೌರ ವಿಕಿರಣವು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ತಲುಪುವ ಮೊದಲು ವಾಯುಮಂಡಲದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ. ಕ್ಷೋಭಮಂಡಲದೊಳಗೆ ನೀರಿನ ಆವಿ, ಓಝೋನ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಅನಿಲಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಕಟ ಅವರಕ್ತ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ.
ಕ್ಷೋಭಮಂಡಲದಲ್ಲಿನ ಬಹಳ ಸಣ್ಣ ನಿಲಂಬಿತ ಕಣಗಳು ಗೋಚರ ವರ್ಣಪಟಲವನ್ನು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಮತ್ತು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈ ಎರಡಕ್ಕೂ ಪ್ರಕೀರ್ಣಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಆಕಾಶಕ್ಕೆ ಬಣ್ಣವನ್ನು ಸೇರಿಸುತ್ತದೆ. ಉದಯಿಸುವ ಮತ್ತು ಅಸ್ತಮಿಸುವ ಸೂರ್ಯನ ಕೆಂಪು ಬಣ್ಣ ಮತ್ತು ಆಕಾಶದ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣವು ವಾಯುಮಂಡಲದೊಳಗೆ ಬೆಳಕಿನ ಪ್ರಕೀರ್ಣನದ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿದೆ.
ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಸೌರಪ್ರಕಾಶದ ಪ್ರಾದೇಶಿಕ ವಿತರಣೆ
ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಸೌರಪ್ರಕಾಶವು ಉಷ್ಣವಲಯಗಳಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು $320 \mathrm{Watt} / \mathrm{m}^{2}$ ರಿಂದ ಧ್ರುವಗಳಲ್ಲಿ ಸುಮಾರು 70 ವ್ಯಾಟ್ $/ \mathrm{m}^{2}$ ವರೆಗೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗರಿಷ್ಠ ಸೌರಪ್ರಕಾಶವನ್ನು ಉಪೋಷ್ಣವಲಯದ ಮರುಭೂಮಿಗಳಲ್ಲಿ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅಲ್ಲಿ ಮೋಡಗಳು ಕನಿಷ್ಠವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಭೂಮಧ್ಯರೇಖೆಯು ಉಷ್ಣವಲಯಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಸೌರಪ್ರಕಾಶವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ, ಒಂದೇ ಅಕ್ಷಾಂಶದಲ್ಲಿ ಸಾಗರಗಳಿಗಿಂತ ಖಂಡದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ಸೌರಪ್ರಕಾಶವಿರುತ್ತದೆ. ಚಳಿಗಾಲದಲ್ಲಿ, ಮಧ್ಯ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಕ್ಷಾಂಶಗಳು ಬೇಸಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಪಡೆಯುವುದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತವೆ.
ವಾಯುಮಂಡಲದ ಬಿಸಿಯಾಗುವಿಕೆ ಮತ್ತು ತಣ್ಣಗಾಗುವಿಕೆ
ವಾಯುಮಂಡಲವನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡುವ ಮತ್ತು ತಣ್ಣಗಾಗಿಸುವ ವಿವಿಧ ಮಾರ್ಗಗಳಿವೆ.
ಸೌರಪ್ರಕಾಶದಿಂದ ಬಿಸಿಯಾದ ನಂತರ ಭೂಮಿಯು ದೀರ್ಘ ತರಂಗ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಭೂಮಿಗೆ ಹತ್ತಿರದ ವಾಯುಮಂಡಲದ ಪದರಗಳಿಗೆ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಹರಡುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿಯ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಗಾಳಿಯು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೆಳಗಿನ ಪದರಗಳ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಮೇಲಿನ ಪದರಗಳು ಸಹ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ವಾಹಕತೆ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಸಮಾನ ತಾಪಮಾನದ ಎರಡು ವಸ್ತುಗಳು ಪರಸ್ಪರ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವಾಗ ವಾಹಕತೆ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ, ಬೆಚ್ಚಗಿನದರಿಂದ ತಂಪಾದ ವಸ್ತುವಿಗೆ ಶಕ್ತಿಯ ಹರಿವು ಇರುತ್ತದೆ. ಎರಡೂ ವಸ್ತುಗಳು ಒಂದೇ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ತಲುಪುವವರೆಗೆ ಅಥವಾ ಸಂಪರ್ಕವು ಮುರಿಯುವವರೆಗೆ ಉಷ್ಣದ ವರ್ಗಾವಣೆ ಮುಂದುವರಿಯುತ್ತದೆ. ವಾಯುಮಂಡಲದ ಕೆಳಗಿನ ಪದರಗಳನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡುವಲ್ಲಿ ವಾಹಕತೆ ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ.
ಭೂಮಿಯ ಸಂಪರ್ಕದಲ್ಲಿರುವ ಗಾಳಿಯು ಬಿಸಿಯಾದಾಗ ಲಂಬವಾಗಿ ಪ್ರವಾಹಗಳ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಏರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ವಾಯುಮಂಡಲದ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಮತ್ತಷ್ಟು ಹರಡುತ್ತದೆ. ವಾಯುಮಂಡಲದ ಈ ಲಂಬ ಬಿಸಿಮಾಡುವಿಕೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸಂವಹನ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಶಕ್ತಿಯ ಸಂವಹಕ ವರ್ಗಾವಣೆಯು ಕೇವಲ ಕ್ಷೋಭಮಂಡಲಕ್ಕೆ ಮಾತ್ರ ಸೀಮಿತವಾಗಿದೆ.
ಗಾಳಿಯ ಅಡ್ಡ ಚಲನೆಯ ಮೂಲಕ ಉಷ್ಣದ ವರ್ಗಾವಣೆಯನ್ನು ಅಡ್ವೆಕ್ಷನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಗಾಳಿಯ ಅಡ್ಡ ಚಲನೆಯು ಲಂಬ ಚಲನೆಗಿಂತ ತುಲನಾತ್ಮಕವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚು ಮುಖ್ಯವಾಗಿದೆ. ಮಧ್ಯ ಅಕ್ಷಾಂಶಗಳಲ್ಲಿ, ದೈನಂದಿನ ಹವಾಮಾನದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ದಿನನಿತ್ಯ (ಹಗಲು ಮತ್ತು ರಾತ್ರಿ) ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳು ಕೇವಲ ಅಡ್ವೆಕ್ಷನ್ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ಉಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಉಷ್ಣವಲಯದ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಬೇಸಿಗೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ತರ ಭಾರತದಲ್ಲಿ, ‘ಲೂ’ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಸ್ಥಳೀಯ ಗಾಳಿಗಳು ಅಡ್ವೆಕ್ಷನ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಫಲಿತಾಂಶವಾಗಿದೆ.
ಭೂ ವಿಕಿರಣ
ಭೂಮಿಯು ಪಡೆಯುವ ಸೌರಪ್ರಕಾಶವು ಅಲ್ಪ ತರಂಗ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿದೆ ಮತ್ತು ಅದರ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡುತ್ತದೆ. ಬಿಸಿಯಾದ ನಂತರ ಭೂಮಿಯು ತಾನೇ ಒಂದು ವಿಕಿರಣಕಾರಿ ವಸ್ತುವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಅದು ದೀರ್ಘ ತರಂಗ ರೂಪದಲ್ಲಿ ವಾಯುಮಂಡಲಕ್ಕೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿಕಿರಣಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಶಕ್ತಿಯು ಕೆಳಗಿನಿಂದ ವಾಯುಮಂಡಲವನ್ನು ಬಿಸಿಮಾಡುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಭೂ ವಿಕಿರಣ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ದೀರ್ಘ ತರಂಗ ವಿಕಿರಣವನ್ನು ವಾಯುಮಂಡಲದ ಅನಿಲಗಳು, ವಿಶೇಷವಾಗಿ ಕಾರ್ಬನ್ ಡೈಆಕ್ಸೈಡ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಹಸಿರುಮನೆ ಅನಿಲಗಳು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ವಾಯುಮಂಡಲವು ಪರೋಕ್ಷವಾಗಿ ಭೂಮಿಯ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ.
ವಾಯುಮಂಡಲವು ಪ್ರತಿಯಾಗಿ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಕೆ ಉಷ್ಣವನ್ನು ವಿಕಿರಣ ಮಾಡುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹರಡುತ್ತದೆ. ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಪಡೆದ ಉಷ್ಣದ ಪ್ರಮಾಣವು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಕೆ ಹಿಂದಿರುಗುತ್ತದೆ, ಇದರಿಂದಾಗಿ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ವಾಯುಮಂಡಲದಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಗ್ರಹ ಭೂಮಿಯ ಉಷ್ಣ ಬಜೆಟ್
ಚಿತ್ರ 9.2 ಗ್ರಹ ಭೂಮಿಯ ಉಷ್ಣ ಬಜೆಟ್ ಅನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸುತ್ತದೆ. ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ ಭೂಮಿಯು ಉಷ್ಣವನ್ನು ಸಂಗ್ರಹಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವುದಿಲ್ಲ. ಇದು ತನ್ನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಸೌರಪ್ರಕಾಶದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಉಷ್ಣದ ಪ್ರಮಾಣವು ಭೂ ವಿಕಿರಣದ ಮೂಲಕ ಭೂಮಿಯು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಮಾಣಕ್ಕೆ ಸಮನಾಗಿದ್ದರೆ ಮಾತ್ರ ಇದು ಸಾಧ್ಯ.
ವಾಯುಮಂಡಲದ ಮೇಲ್ಭಾಗದಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ಸೌರಪ್ರಕಾಶವು 100 ಪ್ರತಿಶತ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಿ. ವಾಯುಮಂಡಲದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವಾಗ ಕೆಲವು ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯು ಪ್ರತಿಫಲಿತವಾಗುತ್ತದೆ, ಪ್ರಕೀರ್ಣವಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಉಳಿದ ಭಾಗ ಮಾತ್ರ ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಸುಮಾರು 35 ಏಕಮಾನಗಳು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯನ್ನು ತಲುಪುವ ಮೊದಲೇ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಕೆ ಪ್ರತಿಫಲಿತವಾಗುತ್ತವೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ, 27 ಏಕಮಾನಗಳು ಮೋಡಗಳ ಮೇಲ್ಭಾಗದಿಂದ ಪ್ರತಿಫಲಿತವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು 2 ಏಕಮಾನಗಳು ಭೂಮಿಯ ಹಿಮ ಮತ್ತು ಬರ್ಫದಿಂದ ಆವೃತ ಪ್ರದೇಶಗಳಿಂದ ಪ್ರತಿಫಲಿತವಾಗುತ್ತವೆ. ಪ್ರತಿಫಲಿತ ವಿಕಿರಣದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಭೂಮಿಯ ಪ್ರತಿಫಲನಾಂಕ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಉಳಿದ 65 ಏಕಮಾನಗಳು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಡುತ್ತವೆ, 14 ಏಕಮಾನಗಳು ವಾಯುಮಂಡಲದೊಳಗೆ ಮತ್ತು 51 ಏಕಮಾನಗಳು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ. ಭೂಮಿಯು 51 ಏಕಮಾನಗಳನ್ನು ಭೂ ವಿಕಿರಣದ ರೂಪದಲ್ಲಿ ಹಿಂದಿರುಗಿಸುತ್ತದೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ, 17 ಏಕಮಾನಗಳು ನೇರವಾಗಿ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಕೆ ವಿಕಿರಣಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಉಳಿದ 34 ಏಕಮಾನಗಳು ವಾಯುಮಂಡಲದಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಡುತ್ತವೆ (6 ಏಕಮಾನಗಳು ನೇರವಾಗಿ ವಾಯುಮಂಡಲದಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಡುತ್ತವೆ, 9 ಏಕಮಾನಗಳು ಸಂವಹನ ಮತ್ತು ಪ್ರಕ್ಷುಬ್ಧತೆಯ ಮೂಲಕ ಮತ್ತು 19 ಏಕಮಾನಗಳು ಸಾಂದ್ರೀಕರಣದ ಅವ್ಯಕ್ತ ಉಷ್ಣದ ಮೂಲಕ). ವಾಯುಮಂಡಲದಿಂದ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಲ್ಪಟ್ಟ 48 ಏಕಮಾನಗಳು (ಸೌರಪ್ರಕಾಶದಿಂದ 14 ಏಕಮಾನಗಳು + ಭೂ ವಿಕಿರಣದಿಂದ 34 ಏಕಮಾನಗಳು) ಸಹ ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶಕ್ಕೆ ಹಿಂದಿರುಗಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಭೂಮಿ ಮತ್ತು ವಾಯುಮಂಡಲದಿಂದ ಕ್ರಮವಾಗಿ ಹಿಂದಿರುಗುವ ಒಟ್ಟು ವಿಕಿರಣವು $17+48=65$ ಏಕಮಾನಗಳಾಗಿದ್ದು, ಇದು ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಪಡೆದ 65 ಏಕಮಾನಗಳ ಒಟ್ಟು ಮೊತ್ತವನ್ನು ಸಮತೋಲನಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಭೂಮಿಯ ಉಷ್ಣ ಬಜೆಟ್ ಅಥವಾ ಉಷ್ಣ ಸಮತೋಲನ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಇದು, ನಡೆಯುವ ಬೃಹತ್ ಉಷ್ಣ ವರ್ಗಾವಣೆಯ ಹೊರತಾಗಿಯೂ ಭೂಮಿಯು ಏಕೆ ಬೆಚ್ಚಗಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ತಣ್ಣಗಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂಬುದನ್ನು ವಿವರಿಸುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 8.2 : ಭೂಮಿಯ ಉಷ್ಣ ಬಜೆಟ್
ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ನಿವ್ವಳ ಉಷ್ಣ ಬಜೆಟ್ನಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ
ಮೊದಲೇ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ, ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಪಡೆದ ವಿಕಿರಣದ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸಗಳಿವೆ. ಭೂಮಿಯ ಕೆಲವು ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ವಿಕಿರಣ ಸಮತೋಲನವಿದ್ದರೆ, ಇತರ ಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಕೊರತೆ ಇರುತ್ತದೆ.
ಚಿತ್ರ 8.3 ಭೂಮಿ-ವಾಯುಮಂಡಲ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ನಿವ್ವಳ ವಿಕಿರಣ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿನ ಅಕ್ಷಾಂಶೀಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸುತ್ತದೆ. ಚಿತ್ರವು ಉತ್ತರ ಮತ್ತು ದಕ್ಷಿಣದ 40 ಡಿಗ್ರಿಗಳ ನಡುವೆ ನಿವ್ವಳ ವಿಕಿರಣ ಸಮತೋಲನದ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಇದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಧ್ರುವಗಳ ಸಮೀಪದ ಪ್ರದೇಶಗಳಲ್ಲಿ ಕೊರತೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಉಷ್ಣವಲಯಗಳಿಂದ ಬರುವ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಉಷ್ಣ ಶಕ್ತಿಯು ಧ್ರುವಗಳ ಕಡೆಗೆ ಪುನರ್ವಿತರಣೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಉಷ್ಣದ ಸಂಗ್ರಹದಿಂದಾಗಿ ಉಷ್ಣವಲಯಗಳು ಕ್ರಮೇಣ ಬಿಸಿಯಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕೊರತೆಯಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅಕ್ಷಾಂಶಗಳು ಶಾಶ್ವತವಾಗಿ ಹೆಪ್ಪುಗಟ್ಟುವುದಿಲ್ಲ.
ಚಿತ್ರ 8.3 : ನಿವ್ವಳ ವಿಕಿರಣ ಸಮತೋಲನದಲ್ಲಿನ ಅಕ್ಷಾಂಶೀಯ ವ್ಯತ್ಯಾಸ
ತಾಪಮಾನ
ಸೌರಪ್ರಕಾಶದ ವಾಯುಮಂಡಲ ಮತ್ತು ಭೂಮಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯೊಂದಿಗಿನ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಉಷ್ಣವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ತಾಪಮಾನದ ಪರಿಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉಷ್ಣವು ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ಕಣಗಳ ಅಣು ಚಲನೆಯನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ತಾಪಮಾನವು ಒಂದು ವಸ್ತು (ಅಥವಾ ಸ್ಥಳ) ಎಷ್ಟು ಬೆಚ್ಚಗಿದೆ (ಅಥವಾ ತಂಪಾಗಿದೆ) ಎಂಬುದರ ಡಿಗ್ರಿಗಳಲ್ಲಿ ಮಾಪನವಾಗಿದೆ.
ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುವ ಅಂಶಗಳು
ಯಾವುದೇ ಸ್ಥಳದ ಗಾಳಿಯ ತಾಪಮಾನವು (i) ಸ್ಥಳದ ಅಕ್ಷಾಂಶ; (ii) ಸ್ಥಳದ ಎತ್ತರ; (iii) ಸಮುದ್ರದಿಂದ ದೂರ, ಗಾಳಿ-ಸಮೂಹ ಪರಿಚಲನೆ; (iv) ಬೆಚ್ಚಗಿನ ಮತ್ತು ತಂಪಾದ ಸಾಗರ ಪ್ರವಾಹಗಳ ಉಪಸ್ಥಿತಿ; (v) ಸ್ಥಳೀಯ ಅಂಶಗಳಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಅಕ್ಷಾಂಶ : ಒಂದು ಸ್ಥಳದ ತಾಪಮಾನವು ಪಡೆದ ಸೌರಪ್ರಕಾಶವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಸೌರಪ್ರಕಾಶವು ಅಕ್ಷಾಂಶದ ಪ್ರಕಾರ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಮೊದಲೇ ವಿವರಿಸಲಾಗಿದೆ, ಆದ್ದರಿಂದ ತಾಪಮಾನವು ಸಹ ಅದರಂತೆ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಎತ್ತರ : ವಾಯುಮಂಡಲವು ಪರೋಕ್ಷವಾಗಿ ಕೆಳಗಿನಿಂದ ಭೂ ವಿಕಿರಣದಿಂದ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಮುದ್ರ ಮಟ್ಟದ ಹತ್ತಿರದ ಸ್ಥಳಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಎತ್ತರದಲ್ಲಿರುವ ಸ್ಥಳಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ದಾಖಲಿಸುತ್ತವೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ತಾಪಮಾನವು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಎತ್ತರ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಎತ್ತರದೊಂದಿಗೆ ತಾಪಮಾನದ ಇಳಿಕೆಯ ದರವನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯ ಅವನತಿ ದರ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು $6.5 \mathrm{C}$ ಪ್ರತಿ $1,000 \mathrm{~m}$ ಆಗಿದೆ.
ಸಮುದ್ರದಿಂದ ದೂರ : ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಪ್ರಭಾವಿಸುವ ಮತ್ತೊಂದು ಅಂಶವೆಂದರೆ ಸಮುದ್ರಕ್ಕೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಸ್ಥಳದ ಸ್ಥಾನ. ಭೂಮಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ, ಸಮುದ್ರವು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಉಷ್ಣವನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿಯು ಬೇಗನೆ ಬಿಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ತಂಪಾಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಸಮುದ್ರದ ಮೇಲಿನ ತಾಪಮಾನದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವು ಭೂಮಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಸಮುದ್ರದ ಹತ್ತಿರದಲ್ಲಿರುವ ಸ್ಥಳಗಳು ಸಮುದ್ರ ಮತ್ತು ಭೂಮಿಯ ಗಾಳಿಗಳ ಮಧ್ಯಸ್ಥ ಪ್ರಭಾವಕ್ಕೆ ಒಳಪಟ್ಟಿರುತ್ತವೆ, ಇದು ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಮಧ್ಯಸ್ಥಗೊಳಿಸುತ್ತದೆ.
ಗಾಳಿ-ಸಮೂಹ ಮತ್ತು ಸಾಗರ ಪ್ರವಾಹಗಳು : ಭೂಮಿ ಮತ್ತು ಸಮುದ್ರದ ಗಾಳಿಗಳಂತೆ, ಗಾಳಿ ಸಮೂಹಗಳ ಹಾದಿಯು ಸಹ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಪ್ರಭಾವಿಸುತ್ತದೆ. ಬೆಚ್ಚಗಿನ ಗಾಳಿ-ಸಮೂಹಗಳ ಪ್ರಭಾವಕ್ಕೆ ಒಳಪಟ್ಟ ಸ್ಥಳಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ತಂಪಾದ ಗಾಳಿ-ಸಮೂಹಗಳ ಪ್ರಭಾವಕ್ಕೆ ಒಳಪಟ್ಟ ಸ್ಥಳಗಳು ಕಡಿಮೆ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತವೆ. ಅಂತೆಯೇ, ಬೆಚ್ಚಗಿನ ಸಾಗರ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಹರಿಯುವ ತೀರದಲ್ಲಿರುವ ಸ್ಥಳಗಳು ತಂಪಾದ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಹರಿಯುವ ತೀರದಲ್ಲಿರುವ ಸ್ಥಳಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ದಾಖಲಿಸುತ್ತವೆ.
ತಾಪಮಾನದ ವಿತರಣೆ
ಜನವರಿ ಮತ್ತು ಜುಲೈನಲ್ಲಿ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವ ಮೂಲಕ ಜಾಗತಿಕ ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಚೆನ್ನಾಗಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ತಾಪಮಾನ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಮತಾಪ ರೇಖೆಗಳ ಸಹಾಯದಿಂದ ನಕ್ಷೆಯ ಮೇಲೆ ತೋರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸಮತಾಪ ರೇಖೆಗಳು ಸಮಾನ ತಾಪಮಾನವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸ್ಥಳಗಳನ್ನು ಸೇರಿಸುವ ರೇಖೆಗಳಾಗಿವೆ. ಚಿತ್ರ 8.4 (ಎ) ಮತ್ತು (ಬಿ) ಜನವರಿ ಮತ್ತು ಜುಲೈ ತಿಂಗಳಲ್ಲಿ ಮೇಲ್ಮೈ ಗಾಳಿಯ ತಾಪಮಾನದ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.
ಸಾಮಾನ್ಯ