सूरज की रोशनी हवा को हीटर की तरह गर्म नहीं करती। इसका अधिकांश हिस्सा हवा से होकर जमीन पर पहुँचता है। फिर गर्म जमीन नीचे से हवा को गर्म करती है।
यह पाठ चार आसान सवालों के जवाब देता है। सूर्यातप क्या है? सूरज की रोशनी कहाँ जाती है? भूमध्य रेखा को ध्रुवों से अधिक धूप क्यों मिलती है? और हवा वास्तव में गर्म कैसे होती है?
सूर्यातप: सूर्य की वह ऊर्जा जो पृथ्वी तक पहुँचती है। इसका अंग्रेजी नाम Insolation, incoming solar radiation यानी आने वाले सौर विकिरण का संक्षिप्त रूप है। दोपहर में चेहरे पर महसूस होने वाली गर्मी के बारे में सोचें। यह तय करता है कि कोई जगह कितनी गर्म हो सकती है, इसलिए जलवायु का हर पाठ यहीं से शुरू होता है।
एल्बीडो: किसी सतह पर पड़ने वाली धूप का वह हिस्सा, जिसे वह सोखने के बजाय वापस लौटा देती है। ताजी बर्फ का एल्बीडो अधिक होता है और वह ठंडी रहती है। गहरे रंग की सड़क का एल्बीडो कम होता है और वह गर्म हो जाती है। एल्बीडो से समझ आता है कि गर्मियों के लंबे दिनों में भी बर्फीले क्षेत्र ठंडे क्यों रहते हैं।
अवरक्त विकिरण: अदृश्य प्रकाश के रूप में फैलने वाली ऊष्मा। इसे आप हीट लैंप या गर्म चूल्हे से महसूस करते हैं। गर्म जमीन लगातार अवरक्त विकिरण छोड़ती है। इसी तरह जमीन अपनी ऊष्मा हवा तक पहुँचाती है।
ग्रीनहाउस गैस: ऐसी गैस जो अवरक्त विकिरण की ऊष्मा को सोखती है और उसका कुछ हिस्सा वापस नीचे भेजती है। जलवाष्प और कार्बन डाइऑक्साइड इसके दो उदाहरण हैं। यह ठंडी रात में कंबल की तरह काम करती है। इन गैसों के बिना पृथ्वी कहीं अधिक ठंडी होती।
सूर्यातप क्या है और सूरज की रोशनी कहाँ जाती है?
सूर्यातप क्या है?
सूर्यातप सूर्य की वह ऊर्जा है जो पृथ्वी तक पहुँचती है। पूरे ग्रह का औसत लें तो वायुमंडल की ऊपरी सीमा पर प्रति वर्ग मीटर लगभग 340 वाट ऊर्जा पहुँचती है। इसका अधिकांश हिस्सा दृश्य और अवरक्त प्रकाश के रूप में आता है।
किसी जगह को यह पूरी ऊर्जा नहीं मिलती। कुछ ऊर्जा वापस लौट जाती है और कुछ नीचे आते समय सोख ली जाती है।
स्रोत: नासा पृथ्वी वेधशाला (NASA Earth Observatory), आने वाली धूप · यूकार विज्ञान शिक्षा केंद्र (UCAR Center for Science Education), सौर ऊर्जा.
आने वाली धूप आखिर कहाँ जाती है?
आने वाली धूप की हर 100 इकाइयों में से लगभग 29 वापस अंतरिक्ष में लौट जाती हैं। बादल, बारीक कण और बर्फ जैसी चमकीली सतहें इन्हें वापस लौटाती हैं। लगभग 23 हवा खुद सोख लेती है। यह हिस्सा जलवाष्प, धूल और ओजोन सोखते हैं।
बाकी 48 हवा से होकर गुजरती हैं और जमीन तथा समुद्र इन्हें सोख लेते हैं। इस तरह लगभग 71 इकाइयाँ पृथ्वी तंत्र में बनी रहती हैं। पृथ्वी उतनी ही ऊर्जा वापस अंतरिक्ष में भेजती है, जिससे उसका औसत तापमान स्थिर रहता है।
स्रोत: नासा पृथ्वी वेधशाला (NASA Earth Observatory), ऊर्जा बजट · यूकार विज्ञान शिक्षा केंद्र (UCAR Center for Science Education), ऊर्जा का आरेख.
| ऊर्जा कहाँ जाती है | आने वाली धूप का हिस्सा |
|---|---|
| बादलों, कणों और चमकीली जमीन से परावर्तित होकर अंतरिक्ष में लौटता है | लगभग 29% |
| हवा द्वारा अवशोषित (जलवाष्प, धूल, ओजोन) | लगभग 23% |
| जमीन और समुद्र द्वारा अवशोषित | लगभग 48% |
जाँच 1
आने वाली धूप का अधिकांश हिस्सा जमीन तक पहुँचने से पहले ही हवा सोख लेती है।
भूमध्य रेखा को ध्रुवों से अधिक धूप क्यों मिलती है?
सूर्य की किरणों का कोण गर्मी को कैसे बदलता है?
पृथ्वी गोलाकार है। भूमध्य रेखा के पास दोपहर में सूर्य की किरणें जमीन पर लगभग सीधी पड़ती हैं। उत्तर या दक्षिण की ओर दूर जाने पर वे तिरछे कोण पर पड़ती हैं।
तिरछी पड़ने वाली किरणें उतनी ही ऊर्जा को जमीन के बड़े हिस्से पर फैला देती हैं। इसलिए हर वर्ग मीटर को कम ऊष्मा मिलती है। नासा ने विषुव के दिनों में दोपहर के लिए ये आँकड़े दिए हैं:
- उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों को भूमध्य रेखा पर मिलने वाली ऊर्जा का लगभग 90% हिस्सा मिलता है।
- मध्य अक्षांशों (45°) को लगभग 70%.
- आर्कटिक और अंटार्कटिक वृत्तों को लगभग 40%.
अलग-अलग क्षेत्रों का इस तरह असमान रूप से गर्म होना ही हवाओं और समुद्री धाराओं को चलाता है।
स्रोत: नासा पृथ्वी वेधशाला (NASA Earth Observatory), अक्षांश के अनुसार धूप · यूकार विज्ञान शिक्षा केंद्र (UCAR Center for Science Education), सूर्य की किरणों का कोण.
पृथ्वी का झुकाव और दिन की लंबाई मिलने वाली गर्मी को कैसे बदलते हैं?
पृथ्वी का अक्ष लगभग 23 डिग्रीझुका हुआ है। पृथ्वी जब सूर्य की परिक्रमा करती है, तो बारी-बारी से दोनों गोलार्धों में अधिक सीधी धूप पड़ती है और दिन लंबे होते हैं। इसी झुकाव से ऋतुएँ बनती हैं।
भूमध्य रेखा से दूर ऋतुओं का असर सबसे अधिक होता है:
- भूमध्य रेखा पर दोपहर की धूप में साल भर बहुत कम बदलाव होता है।
- ऊँचे अक्षांशों पर यह बदलाव बहुत अधिक होता है।
ध्रुवीय क्षेत्रों में गर्मियों के दिन बहुत लंबे होते हैं। तब किसी ध्रुव को एक दिन में उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों से भी अधिक धूप मिल सकती है। ध्रुवीय सर्दियों में वहाँ बिल्कुल धूप नहीं मिलती।
स्रोत: नासा अर्थ ऑब्जर्वेटरी (NASA Earth Observatory), झुकाव और ऋतुएँ · यूकार विज्ञान शिक्षा केंद्र (UCAR Center for Science Education), ध्रुवीय क्षेत्रों में दिन का उजाला.
गर्मियों के लंबे दिनों में भी बर्फ और हिम ठंडे क्यों रहते हैं?
चमकीली सतहें सूर्य के प्रकाश को वापस परावर्तित कर देती हैं। वैज्ञानिक प्रकाश लौटाने की इस क्षमता को ऐल्बीडो (albedo)कहते हैं। ताज़ी बर्फ और बर्फ से ढकी जमी हुई सतहें अपने ऊपर पड़ने वाले सूर्य के प्रकाश का लगभग 90% तक परावर्तित कर देती हैं। बिना बर्फ की परत वाली समुद्री बर्फ लगभग 50–70% प्रकाश परावर्तित करती है। दोनों ही खुले पानी की तुलना में कहीं अधिक प्रकाश परावर्तित करती हैं।
गहरे रंग की सतहें इसका उलटा करती हैं। वन कम प्रकाश परावर्तित करते हैं और महासागर उससे भी कम। इसलिए गहरे रंग का महासागर उस ऊष्मा को सोख लेता है जिसे सफ़ेद हिमचादर वापस लौटा देती है। इसी कारण ध्रुवीय गर्मियों की धूप बर्फ को उतना गर्म नहीं करती जितना आप सोच सकते हैं।
स्रोत: यूकार विज्ञान शिक्षा केंद्र (UCAR Center for Science Education), ऐल्बीडो · नासा अर्थ ऑब्जर्वेटरी (NASA Earth Observatory), चमकीली सतहें.
जाँच 2
दिन लंबे होने के कारण ध्रुवों को साल के हर महीने भूमध्य रेखा से अधिक धूप मिलती है।
जाँच 3
चमकीली बर्फ और बर्फ से ढकी जमी हुई सतहें खुले पानी की तुलना में कहीं अधिक सूर्य का प्रकाश परावर्तित करती हैं।
हवा असल में गर्म कैसे होती है?
हवा से पहले ज़मीन गर्म क्यों हो जाती है?
सूर्य का प्रकाश साफ़ हवा से बहुत कम ऊर्जा खोते हुए गुज़रता है। ज़मीन और महासागर इस ऊर्जा का लगभग 48 प्रतिशत सोखकर गर्म हो जाते हैं। गर्म सतह फिर अवरक्त ऊष्मा छोड़ती है।
सतह तीन तरीकों से अपनी ऊष्मा बाहर निकालती है:
- वाष्पीकरण आने वाले सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का लगभग 25% अपने साथ ले जाता है।
- संवहन, यानी गर्म हवा का ऊपर उठना, लगभग 5% ऊर्जा ले जाता है।
- शुद्ध अवरक्त ऊष्मा के रूप में लगभग 17% ऊर्जा बाहर जाती है।
इसलिए हवा मुख्य रूप से नीचे से गर्म होती है, ऊपर से नहीं।
स्रोत: नासा अर्थ ऑब्जर्वेटरी (NASA Earth Observatory), सतह से ऊष्मा का निकलना · यूकार विज्ञान शिक्षा केंद्र (UCAR Center for Science Education), ज़मीन का गर्म होना.
ग्रीनहाउस गैसें ऊष्मा को कैसे रोकती हैं?
ग्रीनहाउस गैसें कई प्रकार की अवरक्त ऊष्मा को अपने आर-पार नहीं जाने देतीं। जलवाष्प वायुमंडल में सबसे अधिक मात्रा में पाई जाने वाली ग्रीनहाउस गैस है। कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन भी अवरक्त ऊष्मा को सोखती हैं। ये गैसें फिर दो चरणों में काम करती हैं:
- वे अवरक्त ऊष्मा सोखकर गर्म हो जाती हैं।
- वे ऊष्मा को फिर हर दिशा में छोड़ती हैं, नीचे की ओर भी।
पृथ्वी की सतह को सीधी धूप से जितना विकिरण मिलता है, उससे लगभग दोगुना विकिरण हवा से मिलता है। सूर्य केवल दिन में चमकता है, लेकिन हवा दिन-रात ऊष्मा सँभाले रखती है। वायुमंडल में लगभग 5 से 6 km से अधिक ऊँचाई पर इन गैसों के अणु इतने कम होते हैं कि ऊष्मा आसानी से अंतरिक्ष में निकल जाती है।
स्रोत: नासा अर्थ ऑब्जर्वेटरी (NASA Earth Observatory), ग्रीनहाउस गैसें · यूकार विज्ञान शिक्षा केंद्र (UCAR Center for Science Education), पृथ्वी की ओर लौटने वाला विकिरण.
जाँच 4
जलवाष्प, कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन धरातल से निकलने वाली अवरक्त ऊष्मा को अवशोषित करती हैं।
जाँच 5
वायु मुख्य रूप से ऊपर से सीधे पड़ने वाली सूर्य की रोशनी से गर्म होती है।
परीक्षाओं में सूर्यातप के बारे में क्या पूछा जाता है?
क्या पूछा गया है और क्या याद रखना चाहिए?
UPSC CSP 2023 में पूछा गया था कि वायुमंडल के बारे में कौन-सा कथन सही है। सही उत्तर: निचले वायुमंडल में जलवाष्प अवरक्त तरंगों का अधिकांश भाग अवशोषित कर लेती है। देखें यह प्रश्न.
इन भ्रामक कथनों से सावधान रहें:
- “अवरक्त विकिरण दृश्य वर्णक्रम का हिस्सा है।” गलत। अवरक्त विकिरण अदृश्य ऊष्मा है।
- “भूमध्य रेखा को ध्रुवों से दस गुना अधिक सूर्यातप मिलता है।” गलत। यह बढ़ा-चढ़ाकर कहा गया है।
- “सूर्य वायु को बिल्कुल भी गर्म नहीं करता।” गलत। वायु सूर्य की रोशनी का लगभग 23% सीधे अवशोषित करती है। फिर भी वायु को अधिकांश ऊष्मा नीचे के गर्म धरातल से मिलती है।
झटपट दोहराएँ:
- सूर्यातप सूर्य से आने वाला विकिरण है।
- लगभग 29% परावर्तित हो जाता है, 23% वायु और 48% भूमि तथा समुद्र अवशोषित करते हैं।
- लगभग 23 डिग्री के झुकाव के कारण ऋतुएँ बदलती हैं।
- जलवाष्प सबसे अधिक मात्रा में पाई जाने वाली ग्रीनहाउस गैस है।
सूर्यातप पर बहुविकल्पीय प्रश्न
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