ऑक्सीजन आपदा। पृथ्वी का वातावरण ऑक्सीजन आपदा का कारण बनता है

पृथ्वी के वायुमंडल में O 2 का संचय:
1 ... (3.85-2.45 बिलियन वर्ष पहले) - O 2 का उत्पादन नहीं किया गया था
2 ... (२.४५-१. 2.५ अरब साल पहले) O 2 का उत्पादन किया गया था लेकिन समुद्र और सीबर्ड द्वारा अवशोषित किया गया था
3 ... (१. (५-०. 1.५ अरब साल पहले) O 2 समुद्र से निकलता है, लेकिन भूमि पर चट्टानों के ऑक्सीकरण के दौरान और ओजोन परत के निर्माण के दौरान खपत होती है
4 ... (0.85-0.54 बिलियन वर्ष पहले) भूमि पर सभी चट्टानें ऑक्सीकृत हैं, वायुमंडल में ओ 2 का संचय शुरू होता है
5 ... (0.54 बिलियन साल पहले - वर्तमान तक) आधुनिक काल में, वायुमंडल में O 2 सामग्री स्थिर हो गई है

ऑक्सीजन आपदा (ऑक्सीजन क्रांति) - पृथ्वी के वायुमंडल की संरचना में एक वैश्विक परिवर्तन, जो लगभग 2.4 बिलियन साल पहले (सिडरिया अवधि) प्रोटरोज़ोइक की शुरुआत में हुआ था। ऑक्सीजन तबाही का परिणाम वातावरण में मुक्त ऑक्सीजन की उपस्थिति और ऑक्सीकरण को कम करने से वातावरण के सामान्य चरित्र में बदलाव था। ऑक्सीजन की तबाही की धारणा अवसादन की प्रकृति में तेज बदलाव के अध्ययन के आधार पर की गई थी।

वायुमंडल की प्राथमिक रचना

पृथ्वी के प्राथमिक वायुमंडल की सटीक संरचना वर्तमान में अज्ञात है, लेकिन आम तौर पर यह स्वीकार किया जाता है कि इसका गठन मेंटल के क्षरण के परिणामस्वरूप हुआ था और यह कम करने वाली प्रकृति का था। यह कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन सल्फाइड, अमोनिया और मीथेन पर आधारित था। यह द्वारा समर्थित है:

• अनॉक्सीकृत जमा जो सतह पर स्पष्ट रूप से बन गए हैं (उदाहरण के लिए, पाइराइट से नदी कंकड़ ऑक्सीजन के लिए प्रतिरोधी नहीं);
• ऑक्सीजन और अन्य ऑक्सीडेंट के महत्वपूर्ण स्रोतों की कमी;
• प्राथमिक वातावरण (ज्वालामुखी गैसों, अन्य खगोलीय पिंडों की संरचना) के संभावित स्रोतों का अध्ययन।

ऑक्सीजन की कमी के कारण

आणविक ऑक्सीजन का एकमात्र महत्वपूर्ण स्रोत जीवमंडल है, अधिक सटीक, प्रकाश संश्लेषक जीव। बायोस्फीयर के अस्तित्व की बहुत शुरुआत में प्रकट होने के बाद, प्रकाश संश्लेषक आर्कबैक्टीरिया ने ऑक्सीजन का उत्पादन किया, जो लगभग तुरंत चट्टानों के ऑक्सीकरण, वायुमंडल के मिश्रित यौगिकों और गैसों पर खर्च किया गया था। बैक्टीरिया मैट (तथाकथित "ऑक्सीजन जेब") की सीमा के भीतर एक उच्च एकाग्रता केवल स्थानीय रूप से बनाई गई थी। वायुमंडल की सतह की चट्टानों और गैसों के ऑक्सीकरण होने के बाद, ऑक्सीजन मुक्त रूप में वातावरण में जमा होने लगी।

माइक्रोबियल समुदायों में परिवर्तन को प्रभावित करने वाले संभावित कारकों में से एक ज्वालामुखीय गतिविधि के विलुप्त होने के कारण महासागर की रासायनिक संरचना में परिवर्तन था।

ऑक्सीजन की आपदा के परिणामस्वरूप

बीओस्फिअ

चूंकि उस समय के जीवों का भारी बहुमत अवायवीय था, इसलिए महत्वपूर्ण ऑक्सीजन सांद्रता में मौजूद नहीं थे, समुदायों का एक वैश्विक परिवर्तन हुआ: अवायवीय समुदायों को एरोबिक लोगों द्वारा प्रतिस्थापित किया गया था, जो पहले केवल "ऑक्सीजन जेब" द्वारा सीमित थे; एनारोबिक समुदायों, इसके विपरीत, "एनारोबिक पॉकेट्स" (लाक्षणिक रूप से बोलना, "बायोस्फीयर अंदर बाहर हो गया है) में वापस धकेल दिया गया। इसके बाद, वायुमंडल में आणविक ऑक्सीजन की उपस्थिति ने ओजोन स्क्रीन का निर्माण किया, जिसने जीवमंडल की सीमाओं का काफी विस्तार किया और अधिक ऊर्जावान अनुकूल (एनारोबिक की तुलना में) ऑक्सीजन श्वसन के प्रसार का नेतृत्व किया।

स्थलमंडल

ऑक्सीजन की तबाही के परिणामस्वरूप, लगभग सभी मेटामॉर्फिक और तलछटी चट्टानें जो पृथ्वी की अधिकांश क्रस्ट का ऑक्सीकरण करती हैं।

2.4 बिलियन साल पहले पृथ्वी के वायुमंडल में मुक्त ऑक्सीजन की सामग्री में एक उल्लेखनीय वृद्धि, स्पष्ट रूप से, एक संतुलन राज्य से दूसरे में बहुत तेजी से संक्रमण का परिणाम था। पहले स्तर ओ 2 की एक अत्यंत कम सांद्रता के अनुरूप है - जो अब देखा जाता है उससे लगभग 100,000 गुना कम है। दूसरा संतुलन स्तर वर्तमान के 0.005 से कम नहीं की उच्च सांद्रता में प्राप्त किया जा सकता है। इन दो स्तरों के बीच ऑक्सीजन सामग्री बेहद अस्थिर है। इस तरह की "अस्थिरता" की उपस्थिति हमें यह समझने की अनुमति देती है कि साइनोबैक्टीरिया (नीला-हरा "शैवाल") के उत्पादन के बाद कम से कम 300 मिलियन वर्षों तक पृथ्वी के वायुमंडल में इतनी कम ऑक्सीजन क्यों थी।

वर्तमान में, पृथ्वी का वायुमंडल 20% मुक्त ऑक्सीजन है, जो साइनोबैक्टीरिया, शैवाल और उच्च पौधों की प्रकाश संश्लेषण की क्रिया से अधिक कुछ नहीं है। उष्णकटिबंधीय जंगलों द्वारा बहुत सारी ऑक्सीजन जारी की जाती है, जिन्हें अक्सर लोकप्रिय प्रकाशनों में ग्रह के फेफड़े कहा जाता है। हालांकि, इस समय, यह मौन है कि उष्णकटिबंधीय वन प्रति वर्ष लगभग ऑक्सीजन का उपभोग करते हैं जितना वे बनाते हैं। इसका उपयोग जीवों के श्वसन के लिए किया जाता है जो समाप्त कार्बनिक पदार्थ - मुख्य रूप से बैक्टीरिया और कवक का विघटन करते हैं। के लिये, ऑक्सीजन को वायुमंडल में जमा करना शुरू करने के लिए, प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनने वाले पदार्थ का कम से कम हिस्सा चक्र से हटाया जाना चाहिए - उदाहरण के लिए, तलछट में जाने के लिए और बैक्टीरिया से दुर्गम होने के लिए जो इसे एरोबिक रूप से विघटित करते हैं, अर्थात् ऑक्सीजन की खपत के साथ।

प्राणवायु की कुल प्रतिक्रिया (अर्थात, "ऑक्सीजन देना") प्रकाश संश्लेषण को इस प्रकार लिखा जा सकता है:
सीओ 2 + एच 2 ओ + hν → (सीएच 2 ओ) + ओ 2,
कहाँ पे hν - सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा, और (CH 2 O) - कार्बनिक पदार्थों का सामान्यीकृत सूत्र। श्वास रिवर्स प्रक्रिया है, जिसे इस प्रकार लिखा जा सकता है:
(सीएच 2 ओ) + ओ 2 → सीओ 2 + एच 2 ओ।
इससे जीवों के लिए आवश्यक ऊर्जा निकलेगी। हालांकि, एरोबिक श्वसन केवल तभी संभव है जब ओ 2 एकाग्रता वर्तमान स्तर के 0.01 से कम (तथाकथित पाश्चात्य बिंदु) से कम न हो। अवायवीय स्थितियों के तहत, कार्बनिक पदार्थ किण्वन द्वारा विघटित होते हैं, और इस प्रक्रिया के अंतिम चरणों में, मीथेन अक्सर बनता है। उदाहरण के लिए, एसीटेट के गठन के माध्यम से मेथनोजेनेसिस का सामान्यीकृत समीकरण इस तरह दिखता है:
2 (सीएच 2 ओ) → सीएच 3 सीओओएच → सीएच 4 + सीओ 2।
यदि हम एनारोबिक स्थितियों के तहत कार्बनिक पदार्थों के बाद के अपघटन के साथ प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया को जोड़ते हैं, तो कुल समीकरण जैसा दिखेगा:
सीओ 2 + एच 2 ओ + hν → 1/2 सीएच 4 + 1/2 सीओ 2 + ओ 2।
यह कार्बनिक पदार्थों के अपघटन का तरीका है, जाहिरा तौर पर, प्राचीन जीवमंडल में मुख्य एक था।

वायुमंडल में ऑक्सीजन के प्रवेश के बीच वर्तमान संतुलन कैसे स्थापित किया गया था और इसकी वापसी के बारे में कई महत्वपूर्ण विवरण स्पष्ट नहीं हैं। वास्तव में, ऑक्सीजन सामग्री में एक उल्लेखनीय वृद्धि, तथाकथित "ग्रेट ऑक्सीकरण", केवल 2.4 बिलियन साल पहले हुई थी, हालांकि यह सुनिश्चित करने के लिए जाना जाता है कि ऑक्सीजनयुक्त प्रकाश संश्लेषण को ले जाने वाले साइनोबैक्टीरिया 2.7 मिलियन वर्ष पहले से ही कई और सक्रिय थे। वे पहले भी पैदा हुए थे - शायद 3 बिलियन साल पहले। इस प्रकार, के दौरान कम से कम 300 मिलियन वर्षों के लिए, साइनोबैक्टीरिया की गतिविधि से वातावरण में ऑक्सीजन सामग्री में वृद्धि नहीं हुई.

यह धारणा कि किसी कारण से शुद्ध प्राथमिक उत्पादन (यानी सायनोबैक्टीरिया के प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनने वाले कार्बनिक पदार्थों में वृद्धि) में अचानक वृद्धि हुई, आलोचना तक नहीं हुई। तथ्य यह है कि प्रकाश संश्लेषण के दौरान, प्रकाश कार्बन आइसोटोप 12 सी का मुख्य रूप से सेवन किया जाता है, और भारी आइसोटोप 13 सी की सापेक्ष सामग्री पर्यावरण में बढ़ जाती है। तदनुसार, कार्बनिक पदार्थ युक्त तल अवसाद 13 सी आइसोटोप में समाप्त हो जाना चाहिए, जो पानी में जमा हो जाता है। कार्बोनेट के गठन पर। हालाँकि, कार्बोनेट में 12 सी और 13 सी का अनुपात और तलछट के कार्बनिक पदार्थों में वायुमंडल में ऑक्सीजन एकाग्रता में आमूल परिवर्तन के बावजूद अपरिवर्तित रहता है। इसका मतलब है कि पूरा बिंदु ओ 2 के स्रोत में नहीं है, लेकिन इसमें, जैसा कि जियोकेमिस्ट कहते हैं, "अपवाह" (वायुमंडल से निकालना), जो अचानक काफी कम हो गया, जिसके कारण वातावरण में ऑक्सीजन की मात्रा में उल्लेखनीय वृद्धि हुई।

यह आमतौर पर माना जाता है कि "वायुमंडल के महान ऑक्सीकरण" के तुरंत पहले गठित सभी ऑक्सीजन को कम लोहे के यौगिकों (और फिर सल्फर) के ऑक्सीकरण पर खर्च किया गया था, जिनमें से पृथ्वी की सतह पर काफी कुछ थे। विशेष रूप से, तब तथाकथित "बंधुआ लोहे के अयस्कों" का गठन किया गया था। लेकिन हाल ही में, ईस्ट एंग्लिया (नॉर्विच, यूके) विश्वविद्यालय में पर्यावरण विज्ञान के स्कूल में पीएचडी के छात्र कॉलिन गोल्डब्लाट, एक ही विश्वविद्यालय के दो सहयोगियों के साथ, इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि पृथ्वी के वातावरण में ऑक्सीजन सामग्री दो संतुलन राज्यों में से एक में हो सकती है: यह या तो बहुत छोटा हो सकता है - अब से लगभग 100 हजार गुना कम, या पहले से ही काफी (हालांकि एक आधुनिक पर्यवेक्षक के दृष्टिकोण से यह पर्याप्त नहीं है) - वर्तमान स्तर के 0.005 से कम नहीं।

प्रस्तावित मॉडल में, उन्होंने ऑक्सीजन और कम यौगिकों दोनों को वायुमंडल में छोड़ने पर ध्यान दिया, विशेष रूप से, मुक्त ऑक्सीजन और मीथेन के अनुपात पर ध्यान दिया। उन्होंने नोट किया कि यदि ऑक्सीजन का स्तर मौजूदा स्तर से 0.0002 से अधिक है, तो मीथेन का हिस्सा पहले से ही प्रतिक्रिया के अनुसार मेथनोट्रोफ बैक्टीरिया द्वारा ऑक्सीकृत किया जा सकता है:
सीएच 4 + 2 ओ 2 → सीओ 2 + 2 एच 2 ओ।
लेकिन बाकी मीथेन (और इसका काफी हिस्सा है, खासकर कम ऑक्सीजन सांद्रता में) वायुमंडल में प्रवेश करता है।

पूरी प्रणाली ऊष्मप्रवैगिकी के दृष्टिकोण से एक निर्विवाद राज्य में है। अशांत संतुलन को बहाल करने के लिए मुख्य तंत्र एक हाइड्रॉक्सिल कट्टरपंथी द्वारा ऊपरी वायुमंडल में मीथेन का ऑक्सीकरण है (वायुमंडल में मीथेन के दोलन: मनुष्य या प्रकृति - कौन किसका होगा, तत्व, 06.10.2006)। हाइड्रॉक्सिल कट्टरपंथी को पराबैंगनी विकिरण द्वारा वायुमंडल में बनने के लिए जाना जाता है। लेकिन अगर वायुमंडल में बहुत अधिक ऑक्सीजन (वर्तमान स्तर का कम से कम 0.005) है, तो इसकी ऊपरी परतों में एक ओजोन स्क्रीन बनती है, जो पृथ्वी को कठोर पराबैंगनी किरणों से अच्छी तरह से बचाती है और साथ ही साथ मीथेन के भौतिक रासायनिक ऑक्सीकरण में हस्तक्षेप करती है।

लेखक कुछ हद तक विरोधाभासी निष्कर्ष पर आते हैं कि अपने आप में ऑक्सीजन-युक्त प्रकाश संश्लेषण की स्थिति ऑक्सीजन-युक्त वातावरण के निर्माण के लिए या ओजोन स्क्रीन के निर्माण के लिए पर्याप्त स्थिति नहीं है। इस परिस्थिति को ध्यान में रखा जाना चाहिए जब हम अपने वातावरण की जांच के परिणामों के आधार पर अन्य ग्रहों पर जीवन के अस्तित्व के संकेत खोजने की कोशिश कर रहे हैं।

पृथ्वी के बनने के साथ वातावरण बनने लगा। ग्रह के विकास के क्रम में और जैसा कि इसके मापदंडों ने आधुनिक मूल्यों से संपर्क किया, इसकी रासायनिक संरचना और भौतिक गुणों में मौलिक गुणात्मक परिवर्तन हुए। विकासवादी मॉडल के अनुसार, एक प्रारंभिक अवस्था में पृथ्वी एक पिघले हुए राज्य में थी और लगभग 4.5 बिलियन साल पहले यह एक ठोस निकाय के रूप में बनाई गई थी। इस सीमा को भूगर्भीय कालक्रम की शुरुआत के रूप में लिया जाता है। उस समय से, वातावरण का एक धीमी गति से विकास शुरू हुआ। कुछ भूवैज्ञानिक प्रक्रियाएँ (उदाहरण के लिए, ज्वालामुखीय विस्फोट के दौरान लावा का प्रकोप) पृथ्वी के आंतरिक भाग से गैसों के निकलने के साथ थीं। उनमें नाइट्रोजन, अमोनिया, मीथेन, जल वाष्प, सीओ ऑक्साइड और कार्बन डाइऑक्साइड सीओ 2 शामिल थे। सौर पराबैंगनी विकिरण के प्रभाव में, जल वाष्प हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में विघटित हो गया, लेकिन कार्बन डाइऑक्साइड बनाने के लिए मुक्त ऑक्सीजन ने कार्बन मोनोऑक्साइड के साथ प्रतिक्रिया की। अमोनिया नाइट्रोजन और हाइड्रोजन में विघटित हो गया। प्रसार की प्रक्रिया में, हाइड्रोजन ऊपर की ओर बढ़ी और वातावरण को छोड़ दिया, और भारी नाइट्रोजन बच नहीं सका और धीरे-धीरे जमा हो गया, मुख्य घटक बन गया, हालांकि इसमें से कुछ रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिणामस्वरूप अणुओं में बंधे थे ( से। मी. ATMOSPHERE की CHEMISTRY)। पराबैंगनी किरणों और विद्युत निर्वहन के प्रभाव में, पृथ्वी के मूल वातावरण में मौजूद गैसों के मिश्रण ने रासायनिक प्रतिक्रियाओं में प्रवेश किया, जिसके परिणामस्वरूप कार्बनिक पदार्थ, विशेष रूप से अमीनो एसिड, का गठन किया गया था। आदिम पौधों के आगमन के साथ, प्रकाश संश्लेषण की प्रक्रिया शुरू हुई, ऑक्सीजन की रिहाई के साथ। इस गैस ने, विशेष रूप से ऊपरी वायुमंडल में फैलने के बाद, अपनी निचली परतों और पृथ्वी की सतह को जानलेवा पराबैंगनी और एक्स-रे से बचाने के लिए शुरू किया। सैद्धांतिक अनुमानों के अनुसार, ऑक्सीजन सामग्री, अब से 25,000 गुना कम, पहले से ही आज की केवल आधी एकाग्रता के साथ ओजोन परत के गठन के लिए नेतृत्व कर सकती है। हालांकि, यह पहले से ही पराबैंगनी किरणों के विनाशकारी प्रभाव से जीवों की बहुत महत्वपूर्ण सुरक्षा प्रदान करने के लिए पर्याप्त है।

यह संभावना है कि प्राथमिक वातावरण में बहुत अधिक कार्बन डाइऑक्साइड था। यह प्रकाश संश्लेषण के दौरान भस्म हो गया था, और इसकी एकाग्रता पौधे की दुनिया के विकास के साथ कम हो गई होगी, साथ ही कुछ भूवैज्ञानिक प्रक्रियाओं के दौरान अवशोषण के कारण भी। क्यों कि ग्रीनहाउस प्रभाव वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड की उपस्थिति के साथ जुड़ा हुआ है, इसकी एकाग्रता में उतार-चढ़ाव पृथ्वी के इतिहास में बड़े पैमाने पर जलवायु परिवर्तन जैसे महत्वपूर्ण कारणों में से एक है, जैसे कि हिम युगों.

आधुनिक वातावरण में मौजूद हीलियम यूरेनियम, थोरियम और रेडियम के रेडियोधर्मी क्षय के अधिकांश भाग के लिए है। ये रेडियोधर्मी तत्व एक कण-कण का उत्सर्जन करते हैं, जो हीलियम परमाणुओं के नाभिक होते हैं। चूंकि रेडियोधर्मी क्षय के दौरान, एक विद्युत आवेश नहीं बनता है और गायब नहीं होता है, प्रत्येक कण के गठन के साथ, दो इलेक्ट्रॉन दिखाई देते हैं, जो कि कणों के साथ पुनर्संयोजन करते हैं, तटस्थ हीलियम परमाणु बनाते हैं। रेडियोधर्मी तत्व चट्टानों के समतल में बिखरे हुए खनिजों में निहित होते हैं, इसलिए रेडियोधर्मी क्षय के परिणामस्वरूप गठित हीलियम का एक महत्वपूर्ण हिस्सा उनमें संग्रहीत होता है, बहुत धीरे-धीरे वायुमंडल में बच जाता है। प्रसार के कारण हीलियम की एक निश्चित मात्रा एक्सोस्फेयर में ऊपर की ओर उठती है, लेकिन पृथ्वी की सतह से निरंतर प्रवाह के कारण, वायुमंडल में इस गैस की मात्रा लगभग अपरिवर्तित रहती है। स्टारलाईट के वर्णक्रमीय विश्लेषण और उल्कापिंडों के अध्ययन के आधार पर, ब्रह्मांड में विभिन्न रासायनिक तत्वों के सापेक्ष प्रचुरता का अनुमान लगाना संभव है। अंतरिक्ष में नियॉन की सांद्रता पृथ्वी की तुलना में लगभग दस बिलियन गुना अधिक है, क्रिप्टन दस मिलियन गुना है, और क्सीनन एक मिलियन गुना है। यह इस प्रकार है कि इन अक्रिय गैसों की सांद्रता, मूल रूप से पृथ्वी के वायुमंडल में मौजूद है और रासायनिक प्रतिक्रियाओं की प्रक्रिया में नहीं बदली जाती है, संभवतः पृथ्वी के अपने प्राथमिक वातावरण के नुकसान के चरण में बहुत कम हो गई है। एक अपवाद अक्रिय गैस आर्गन है, क्योंकि यह अभी भी पोटेशियम आइसोटोप के रेडियोधर्मी क्षय के दौरान आइसोटोप 40 आर के रूप में बनता है।

बैरोमीटर का दबाव वितरण।

वायुमंडलीय गैसों का कुल वजन लगभग 4.5 · 10 15 टन है। इस प्रकार, समुद्र तल पर प्रति इकाई क्षेत्र, या वायुमंडलीय दबाव का "वजन" लगभग 11 टन / एम 2 \u003d 1.1 किग्रा / सेमी 2 है। P 0 \u003d 1033.23 g / cm 2 \u003d 1013.250 mbar \u003d 760 mm Hg के बराबर दबाव। कला। \u003d 1 एटीएम, वायुमंडलीय दबाव के मानक औसत मूल्य के रूप में लिया जाता है। हाइड्रोस्टेटिक संतुलन की स्थिति में वातावरण के लिए, हमारे पास: डी पी \u003d -आरजीडी एच, इसका मतलब है कि ऊंचाई से अंतराल पर एच इससे पहले एच+ d एचतब होता है वायुमंडलीय दबाव में परिवर्तन के बीच समानता d पी और इकाई क्षेत्र, घनत्व आर और मोटाई के साथ वायुमंडल के संबंधित तत्व का वजन d एचदबाव के बीच संबंध के रूप में आर और तापमान टीघनत्व आर के साथ एक आदर्श गैस की स्थिति के समीकरण का उपयोग किया जाता है, जो पृथ्वी के वायुमंडल के लिए काफी लागू होता है: पी \u003d आर आर टी/ m, जहाँ m आणविक भार है, और R \u003d 8.3 J / (K mol) सार्वभौमिक गैस स्थिरांक है। फिर डी लॉग पी \u003d - (एम जी / आरटी) d एच \u003d - बी.डी. एच\u003d - डी एच/ एच, जहां एक लघुगणकीय पैमाने पर दबाव ढाल है। इसका पारस्परिक मान H को वायुमंडलीय ऊंचाई का पैमाना कहा जाता है।

एक समतापीय वातावरण के लिए इस समीकरण को एकीकृत करते समय ( टी \u003d const) या उसके हिस्से के लिए जहां इस तरह का अनुमान अनुमेय है, ऊंचाई के साथ दबाव वितरण का एक बैरोमीटर कानून प्राप्त होता है: पी = पी 0 ऍक्स्प (- एच/एच 0), जहां ऊंचाइयों एच समुद्र के स्तर से उत्पन्न होता है जहाँ मानक माध्य दाब होता है पी 0। अभिव्यक्ति एच 0 \u003d आर टी / mg, को ऊंचाई का पैमाना कहा जाता है, जो वायुमंडल की सीमा को दर्शाता है, बशर्ते कि इसमें तापमान हर जगह (इज़ोटेर्मल वातावरण) समान हो। यदि वातावरण ऊधम नहीं है, तो ऊंचाई के साथ तापमान परिवर्तन, और पैरामीटर को ध्यान में रखना आवश्यक है एच- वायुमंडलीय परतों की कुछ स्थानीय विशेषता, उनके तापमान और पर्यावरण के गुणों पर निर्भर करती है।

मानक वातावरण।

वायुमंडल के आधार पर मानक दबाव के अनुरूप मॉडल (मुख्य मापदंडों के मूल्यों की तालिका) आर 0 और रासायनिक संरचना को मानक वायुमंडल कहा जाता है। अधिक सटीक रूप से, यह वायुमंडल का एक सशर्त मॉडल है, जिसके लिए पृथ्वी के वायुमंडल की बाहरी सीमा से समुद्र तल से 2 किमी नीचे ऊंचाई पर तापमान, दबाव, घनत्व, चिपचिपाहट और वायु की अन्य विशेषताओं के औसत मान अक्षांश 45 ° 32ў 33ў 33 अक्षांश के लिए दिए गए हैं। सभी ऊंचाई पर मध्यम वातावरण के मापदंडों की गणना राज्य के आदर्श गैस समीकरण और बैरोमीटर के कानून का उपयोग करके की जाती है यह मानते हुए कि समुद्र स्तर पर दबाव 1013.25 hPa (760 मिमी Hg) है, और तापमान 288.15 K (15.0 ° C) है। तापमान के ऊर्ध्वाधर वितरण की प्रकृति से, मध्य वातावरण में कई परतें होती हैं, जिनमें से प्रत्येक में तापमान ऊंचाई के रैखिक कार्य द्वारा अनुमानित होता है। सबसे कम परतों में, क्षोभमंडल (एच) 11 किमी), तापमान में वृद्धि के प्रत्येक किलोमीटर के लिए 6.5 डिग्री सेल्सियस तक गिर जाता है। उच्च ऊंचाई पर, ऊर्ध्वाधर तापमान ढाल के मूल्य और संकेत परत से परत तक बदलते हैं। 790 किमी से ऊपर, तापमान लगभग 1000 K है और व्यावहारिक रूप से ऊंचाई के साथ नहीं बदलता है।

मानक वातावरण एक समय-समय पर अद्यतन किया जाता है, तालिकाओं के रूप में जारी कानूनी रूप से मानक।

तालिका 1. पृथ्वी के वायुमंडल का मानक मॉडल

तालिका एक। आठवें ATMOSPHERE के मानक मोड... तालिका से पता चलता है: एच- समुद्र तल से ऊंचाई, आर - दबाव, टी - तापमान, आर - घनत्व, एन - अणु या परमाणुओं की संख्या प्रति इकाई आयतन, एच - ऊंचाई स्केल, एल - मुक्त पथ की लंबाई। रॉकेट डेटा से प्राप्त km०-२५० किमी की ऊँचाई पर दबाव और तापमान, निम्न मान हैं। 250 किमी से अधिक ऊंचाइयों के लिए एक्सट्रैपलेशन मूल्य बहुत सटीक नहीं हैं।
एच(किमी)	पी(मिलीबार)	टी(° C)	आर (जी / सेमी ३)	एन(सेमी -3)	एच(किमी)	एल(से। मी)
0	1013	288	1.22 · 10–3	२.५५ १० १ ९	8,4	7.4 · 10 -6
1	899	281	1.11 · 10–3	२.३१ १० १ ९		8.1 · 10 -6
2	795	275	1.01 · 10–3	२.१० १० १ ९		8.9 · 10 -6
3	701	268	9.1 · 10–4	१.। ९ १० १ ९		9.9 · 10 -6
4	616	262	8.2 · 10–4	१. 19० १० १ ९		१.१ · १० -५
5	540	255	7.4 · 10–4	१.५३ १० १ ९	7,7	1.2 · 10 -5
6	472	249	6.6 · 10–4	१.३ 10 १० १ ९		१.४ · १० -५
8	356	236	5.2 · 10 -4	1.09 10 19		1.7 · 10 -5
10	264	223	4.1 · 10–4	8.6 10 18	6,6	२.२ · १० -5
15	121	214	1.93 · 10–4	4.0 10 18		4.6 · 10 -5
20	56	214	8.9 · 10 -5	१. 18५ १० १ 10	6,3	1.0 · 10–4
30	12	225	1.9 · 10 -5	३.९ १० १ 17	6,7	4.8 · 10–4
40	2,9	268	३.९ · १० -६	7.6 10 16	7,9	२.४ · १०-३
50	0,97	276	1.15 · 10 -6	२.४ १० १६	8,1	8.5 · 10–3
60	0,28	260	३.९ · १० -7	7.7 10 15	7,6	0,025
70	0,08	219	१.१ · १० -7	2.5 10 15	6,5	0,09
80	0,014	205	2.7 · 10–8	५.० १० १४	6,1	0,41
90	२. 10 · १० -३	210	5.0 · 10–9	९ १० १३	6,5	2,1
100	5.8 · 10–4	230	8.8 · 10 -10	१.। १० १३	7,4	9
110	1.7 · 10–4	260	२.१ · १० -१०	5.4 · 10 12	8,5	40
120	6 · 10–5	300	5.6 · 10–11	१.। १० १२	10,0	130
150	5 · 10–6	450	३.२ · १० -१२	९ १० १०	15	१. 3 · १० ३
200	5 · 10–7	700	1.6 · 10 -13	५ · १० ९	25	3 · 10 4
250	9 · 10–8	800	3 · 10–14	8 · 10 8	40	3 · 10 5
300	4 · 10–8	900	8 · 10–15	3 · 10 8	50
400	8 · 10–9	1000	1 · 10–15	५ · १० 10	60
500	2 · 10–9	1000	2 · 10–16	1 · 10 7	70
700	2 · 10–10	1000	2 · 10–17	1 · 10 6	80
1000	1 · 10–11	1000	1 · 10–18	1 · 10 5	80

क्षोभ मंडल।

वायुमंडल की सबसे निचली और घनी परत, जिसमें ऊँचाई के साथ तापमान तेजी से घटता है, ट्रोपोस्फीयर कहलाता है। इसमें वायुमंडल के कुल द्रव्यमान का 80% तक होता है और ध्रुवीय और मध्य अक्षांशों में 8-10 किमी की ऊँचाई तक फैलता है, और उष्णकटिबंधीय में 16-18 किमी तक होता है। लगभग सभी मौसम बनाने वाली प्रक्रियाएं यहां विकसित होती हैं, पृथ्वी और इसके वायुमंडल के बीच गर्मी और नमी का आदान-प्रदान होता है, बादल बनते हैं, विभिन्न मौसम संबंधी घटनाएं उत्पन्न होती हैं, कोहरे और वर्षा होती है। पृथ्वी के वायुमंडल की ये परतें संवहन संतुलन में हैं और, सक्रिय मिश्रण के कारण, एक सजातीय रासायनिक संरचना है, मुख्य रूप से आणविक नाइट्रोजन (78%) और ऑक्सीजन (21%)। प्राकृतिक और मानव निर्मित एयरोसोल और गैस वायु प्रदूषकों की भारी मात्रा क्षोभमंडल में केंद्रित है। 2 किमी मोटी तक क्षोभमंडल के निचले हिस्से की गतिशीलता पृथ्वी की अंतर्निहित सतह के गुणों पर दृढ़ता से निर्भर करती है, जो कि पृथ्वी की सतह के अवरक्त विकिरण के माध्यम से एक गर्म भूमि से गर्मी के हस्तांतरण के कारण हवा (हवा) के क्षैतिज और ऊर्ध्वाधर आंदोलनों को निर्धारित करती है, जो मुख्य रूप से वाष्प द्वारा अवशोषित होती है। पानी और कार्बन डाइऑक्साइड (ग्रीनहाउस प्रभाव)। ऊंचाई के साथ तापमान वितरण अशांत और संवहन मिश्रण के परिणामस्वरूप स्थापित किया जाता है। औसतन, यह लगभग 6.5 K / किमी की ऊंचाई के साथ तापमान में गिरावट से मेल खाती है।

सतह सीमा परत में हवा की गति पहले ऊंचाई के साथ तेजी से बढ़ती है, और इसके बाद यह प्रति किलोमीटर 2-3 किमी / से बढ़ाना जारी रखती है। कभी-कभी क्षोभमंडल में संकीर्ण ग्रहों की धाराएं होती हैं (30 किमी / से अधिक की गति के साथ), मध्य अक्षांशों में पश्चिमी और भूमध्य रेखा के पास - पूर्वी। उन्हें जेट स्ट्रीम कहा जाता है।

Tropopause।

ट्रोपोस्फीयर (ट्रोपोपॉज़) की ऊपरी सीमा पर, निचले वायुमंडल के लिए तापमान अपने न्यूनतम मूल्य पर पहुंच जाता है। यह क्षोभमंडल और इसके ऊपर समताप मंडल के बीच एक संक्रमणकालीन परत है। ट्रोपोपॉज़ की मोटाई सैकड़ों मीटर से 1.5-2 किमी तक होती है, और क्रमशः तापमान और ऊंचाई, अक्षांश और मौसम के आधार पर 190 से 220 के और 8 से 18 किमी तक होती है। सर्दियों में समशीतोष्ण और उच्च अक्षांशों में यह गर्मी की तुलना में 1–2 किमी कम है और 8-15 K तक गर्म है। उष्णकटिबंधीय में, मौसमी परिवर्तन बहुत कम होते हैं (ऊँचाई 16–18 किमी, तापमान 180-200 K)। ऊपर जेट धाराएं ट्रोपोपॉज के टूटना संभव हैं।

पृथ्वी के वायुमंडल में पानी।

पृथ्वी के वायुमंडल की सबसे महत्वपूर्ण विशेषता बूंदों के रूप में जल वाष्प और पानी की एक महत्वपूर्ण मात्रा की उपस्थिति है, जो बादलों और बादल संरचनाओं के रूप में सबसे आसानी से देखी जाती है। बादलों के साथ आकाश के कवरेज की डिग्री (एक निश्चित समय पर या एक निश्चित अवधि में औसतन), 10-पॉइंट स्केल या प्रतिशत के रूप में व्यक्त की जाती है, जिसे क्लाउडनेस कहा जाता है। बादलों का आकार अंतर्राष्ट्रीय वर्गीकरण से निर्धारित होता है। औसतन, बादल दुनिया के आधे हिस्से को कवर करते हैं। बादल का मौसम और जलवायु में एक महत्वपूर्ण कारक है। सर्दियों में और रात में, बादल गर्मी में पृथ्वी की सतह और हवा की सतह की परत के तापमान में कमी को रोकता है, दिन में और सूरज की किरणों द्वारा पृथ्वी की सतह को गर्म करने से महाद्वीपों के अंदर की जलवायु को नरम करता है।

बादल।

बादल वायुमंडल (पानी के बादल), बर्फ के क्रिस्टल (बर्फ के बादल), या दोनों (एक साथ मिश्रित बादल) में निलंबित पानी की बूंदों के समूह हैं। बूंदों और क्रिस्टल के विस्तार के साथ, वे वर्षा के रूप में बादलों से बाहर निकलते हैं। बादल मुख्य रूप से क्षोभमंडल में बनते हैं। वे हवा में जल वाष्प के संघनन से उत्पन्न होते हैं। बादल की बूंदों का व्यास कई माइक्रोन के क्रम पर है। बादलों में तरल पानी की सामग्री अंशों से कई ग्राम प्रति एम 3 है। बादलों को ऊंचाई से अलग किया जाता है: अंतर्राष्ट्रीय वर्गीकरण के अनुसार, बादलों के 10 जनन होते हैं: सिरस, सिरोक्यूम्युलस, सिर्रोस्ट्रैटस, अल्टोक्यूम्यलस, अल्टोस्ट्रैटस, निंबोस्ट्रैटस, स्ट्रैटोकोमुलस, स्ट्रेटोक्यूम्यलस, क्यूमोलिंबस, कमुलस

समताप मंडल में भी नासा के बादल देखे जाते हैं, और मेसोस्फीयर में निशाचर बादल।

सिरस के बादल पतले सफेद फिलामेंट्स के रूप में पारदर्शी बादल होते हैं या रेशमी शीन के साथ घूंघट, कोई छाया नहीं देते हैं। सिरस के बादल बर्फ के क्रिस्टल से बने होते हैं जो बहुत कम तापमान पर ऊपरी क्षोभमंडल में बनते हैं। कुछ प्रकार के सिरस के बादल मौसम में बदलाव के लिए परेशान होते हैं।

Cirrocumulus बादल ऊपरी ट्रोपोस्फीयर में पतले सफेद बादलों की लकीरें या परतें हैं। Cirrocumulus बादल गुच्छे, तरंग, छाया के बिना छोटे गोले के रूप में छोटे तत्वों से बने होते हैं और जिनमें मुख्य रूप से बर्फ के क्रिस्टल होते हैं।

Cirrostratus बादल ऊपरी क्षोभमंडल में एक सफेद अर्धवृत्ताकार घूंघट होते हैं, आमतौर पर रेशेदार होते हैं, कभी-कभी फैलते हैं, जिसमें छोटे सुई-जैसे या स्तंभ बर्फ के क्रिस्टल होते हैं।

अल्टोक्यूम्यलस बादल निचले और मध्य क्षोभमंडल में सफेद, ग्रे या सफेद-ग्रे बादल हैं। अल्तोकुमुलस बादलों में परतों और लकीरों की उपस्थिति होती है, जैसे कि प्लेटों का एक दूसरे के ऊपर स्थित, गोल द्रव्यमान, शाफ्ट, फ्लेक्स। अल्टोक्यूम्यलस बादल तीव्र संवहन गतिविधि द्वारा बनते हैं और आमतौर पर सुपरकूल पानी की बूंदों से मिलकर बनते हैं।

अल्टोस्ट्रेटस बादल भूरे या फिलामेंटस या वर्दी संरचना के नीले बादल हैं। Altostratus बादलों को मध्य क्षोभमंडल में देखा जाता है, जो ऊंचाई में कई किलोमीटर और कभी-कभी क्षैतिज दिशा में हजारों किलोमीटर तक फैला होता है। आमतौर पर, अत्यधिक स्तरित बादल हवा के द्रव्यमान के ऊपर की ओर बढ़ने से जुड़े ललाट क्लाउड सिस्टम का हिस्सा होते हैं।

निंबोस्ट्रैटस बादल एक कम ग्रे रंग के बादलों की एक कम (2 किमी और अधिक से) अनाकार परत है, जो भारी बारिश या बर्फ को जन्म देती है। निंबोस्ट्रैटस के बादल अत्यधिक लम्बवत (कई किलोमीटर तक) और क्षैतिज रूप से (कई हजार किलोमीटर) तक विकसित होते हैं, इनमें सुपरफ़्लेड पानी की बूंदें होती हैं, जो आमतौर पर वायुमंडलीय मोर्चों से जुड़े हिमखंडों के साथ मिश्रित होती हैं।

स्ट्रैटस बादल - एक निश्चित परत के बिना निचले स्तर के बादल, निश्चित रूपरेखा के बिना, भूरे रंग के। पृथ्वी की सतह के ऊपर स्ट्रेटस बादलों की ऊंचाई 0.5-2 किमी है। कभी-कभी बूंदाबादी बादलों से गिरती है।

महत्वपूर्ण ऊर्ध्वाधर विकास (5 किमी या अधिक तक) के साथ दिन के दौरान क्यूम्यलस बादल घने, चमकदार सफेद बादल हैं। क्यूम्यलस बादलों के शीर्ष गुंबददार या गोल आकार के होते हैं। क्यूम्यलस बादल आमतौर पर ठंडी हवा के द्रव्यमान में संवहन बादलों के रूप में दिखाई देते हैं।

स्ट्रेटोक्यूम्यलस बादल ग्रे या सफेद गैर-रेशेदार परतों या गोल ब्लॉक के लकीर के रूप में कम (2 किमी) नीचे होते हैं। स्ट्रैटोकोमुलस बादलों की ऊर्ध्वाधर मोटाई कम है। कभी-कभी स्ट्रैटोकोमुलस बादल हल्की वर्षा देते हैं।

क्यूमुलोनिम्बस बादल एक शक्तिशाली ऊर्ध्वाधर विकास (14 किमी की ऊंचाई तक) के साथ शक्तिशाली और घने बादल हैं, जो गरज, ओलों, दस्तों के साथ प्रचुर वर्षा देते हैं। क्यूम्यलोनिम्बस बादल शक्तिशाली क्यूम्यलस बादलों से विकसित होते हैं, ऊपरी भाग में उनसे अलग होते हैं, जिनमें बर्फ के क्रिस्टल होते हैं।

स्ट्रैटोस्फियर।

ट्रोपोपॉज़ के माध्यम से, 12 से 50 किमी की ऊंचाई पर औसतन, ट्रोपोस्फीयर समताप मंडल में गुजरता है। निचले हिस्से में, लगभग 10 किमी के लिए, अर्थात्। लगभग 20 किमी की ऊँचाई तक, यह इज़ोटेर्मल (तापमान लगभग 220 K) है। फिर यह ऊंचाई के साथ बढ़ता है, 50-50 किलोमीटर की ऊंचाई पर लगभग 270 K तक पहुंच जाता है। यहाँ समताप मंडल और उच्च स्तर के मध्य मेसोस्फीयर के बीच की सीमा होती है, जिसे समताप मंडल कहा जाता है .

समताप मंडल में बहुत कम जल वाष्प होता है। फिर भी, कभी-कभी वे देखे जाते हैं - पतले पारभासी नाभिक बादलों, कभी-कभी समताप मंडल में 20-30 किमी की ऊंचाई पर दिखाई देते हैं। अंधेरे आकाश में सूर्यास्त के बाद और सूर्योदय से पहले नारकियस बादल दिखाई देते हैं। आकार में, नीरस बादल सिरस और क्रोकुमुलस बादलों से मिलते जुलते हैं।

मध्य वायुमंडल (मेसोस्फीयर)।

लगभग 50 किमी की ऊंचाई पर, मेसोस्फीयर एक विस्तृत तापमान के शिखर से शुरू होता है . इस अधिकतम के क्षेत्र में तापमान में वृद्धि का कारण एक एक्ज़ोथिर्मिक है (यानी गर्मी जारी करने के साथ) ओजोन अपघटन की फोटोकैमिकल प्रतिक्रिया: @ 3 + एचवी ® О 2 + О. ओजोन आणविक ऑक्सीजन की फोटोकैमिकल अपघटन से उत्पन्न होती है

लगभग 2 + एचवी ® О + О और परमाणु और ट्रिपल अणु के तीसरे टकराव के बाद की प्रतिक्रिया के साथ कुछ तीसरे अणु एम।

O + O 2 + M® O 3 + M

ओजोन लालच में 2000 से 3000 absor की सीमा में पराबैंगनी विकिरण को अवशोषित करता है, और यह विकिरण वायुमंडल को गर्म करता है। ऊपरी वायुमंडल में ओजोन एक प्रकार की ढाल के रूप में कार्य करता है जो हमें सूर्य से पराबैंगनी विकिरण की क्रिया से बचाता है। इस ढाल के बिना, अपने आधुनिक रूपों में पृथ्वी पर जीवन का विकास शायद ही संभव होगा।

सामान्य तौर पर, पूरे मेसोस्फीयर में, वायुमंडलीय तापमान घटकर लगभग 180 K के न्यूनतम स्तर पर हो जाता है, जो मेसोस्फियर की ऊपरी सीमा पर होता है (जिसे मेसोपॉज़ कहा जाता है, लगभग 80 किमी की ऊँचाई)। मेसोपॉज़ के आसपास के क्षेत्र में, 70–90 किमी की ऊँचाई पर, बर्फ के क्रिस्टल और ज्वालामुखी और उल्कापिंड की धूल की एक बहुत पतली परत, नोक्टिलुसीक बादलों के एक सुंदर तमाशे के रूप में देखी जा सकती है। सूर्यास्त के तुरंत बाद।

मेसोस्फीयर में, अधिकांश भाग के लिए, पृथ्वी पर गिरने वाले छोटे ठोस उल्कापिंड कण जला दिए जाते हैं, जिससे उल्का की घटना होती है।

उल्का, उल्कापिंड और आग के गोले।

पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल में फ्लेयर्स और अन्य घटनाएं 11 किमी / सेकंड की गति और इसके ऊपर ठोस ब्रह्मांडीय कणों या पिंडों के साथ घुसपैठ के कारण होती हैं जिन्हें उल्कापिंड कहा जाता है। एक अवलोकन योग्य उज्ज्वल उल्का निशान दिखाई देता है; सबसे शक्तिशाली घटनाएं, अक्सर उल्कापिंडों के गिरने के साथ होती हैं आग के गोले; उल्का की उपस्थिति उल्का वर्षा से जुड़ी होती है।

उल्का बौछार:

1) एक उज्ज्वल से कई घंटों या दिनों में उल्काओं के कई प्रभावों की घटना।

2) सूर्य के चारों ओर एक कक्षा में जाने वाले उल्कापिंडों का झुंड

आकाश के एक निश्चित क्षेत्र में और वर्ष के कुछ दिनों में उल्काओं की व्यवस्थित उपस्थिति, पृथ्वी की कक्षा के चौराहे के कारण होती है, जो कई उल्कापिंड पिंडों की एक सामान्य कक्षा के साथ लगभग समान और समान रूप से निर्देशित गति से चलती है, जिसके कारण आकाश में उनके मार्ग एक सामान्य बिंदु (दीप्तिमान) से बाहर आते हैं। ... इनका नाम उस नक्षत्र के नाम पर रखा गया है जहाँ पर प्रकाशमान स्थित है।

उल्का वर्षा उनके प्रकाश प्रभाव के साथ प्रभावशाली होती है, लेकिन व्यक्तिगत उल्काएं बहुत कम देखी जाती हैं। बहुत अधिक अदृश्य अदृश्य उल्का होते हैं, जो वायुमंडल द्वारा अवशोषित होने पर बहुत छोटे होते हैं। कुछ सबसे छोटे उल्का शायद बिल्कुल भी गर्म नहीं होते हैं, लेकिन केवल वातावरण द्वारा कब्जा कर लिया जाता है। कुछ मिलीमीटर से लेकर एक मिलीमीटर के दस-हज़ारवें हिस्से तक के आकार के इन छोटे कणों को माइक्रोमीटराइट्स कहा जाता है। हर दिन वायुमंडल में प्रवेश करने वाले उल्कापिंड की मात्रा 100 से 10,000 टन तक होती है, और इस मामले का अधिकांश हिस्सा माइक्रोइमोराइट्स पर पड़ता है।

चूंकि उल्का पिंड वायुमंडल में आंशिक रूप से जलता है, इसलिए इसकी गैसीय संरचना को विभिन्न रासायनिक तत्वों के निशान के साथ फिर से बनाया गया है। उदाहरण के लिए, पत्थर के उल्कापिंड वायुमंडल में लिथियम लाते हैं। धातु उल्काओं के दहन से सबसे छोटी गोलाकार लोहा, लोहा-निकेल और अन्य बूंदें बनती हैं जो वायुमंडल से गुजरती हैं और पृथ्वी की सतह पर जमा होती हैं। वे ग्रीनलैंड और अंटार्कटिका में पाए जा सकते हैं, जहां बर्फ की चादरें वर्षों तक लगभग अपरिवर्तित रहती हैं। समुद्र विज्ञानी उन्हें समुद्र तल तलछट में पाते हैं।

वायुमंडल में प्रवेश करने वाले अधिकांश उल्का कण लगभग 30 दिनों के भीतर बस जाते हैं। कुछ वैज्ञानिकों का मानना \u200b\u200bहै कि यह ब्रह्मांडीय धूल वर्षा जैसी वायुमंडलीय घटनाओं के निर्माण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, क्योंकि यह जल वाष्प के संघनन के नाभिक के रूप में कार्य करती है। इसलिए, यह माना जाता है कि वर्षा सांख्यिकीय रूप से बड़े उल्का वर्षा के साथ जुड़ा हुआ है। हालांकि, कुछ विशेषज्ञों का मानना \u200b\u200bहै कि, चूंकि उल्कापिंड का कुल सेवन कई गुना बड़ा है, यहां तक \u200b\u200bकि सबसे बड़े उल्का पिंड की तुलना में भी अधिक है, इस तरह की एक बारिश के परिणामस्वरूप होने वाली इस मामले की कुल राशि में बदलाव की उपेक्षा की जा सकती है।

हालांकि, इसमें कोई संदेह नहीं है कि सबसे बड़े माइक्रोलेरेटोराइट और दृश्यमान उल्कापिंड वायुमंडल की उच्च परतों में आयनीकरण के लंबे निशान छोड़ते हैं, मुख्य रूप से आयनमंडल में। इस तरह के निशान का उपयोग लंबी दूरी के रेडियो संचार के लिए किया जा सकता है, क्योंकि वे उच्च आवृत्ति वाली रेडियो तरंगों को दर्शाते हैं।

वातावरण में प्रवेश करने वाले उल्काओं की ऊर्जा मुख्य रूप से और शायद पूरी तरह से इसे गर्म करने पर खर्च होती है। यह वायुमंडल के थर्मल संतुलन के मामूली घटकों में से एक है।

एक उल्कापिंड एक स्वाभाविक रूप से होने वाला ठोस है जो अंतरिक्ष से पृथ्वी की सतह पर गिर गया। आमतौर पर पत्थर, लोहे-पत्थर और लोहे के उल्कापिंडों के बीच अंतर किया जाता है। बाद वाले मुख्य रूप से लोहे और निकल से बने होते हैं। अधिकांश पाए गए उल्कापिंडों का वजन कुछ ग्राम से लेकर कई किलोग्राम तक होता है। सबसे बड़ा पाया जाने वाला, लौह उल्कापिंड गोबा का वजन लगभग 60 टन है और अभी भी यह दक्षिण अफ्रीका में खोजा गया था। अधिकांश उल्कापिंड क्षुद्रग्रहों के टुकड़े हैं, लेकिन कुछ उल्कापिंड चंद्रमा से और यहां तक \u200b\u200bकि मंगल ग्रह से पृथ्वी पर आए होंगे।

बोलाइड एक बहुत उज्ज्वल उल्का है, जिसे कभी-कभी दिन के दौरान भी देखा जाता है, अक्सर एक धुएँ के निशान को पीछे छोड़ते हुए और साउंड ट्रैक के साथ; अक्सर उल्कापिंड के गिरने के साथ समाप्त होता है।

बाह्य वायुमंडल।

मेसोपॉज के न्यूनतम तापमान से ऊपर, थर्मोस्फेयर शुरू होता है, जिसमें तापमान, पहले धीरे-धीरे, और फिर जल्दी से फिर से बढ़ना शुरू हो जाता है। परमाणु ऑक्सीजन के आयनीकरण के कारण 150-300 किमी की ऊँचाई पर सूर्य से पराबैंगनी विकिरण का अवशोषण होता है: O + एचवी® О + + इ।

थर्मोस्फीयर में, तापमान लगभग 400 किमी की ऊँचाई तक लगातार बढ़ता रहता है, जहाँ यह 1800 K की अधिकतम सौर गतिविधि की अवधि के दौरान दिन के दौरान पहुँचता है। न्यूनतम के युग में, यह सीमित तापमान 1000 K से कम हो सकता है। 400 किमी से ऊपर, वायुमंडल isothermal exosphere में गुजरता है। महत्वपूर्ण स्तर (एक्सोस्फीयर का आधार) लगभग 500 किमी की ऊंचाई पर है।

औरोरस और कृत्रिम उपग्रहों की कई परिक्रमा, साथ ही रात के बादल - ये सभी घटनाएं मेसोस्फीयर और थर्मोस्फीयर में होती हैं।

ध्रुवीय रोशनी।

चुंबकीय क्षेत्र की गड़बड़ी के दौरान उच्च अक्षांश पर अरोरा देखे जाते हैं। वे कई मिनट तक रह सकते हैं, लेकिन अक्सर कई घंटों तक दिखाई देते हैं। ऑरोरा आकार, रंग और तीव्रता में बहुत भिन्न होता है, जो सभी कभी-कभी समय के साथ बहुत तेजी से बदलते हैं। ऑरोरल स्पेक्ट्रम में उत्सर्जन लाइनें और बैंड होते हैं। ऑरोनल स्पेक्ट्रम में, रात के आकाश से कुछ उत्सर्जन को बढ़ाया जाता है, मुख्य रूप से 5577 00 पर हरे और लाल रंग की लाइनें और 6300 spectrum ऑक्सीजन की मात्रा। ऐसा होता है कि इनमें से एक रेखा दूसरे की तुलना में कई गुना अधिक तीव्र है, और यह चमक के दृश्यमान रंग को निर्धारित करता है: हरा या लाल। ध्रुवीय क्षेत्रों में रेडियो संचार में व्यवधान के साथ चुंबकीय क्षेत्र के प्रसार भी होते हैं। गड़बड़ी का कारण आयनमंडल में परिवर्तन है, जिसका मतलब है कि चुंबकीय तूफान के दौरान आयनीकरण का एक शक्तिशाली स्रोत सक्रिय है। यह स्थापित किया गया है कि मजबूत चुंबकीय तूफान तब होता है जब सूर्य के बड़े समूह सौर डिस्क के केंद्र के पास मौजूद होते हैं। प्रेक्षणों से पता चला है कि तूफान स्वयं सनस्पॉट से नहीं जुड़े होते हैं, बल्कि सौर फ्लेयर्स के साथ होते हैं जो कि सनस्पॉट के समूह के विकास के दौरान दिखाई देते हैं।

ऑरोरास पृथ्वी के उच्च-अक्षांश क्षेत्रों में तेजी से आंदोलनों के साथ बदलती तीव्रता के प्रकाश का एक स्पेक्ट्रम है। दृश्य अरोरा में हरा (5577Å) और लाल (6300/6364 em) परमाणु ऑक्सीजन और एन 2 के आणविक बैंडों की उत्सर्जन लाइनें शामिल हैं, जो सौर और मैग्नेटोस्फेरिक मूल के ऊर्जावान कणों से उत्साहित हैं। ये उत्सर्जन आमतौर पर लगभग 100 किमी और उससे अधिक की ऊंचाई पर प्रदर्शित होते हैं। ऑप्टिकल अरोरा शब्द का प्रयोग दृश्य अरोरा और उनके उत्सर्जन स्पेक्ट्रम को अवरक्त से पराबैंगनी में संदर्भित करने के लिए किया जाता है। स्पेक्ट्रम के अवरक्त भाग में विकिरण ऊर्जा दृश्य क्षेत्र की ऊर्जा से अधिक है। जब अरोड़ा प्रकट हुए, तो ULF में उत्सर्जन देखा गया (

अरोरा के वास्तविक रूपों को वर्गीकृत करना मुश्किल है; निम्नलिखित शब्दों का सबसे अधिक उपयोग किया जाता है:

1. शांत वर्दी आर्क्स या धारियों। आर्क आमतौर पर ~ 1000 किमी की दूरी पर भू-चुंबकीय समानांतर (ध्रुवीय क्षेत्रों में सूर्य की ओर) की दिशा में फैली हुई है और इसकी चौड़ाई एक से कई दसियों किलोमीटर है। एक पट्टी एक चाप की अवधारणा का एक सामान्यीकरण है, इसमें आमतौर पर एक नियमित आर्क आकार नहीं होता है, लेकिन एस के रूप में या सर्पिल के रूप में झुकता है। आर्क और धारियाँ 100–150 किमी की ऊँचाई पर स्थित हैं।

2. ध्रुवीय रोशनी की किरणें . यह शब्द बल की चुंबकीय रेखाओं के साथ लम्बी हुई अरोनल संरचना को संदर्भित करता है, जिसकी लम्बाई दसियों से लेकर कई सौ किलोमीटर तक होती है। किरणों की क्षैतिज लंबाई कई मीटर से लेकर कई किलोमीटर तक छोटी होती है। किरणें आमतौर पर आर्क या अलग संरचनाओं के रूप में देखी जाती हैं।

3. दाग या सतह . ये एक चमक के अलग-अलग क्षेत्र हैं जिनका कोई निश्चित आकार नहीं है। व्यक्तिगत धब्बे संबंधित हो सकते हैं।

4. घूंघट। अरोरा का एक असामान्य रूप, जो एक समान चमक है जो आकाश के बड़े क्षेत्रों को कवर करता है।

उनकी संरचना के अनुसार, अरोरा को एक समान, चैफी और उज्ज्वल में विभाजित किया गया है। विभिन्न शब्दों का उपयोग किया जाता है; स्पंदनशील चाप, स्पंदनशील सतह, फैलाना सतह, दीप्तिमान धारी, चिलमन, आदि। उनके रंग से औरोरस का वर्गीकरण होता है। इस वर्गीकरण के अनुसार, प्रकार के अरोरा ए... शीर्ष या सभी लाल (6300-6364 red) हैं। वे आमतौर पर उच्च भू-चुंबकीय गतिविधि के साथ 300-400 किमी की ऊंचाई पर दिखाई देते हैं।

अरोरा प्रकार में लाल रंग के निचले हिस्से में रंगीन होते हैं और पहले पॉजिटिव सिस्टम N 2 और पहले नेगेटिव सिस्टम 2 2 के बैंड के ल्यूमिनेसेंस से जुड़े होते हैं। अरोरा के ये रूप औरोरा के सबसे सक्रिय चरणों के दौरान दिखाई देते हैं।

क्षेत्र ध्रुवीय रोशनी – पृथ्वी की सतह पर एक निश्चित बिंदु पर पर्यवेक्षकों के अनुसार, रात में ऑरोरस की अधिकतम आवृत्ति के क्षेत्र हैं। क्षेत्र 67 ° उत्तर और दक्षिण अक्षांश पर स्थित हैं, और उनकी चौड़ाई लगभग 6 ° है। जियोमैग्नेटिक लोकल टाइम के दिए गए क्षण के अनुसार ऑरोरल दिखावे की अधिकतम मात्रा अंडाकार जैसी बेल्ट (ऑरोनल ओवल) में होती है, जो उत्तर और दक्षिण जियोमैग्नेटिक पोल के आस-पास विषम रूप से स्थित होती हैं। एरोरियल ओवल अक्षांश-समय के निर्देशांक में तय किया गया है, और ऑरलोरल क्षेत्र अक्षांश-देशांतर निर्देशांक में अंडाकार के मध्यरात्रि क्षेत्र के बिंदुओं का ठिकाना है। अंडाकार बेल्ट रात के क्षेत्र में ज्यामितीय ध्रुव से लगभग 23 ° और दिन के क्षेत्र में 15 ° स्थित है।

ऑरोरा बोरेलिस और ऑरोनल ज़ोन का ओवल। ऑरोनल अंडाकार का स्थान भू-चुंबकीय गतिविधि पर निर्भर करता है। अंडाकार उच्च जियोमैग्नेटिक गतिविधि के साथ व्यापक हो जाता है। अरोरा या ऑरोरल अंडाकार सीमाओं के क्षेत्रों को द्विध्रुवीय निर्देशांक की तुलना में 6.4 के एल मान द्वारा बेहतर रूप से दर्शाया गया है। ऑरोनल अंडाकार के दिन क्षेत्र की सीमा पर भू-चुंबकीय क्षेत्र की रेखाएँ मेल खाती हैं magnetopause। भू-चुंबकीय अक्ष और पृथ्वी-सूर्य दिशा के बीच के कोण के आधार पर अरोनल अंडाकार की स्थिति में बदलाव देखा जाता है। ऑरोरल ओवल भी कुछ ऊर्जाओं के कणों (इलेक्ट्रॉनों और प्रोटॉन) की वर्षा पर डेटा के आधार पर निर्धारित किया जाता है। इसकी स्थिति डेटा पर स्वतंत्र रूप से निर्धारित की जा सकती है उभारदिन की तरफ और मैग्नेटोस्फीयर की पूंछ में।

अरोनोरल ज़ोन में अरोरास की घटना की आवृत्ति में डायनेमिक भिन्नता जियोमैग्नेटिक मिडनाइट पर अधिकतम और जियोमैग्नेटिक दोपहर में न्यूनतम होती है। अंडाकार के भूमध्यरेखा पर, औरोरा की घटना की आवृत्ति तेजी से घट जाती है, लेकिन डायवर्नल रूपांतरों का रूप बना रहता है। अंडाकार के ध्रुवीय पक्ष पर, अरोरस की उपस्थिति की आवृत्ति धीरे-धीरे कम हो जाती है और जटिल डर्नल परिवर्तन की विशेषता होती है।

औरोरा की तीव्रता।

अरोरा की तीव्रता स्पष्ट चमक सतह को मापने के द्वारा निर्धारित किया जाता है। चमक की सतह मैंएक निश्चित दिशा में ध्रुवीय रोशनी 4p के कुल उत्सर्जन से निर्धारित होती है मैंफोटॉन / (सेमी 2 एस)। चूँकि यह मान सही सतही चमक नहीं है, लेकिन स्तंभ से उत्सर्जन का प्रतिनिधित्व करता है, यूनिट फोटॉन / (सेमी 2 कॉलम s) आमतौर पर अरोरा के अध्ययन में उपयोग किया जाता है। कुल उत्सर्जन को मापने के लिए सामान्य इकाई रेले (आरएल) 10 6 फोटॉनों / (सेमी 2 · स्तंभ · एस) के बराबर है। औरोरल इंटेंसिटी की एक अधिक व्यावहारिक इकाई एकल लाइन या बैंड के उत्सर्जन से निर्धारित होती है। उदाहरण के लिए, अरोरा की तीव्रता अंतरराष्ट्रीय चमक गुणांक (ICF) द्वारा निर्धारित की जाती है ग्रीन लाइन (5577;) की तीव्रता पर डेटा के अनुसार; 1 cRL \u003d I MCQ, 10 cRL \u003d II MCQ, 100 CRL \u003d III MCQ, 1000 CRL \u003d IV MCQ (औरोरा बोरेलिस की अधिकतम तीव्रता)। इस वर्गीकरण का उपयोग लाल अरोराओं के लिए नहीं किया जा सकता है। युग की खोजों में से एक (1957-1958) चुंबकीय ध्रुव के सापेक्ष एक अंडाकार ऑफसेट के रूप में औरोरस के अनुपात-लौकिक वितरण की स्थापना थी। चुंबकीय ध्रुव के सापेक्ष अरोरा के वितरण के परिपत्र आकार के बारे में सरल विचारों से था मैग्नेटोस्फीयर के आधुनिक भौतिकी में संक्रमण पूरा हो गया था। खोज का सम्मान ओ। खोरोशेवा का है, और और्विक अंडाकार के विचारों का गहन विकास जी स्टार्कोव, वाई। फेल्डस्टीन, एस। आई। अकासोफ़ और कई अन्य शोधकर्ताओं द्वारा किया गया था। ऑरोरल ओवल पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल पर सबसे तीव्र सौर हवा के प्रभाव के क्षेत्र का प्रतिनिधित्व करता है। ऑरोरा की तीव्रता अंडाकार में सबसे बड़ी है, और इसकी गतिकी उपग्रहों द्वारा निरंतर निगरानी की जाती है।

स्थिर अरोरल लाल आर्क्स।

लगातार auroral लाल चाप, अन्यथा मध्य अक्षांश लाल चाप कहा जाता है या एम-चाप, एक उपविषयक (आंख की संवेदनशीलता की सीमा के नीचे) चौड़ी चाप है, जो हजारों किलोमीटर तक पूर्व से पश्चिम तक फैली हुई है और संभवतः पूरी पृथ्वी को घेरती है। चाप की अक्षांशीय लंबाई 600 किमी है। स्थिर अरोरल लाल चाप से उत्सर्जन व्यावहारिक रूप से लाल रेखाओं में 6300 Å और l 6364 stable में मोनोक्रोमैटिक है। कमजोर उत्सर्जन लाइनें 5577 at (OI) और 4278 N (N + 2) पर भी हाल ही में बताई गई हैं। लगातार लाल चाप को अरोरस के रूप में वर्गीकृत किया जाता है, लेकिन वे बहुत अधिक ऊंचाई पर दिखाई देते हैं। निचली सीमा 300 किमी की ऊंचाई पर स्थित है, ऊपरी सीमा लगभग 700 किमी है। L 6300 l के उत्सर्जन में शांत अरोरल लाल चाप की तीव्रता 1 से 10 kRl (विशिष्ट मान 6 kRl) है। इस तरंग दैर्ध्य पर आंख की संवेदनशीलता दहलीज लगभग 10 kRl है, ताकि आर्क्स शायद ही कभी नेत्रहीन रूप से मनाया जाता है। हालांकि, टिप्पणियों से पता चला है कि 10% रातों में उनकी चमक\u003e 50 kRl है। आर्क्स का सामान्य जीवनकाल लगभग एक दिन होता है, और वे बाद के दिनों में शायद ही कभी दिखाई देते हैं। उपग्रहों और रेडियो स्रोतों से रेडियो तरंगें स्थिर अरोरियल लाल आर्क्स को पार करते हुए झुलसने की संभावना होती हैं, जो इलेक्ट्रॉन घनत्व अनियमितताओं के अस्तित्व का संकेत देती हैं। लाल चाप के लिए सैद्धांतिक स्पष्टीकरण क्षेत्र के गर्म इलेक्ट्रॉनों है एफआयनोस्फियर ऑक्सीजन परमाणुओं में वृद्धि का कारण बनता है। उपग्रह अवलोकन भू-चुंबकीय क्षेत्र के बल की रेखाओं के साथ इलेक्ट्रॉन तापमान में वृद्धि दिखाते हैं, जो स्थिर अरोरियल लाल चाप को पार करते हैं। इन आर्क की तीव्रता को सकारात्मक रूप से जियोमैग्नेटिक एक्टिविटी (तूफान) के साथ सहसंबद्ध किया जाता है, और आर्क्स की उपस्थिति की आवृत्ति सकारात्मक रूप से सनस्पॉट-गठन गतिविधि के साथ सहसंबद्ध है।

एक बदलता हुआ अरोरा।

औरोरस के कुछ रूप तीव्रता में अर्ध-आवधिक और सुसंगत लौकिक विविधताओं का अनुभव करते हैं। मोटे तौर पर स्थिर ज्यामिति और चरण में होने वाली तीव्र आवधिक विविधताओं वाले इन अरोराओं को बदलते हुए अरोरा कहा जाता है। उन्हें अरोरा के रूप में वर्गीकृत किया गया है आकार आर अरोरा बोरेलिस के अंतर्राष्ट्रीय एटलस के अनुसार औरोरस को बदलने के अधिक विस्तृत उपखंड:

आर 1 (pulsating aurora) अरुण के पूरे रूप में चमक में एक समान चरण विविधताओं के साथ एक luminescence है। परिभाषा के अनुसार, एक आदर्श स्पंदना अरोरा में, स्पंदन के स्थानिक और लौकिक भागों को अलग किया जा सकता है, अर्थात चमक मैं(आर, टी) \u003d मैं(आर)· मैं टी(टी)। ठेठ ध्रुवीय रोशनी में आर 1 धड़कन कम तीव्रता (0.01-2 kRl) की 0.01 से 10 हर्ट्ज तक की आवृत्ति के साथ होती है। अधिकांश औरोरस आर 1 कई सेकंड की अवधि के साथ स्पंदित होने वाले स्पॉट या आर्क्स हैं।

आर 2 (उग्र ध्रुवीय रोशनी)। इस शब्द का उपयोग आमतौर पर लौ-जैसे आंदोलनों को संदर्भित करने के लिए किया जाता है जो एक आकृति का वर्णन करने के बजाय, फर्मेंट को भरते हैं। औरोरस आर्क्स के रूप में होते हैं और आमतौर पर 100 किमी की ऊंचाई से ऊपर की ओर बढ़ते हैं। ये औरोरस अपेक्षाकृत दुर्लभ होते हैं और अधिक बार औरोरस के बाहर होते हैं।

आर 3 (टिमटिमाते हुए अरोरा)। ये चमक में तेजी से, अनियमित या नियमित रूप से भिन्नता के साथ अरोमा हैं, जो कि फर्म भर में एक टिमटिमाती लौ की छाप देते हैं। वे अरोरा के क्षय से कुछ समय पहले दिखाई देते हैं। भिन्नता की सामान्य रूप से देखी गई आवृत्ति आर 3 10 H 3 हर्ट्ज के बराबर है।

अरोरा को स्पंदित करने के एक अन्य वर्ग के लिए इस्तेमाल की जाने वाली स्ट्रीमिंग अरोरा शब्द अरोरस के आर्क्स और बैंड में तेजी से क्षैतिज रूप से चलती हुई चमक में अनियमित बदलाव को संदर्भित करता है।

बदलती अरोरा सौर-मैग्नेटोस्फेरिक मूल के कणों की वर्षा के कारण भू-चुंबकीय क्षेत्र और अरोरल एक्स-रे की धड़कन के साथ सौर-स्थलीय घटनाओं में से एक है।

ध्रुवीय टोपी के ल्यूमिनेंस को पहले नकारात्मक प्रणाली एन + 2 (एल 3914 the) के बैंड की एक उच्च तीव्रता की विशेषता है। आमतौर पर, ये N + 2 बैंड ग्रीन लाइन OI l 5577 N की तुलना में पांच गुना अधिक तीव्र होते हैं; ध्रुवीय कैप ल्यूमिनेंस की पूर्ण तीव्रता 0.1 से 10 kPl (आमतौर पर 1–3 kPl) होती है। पीसीए अवधियों के दौरान दिखने वाले इन अरोराओं के साथ, एक समान चमक पूरे ध्रुवीय कैप को लगभग 30 से 80 किमी की ऊंचाई पर 60 ° तक जियोमैग्नेटिक अक्षांश तक कवर करती है। यह मुख्य रूप से सौर प्रोटॉन और डी-कणों द्वारा 10–100 मेव की ऊर्जा के साथ उत्पन्न होता है, जो इन ऊंचाई पर अधिकतम आयनीकरण बनाते हैं। ऑरोनल जोन में एक और प्रकार की चमक होती है, जिसे मैन्टल ऑरोरा कहा जाता है। इस तरह के अरोमानल ल्यूमिनेशन के लिए, सुबह के घंटों में दैनिक अधिकतम तीव्रता 1-10 kRl होती है, और न्यूनतम तीव्रता पांच गुना कमजोर होती है। मेंटल ऑरोरा के अवलोकन संख्या में कम हैं, उनकी तीव्रता भू-चुंबकीय और सौर गतिविधि पर निर्भर करती है।

वायुमंडल की चमक एक ग्रह के वायुमंडल द्वारा उत्पन्न और उत्सर्जित विकिरण के रूप में परिभाषित किया गया है। यह वायुमंडल से गैर-थर्मल विकिरण है, औरोरस के उत्सर्जन, बिजली के निर्वहन और उल्का ट्रेल के उत्सर्जन के अपवाद के साथ। इस शब्द का उपयोग पृथ्वी के वायुमंडल (रात की चमक, धुंधलका, और दिन के उजाले) को संदर्भित करने के लिए किया जाता है। वायुमंडल की चमक वायुमंडल में प्रकाश का केवल एक अंश है। अन्य स्रोत सूर्य से प्रकाश, राशि चक्र प्रकाश और दिन के उजाले हैं। कई बार वायुमंडल की चमक कुल प्रकाश की मात्रा का 40% तक हो सकती है। वायुमंडल की चमक बदलती ऊंचाई और मोटाई की वायुमंडलीय परतों में दिखाई देती है। वायुमंडलीय उत्सर्जन स्पेक्ट्रम 1000 22 से 22.5 माइक्रोन तक तरंग दैर्ध्य को कवर करता है। वायुमंडल की चमक में मुख्य उत्सर्जन रेखा l 5577 in है, जो 30–40 किमी मोटी परत में 90-100 किमी की ऊंचाई पर दिखाई देती है। ऑक्सीजन परमाणुओं के पुनर्संयोजन पर आधारित चेम्पेन तंत्र के कारण चमक की उपस्थिति है। अन्य उत्सर्जन लाइनें l 6300 l हैं, जो O + 2 के पृथक्करण पुनर्संयोजन और NI l 5198/5201 Å और NI l 5890/5896 5 के उत्सर्जन के मामले में प्रकट होती हैं।

वायुमंडल की चमक की तीव्रता को रेले में मापा जाता है। चमक (रेले में) 4 pw के बराबर है, जहां 10 6 फोटॉनों / (cm 2 · sr · s) की इकाइयों में उत्सर्जक परत की चमक की कोणीय सतह है। चमक की तीव्रता अक्षांश (विभिन्न उत्सर्जन के लिए अलग-अलग) पर निर्भर करती है, और दिन के दौरान अधिकतम मध्यरात्रि के साथ भी बदलती है। एक सकारात्मक सहसंबंध वायुमंडलीय एल 5577 of के उत्सर्जन के लिए नोट किया गया था जिसमें सनस्पॉट की संख्या और सौर विकिरण का प्रवाह 10.7 सेमी की तरंग दैर्ध्य पर होता है। उपग्रह प्रयोगों के दौरान वायुमंडल की चमक देखी जाती है। बाहरी अंतरिक्ष से, यह पृथ्वी के चारों ओर प्रकाश की एक अंगूठी की तरह दिखता है और रंग में हरा होता है।

Ozonosphere।

20-25 किमी की ऊँचाई पर, ओज़ोन O 3 (ऑक्सीजन सामग्री के 2 × 10–7 तक) की नगण्य मात्रा की अधिकतम सांद्रता तक पहुँच जाती है, जो लगभग 10 से 50 किमी की ऊँचाई पर सौर पराबैंगनी विकिरण की क्रिया के तहत होती है, जो ग्रह को आयनीकृत सौर विकिरण से बचाती है। ओजोन के अणुओं की बेहद कम संख्या के बावजूद, वे सूर्य से आने वाली लघु-तरंग (पराबैंगनी और एक्स-रे) विकिरण के विनाशकारी प्रभाव से पृथ्वी पर सभी जीवन की रक्षा करते हैं। यदि आप वातावरण के तल पर सभी अणुओं को जमा करते हैं, तो आपको एक परत मिलती है जो 3-4 मिमी से अधिक मोटी नहीं होती है! 100 किमी से अधिक ऊंचाई पर, हल्की गैसों का अनुपात बढ़ जाता है, और बहुत अधिक ऊंचाई पर, हीलियम और हाइड्रोजन की पूर्ति होती है; कई अणु अलग-अलग परमाणुओं में विघटित हो जाते हैं, जो सूर्य के कठोर विकिरण से आयनित होकर आयन मंडल बनाते हैं। पृथ्वी के वायुमंडल में वायु का दबाव और घनत्व ऊंचाई के साथ घटता जाता है। तापमान वितरण के आधार पर, पृथ्वी के वायुमंडल को ट्रोपोस्फीयर, स्ट्रैटोस्फीयर, मेसोस्फीयर, थर्मोस्फीयर और एक्सोस्फीयर में विभाजित किया गया है। .

20-25 किमी की ऊँचाई पर है ओजोन परत... ओजोन 0.1-0.2 माइक्रोन से कम तरंग दैर्ध्य के साथ सूर्य से पराबैंगनी विकिरण के अवशोषण पर ऑक्सीजन अणुओं के क्षय के कारण बनता है। मुक्त ऑक्सीजन O 2 अणुओं के साथ मिलकर ओजोन O 3 बनाता है, जो लालची 0.29 माइक्रोन से कम सभी पराबैंगनी प्रकाश को अवशोषित करता है। ओजोन ओ 3 अणु शॉर्ट-वेव विकिरण द्वारा आसानी से नष्ट हो जाते हैं। इसलिए, इसकी विरलता के बावजूद, ओजोन परत सूर्य की पराबैंगनी विकिरण को प्रभावी ढंग से अवशोषित करती है, जो उच्च और पारदर्शी वायुमंडलीय परतों से होकर गुजरी है। इसके लिए धन्यवाद, पृथ्वी पर रहने वाले जीव सूर्य से पराबैंगनी प्रकाश के हानिकारक प्रभावों से सुरक्षित हैं।

आयनमंडल।

सूर्य से निकलने वाला विकिरण वायुमंडल के परमाणुओं और अणुओं को आयनित करता है। आयनीकरण की डिग्री पहले से ही 60 किलोमीटर की ऊंचाई पर महत्वपूर्ण हो जाती है और पृथ्वी से दूरी के साथ तेजी से बढ़ती है। वायुमंडल में विभिन्न ऊंचाई पर, विभिन्न अणुओं के पृथक्करण की प्रक्रिया और विभिन्न परमाणुओं और आयनों के बाद के आयनीकरण क्रमिक रूप से होते हैं। ये मुख्य रूप से ऑक्सीजन O 2, नाइट्रोजन N 2 और उनके परमाणु के अणु हैं। इन प्रक्रियाओं की तीव्रता के आधार पर, 60 किलोमीटर से ऊपर के वातावरण की विभिन्न परतों को आयनोस्फेरिक परत कहा जाता है। , और आयन मंडल द्वारा उनका संयोजन . निचली परत, जिसका आयनीकरण नगण्य है, इसे न्युट्रोस्फियर कहा जाता है।

आयनमंडल में आवेशित कणों की अधिकतम सांद्रता 300-400 किमी की ऊँचाई पर पहुँच जाती है।

आयनमंडल के अध्ययन का इतिहास।

ऊपरी वातावरण में एक संवाहक परत के अस्तित्व की परिकल्पना को 1878 में अंग्रेजी वैज्ञानिक स्टुअर्ट ने भू-चुंबकीय क्षेत्र की विशेषताओं को समझाने के लिए रखा था। फिर 1902 में, एक-दूसरे से स्वतंत्र रूप से, यूएसए में कैनेडी और इंग्लैंड में हीविसाइड ने बताया कि लंबी दूरी पर रेडियो तरंगों के प्रसार की व्याख्या करने के लिए, वातावरण की उच्च परतों में उच्च चालकता वाले क्षेत्रों के अस्तित्व को मानना \u200b\u200bआवश्यक है। 1923 में शिक्षाविद एम.वी. शूलिकिन ने विभिन्न आवृत्तियों की रेडियो तरंगों के प्रसार की विशेषताओं पर विचार करते हुए, इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि आयनमंडल में कम से कम दो परावर्तक परतें हैं। फिर 1925 में अंग्रेजी शोधकर्ताओं एपलटन और बार्नेट, साथ ही ब्रेइट और ट्यूव ने पहली बार प्रायोगिक रूप से रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित करने वाले क्षेत्रों के अस्तित्व को साबित किया, और उनके व्यवस्थित अध्ययन की नींव रखी। उस समय से, इन परतों के गुणों का एक व्यवस्थित अध्ययन, जिसे आमतौर पर आयनोस्फीयर कहा जाता है, को अंजाम दिया गया है, जो कई भूभौतिकीय घटनाओं में एक आवश्यक भूमिका निभाते हैं जो रेडियो तरंगों के प्रतिबिंब और अवशोषण को निर्धारित करते हैं, जो व्यावहारिक उद्देश्यों के लिए बहुत महत्वपूर्ण है, विशेष रूप से विश्वसनीय रेडियो संचार सुनिश्चित करने के लिए।

1930 के दशक में, आयनमंडल की स्थिति का व्यवस्थित अवलोकन शुरू हुआ। हमारे देश में, एम.ए. बॉनच-ब्रूविच की पहल पर, इसके आवेग की ध्वनि के लिए स्थापना बनाई गई थी। आयनोस्फेयर के कई सामान्य गुणों, इसकी मुख्य परतों की ऊंचाई और इलेक्ट्रॉन एकाग्रता की जांच की गई।

60-70 किमी की ऊंचाई पर, लेयर D को देखा जाता है, 100–120 किमी की ऊंचाई पर, लेयर इऊंचाई पर, 180-300 किमी डबल परत की ऊंचाई पर एफ 1 और एफ 2। इन परतों के मुख्य पैरामीटर तालिका 4 में दिखाए गए हैं।

तालिका 4।

तालिका 4।
आयनमंडल क्षेत्र	अधिकतम ऊंचाई, किमी	टी आई , क	दिन		रात n ई , सेमी -3	am, ρm 3 एस – 1
			मिनट n ई , सेमी -3	मैक्स n ई , सेमी -3
घ	70	20	100	200	10	10 –6
इ	110	270	1.5 · 10 5	3 · 10 5	3000	10 –7
एफ 1	180	800–1500	3 · 10 5	५ · १० ५	–	3 · 10–8
एफ 2 (सर्दी)	220–280	1000–2000	६ · १० ५	२५ · १० ५	~10 5	2 · 10–10
एफ 2 (गर्मी)	250–320	1000–2000	2 · 10 5	8 · 10 5	~ 3 · 10 5	10 –10
n ई - इलेक्ट्रॉन सांद्रता, ई - इलेक्ट्रॉन आवेश, टी आईआयन तापमान है, a΄ पुनर्संयोजन गुणांक है (जो निर्धारित करता है n ईऔर समय में इसका परिवर्तन)

औसत मूल्य दिए गए हैं क्योंकि वे विभिन्न अक्षांशों, दिन के समय और मौसमों के लिए भिन्न होते हैं। लंबी दूरी की रेडियो संचार सुनिश्चित करने के लिए ऐसे डेटा आवश्यक हैं। विभिन्न शॉर्टवेव रेडियो लिंक के लिए ऑपरेटिंग आवृत्तियों का चयन करने के लिए उनका उपयोग किया जाता है। दिन के अलग-अलग समय और विभिन्न मौसमों में आयनमंडल की स्थिति के आधार पर उनके परिवर्तनों का ज्ञान रेडियो संचार की विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है। आयनमंडल पृथ्वी के वायुमंडल की आयनीकृत परतों का एक समूह है, जो लगभग 60 किमी की ऊँचाई पर शुरू होता है और दसियों हज़ार किमी की ऊँचाई तक फैला होता है। पृथ्वी के वायुमंडल के आयनीकरण का मुख्य स्रोत सूर्य से पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण है, जो मुख्य रूप से सौर क्रोमोस्फीयर और कोरोना में होता है। इसके अलावा, ऊपरी वातावरण के आयनीकरण की डिग्री सौर फ्लेयर्स और साथ ही कॉस्मिक किरणों और उल्का कणों के दौरान उत्पन्न होने वाली सौर कोरस्क्युलर धाराओं से प्रभावित होती है।

आयनों की परतें

- ये वायुमंडल में वे क्षेत्र हैं जिनमें मुक्त इलेक्ट्रॉनों की सांद्रता के अधिकतम मान (यानी उनकी संख्या प्रति इकाई आयतन) तक पहुँच जाते हैं। विद्युत आवेश मुक्त इलेक्ट्रॉनों और (कुछ हद तक, कम मोबाइल आयनों) वायुमंडलीय गैसों के परमाणुओं के आयनीकरण से उत्पन्न होते हैं, रेडियो तरंगों (यानी, विद्युत चुम्बकीय दोलनों) के साथ बातचीत करते हुए, उनकी दिशा को बदल सकते हैं, उन्हें प्रतिबिंबित या अपवर्तित कर सकते हैं और उनकी ऊर्जा को अवशोषित कर सकते हैं। परिणामस्वरूप, जब दूर के रेडियो स्टेशन प्राप्त होते हैं, तो विभिन्न प्रभाव हो सकते हैं, उदाहरण के लिए, रेडियो संचार को लुप्त करना, दूरस्थ स्टेशनों की श्रव्यता बढ़ाना, ब्लैकआउट आदि। घटना।

अनुसंधान की विधियां।

पृथ्वी से आयनोस्फीयर का अध्ययन करने के शास्त्रीय तरीकों को स्पंदित ध्वनि के लिए कम किया जाता है - रेडियो दालों को भेजने और आयनोस्फीयर की विभिन्न परतों से उनके प्रतिबिंबों को देखने में देरी के समय को मापने और परिलक्षित संकेतों की तीव्रता और आकार का अध्ययन करने के लिए। विभिन्न आवृत्तियों पर रेडियो दालों के प्रतिबिंब की ऊंचाइयों को मापते हुए, विभिन्न क्षेत्रों की महत्वपूर्ण आवृत्तियों (रेडियो पल्स की वाहक आवृत्ति को महत्वपूर्ण कहा जाता है, जिसके लिए आयनोस्फीयर का एक दिया गया क्षेत्र पारदर्शी हो जाता है) का निर्धारण करते हुए, परतों में इलेक्ट्रॉन सांद्रता के मूल्य और दिए गए आवृत्तियों के लिए प्रभावी ऊंचाइयों का निर्धारण करना और इष्टतम आवृत्तियों का चयन करना संभव है। रॉकेट प्रौद्योगिकी के विकास और कृत्रिम पृथ्वी के उपग्रहों (एईएस) और अन्य अंतरिक्ष यान के अंतरिक्ष युग के आगमन के साथ, निकट-पृथ्वी अंतरिक्ष प्लाज्मा के मापदंडों को सीधे मापना संभव हो गया, जिसका निचला हिस्सा आयनमंडल है।

इलेक्ट्रॉन सांद्रता के माप, विशेष रूप से लॉन्च किए गए रॉकेटों के बोर्ड से और उपग्रह के उड़ान मार्गों के साथ, आयनोस्फीयर की संरचना पर भूतल-आधारित विधियों द्वारा पहले प्राप्त किए गए डेटा की पुष्टि और परिष्कृत, पृथ्वी के विभिन्न क्षेत्रों में ऊंचाई के साथ इलेक्ट्रॉन एकाग्रता का वितरण और मुख्य अधिकतम से ऊपर इलेक्ट्रॉन एकाग्रता के मूल्यों को प्राप्त करना संभव बनाता है। एफ... इससे पहले, परिलक्षित शॉर्ट-वेव रेडियो दालों की टिप्पणियों के आधार पर ध्वनि विधियों द्वारा ऐसा करना असंभव था। यह पाया गया कि ग्लोब के कुछ क्षेत्रों में कम इलेक्ट्रॉन एकाग्रता के साथ काफी स्थिर क्षेत्र हैं, नियमित "आयनोस्फेरिक हवाएं", आयनमंडल में अजीब तरंग प्रक्रियाएं उत्पन्न होती हैं जो आयनोस्फीयर के स्थानीय गड़बड़ी को उनके उत्तेजना के स्थान से हजारों किलोमीटर दूर ले जाती हैं, और बहुत कुछ। विशेष रूप से अत्यधिक संवेदनशील रिसीवरों के निर्माण ने स्पंदित संकेतों को प्राप्त करना संभव बना दिया, आयनोस्फीयर के स्पंदित ध्वनि वाले स्टेशनों पर आयनोस्फीयर (आंशिक प्रतिबिंब स्टेशनों) के सबसे निचले क्षेत्रों से आंशिक रूप से परिलक्षित होता है। मीटर में शक्तिशाली स्पंदित स्थापनाओं का उपयोग और एंटेना के उपयोग के साथ डेसीमीटर तरंगों में विकीर्ण ऊर्जा की एक उच्च सांद्रता के लिए अनुमति देता है जिससे आयनोस्फियर द्वारा अलग-अलग ऊंचाई पर बिखरे संकेतों का निरीक्षण किया जा सके। इन संकेतों के स्पेक्ट्रा की विशेषताओं का अध्ययन, आयनों के प्लाज्मा के इलेक्ट्रॉनों और आयनों के साथ सुसंगत रूप से बिखरे हुए नहीं (इसके लिए, रेडियो तरंगों के असंगत बिखरने के लिए स्टेशनों का उपयोग किया गया था) ने इलेक्ट्रॉनों और आयनों की एकाग्रता को निर्धारित करना संभव बना दिया, कई हजार किलोमीटर की ऊंचाई तक विभिन्न ऊंचाई पर उनका समतुल्य तापमान। यह पता चला कि इस्तेमाल की जाने वाली आवृत्तियों के लिए आयनमंडल काफी पारदर्शी है।

300 किमी की ऊँचाई पर पृथ्वी के आयनमंडल में विद्युत आवेशों की सांद्रता (इलेक्ट्रॉन सांद्रता आयनिक के बराबर होती है) दिन के दौरान लगभग 10 6 सेमी –3 होती है। इस घनत्व के प्लाज्मा 20 मीटर से अधिक लंबी रेडियो तरंगों को दर्शाते हैं, और छोटे लोगों को पास करते हैं।

दिन और रात की स्थितियों के लिए आयनमंडल में इलेक्ट्रॉन एकाग्रता का विशिष्ट ऊर्ध्वाधर वितरण।

आयनमंडल में रेडियो तरंगों का प्रसार।

दूर के प्रसारण स्टेशनों का स्थिर स्वागत, उपयोग की जाने वाली आवृत्तियों पर निर्भर करता है, साथ ही दिन, मौसम और, इसके अलावा, सौर गतिविधि पर। सौर गतिविधि आयनमंडल की स्थिति को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करती है। ग्राउंड स्टेशन द्वारा उत्सर्जित रेडियो तरंगें सभी प्रकार की विद्युत चुम्बकीय तरंगों की तरह एक सीधी रेखा में फैलती हैं। हालांकि, यह ध्यान में रखा जाना चाहिए कि पृथ्वी की सतह और इसके वायुमंडल की आयनित परतें दोनों एक विशाल संधारित्र की प्लेटों के रूप में काम करती हैं, उन पर प्रकाश की तरह दर्पण की कार्रवाई। उनसे परावर्तन करते हुए, रेडियो तरंगें कई हज़ार किलोमीटर की यात्रा कर सकती हैं, दुनिया भर में सैकड़ों और हज़ारों किलोमीटर की विशाल छलांग में, आयनीकृत गैस की एक परत से और पृथ्वी या पानी की सतह से वैकल्पिक रूप से परावर्तित होती है।

1920 के दशक में, यह माना जाता था कि 200 मीटर से छोटी रेडियो तरंगें आमतौर पर मजबूत अवशोषण के कारण लंबी दूरी के संचार के लिए उपयुक्त नहीं होती हैं। यूरोप और अमेरिका के बीच अटलांटिक के बीच छोटी लहरों के लंबे समय तक स्वागत पर पहला प्रयोग अंग्रेजी भौतिक विज्ञानी ओलिवर हीविसाइड और अमेरिकी इलेक्ट्रिकल इंजीनियर आर्थर केनेली द्वारा किया गया था। एक दूसरे से स्वतंत्र रूप से, उन्होंने मान लिया कि पृथ्वी के चारों ओर कहीं न कहीं वायुमंडल की एक आयनित परत थी जो रेडियो तरंगों को प्रतिबिंबित करने में सक्षम थी। इसे हीविसाइड - केनेली परत, और फिर आयनमंडल कहा जाता था।

आधुनिक अवधारणाओं के अनुसार, आयनमंडल में नकारात्मक रूप से आवेशित मुक्त इलेक्ट्रॉन और सकारात्मक रूप से आवेशित आयन होते हैं, मुख्य रूप से आणविक ऑक्सीजन O + और नाइट्रोजन ऑक्साइड NO +। आयनों और इलेक्ट्रॉनों का गठन अणुओं के पृथक्करण और सौर एक्स-रे और पराबैंगनी विकिरण द्वारा तटस्थ गैस परमाणुओं के आयनीकरण के परिणामस्वरूप होता है। एक परमाणु को आयनित करने के लिए, इसे आयनियोजन ऊर्जा के बारे में सूचित करना आवश्यक है, जिसका मुख्य स्रोत आयनमंडल के लिए सूर्य का पराबैंगनी, एक्स-रे और कोरपसकुलर विकिरण है।

जबकि पृथ्वी के गैसीय खोल को सूर्य द्वारा प्रकाशित किया जाता है, इसमें अधिक से अधिक इलेक्ट्रॉन लगातार बनते रहते हैं, लेकिन साथ ही कुछ इलेक्ट्रॉनों, आयनों, रीकॉम्बिन से टकराकर, फिर से तटस्थ कण बनाते हैं। सूरज ढलने के बाद, नए इलेक्ट्रॉनों का बनना लगभग बंद हो जाता है, और मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या कम होने लगती है। आयनोस्फीयर में जितने अधिक मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं, उससे बेहतर उच्च आवृत्ति तरंगें परिलक्षित होती हैं। इलेक्ट्रॉन सांद्रता में कमी के साथ, रेडियो तरंगों का संचरण कम आवृत्ति रेंज में ही संभव है। यही कारण है कि रात में, एक नियम के रूप में, केवल 75, 49, 41 और 31 मीटर की सीमा में दूर के स्टेशनों को प्राप्त करना संभव है। आयनों को आयनमंडल में असमान रूप से वितरित किया जाता है। 50 से 400 किमी की ऊंचाई पर, कई परतें या वृद्धि हुई इलेक्ट्रॉन एकाग्रता के क्षेत्र हैं। ये क्षेत्र आसानी से एक दूसरे से गुजरते हैं और विभिन्न तरीकों से एचएफ रेडियो तरंगों के प्रसार को प्रभावित करते हैं। आयनमंडल की ऊपरी परत को पत्र द्वारा नामित किया गया है एफ... यहाँ आयनीकरण की डिग्री उच्चतम होती है (आवेशित कणों का अंश लगभग १०-४)। यह पृथ्वी की सतह से 150 किमी से अधिक की ऊंचाई पर स्थित है और उच्च-आवृत्ति वाले एचएफ बैंडों की रेडियो तरंगों के लंबे समय तक प्रसार में मुख्य चिंतनशील भूमिका निभाता है। गर्मियों के महीनों में, एफ क्षेत्र दो परतों में विभाजित होता है - एफ 1 और एफ 2। एफ 1 परत 200 से 250 किमी तक की ऊंचाई और परत पर कब्जा कर सकती है एफ 2, जैसा कि यह था, 300-400 किमी की ऊंचाई रेंज में "तैरता है"। आमतौर पर परत एफ 2 परत की तुलना में अधिक मजबूत है एफ एक । रात की परत एफ 1 गायब और परत एफ 2 बनी हुई है, धीरे-धीरे अपने आयनीकरण की 60% तक की हानि। F लेयर के नीचे, 90 से 150 किमी की ऊंचाई पर, एक परत होती है इ, आयनीकरण, जो सूर्य से नरम एक्स-रे विकिरण के प्रभाव में होता है। E परत के आयनीकरण की डिग्री परत की तुलना में कम है एफदिन के दौरान, 31 और 25 मीटर की कम आवृत्ति वाले एचएफ बैंड के स्टेशनों का स्वागत तब होता है जब संकेत परत से परिलक्षित होते हैं इ... आमतौर पर ये 1000-1500 किमी की दूरी पर स्थित स्टेशन होते हैं। रात में एक परत में इ आयनीकरण तेजी से घटता है, लेकिन इस समय भी यह 41, 49 और 75 मीटर की दूरी के स्टेशनों से संकेतों के स्वागत में ध्यान देने योग्य भूमिका निभाता है।

क्षेत्र में 16, 13 और 11 मीटर की उच्च आवृत्ति वाले एचएफ बैंड के संकेत प्राप्त करने के लिए बहुत रुचि है इ इंटरलेयर्स (बादल) दृढ़ता से वृद्धि हुई आयनीकरण। इन बादलों का क्षेत्र इकाइयों से सैकड़ों वर्ग किलोमीटर तक भिन्न हो सकता है। बढ़ी हुई आयनीकरण की इस परत को छिटपुट परत कहा जाता है इ और चिह्नित किया गया तों... ई बादल वायु के प्रभाव में आयनमंडल में स्थानांतरित हो सकते हैं और 250 किमी / घंटा तक की गति तक पहुँच सकते हैं। गर्मियों में, दिन के दौरान मध्य अक्षांशों में, Es बादलों के कारण रेडियो तरंगों की उत्पत्ति प्रति माह 15-20 दिन होती है। भूमध्यरेखीय क्षेत्र में, यह लगभग हमेशा मौजूद होता है, और उच्च अक्षांशों पर यह आमतौर पर रात में दिखाई देता है। कभी-कभी, कम सौर गतिविधि के वर्षों में, जब उच्च आवृत्ति वाले एचएफ बैंड पर कोई संचरण नहीं होता है, तो दूर के स्टेशन अचानक 16, 13 और 11 मीटर बैंड पर अच्छी जोर-शोर के साथ दिखाई देते हैं, जिसके संकेत बार-बार Es से परिलक्षित होते हैं।

आयनमंडल का सबसे निचला क्षेत्र क्षेत्र है घ 50 और 90 किमी के बीच ऊंचाई पर स्थित है। यहां अपेक्षाकृत कम मुक्त इलेक्ट्रॉन हैं। क्षेत्र से घ लंबी और मध्यम तरंगें अच्छी तरह से परिलक्षित होती हैं, और कम आवृत्ति वाले एचएफ स्टेशनों से संकेत दृढ़ता से अवशोषित होते हैं। सूर्यास्त के बाद, आयनीकरण बहुत जल्दी गायब हो जाता है और 41, 49 और 75 मीटर की दूरी में दूर के स्टेशनों को प्राप्त करना संभव हो जाता है, जिसके संकेत परतों से परिलक्षित होते हैं एफ 2 और इ... एचएफ रेडियो स्टेशन संकेतों के प्रसार में आयनमंडल की अलग-अलग परतें महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। रेडियो तरंगों पर प्रभाव मुख्य रूप से आयनोस्फीयर में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की उपस्थिति के कारण होता है, हालांकि रेडियो तरंग प्रसार का तंत्र बड़े आयनों की उपस्थिति से जुड़ा हुआ है। उत्तरार्द्ध वातावरण के रासायनिक गुणों के अध्ययन में भी रुचि रखते हैं, क्योंकि वे तटस्थ परमाणुओं और अणुओं की तुलना में अधिक सक्रिय हैं। आयनमंडल में होने वाली रासायनिक प्रतिक्रियाएं इसकी ऊर्जा और विद्युत संतुलन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

सामान्य आयनमंडल। भूभौतिकीय रॉकेटों और उपग्रहों के साथ किए गए अवलोकन ने नई जानकारी का एक धन प्रदान किया है जो दर्शाता है कि वायुमंडलीय आयनीकरण एक व्यापक स्पेक्ट्रम के सौर विकिरण के प्रभाव में होता है। इसका मुख्य भाग (90% से अधिक) स्पेक्ट्रम के दृश्य भाग में केंद्रित है। वायलेट प्रकाश किरणों की तुलना में एक छोटी तरंग दैर्ध्य और उच्च ऊर्जा के साथ पराबैंगनी विकिरण हाइड्रोजन द्वारा सूर्य के वायुमंडल (क्रोमोस्फीयर) के आंतरिक भाग से उत्सर्जित होता है, जबकि एक्स-किरणों, जिसमें उच्च ऊर्जा भी होती है, सूर्य के बाहरी आवरण (कोरोना) से गैसों द्वारा उत्सर्जित होती हैं।

आयनमंडल की सामान्य (औसत) स्थिति निरंतर शक्तिशाली विकिरण के कारण होती है। पृथ्वी के दैनिक रोटेशन और दोपहर के समय सूर्य के प्रकाश की घटनाओं के कोण में मौसमी अंतर के प्रभाव में सामान्य आयनोस्फीयर में नियमित परिवर्तन होते हैं, लेकिन आयनमंडल की स्थिति में अप्रत्याशित और अचानक परिवर्तन भी होते हैं।

आयनमंडल में गड़बड़ी।

जैसा कि ज्ञात है, सूर्य पर सक्रिय रूप से दोहराए जाने वाले शक्तिशाली चक्रव्यूह प्रकट होते हैं, जो प्रत्येक 11 वर्षों में अधिकतम पहुंचते हैं। अंतर्राष्ट्रीय भूभौतिकीय वर्ष (IGY) कार्यक्रम के तहत अवलोकन व्यवस्थित मौसम संबंधी टिप्पणियों की पूरी अवधि के लिए उच्चतम सौर गतिविधि की अवधि के साथ मेल खाता है, अर्थात्। 18 वीं शताब्दी की शुरुआत से। उच्च गतिविधि की अवधि के दौरान, सूर्य पर कुछ क्षेत्रों की चमक कई गुना बढ़ जाती है, और पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण की शक्ति तेजी से बढ़ जाती है। इस तरह की घटनाओं को सौर फ्लेयर्स कहा जाता है। वे कुछ मिनटों से एक से दो घंटे तक रहते हैं। प्रकोप के दौरान, सौर प्लाज्मा (मुख्य रूप से प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉन) प्रस्फुटित होते हैं, और प्राथमिक कण अंतरिक्ष में चले जाते हैं। ऐसे भड़कने के क्षणों में सूर्य के विद्युत चुम्बकीय और कोरपसकुलर विकिरण का पृथ्वी के वायुमंडल पर एक मजबूत प्रभाव पड़ता है।

प्रकोप के 8 मिनट बाद प्रारंभिक प्रतिक्रिया देखी जाती है, जब तीव्र पराबैंगनी और एक्स-रे विकिरण पृथ्वी तक पहुँचता है। नतीजतन, आयनीकरण तेजी से बढ़ता है; एक्स-रे वायुमंडल को आयनमंडल की निचली सीमा में प्रवेश करते हैं; इन परतों में इलेक्ट्रॉनों की संख्या इतनी बढ़ जाती है कि रेडियो सिग्नल लगभग पूरी तरह से अवशोषित हो जाते हैं ("बुझा हुआ")। विकिरण के अतिरिक्त अवशोषण से गैस गर्म होती है, जो हवाओं के विकास में योगदान करती है। आयनित गैस एक विद्युत संवाहक है, और जब यह पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में चलती है, तो डायनेमो प्रभाव दिखाई देता है और एक विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। इस तरह की धाराएं, बदले में, चुंबकीय क्षेत्र में ध्यान देने योग्य गड़बड़ी का कारण बन सकती हैं और चुंबकीय तूफान के रूप में खुद को प्रकट कर सकती हैं।

ऊपरी वायुमंडल की संरचना और गतिकी अनिवार्य रूप से सौर विकिरण, रासायनिक प्रक्रियाओं, अणुओं और परमाणुओं के उत्तेजना, उनके निष्क्रिय होने, टकराने और अन्य प्राथमिक प्रक्रियाओं द्वारा आयनीकरण और पृथक्करण से जुड़ी थर्मोडायनामिक अर्थ प्रक्रियाओं में किसी भी तरह से निर्धारित नहीं होती है। इस मामले में, घनत्व कम होने के साथ-साथ कोई नहीं टखनों की डिग्री ऊंचाई के साथ बढ़ती है। 500-1000 किमी की ऊँचाई तक, और अक्सर इससे भी अधिक, ऊपरी वायुमंडल की कई विशेषताओं के लिए noquilibrium की डिग्री काफी छोटी है, जो कि रासायनिक प्रतिक्रियाओं को ध्यान में रखते हुए, इसके विवरण के लिए शास्त्रीय और हाइड्रोमाग्नेटिक हाइड्रोडायनामिक्स का उपयोग करना संभव बनाता है।

एक्सोस्फीयर पृथ्वी के वायुमंडल की बाहरी परत है, जो कई सौ किलोमीटर की ऊँचाई से शुरू होती है, जहाँ से प्रकाश, तेज़ गति से चलने वाले हाइड्रोजन परमाणु अंतरिक्ष में पहुँच सकते हैं।

एडवर्ड कोनोविच

साहित्य:

पुडोवकिन एम.आई. सौर भौतिकी के मूल तत्व... एसपीबी, 2001
एरिस चैसन, स्टीव मैकमिलन आज खगोल विज्ञान... अप्रेंटिस-हॉल, इंक। ऊपरी सैडल नदी, 2002
इंटरनेट पर सामग्री: http://ciencia.nasa.gov/



वातावरण का गठन। आज, पृथ्वी का वातावरण गैसों का मिश्रण है - 78% नाइट्रोजन, 21% ऑक्सीजन, और अन्य गैसों की थोड़ी मात्रा, जैसे कार्बन डाइऑक्साइड। लेकिन जब ग्रह पहली बार दिखाई दिया, तो वातावरण में ऑक्सीजन नहीं थी - इसमें गैसों का समावेश था जो मूल रूप से सौर मंडल में मौजूद थे।

पृथ्वी की उत्पत्ति तब हुई, जब सौर निहारिका से धूल और गैस से बने छोटे चट्टानी पिंडों को एक दूसरे से टकराते हुए देखा गया और धीरे-धीरे एक ग्रह का रूप ले लिया। जैसे-जैसे यह बढ़ता गया, ग्रह-मंडल में फंसी गैसें बाहर की ओर फटती गईं और ग्लोब को ढंकती गईं। कुछ समय बाद, पहले पौधों ने ऑक्सीजन छोड़ना शुरू कर दिया, और प्राचीन वातावरण वर्तमान घने वायु खोल में विकसित हुआ।

वायुमण्डल की उत्पत्ति

1. 4.6 अरब साल पहले छोटे ग्रह से बारिश ने नवजात पृथ्वी को मारा था। ग्रह के अंदर फंसे सौर निहारिका की गैसें टक्कर के दौरान बच गईं और नाइट्रोजन, कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प से मिलकर पृथ्वी के आदिम वातावरण का निर्माण किया।
2. ग्रह के निर्माण के दौरान निकलने वाली गर्मी को प्राइमर्ड वायुमंडल के घने बादलों की एक परत द्वारा बनाए रखा जाता है। कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प जैसी "ग्रीनहाउस गैसें" अंतरिक्ष में गर्मी के उत्सर्जन को रोकती हैं। पृथ्वी की सतह पिघले हुए मैग्मा के समुद्र के साथ भर जाती है।
3. जब ग्रहों की टक्कर कम होती गई, तो पृथ्वी ठंडी होने लगी और महासागर दिखाई देने लगे। जल वाष्प घने बादलों से घनीभूत होती है, और बारिश, कई युगों तक चलती है, धीरे-धीरे तराई में बाढ़ आती है। इस प्रकार पहले समुद्र दिखाई देते हैं।
4. वायु को जल वाष्प संघन के रूप में शुद्ध किया जाता है और महासागरों का निर्माण करता है। समय के साथ, कार्बन डाइऑक्साइड उनमें घुल जाता है, और नाइट्रोजन अब वायुमंडल में प्रबल हो गया है। ऑक्सीजन की कमी के कारण, एक सुरक्षात्मक ओजोन परत नहीं बनती है, और सूर्य की पराबैंगनी किरणें पृथ्वी की सतह तक पहुंच जाती हैं।
5. जीवन पहले अरब वर्षों के भीतर प्राचीन महासागरों में दिखाई देता है। सबसे सरल नीले-हरे शैवाल को समुद्र के पानी से पराबैंगनी विकिरण से बचाया जाता है। वे ऊर्जा उत्पन्न करने के लिए सूर्य के प्रकाश और कार्बन डाइऑक्साइड का उपयोग करते हैं, जबकि ऑक्सीजन एक उप-उत्पाद के रूप में जारी किया जाता है, जो धीरे-धीरे वायुमंडल में जमा होने लगता है।
6. अरबों साल बाद, ऑक्सीजन युक्त वातावरण बनता है। ऊपरी वायुमंडलीय परतों में फोटोकैमिकल प्रतिक्रियाएं ओजोन की एक पतली परत बनाती हैं जो हानिकारक पराबैंगनी प्रकाश को बिखेरती हैं। अब जीवन महासागरों से भूमि पर निकल सकता है, जहां कई जटिल जीव विकास के परिणामस्वरूप उत्पन्न होते हैं।

अरबों साल पहले, आदिम शैवाल की एक मोटी परत ने वातावरण में ऑक्सीजन छोड़ना शुरू किया। वे इस दिन जीवित रहने के लिए जीवाणुओं के रूप में जीवित रहे हैं जिन्हें स्ट्रोमेटोलाइट्स कहा जाता है।

ज्वालामुखी मूल

1. प्राचीन, वायुहीन पृथ्वी। 2. गैसों का विस्फोट।

इस सिद्धांत के अनुसार, ज्वालामुखी सक्रिय रूप से युवा ग्रह पृथ्वी की सतह पर फैल रहे थे। प्रारंभिक वातावरण संभवत: तब बनता है जब ग्रह के सिलिकॉन खोल में फंसी गैसें ज्वालामुखियों के नलिका से बाहर निकलती हैं।