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पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

Chapter Review

इस अध्याय में पृथ्वी को एक परस्पर संबद्ध तंत्र के रूप में समझाया गया है, जिसमें ऊर्जा और द्रव्य का निरंतर प्रवाह होता रहता है। पृथ्वी के विभिन्न मंडल एक-दूसरे के साथ निरंतर अंतःक्रिया करते हैं और इनमें होने वाला परिवर्तन दूसरे मंडलों को भी प्रभावित करता है।

1. पृथ्वी एक तंत्र

• पृथ्वी तंत्र – पृथ्वी के विभिन्न भौतिक, रासायनिक और जैविक घटकों का परस्पर जुड़ा हुआ तंत्र।
• ऊर्जा का प्रमुख स्रोत – सूर्य पृथ्वी के लिए ऊर्जा का मुख्य बाहरी स्रोत है।
• द्रव्य का प्रवाह – जल, कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन जैसे पदार्थ पृथ्वी के विभिन्न घटकों के बीच चक्रित होते रहते हैं।
• परस्पर निर्भरता – एक मंडल में परिवर्तन होने पर दूसरे मंडलों में भी परिवर्तन हो सकता है।

2. पृथ्वी के प्रमुख मंडल

• भूमंडल (Geosphere) – ठोस चट्टानें, मिट्टी, भू-आकृतियाँ तथा पृथ्वी का आंतरिक भाग।
• जलमंडल (Hydrosphere) – महासागर, नदियाँ, झीलें और भूजल सहित पृथ्वी पर पाया जाने वाला द्रव जल।
• हिममंडल (Cryosphere) – हिम और बर्फ के रूप में पाया जाने वाला जल।
• वायुमंडल (Atmosphere) – पृथ्वी के चारों ओर उपस्थित गैसों का आवरण।
• जैवमंडल (Biosphere) – सभी जीवित जीव और उनके आवास।
• मंडलों की अंतःक्रिया – ये सभी मंडल स्वतंत्र नहीं हैं बल्कि ऊर्जा और द्रव्य के आदान-प्रदान द्वारा जुड़े हुए हैं।

3. एक मंडल में परिवर्तन का प्रभाव

• हिमपात में कमी – झीलों के जल स्तर में कमी और घास की उपलब्धता में कमी ला सकती है।
• अरब सागर का गर्म होना – वाष्पीकरण बढ़ाकर दक्षिण-पश्चिम मानसून को प्रभावित कर सकता है।
• हिमनदों का पिघलना – निचले क्षेत्रों में बाढ़ तथा भविष्य में समुद्र के जल स्तर में वृद्धि का कारण बन सकता है।
• पर्यावास की हानि – जलवायु और भौतिक परिवर्तनों से जैवमंडल प्रभावित हो सकता है।

4. पृथ्वी का असमान ऊष्मीकरण

• सौर विकिरण – सूर्य से विद्युत चुंबकीय तरंगों के रूप में पृथ्वी तक पहुँचने वाली ऊर्जा।
• प्रकाश का वेग – निर्वात में विद्युत चुंबकीय विकिरण लगभग 3 × 10⁸ m/s की गति से चलता है।
• विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम – इसमें गामा किरणों से लेकर रेडियो तरंगों तक विभिन्न प्रकार के विकिरण शामिल हैं।
• सौर ऊर्जा के प्रमुख क्षेत्र – पृथ्वी तक पहुँचने वाली सौर ऊर्जा मुख्यतः पराबैंगनी, दृश्य और अवरक्त विकिरण के रूप में होती है।
• दृश्य प्रकाश – प्रकाश संश्लेषण के लिए ऊर्जा प्रदान करता है और पृथ्वी की सतह को गर्म करता है।
• अवरक्त विकिरण – पृथ्वी की सतह को गर्म करने में महत्त्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
• पराबैंगनी विकिरण – अधिक ऊर्जा वाला विकिरण है और इसकी अधिक मात्रा जीवों के लिए हानिकारक हो सकती है।
• ओजोन परत – सूर्य की हानिकारक UV किरणों के बड़े भाग को अवशोषित करके पृथ्वी पर जीवन की रक्षा करती है।

5. सूर्यताप और सौर स्थिरांक

• सूर्यताप (Insolation) – पृथ्वी की सतह पर पहुँचने वाले सौर विकिरण की मात्रा।
• सौर स्थिरांक – वायुमंडल के ऊपरी भाग पर सूर्य की किरणों के लंबवत प्रति इकाई क्षेत्रफल और प्रति इकाई समय प्राप्त औसत सौर ऊर्जा।
• सौर स्थिरांक का मान – लगभग 1.4 kW m⁻² या लगभग 1400 J s⁻¹ m⁻²।
• भारत में सूर्यताप – भारत की भौगोलिक स्थिति के कारण यहाँ सौर ऊर्जा की पर्याप्त संभावना है।

6. सौर विकिरण और पृथ्वी की सतह

• अवशोषण – विभिन्न पदार्थ सौर विकिरण को अलग-अलग मात्रा में अवशोषित करते हैं।
• गहरे रंग की सतह – अधिक सौर ऊर्जा अवशोषित करती है और जल्दी गर्म होती है।
• हल्के रंग की सतह – अधिक विकिरण परावर्तित करती है और अपेक्षाकृत ठंडी रहती है।
• अल्बिडो (Albedo) – किसी सतह द्वारा परावर्तित सौर विकिरण का अनुपात।
• उच्च अल्बिडो – अधिक विकिरण परावर्तित होने के कारण सतह अपेक्षाकृत ठंडी रहती है।
• निम्न अल्बिडो – अधिक विकिरण अवशोषित होने के कारण सतह अपेक्षाकृत गर्म रहती है।
• हिम और बर्फ – उच्च अल्बिडो वाली सतहें हैं।
• काली मिट्टी और महासागरीय जल – अपेक्षाकृत निम्न अल्बिडो वाली सतहें हैं।

7. शहरी ऊष्मा द्वीप प्रभाव

• शहरी ऊष्मा द्वीप – शहरों का आसपास के ग्रामीण क्षेत्रों की तुलना में अधिक गर्म होना।
• मुख्य कारण – इस्पात, कंक्रीट, ईंट, डामर और अन्य सतहों द्वारा सौर ऊर्जा का अधिक अवशोषण।
• शहरी वनस्पति की कमी – शहरों में प्राकृतिक शीतलन कम कर सकती है।
• पादप वाष्पोत्सर्जन – ग्रामीण क्षेत्रों और वनों को अपेक्षाकृत ठंडा रखने में सहायता करता है।

8. अक्षांश और पृथ्वी का आकार

• पृथ्वी का गोलाकार आकार – सूर्य की किरणें अलग-अलग अक्षांशों पर अलग-अलग कोणों से पड़ती हैं।
• भूमध्यरेखीय क्षेत्र – सौर ऊर्जा छोटे क्षेत्र में केंद्रित होने के कारण अपेक्षाकृत अधिक गर्म रहता है।
• ध्रुवीय क्षेत्र – सौर ऊर्जा बड़े क्षेत्र में फैलने के कारण अपेक्षाकृत ठंडे रहते हैं।
• असमान ऊष्मीकरण – पृथ्वी पर तापमान के अंतर का प्रमुख कारण है।
• ऋतुओं का परिवर्तन – पृथ्वी की धुरी के झुकाव और सूर्य के चारों ओर परिक्रमा से संबंधित है।
• वैश्विक पवन और महासागरीय धाराएँ – पृथ्वी की सतह के असमान ऊष्मीकरण से संचालित होती हैं।

9. वायुमंडल

• वायुमंडल – पृथ्वी के चारों ओर गैसों का आवरण।
• मुख्य गैसें – लगभग 78% नाइट्रोजन और 21% ऑक्सीजन तथा थोड़ी मात्रा में अन्य गैसें।
• क्षोभमंडल – लगभग 0–12 km; अधिकांश मौसम संबंधी घटनाएँ इसी परत में होती हैं।
• क्षोभमंडल में तापमान – ऊँचाई बढ़ने के साथ सामान्यतः घटता है।
• समतापमंडल – लगभग 12–50 km; इसमें ओजोन परत स्थित है।
• ओजोन परत – UV विकिरण को अवशोषित करके वायुमंडल को गर्म करती है और जीवन की रक्षा करती है।
• मध्य मंडल, तापमंडल और बहिर्मंडल – वायुमंडल की ऊपरी परतें हैं।

10. हरितगृह प्रभाव

• हरितगृह प्रभाव – वायुमंडल की कुछ गैसों द्वारा पृथ्वी से निकलने वाली ऊष्मा को अवशोषित करने की प्रक्रिया।
• प्रमुख हरितगृह गैसें – कार्बन डाइऑक्साइड, मीथेन और जलवाष्प।
• प्राकृतिक हरितगृह प्रभाव – पृथ्वी का ताप जीवन के लिए अनुकूल बनाए रखने में सहायक है।
• अतिरिक्त CO₂ – मानवीय गतिविधियों से CO₂ बढ़ने पर हरितगृह प्रभाव और वैश्विक ताप में वृद्धि हो सकती है।
• शुक्र ग्रह – उसके वायुमंडल में अनियंत्रित हरितगृह प्रभाव के कारण बुध से भी अधिक गर्म है।

11. वायुदाब और पवन

• वायुदाब – वायुमंडलीय वायु द्वारा लगाया गया दबाव।
• असमान ऊष्मीकरण – पृथ्वी पर अलग-अलग क्षेत्रों में ताप और वायुदाब के अंतर उत्पन्न करता है।
• पवन – वायु का उच्च दाब से निम्न दाब की ओर गति करना।
• ग्रहीय पवन – भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच असमान ऊष्मीकरण से उत्पन्न बड़े पैमाने की वायु परिसंचरण व्यवस्था।
• भूमध्यरेखीय निम्न दाब पट्टी – तीव्र ऊष्मीकरण से गर्म वायु ऊपर उठती है।
• उपोष्ण उच्च दाब पट्टियाँ – लगभग 30° उत्तर और दक्षिण अक्षांशों पर नीचे उतरती वायु से बनती हैं।

12. महासागरीय धाराएँ

• महासागरीय धाराएँ – महासागरों में जल का बड़े पैमाने पर नियमित प्रवाह।
• ऊष्मा का परिवहन – महासागरीय धाराएँ भूमध्य रेखा से ध्रुवों की ओर ऊष्मा का स्थानांतरण करती हैं।
• जलवायु पर प्रभाव – महासागरीय धाराएँ विभिन्न क्षेत्रों की जलवायु को प्रभावित करती हैं।
• जल की लवणता और घनत्व – महासागरीय जल के ऊर्ध्वाधर और क्षैतिज प्रवाह को प्रभावित करते हैं।
• महासागरीय भंवर (Gyres) – पृथ्वी के घूर्णन और महासागरीय प्रवाह से बनने वाले विशाल वृत्ताकार प्रवाह पैटर्न।

13. जल चक्र

• जल चक्र – पृथ्वी के जलमंडल, वायुमंडल, भूमंडल और जैवमंडल के बीच जल का निरंतर संचलन।
• वाष्पीकरण – जल का द्रव अवस्था से जलवाष्प में परिवर्तन।
• वाष्पोत्सर्जन – पौधों द्वारा जलवाष्प का वायुमंडल में छोड़ा जाना।
• संघनन – जलवाष्प का ठंडा होकर जल की छोटी बूंदों में बदलना।
• वर्षण – बादलों से जल का वर्षा या अन्य रूपों में पृथ्वी पर गिरना।
• अपवाह – भूमि की सतह पर जल का बहकर नदियों और अन्य जल स्रोतों तक पहुँचना।
• भूजल – भूमि के अंदर संचित जल।

14. जैव-भूरासायनिक चक्र

• जैव-भूरासायनिक चक्र – जैविक और अजैविक घटकों के बीच द्रव्य तथा आवश्यक तत्वों का चक्रीय संचलन।
• महत्त्व – कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन जैसे आवश्यक तत्वों को पुनः उपलब्ध कराता है।
• जैविक घटक – पौधे, जन्तु और सूक्ष्मजीव।
• अजैविक घटक – वायु, जल, मिट्टी और चट्टानें।

15. कार्बन चक्र

• कार्बन का महत्त्व – कार्बन प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, वसा और DNA जैसे जैविक अणुओं का आवश्यक घटक है।
• कार्बन का भंडार – वायुमंडल, जैवमंडल, भूमंडल और जलमंडल में कार्बन विभिन्न रूपों में पाया जाता है।
• प्रकाश संश्लेषण – पौधे वायुमंडलीय CO₂ का उपयोग करके कार्बनिक पदार्थ बनाते हैं।
• श्वसन – जीव CO₂ को वापस वायुमंडल में छोड़ते हैं।
• अपघटन – मृत जीवों के अपघटन से कार्बन पुनः पर्यावरण में पहुँचता है।
• जीवाश्म ईंधन – लंबे समय तक कार्बन के भंडारण का एक रूप हैं।

16. नाइट्रोजन चक्र

• नाइट्रोजन का महत्त्व – प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्लों के निर्माण के लिए आवश्यक तत्व।
• नाइट्रोजन का प्रमुख भंडार – वायुमंडल में नाइट्रोजन गैस के रूप में।
• नाइट्रोजन स्थिरीकरण – वायुमंडलीय नाइट्रोजन को उपयोगी यौगिकों में परिवर्तित करने की प्रक्रिया।
• स्वांगीकरण (Assimilation) – पौधों द्वारा नाइट्रोजन यौगिकों का अवशोषण और उपयोग।
• अमोनीकरण – जैविक पदार्थों से अमोनिया या अमोनियम यौगिकों का निर्माण।
• नाइट्रीकरण – अमोनिया/अमोनियम यौगिकों का नाइट्राइट और नाइट्रेट में परिवर्तन।
• विनाइट्रीकरण – नाइट्रेट से नाइट्रोजन गैस का निर्माण और उसका वायुमंडल में लौटना।

17. ऑक्सीजन चक्र

• ऑक्सीजन – वायुमंडल का लगभग 21% भाग मुक्त ऑक्सीजन गैस से बना है।
• जैविक महत्त्व – ऑक्सीजन अनेक जैविक अणुओं और जीवों की जीवन प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक है।
• प्रकाश संश्लेषण – वायुमंडल में ऑक्सीजन की पुनःपूर्ति का प्रमुख माध्यम है।
• श्वसन – जीव ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं और कार्बन डाइऑक्साइड छोड़ते हैं।

18. जलवायु परिवर्तन और पृथ्वी तंत्र

• जलवायु परिवर्तन – पृथ्वी के तापमान और प्राकृतिक प्रक्रियाओं में दीर्घकालिक परिवर्तन उत्पन्न कर सकता है।
• जल चक्र पर प्रभाव – तापमान में परिवर्तन वाष्पीकरण, वर्षण और जल की उपलब्धता को प्रभावित कर सकता है।
• हिममंडल पर प्रभाव – बढ़ता तापमान हिमनदों और बर्फ के पिघलने की दर बढ़ा सकता है।
• महासागरों पर प्रभाव – तापमान और घुली हुई CO₂ की मात्रा में परिवर्तन समुद्री जीवन को प्रभावित कर सकता है।
• जैवमंडल पर प्रभाव – पर्यावास, पारितंत्र और जीवों के वितरण में परिवर्तन हो सकते हैं।

19. पृथ्वी तंत्र का संतुलन

• पृथ्वी एक परस्पर संबद्ध तंत्र है – ऊर्जा प्रवाह और पदार्थों के चक्र विभिन्न मंडलों को आपस में जोड़ते हैं।
• प्राकृतिक संतुलन – पृथ्वी के विभिन्न मंडलों और चक्रों के बीच निरंतर अंतःक्रिया से बना रहता है।
• मानवीय गतिविधियाँ – प्राकृतिक चक्रों और ऊर्जा संतुलन में व्यवधान उत्पन्न कर सकती हैं।
• सतत जीवनशैली – ऊर्जा बचाने और प्राकृतिक संसाधनों के संरक्षण से पृथ्वी तंत्र पर दबाव कम किया जा सकता है।
• मिशन LiFE – ऊर्जा बचत और संसाधनों के संरक्षण जैसी सरल जीवनशैली अपनाने के माध्यम से सतत भविष्य की दिशा में व्यक्तिगत एवं सामुदायिक प्रयासों पर बल देता है।

एक नजर में पूरा अध्याय

• सूर्य → ऊर्जा का प्रमुख स्रोत
• पृथ्वी → ऊर्जा और द्रव्य का गतिशील तंत्र
• भूमंडल → ठोस पृथ्वी और चट्टानें
• जलमंडल → पृथ्वी का जल
• हिममंडल → हिम और बर्फ
• वायुमंडल → गैसों का आवरण
• जैवमंडल → जीव और उनके आवास
• असमान ऊष्मीकरण → पवन और महासागरीय धाराओं का आधार
• अल्बिडो → सतह द्वारा सौर विकिरण का परावर्तन
• वायुमंडल → मौसम, जलवायु और जीवन के लिए महत्त्वपूर्ण
• ओजोन परत → UV विकिरण से सुरक्षा
• हरितगृह प्रभाव → पृथ्वी के तापमान को प्रभावित करता है
• जल चक्र → पृथ्वी पर जल का निरंतर संचलन
• कार्बन चक्र → कार्बन का जैविक और अजैविक घटकों के बीच संचलन
• नाइट्रोजन चक्र → नाइट्रोजन का पुनर्चक्रण
• ऑक्सीजन चक्र → ऑक्सीजन का निरंतर संचलन
• मानवीय गतिविधियाँ → पृथ्वी तंत्र के प्राकृतिक संतुलन को प्रभावित कर सकती हैं
• सतत जीवनशैली → पृथ्वी के संसाधनों और संतुलन के संरक्षण में सहायक

पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

पृथ्वी एक गतिशील तंत्र है जिसमें ऊर्जा और द्रव्य का निरंतर प्रवाह होता रहता है। सूर्य ऊर्जा का प्रमुख स्रोत है, जबकि पृथ्वी के आंतरिक भाग तथा वायु, जल और चट्टानों में होने वाली रासायनिक अभिक्रियाएँ भी ऊर्जा और द्रव्य के प्रवाह को प्रभावित करती हैं।

पृथ्वी एक तंत्र

परिभाषा: पृथ्वी के विभिन्न भौतिक, रासायनिक और जैविक घटकों के बीच होने वाली निरंतर अंतःक्रियाओं तथा ऊर्जा और द्रव्य के प्रवाह से बना समग्र तंत्र पृथ्वी तंत्र कहलाता है।

पृथ्वी को अलग-अलग और स्वतंत्र भागों के रूप में नहीं समझा जा सकता। इसके विभिन्न मंडल एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं। किसी एक मंडल में होने वाला परिवर्तन दूसरे मंडलों को भी प्रभावित कर सकता है।

• ऊर्जा का प्रवाह: सूर्य पृथ्वी के लिए ऊर्जा का प्रमुख स्रोत है।
• द्रव्य का चक्रण: जल और विभिन्न पोषक तत्व पृथ्वी के अलग-अलग मंडलों के बीच लगातार चक्रित होते रहते हैं।
• परस्पर निर्भरता: पृथ्वी के सभी मंडल एक-दूसरे के साथ अंतःक्रिया करते हैं।
• संतुलन: सौर विकिरण, वायु और जल का संचलन तथा पोषक तत्वों का चक्रण पृथ्वी के मंडलों को एक गतिशील संतुलन में जोड़ते हैं।

पृथ्वी के प्रमुख मंडल

पृथ्वी तंत्र को समझने के लिए इसे पाँच प्रमुख मंडलों में बाँटा जाता है—भूमंडल, जलमंडल, हिममंडल, वायुमंडल और जैवमंडल। ये मंडल अलग-अलग होते हुए भी परस्पर जुड़े हुए हैं। 

1. भूमंडल (Geosphere)

परिभाषा: पृथ्वी के ठोस भाग को भूमंडल कहते हैं।

इसमें ठोस चट्टानें, मिट्टी, विभिन्न भू-आकृतियाँ तथा पृथ्वी का आंतरिक भाग शामिल होता है।

उदाहरण: दक्कन का पठार, थार मरुस्थल, चट्टानें और मिट्टी।

2. जलमंडल (Hydrosphere)

परिभाषा: पृथ्वी पर द्रव रूप में पाए जाने वाले जल के समस्त स्रोतों को जलमंडल कहते हैं।

इसमें महासागर, नदियाँ, झीलें और भूजल शामिल हैं। जलमंडल पृथ्वी पर जीवन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

उदाहरण: महासागर, गंगा और ब्रह्मपुत्र जैसी नदियाँ, झीलें तथा भूजल।

3. हिममंडल (Cryosphere)

परिभाषा: पृथ्वी पर जल के ठोस रूप में पाए जाने वाले भाग को हिममंडल कहते हैं।

इसमें हिम और बर्फ शामिल हैं।

उदाहरण: हिमालयी हिमनदियाँ, लद्दाख में जमी बर्फ और ध्रुवीय हिम छत्रक।

4. वायुमंडल (Atmosphere)

परिभाषा: पृथ्वी के चारों ओर उपस्थित वायु और गैसों के आवरण को वायुमंडल कहते हैं।

वायुमंडल पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक गैसें उपलब्ध कराता है और मौसम तथा जलवायु की अनेक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

5. जैवमंडल (Biosphere)

परिभाषा: पृथ्वी पर पाए जाने वाले सभी जीवित जीवों और उनके पर्यावासों के समग्र क्षेत्र को जैवमंडल कहते हैं।

इसमें वन, खेत, मैंग्रोव, महासागरीय प्लवक, प्रवाल भित्तियाँ तथा अन्य सभी जीवित समुदाय और उनके पर्यावास शामिल हैं।

पृथ्वी के मंडलों की परस्पर क्रिया

पृथ्वी के मंडल एक-दूसरे से निरंतर जुड़े रहते हैं। एक मंडल में होने वाला परिवर्तन दूसरे मंडलों को प्रभावित कर सकता है। इसलिए पृथ्वी की किसी भी प्राकृतिक प्रक्रिया को समझने के लिए विभिन्न मंडलों की अंतःक्रिया को समझना आवश्यक है। 

हिमपात में कमी का प्रभाव

यदि किसी क्षेत्र में शीतकाल के दौरान हिमपात कम हो जाए, तो गर्मियों में झीलों का जल स्तर घट सकता है। इससे मैदानों में घास की वृद्धि के लिए उपलब्ध जल कम हो सकता है और वहाँ रहने वाले जीवों पर भी प्रभाव पड़ सकता है।

इस उदाहरण में हिममंडल → जलमंडल → जैवमंडल के बीच संबंध दिखाई देता है।

अरब सागर के जल का गर्म होना

यदि अरब सागर का जल अधिक गर्म हो जाए, तो समुद्र से वाष्पीकरण बढ़ सकता है। इससे दक्षिण-पश्चिम मानसून में उतार-चढ़ाव और वर्षा के वितरण में असमानता उत्पन्न हो सकती है। इसके परिणामस्वरूप कुछ क्षेत्रों में बाढ़ और कुछ क्षेत्रों में सूखे जैसी परिस्थितियाँ बन सकती हैं।

इस उदाहरण में जलमंडल → वायुमंडल → जलमंडल की परस्पर क्रिया दिखाई देती है। 

हिमनदों के पिघलने का प्रभाव

वायुमंडलीय तापमान बढ़ने पर हिमनदों और ध्रुवीय हिम के पिघलने की दर बढ़ सकती है। इससे निचले क्षेत्रों में बाढ़ का खतरा बढ़ सकता है और लंबे समय में समुद्र के जल स्तर में वृद्धि होने से तटीय शहर प्रभावित हो सकते हैं।

इसका प्रभाव जैवमंडल पर भी पड़ सकता है क्योंकि जीवों के पर्यावास में परिवर्तन या हानि हो सकती है।

पृथ्वी तंत्र में ऊर्जा और द्रव्य का प्रवाह

पृथ्वी पर जीवन ऊर्जा और द्रव्य के निरंतर प्रवाह से संचालित होता है। सूर्य ऊर्जा का मुख्य बाहरी स्रोत है। इसके अतिरिक्त पृथ्वी का गर्म आंतरिक भाग तथा वायु, जल और चट्टानों में होने वाली रासायनिक अभिक्रियाएँ भी ऊर्जा और द्रव्य के प्रवाह को प्रभावित करती हैं।

• सौर ऊर्जा: पृथ्वी की अनेक प्राकृतिक प्रक्रियाओं का प्रमुख ऊर्जा स्रोत।
• जल का संचलन: वाष्पीकरण, संघनन और वर्षण जैसी प्रक्रियाओं द्वारा जल विभिन्न मंडलों के बीच संचालित होता है।
• पोषक तत्वों का चक्रण: जीव और अजैविक घटक पोषक तत्वों के चक्रण में भाग लेते हैं।
• प्राकृतिक प्रक्रियाएँ: सौर विकिरण द्वारा ऊष्मण, वायु और जल का संचलन तथा पोषक तत्वों का चक्रण पृथ्वी तंत्र को जोड़ते हैं।

सौर विकिरण (Solar Radiation)

परिभाषा: सूर्य से विद्युत चुंबकीय तरंगों के रूप में पृथ्वी तक पहुँचने वाली ऊर्जा को सौर विकिरण कहते हैं।

पृथ्वी पर ऊर्जा का मुख्य स्रोत सौर विकिरण है। सूर्य से आने वाला विकिरण विद्युत चुंबकीय तरंगों के रूप में अंतरिक्ष से होकर पृथ्वी तक पहुँचता है। निर्वात में विद्युत चुंबकीय तरंगें प्रकाश के वेग से चलती हैं।

निर्वात में प्रकाश का वेग: 3 × 10⁸ m/s

विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम

परिभाषा: विभिन्न आवृत्तियों और तरंगदैर्ध्यों वाली विद्युत चुंबकीय तरंगों के पूरे परास को विद्युत चुंबकीय स्पेक्ट्रम कहते हैं।

इसमें उच्च आवृत्ति और छोटी तरंगदैर्ध्य वाली गामा किरणों तथा X-किरणों से लेकर निम्न आवृत्ति और लंबी तरंगदैर्ध्य वाली अवरक्त तथा रेडियो तरंगों तक का परास शामिल है।

• गामा किरणें: बहुत अधिक ऊर्जा वाली विद्युत चुंबकीय तरंगें।
• X-किरणें: उच्च ऊर्जा वाली तरंगें।
• पराबैंगनी (UV): दृश्य प्रकाश से अधिक ऊर्जा वाली तरंगें।
• दृश्य प्रकाश: वह विकिरण जिसे मानव आँख देख सकती है और जो प्रकाश संश्लेषण में महत्वपूर्ण है।
• अवरक्त (IR): पृथ्वी की सतह को गर्म करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
• रेडियो तरंगें: लंबी तरंगदैर्ध्य और अपेक्षाकृत कम ऊर्जा वाली तरंगें।

पृथ्वी तक पहुँचने वाला सौर विकिरण

पृथ्वी तक पहुँचने वाला सौर विकिरण मुख्यतः पराबैंगनी (UV), दृश्य और अवरक्त (IR) परास में होता है। सूर्य की लगभग 99% ऊर्जा इन्हीं तरंगदैर्ध्यों में होती है। ये तीनों क्षेत्र पृथ्वी की जलवायु को आकार देने और जीवन को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। 

पराबैंगनी विकिरण और ओजोन परत

पराबैंगनी विकिरण की अधिकतर मात्रा ऊपरी वायुमंडल में स्थित ओजोन परत द्वारा अवशोषित कर ली जाती है। इससे पृथ्वी पर रहने वाले जीवों को हानिकारक UV विकिरण से सुरक्षा मिलती है।

अत्यधिक UV विकिरण के लंबे समय तक संपर्क में रहने से त्वचा और आँखों को नुकसान हो सकता है।

दृश्य प्रकाश

सूर्य का दृश्य प्रकाश पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है और प्रकाश संश्लेषण के लिए ऊर्जा प्रदान करता है। प्रकाश संश्लेषण अधिकांश जीवों के लिए भोजन का प्राथमिक स्रोत उपलब्ध कराने में महत्वपूर्ण है। दृश्य प्रकाश भूमि और जल को भी आंशिक रूप से गर्म करता है।

अवरक्त विकिरण

अवरक्त विकिरण पृथ्वी की सतह को गर्म करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित ऊर्जा बाद में ऊष्मा के रूप में वायुमंडल की ओर विकिरित होती है।

हरितगृह गैसों की भूमिका

पृथ्वी की सतह से बाहर जाने वाली ऊष्मा का कुछ भाग कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂), मीथेन (CH₄) और जलवाष्प जैसी हरितगृह गैसों द्वारा अवशोषित किया जाता है। इससे पृथ्वी का तापमान जीवन के लिए अनुकूल बना रहता है।

सूर्यातप (Insolation)

परिभाषा: पृथ्वी की सतह पर पहुँचने वाले सौर विकिरण की मात्रा को सूर्यातप (Insolation) कहते हैं।

सूर्यातप पृथ्वी की सतह और वायुमंडल को गर्म रखने के लिए उत्तरदायी है।

सौर स्थिरांक (Solar Constant)

परिभाषा: वायुमंडल के ऊपरी भाग पर सूर्य की किरणों के लंबवत प्रति इकाई क्षेत्रफल और प्रति इकाई समय प्राप्त औसत सौर ऊर्जा को सौर स्थिरांक कहते हैं।

सौर स्थिरांक का मान: लगभग 1.4 kW m⁻² या लगभग 1400 J s⁻¹ m⁻²।

यह उस सौर ऊर्जा को दर्शाता है जो वायुमंडल में अवशोषण, प्रकीर्णन या परावर्तन से पहले पृथ्वी को उपलब्ध होती है। 

Concept Builder

सूर्य → सौर ऊर्जा → पृथ्वी तंत्र → वायु + जल + भूमि + जीवन

पृथ्वी तंत्र → भूमंडल + जलमंडल + हिममंडल + वायुमंडल + जैवमंडल

एक मंडल में परिवर्तन → दूसरे मंडलों पर प्रभाव

सौर विकिरण → UV + दृश्य + IR

UV → ओजोन द्वारा अवशोषण → जीवन की सुरक्षा

दृश्य प्रकाश → प्रकाश संश्लेषण + ऊष्मीकरण

IR → पृथ्वी की सतह का ऊष्मीकरण

सूर्यातप → पृथ्वी की सतह पर पहुँचने वाला सौर विकिरण

Exam Booster

• पृथ्वी तंत्र क्या है? — पृथ्वी के विभिन्न मंडलों के बीच ऊर्जा और द्रव्य के निरंतर प्रवाह तथा अंतःक्रिया से बना समग्र तंत्र।
• पृथ्वी के पाँच प्रमुख मंडल कौन-से हैं? — भूमंडल, जलमंडल, हिममंडल, वायुमंडल और जैवमंडल।
• हिममंडल क्या है? — पृथ्वी पर जल के ठोस रूप में पाए जाने वाला भाग।
• एक मंडल में परिवर्तन दूसरे मंडल को कैसे प्रभावित कर सकता है? — क्योंकि सभी मंडल ऊर्जा और द्रव्य के प्रवाह द्वारा एक-दूसरे से जुड़े हैं।
• पृथ्वी पर ऊर्जा का मुख्य स्रोत क्या है? — सूर्य।
• सौर विकिरण किस रूप में पृथ्वी तक पहुँचता है? — विद्युत चुंबकीय तरंगों के रूप में।
• पृथ्वी तक पहुँचने वाले सौर विकिरण के तीन प्रमुख परास कौन-से हैं? — पराबैंगनी, दृश्य और अवरक्त।
• ओजोन परत का क्या महत्त्व है? — यह सूर्य की हानिकारक UV किरणों के बड़े भाग को अवशोषित करके पृथ्वी पर जीवन की रक्षा करती है।
• सूर्यातप क्या है? — पृथ्वी की सतह पर पहुँचने वाले सौर विकिरण की मात्रा।
• सौर स्थिरांक का लगभग मान कितना है? — 1.4 kW m⁻² या लगभग 1400 J s⁻¹ m⁻²।

पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

सौर विकिरण, अल्बिडो और असमान ऊष्मीकरण

पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाला सौर विकिरण विभिन्न पदार्थों द्वारा अलग-अलग मात्रा में अवशोषित और परावर्तित किया जाता है। इसी कारण पृथ्वी की अलग-अलग सतहें अलग-अलग दर से गर्म होती हैं। यह प्रक्रिया पृथ्वी के तापमान, वायुमंडलीय परिस्थितियों और जलवायु को प्रभावित करती है।

सौर विकिरण और पृथ्वी की सतह की अंतःक्रिया

सूर्य से आने वाला विकिरण जब पृथ्वी की सतह तक पहुँचता है, तो उसका कुछ भाग सतह द्वारा अवशोषित कर लिया जाता है और कुछ भाग परावर्तित हो जाता है। अलग-अलग पदार्थों की सौर विकिरण को अवशोषित करने और परावर्तित करने की क्षमता अलग-अलग होती है।

• अधिक अवशोषण: सतह अधिक ऊर्जा ग्रहण करती है और अधिक गर्म होती है।
• अधिक परावर्तन: सतह कम ऊर्जा अवशोषित करती है और अपेक्षाकृत ठंडी रहती है।
• गहरे रंग की सतह: सौर प्रकाश का अधिक अवशोषण करती है।
• हल्के रंग की सतह: सौर प्रकाश का अधिक परावर्तन करती है।

उदाहरण के लिए, गहरे रंग की सड़कें जल्दी गर्म हो जाती हैं, जबकि हल्के रंग की सतहें अपेक्षाकृत कम गर्म होती हैं। इसी प्रकार गर्मियों में गहरे रंग के कपड़े अधिक गर्म महसूस होते हैं, जबकि सफेद या हल्के रंग के कपड़े अपेक्षाकृत कम गर्म होते हैं। :contentReference[oaicite:2]{index=2}

अल्बिडो (Albedo)

परिभाषा: किसी सतह द्वारा प्राप्त सौर विकिरण के परावर्तित किए गए भाग को अल्बिडो कहते हैं।

अल्बिडो शब्द लैटिन भाषा के शब्द से लिया गया है, जिसका अर्थ धवलता या whiteness है।

उच्च अल्बिडो

जिन सतहों का अल्बिडो अधिक होता है, वे आने वाले सौर विकिरण का बड़ा भाग परावर्तित करती हैं। इसलिए वे अपेक्षाकृत कम गर्म होती हैं।

उदाहरण: हिम और बर्फ की सतहों का अल्बिडो अधिक होता है।

निम्न अल्बिडो

जिन सतहों का अल्बिडो कम होता है, वे कम विकिरण परावर्तित करती हैं और अधिक सौर ऊर्जा अवशोषित करती हैं। इसलिए वे अपेक्षाकृत अधिक गर्म होती हैं।

उदाहरण: काली मिट्टी और महासागरीय जल का अल्बिडो अपेक्षाकृत कम होता है। :contentReference[oaicite:3]{index=3}

कुछ सतहों का अल्बिडो

सतह	अल्बिडो	परिणाम
हिम	0.80–0.90	अधिक परावर्तन, कम ऊष्मीकरण
बर्फ	0.50–0.70	अधिक परावर्तन
संदलित चट्टानें	0.25–0.30	मध्यम परावर्तन
हल्के रंग की मिट्टी	अपेक्षाकृत अधिक	अधिक परावर्तन
काली मिट्टी	अपेक्षाकृत कम	अधिक अवशोषण
महासागरीय जल	अपेक्षाकृत कम	अधिक अवशोषण

हिम और बर्फ का अल्बिडो

हिम और बर्फ का अल्बिडो अधिक होने के कारण वे सूर्य से आने वाले विकिरण का बड़ा भाग वापस परावर्तित कर देते हैं। इसलिए ध्रुवीय प्रदेश बहुत ठंडे रहते हैं।

इसके विपरीत, काली मिट्टी और महासागरीय जल का अल्बिडो कम होने के कारण वे अधिक सौर ऊर्जा अवशोषित करते हैं और अपेक्षाकृत अधिक गर्म रहते हैं। :contentReference[oaicite:4]{index=4}

पृथ्वी की सतह द्वारा ऊष्मा का विकिरण

सभी वस्तुएँ ऊष्मा का विकिरण करती हैं। पृथ्वी की सतह भी सूर्य से प्राप्त ऊर्जा को अवशोषित करने के बाद ऊष्मा के रूप में ऊर्जा को वापस विकिरित करती है।

इमारतों में उपयोग होने वाली अलग-अलग सामग्रियाँ ऊष्मा को अलग-अलग मात्रा में अवशोषित और पुनः विकिरित करती हैं। कंक्रीट जैसी सतहें ऊष्मा को अधिक समय तक संचित रख सकती हैं, जबकि मिट्टी और लकड़ी से बने पारंपरिक घर अपेक्षाकृत कम ऊष्मा पुनः विकिरित करते हैं। :contentReference[oaicite:5]{index=5}

शहरी ऊष्मा द्वीप प्रभाव

परिभाषा: शहरों का अपने आसपास के ग्रामीण क्षेत्रों की तुलना में अधिक गर्म होना शहरी ऊष्मा द्वीप प्रभाव (Urban Heat Island Effect) कहलाता है।

शहर अधिक गर्म क्यों होते हैं?

• कंक्रीट और डामर: ये सतहें सौर विकिरण को अवशोषित करके ऊष्मा संचित करती हैं।
• इमारतें: इस्पात, कंक्रीट और ईंटों से बनी इमारतें ऊष्मा को अवशोषित और पुनः विकिरित करती हैं।
• सड़कें: डामर और कंक्रीट से बनी सड़कें शहर में ऊष्मा बढ़ाने में योगदान करती हैं।
• वनस्पति की कमी: शहरों में पेड़-पौधों की कमी के कारण प्राकृतिक शीतलन कम हो जाता है।
• पादप वाष्पोत्सर्जन: ग्रामीण क्षेत्रों और वनों में वनस्पति वाष्पोत्सर्जन तथा छाया के माध्यम से वातावरण को अपेक्षाकृत ठंडा रखने में सहायता करती है।

शहरी ऊष्मा द्वीप प्रभाव यह दिखाता है कि मनुष्यों द्वारा भूमि के उपयोग में परिवर्तन स्थानीय जलवायु को प्रभावित कर सकता है। इससे वातानुकूलन की आवश्यकता बढ़ती है और शहरी पारितंत्रों पर अतिरिक्त दबाव पड़ सकता है। :contentReference[oaicite:6]{index=6}

अक्षांश और पृथ्वी का आकार

पृथ्वी गोलाकार है। इसके कारण सूर्य की किरणें पृथ्वी के विभिन्न अक्षांशों पर अलग-अलग कोणों से पड़ती हैं। इससे पृथ्वी की सतह पर सौर ऊर्जा का वितरण समान नहीं रहता।

भूमध्यरेखीय क्षेत्र

भूमध्य रेखा के निकट सूर्य का विकिरण अपेक्षाकृत छोटे क्षेत्र में केंद्रित रहता है। इसलिए वहाँ प्रति इकाई क्षेत्र अधिक सौर ऊर्जा प्राप्त होती है और ये क्षेत्र अपेक्षाकृत अधिक गर्म रहते हैं।

ध्रुवीय क्षेत्र

ध्रुवों की ओर सूर्य की किरणें बड़े क्षेत्र में फैल जाती हैं। इसलिए प्रति इकाई क्षेत्र प्राप्त सौर ऊर्जा कम होती है और ध्रुवीय प्रदेश अपेक्षाकृत ठंडे रहते हैं। :contentReference[oaicite:7]{index=7}

असमान ऊष्मीकरण

परिभाषा: पृथ्वी की सतह के विभिन्न भागों को सौर ऊर्जा समान मात्रा में प्राप्त न होने के कारण उत्पन्न तापमान के अंतर को असमान ऊष्मीकरण कहते हैं।

पृथ्वी के गोलाकार आकार के कारण सूर्य की किरणें विभिन्न अक्षांशों पर अलग-अलग कोणों से पड़ती हैं। इसी कारण भूमध्यरेखीय क्षेत्रों और ध्रुवीय क्षेत्रों के तापमान में अंतर पाया जाता है।

पृथ्वी का अक्षीय झुकाव और ऋतुएँ

पृथ्वी अपनी घूर्णन धुरी पर झुकी हुई है और सूर्य के चारों ओर परिक्रमा करती है। पृथ्वी की गोलाकार आकृति, उसकी धुरी का झुकाव और सूर्य के चारों ओर उसकी परिक्रमा ऋतुओं में परिवर्तन उत्पन्न करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

इसी कारण वर्ष के अलग-अलग समय में पृथ्वी के विभिन्न भागों को मिलने वाली सौर ऊर्जा की मात्रा और दिन की अवधि में परिवर्तन होता है। :contentReference[oaicite:8]{index=8}

असमान ऊष्मीकरण का महत्त्व

पृथ्वी की सतह का असमान ऊष्मीकरण केवल तापमान के अंतर तक सीमित नहीं है। इससे वायुमंडलीय परिस्थितियाँ प्रभावित होती हैं और आगे चलकर वैश्विक पवन तथा महासागरीय धाराओं के संचालन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

असमान ऊष्मीकरण → तापमान में अंतर → वायुमंडलीय परिसंचरण → पवन → महासागरीय धाराएँ

Concept Builder

सौर विकिरण → सतह पर पड़ता है → कुछ अवशोषित + कुछ परावर्तित

गहरा रंग → अधिक अवशोषण → अधिक गर्म

हल्का रंग → अधिक परावर्तन → अपेक्षाकृत ठंडा

उच्च अल्बिडो → अधिक परावर्तन → कम ऊष्मीकरण

निम्न अल्बिडो → अधिक अवशोषण → अधिक ऊष्मीकरण

भूमध्य रेखा → ऊर्जा छोटे क्षेत्र में केंद्रित → अधिक गर्म

ध्रुव → ऊर्जा बड़े क्षेत्र में फैली → अधिक ठंडे

असमान ऊष्मीकरण → तापमान अंतर → पवन और महासागरीय धाराएँ

शहर → कंक्रीट + डामर + कम वनस्पति → अधिक ऊष्मा → Urban Heat Island

Exam Booster

• अल्बिडो क्या है? — किसी सतह द्वारा प्राप्त सौर विकिरण के परावर्तित भाग को अल्बिडो कहते हैं।
• उच्च अल्बिडो वाली सतह कैसी होती है? — वह अधिक सौर विकिरण परावर्तित करती है और अपेक्षाकृत कम गर्म होती है।
• निम्न अल्बिडो वाली सतह कैसी होती है? — वह अधिक सौर ऊर्जा अवशोषित करती है और अपेक्षाकृत अधिक गर्म होती है।
• हिम और बर्फ ठंडे क्यों रहते हैं? — उनका अल्बिडो अधिक होता है, इसलिए वे सौर विकिरण का बड़ा भाग परावर्तित कर देते हैं।
• काली मिट्टी और महासागरीय जल अपेक्षाकृत अधिक गर्म क्यों होते हैं? — उनका अल्बिडो कम होने के कारण वे अधिक सौर विकिरण अवशोषित करते हैं।
• शहरी ऊष्मा द्वीप प्रभाव क्या है? — शहरों का आसपास के ग्रामीण क्षेत्रों की तुलना में अधिक गर्म होना।
• शहरों में ऊष्मा द्वीप प्रभाव के प्रमुख कारण क्या हैं? — कंक्रीट, इस्पात, ईंट, डामर जैसी सतहों का अधिक ऊष्मा अवशोषण तथा वनस्पति की कमी।
• भूमध्यरेखीय प्रदेश ध्रुवीय प्रदेशों से अधिक गर्म क्यों रहते हैं? — भूमध्यरेखीय क्षेत्रों में सौर ऊर्जा छोटे क्षेत्र में केंद्रित होती है, जबकि ध्रुवीय क्षेत्रों में वही ऊर्जा बड़े क्षेत्र में फैल जाती है।
• पृथ्वी का गोलाकार आकार असमान ऊष्मीकरण में कैसे योगदान देता है? — सूर्य की किरणें अलग-अलग अक्षांशों पर अलग-अलग कोणों से पड़ती हैं।
• असमान ऊष्मीकरण का एक प्रमुख प्रभाव क्या है? — यह पृथ्वी पर तापमान में अंतर उत्पन्न करता है, जो वैश्विक पवन और महासागरीय धाराओं को संचालित करने में योगदान देता है।

पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

वायुमंडल, उसकी परतें, ओजोन और हरितगृह प्रभाव

पृथ्वी के चारों ओर गैसों का एक आवरण उपस्थित है, जिसे वायुमंडल कहते हैं। यह पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक परिस्थितियाँ बनाए रखने के साथ-साथ मौसम, जलवायु और ऊर्जा के प्रवाह को प्रभावित करता है।

वायुमंडल (Atmosphere)

परिभाषा: पृथ्वी के चारों ओर गुरुत्वाकर्षण बल द्वारा बँधा हुआ वायु और विभिन्न गैसों का आवरण वायुमंडल कहलाता है।

वायुमंडल पृथ्वी के चारों ओर एक सुरक्षात्मक आवरण की तरह कार्य करता है और पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक परिस्थितियों को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

वायुमंडल की संरचना

वायुमंडल में मुख्य रूप से निम्न गैसें पाई जाती हैं:

• नाइट्रोजन — लगभग 78%
• ऑक्सीजन — लगभग 21%
• आर्गन — थोड़ी मात्रा में
• कार्बन डाइऑक्साइड — थोड़ी मात्रा में
• जलवाष्प — परिवर्तनीय मात्रा में
• अन्य गैसें — बहुत कम मात्रा में

वायुमंडल की प्रमुख परतें

वायुमंडल ऊँचाई के अनुसार विभिन्न परतों में विभाजित है। इन परतों की विशेषताएँ अलग-अलग होती हैं और वे पृथ्वी के मौसम, जलवायु तथा ऊर्जा प्रवाह को अलग-अलग प्रकार से प्रभावित करती हैं। :contentReference[oaicite:3]{index=3}

1. क्षोभमंडल (Troposphere)

ऊँचाई: लगभग 0–12 km

यह वायुमंडल की सबसे निचली परत है और पृथ्वी की सतह के सबसे निकट स्थित है।

• लगभग सभी मौसम संबंधी घटनाएँ इसी परत में होती हैं।
• यह परत मुख्यतः पृथ्वी की सतह से गर्म होती है।
• ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान सामान्यतः घटता है।
• तापमान में कमी की औसत दर लगभग 6.5°C प्रति km है।
• गर्म वायु के ऊपर उठने से तेज हवाएँ और आँधी-तूफान उत्पन्न हो सकते हैं।
• क्षोभमंडल की ऊँचाई भूमध्य रेखा के ऊपर अधिक और ध्रुवीय क्षेत्रों के ऊपर कम होती है।

2. समतापमंडल (Stratosphere)

ऊँचाई: लगभग 12–50 km

समतापमंडल क्षोभमंडल के ऊपर स्थित है। इसी परत में ओजोन परत पाई जाती है।

• ओजोन परत: सूर्य से आने वाली हानिकारक UV किरणों को अवशोषित करती है।
• UV विकिरण के अवशोषण के कारण इस परत में ऊँचाई बढ़ने के साथ तापमान बढ़ता है।
• इस परत में ऊर्ध्वाधर वायु मिश्रण अपेक्षाकृत कम होता है।
• इसी कारण मौसम संबंधी घटनाएँ मुख्यतः क्षोभमंडल तक सीमित रहती हैं।

3. मध्यमंडल (Mesosphere)

मध्यमंडल समतापमंडल के ऊपर स्थित वायुमंडल की एक ऊपरी परत है। यह पृथ्वी की सतह की जलवायु को नियंत्रित करने में क्षोभमंडल और समतापमंडल की तुलना में गौण भूमिका निभाती है।

4. तापमंडल (Thermosphere)

तापमंडल मध्यमंडल के ऊपर स्थित है। यह वायुमंडल की ऊपरी परतों में से एक है और पृथ्वी की सतह की जलवायु पर इसकी भूमिका अपेक्षाकृत गौण है।

5. बहिर्मंडल (Exosphere)

बहिर्मंडल वायुमंडल की सबसे बाहरी परत है और इसके ऊपर बाह्य अंतरिक्ष का क्षेत्र प्रारंभ होता है।

वायुमंडल की प्रमुख परतें — एक नजर में

परत	लगभग ऊँचाई	मुख्य विशेषता
क्षोभमंडल	0–12 km	मौसम संबंधी अधिकांश घटनाएँ; ऊँचाई के साथ तापमान घटता है
समतापमंडल	12–50 km	ओजोन परत; UV अवशोषण; ऊँचाई के साथ तापमान बढ़ता है
मध्यमंडल	समतापमंडल के ऊपर	ऊपरी वायुमंडलीय परत
तापमंडल	मध्यमंडल के ऊपर	ऊपरी वायुमंडल का क्षेत्र
बहिर्मंडल	सबसे बाहरी क्षेत्र	बाह्य अंतरिक्ष की ओर संक्रमण

वायुमंडल जीवन की रक्षा कैसे करता है?

वायुमंडल पृथ्वी पर जीवन की सुरक्षा में दो प्रमुख भूमिकाएँ निभाता है।

1. हानिकारक सौर विकिरण से सुरक्षा

सूर्य से आने वाले सभी विकिरण पृथ्वी की सतह तक सीधे नहीं पहुँचते। वायुमंडल की विभिन्न गैसें और बादल सौर विकिरण के कुछ भाग को अवशोषित और प्रकीर्णित करते हैं।

विशेष रूप से समतापमंडल में स्थित ओजोन परत सूर्य की हानिकारक पराबैंगनी किरणों को अवशोषित करके जीवों की रक्षा करती है।

2. पृथ्वी की ऊष्मा को बनाए रखना

पृथ्वी की सतह सूर्य के प्रकाश को अवशोषित करके बाद में ऊर्जा को अवरक्त विकिरण के रूप में वापस विकिरित करती है। वायुमंडल में उपस्थित कुछ गैसें इस बाहर जाने वाली ऊष्मा को अवशोषित कर लेती हैं।

इस प्रक्रिया के कारण पृथ्वी का तापमान जीवन के लिए अनुकूल बना रहता है। :contentReference[oaicite:4]{index=4}

ओजोन परत (Ozone Layer)

परिभाषा: समतापमंडल में उपस्थित ओजोन की अधिक सांद्रता वाले क्षेत्र को सामान्यतः ओजोन परत कहा जाता है।

ओजोन परत पृथ्वी के लिए एक प्राकृतिक सुरक्षा कवच की तरह कार्य करती है। यह सूर्य से आने वाली हानिकारक UV किरणों के बड़े भाग को अवशोषित करती है।

ओजोन परत का महत्त्व

• हानिकारक UV विकिरण को अवशोषित करती है।
• पृथ्वी पर रहने वाले जीवों की रक्षा करती है।
• UV विकिरण की अधिक मात्रा से होने वाली जैविक क्षति को कम करती है।
• UV विकिरण को अवशोषित करने के कारण समतापमंडल के तापमान को प्रभावित करती है।

ओजोन क्षरण और ओजोन छिद्र

ओजोन अणुओं का प्राकृतिक निर्माण और विनाश लगातार होता रहता है। यदि ओजोन का विनाश उसके प्राकृतिक निर्माण की दर से अधिक तेजी से होने लगे, तो ओजोन परत पतली और कम प्रभावी हो सकती है।

बीसवीं शताब्दी के उत्तरार्ध में मानव द्वारा बनाए गए कुछ रसायनों, विशेष रूप से क्लोरोफ्लोरोकार्बन (CFCs), के कारण अंटार्कटिका के ऊपर ओजोन परत में अत्यधिक क्षरण देखा गया। इसे सामान्यतः ओजोन छिद्र कहा गया।

CFCs का उपयोग पहले रेफ्रिजरेटर और एरोसॉल जैसे उत्पादों में किया जाता था।

ओजोन क्षरण का प्रभाव

• पृथ्वी की सतह तक पहुँचने वाला UV विकिरण बढ़ सकता है।
• जीवित जीवों के लिए हानिकारक प्रभाव उत्पन्न हो सकते हैं।
• पारितंत्र प्रभावित हो सकते हैं।
• मानव स्वास्थ्य पर भी प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकते हैं।

मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल

मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल एक वैश्विक समझौता है जिसने CFC जैसे ओजोन-क्षयकारी पदार्थों के उपयोग को कम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। इसके कारण ओजोन परत के धीरे-धीरे पुनर्निर्माण की दिशा में प्रगति हुई है।

यह उदाहरण दिखाता है कि वैज्ञानिक समझ, अंतरराष्ट्रीय सहयोग और सामूहिक प्रयासों द्वारा वैश्विक पर्यावरणीय समस्या का समाधान करने की दिशा में प्रगति की जा सकती है। :contentReference[oaicite:5]{index=5}

हरितगृह प्रभाव (Greenhouse Effect)

परिभाषा: वायुमंडल में उपस्थित कुछ गैसों द्वारा पृथ्वी की सतह से बाहर जाने वाली ऊष्मा को अवशोषित करने और उसे पुनः विकिरित करने की प्रक्रिया को हरितगृह प्रभाव कहते हैं।

पृथ्वी की सतह सूर्य से प्राप्त ऊर्जा को अवशोषित करती है और बाद में उसे अवरक्त विकिरण के रूप में बाहर की ओर विकिरित करती है। वायुमंडल में उपस्थित कुछ गैसें इस ऊष्मा को अवशोषित करती हैं, जिससे उसका पूरा भाग अंतरिक्ष में बाहर नहीं जा पाता।

प्रमुख हरितगृह गैसें

• कार्बन डाइऑक्साइड (CO₂)
• मीथेन (CH₄)
• जलवाष्प

प्राकृतिक हरितगृह प्रभाव का महत्त्व

यदि वायुमंडल में हरितगृह गैसें न होतीं, तो पृथ्वी अत्यधिक ठंडी होती और यहाँ जीवन के लिए अनुकूल परिस्थितियाँ बनना कठिन होता। इसलिए प्राकृतिक हरितगृह प्रभाव पृथ्वी के तापमान को जीवन के अनुकूल बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

अतिरिक्त हरितगृह प्रभाव

मानवीय गतिविधियों के कारण वायुमंडल में अतिरिक्त CO₂ तथा अन्य हरितगृह गैसों की मात्रा बढ़ सकती है। इससे हरितगृह प्रभाव मजबूत होता है और वैश्विक तापमान में वृद्धि हो सकती है।

यदि इस वृद्धि को नियंत्रित नहीं किया जाए, तो पृथ्वी की जलवायु और जीवन के लिए गंभीर चुनौतियाँ उत्पन्न हो सकती हैं। :contentReference[oaicite:6]{index=6}

शुक्र ग्रह का उदाहरण

बुध ग्रह सूर्य के अधिक निकट होने के बावजूद शुक्र ग्रह उससे अधिक गर्म है। इसका एक प्रमुख कारण शुक्र का घना वायुमंडल और वहाँ होने वाला अनियंत्रित हरितगृह प्रभाव है।

यह उदाहरण बताता है कि किसी ग्रह का तापमान केवल सूर्य से उसकी दूरी पर निर्भर नहीं करता, बल्कि उसके वायुमंडल की प्रकृति भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है।

वायुमंडल — ऊर्जा प्रवाह और जलवायु

वायुमंडल केवल गैसों का आवरण नहीं है। यह सौर विकिरण के अवशोषण, पृथ्वी की ऊष्मा के पुनर्वितरण, मौसम और जलवायु की प्रक्रियाओं तथा जीवन के संरक्षण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

वायुमंडल में होने वाले परिवर्तन मौसम, जलवायु और पृथ्वी के ऊर्जा संतुलन को प्रभावित कर सकते हैं। इस प्रकार वायुमंडल पृथ्वी तंत्र का एक अत्यंत महत्वपूर्ण घटक है। :contentReference[oaicite:7]{index=7}

Concept Builder

वायुमंडल → गैसों का आवरण → मौसम + जलवायु + जीवन

क्षोभमंडल → मौसम की घटनाएँ

समतापमंडल → ओजोन → UV अवशोषण

ओजोन → सुरक्षा कवच → जीवों की रक्षा

पृथ्वी की सतह → सौर ऊर्जा अवशोषण → IR विकिरण

CO₂ + CH₄ + जलवाष्प → ऊष्मा अवशोषण → हरितगृह प्रभाव

अतिरिक्त CO₂ → अधिक हरितगृह प्रभाव → वैश्विक ताप में वृद्धि

CFCs → ओजोन क्षरण → UV में वृद्धि का खतरा

मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल → CFC में कमी → ओजोन परत के पुनर्निर्माण में सहायता

Exam Booster

• वायुमंडल क्या है? — पृथ्वी के चारों ओर गुरुत्वाकर्षण द्वारा बँधा हुआ गैसों का आवरण।
• वायुमंडल में सबसे अधिक कौन-सी गैस है? — नाइट्रोजन, लगभग 78%।
• क्षोभमंडल की औसत ऊँचाई कितनी है? — लगभग 12 km।
• अधिकांश मौसम संबंधी घटनाएँ किस परत में होती हैं? — क्षोभमंडल में।
• समतापमंडल में तापमान ऊँचाई के साथ क्यों बढ़ता है? — ओजोन परत द्वारा UV विकिरण के अवशोषण के कारण।
• ओजोन परत कहाँ स्थित है? — समतापमंडल में।
• ओजोन परत का मुख्य कार्य क्या है? — सूर्य की हानिकारक UV किरणों को अवशोषित करके जीवन की रक्षा करना।
• ओजोन छिद्र किसे कहते हैं? — किसी क्षेत्र में ओजोन परत के अत्यधिक क्षरण से उत्पन्न अत्यधिक पतले क्षेत्र को सामान्यतः ओजोन छिद्र कहा जाता है।
• CFCs का ओजोन परत पर क्या प्रभाव पड़ा? — इनके कारण ओजोन क्षरण बढ़ा और अंटार्कटिका के ऊपर ओजोन परत में अत्यधिक क्षरण हुआ।
• मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल क्यों महत्त्वपूर्ण है? — इसने CFC जैसे ओजोन-क्षयकारी पदार्थों के उपयोग को कम करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।
• हरितगृह प्रभाव क्या है? — हरितगृह गैसों द्वारा पृथ्वी से निकलने वाली ऊष्मा को अवशोषित करने की प्रक्रिया।
• प्रमुख हरितगृह गैसें कौन-सी हैं? — CO₂, CH₄ और जलवाष्प।
• प्राकृतिक हरितगृह प्रभाव क्यों आवश्यक है? — यह पृथ्वी का तापमान जीवन के लिए अनुकूल बनाए रखने में सहायता करता है।
• अतिरिक्त CO₂ से क्या प्रभाव हो सकता है? — हरितगृह प्रभाव बढ़ सकता है और वैश्विक तापमान में वृद्धि हो सकती है।
• शुक्र ग्रह बुध से अधिक गर्म क्यों है? — शुक्र के घने वायुमंडल में अनियंत्रित हरितगृह प्रभाव के कारण।

पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

ग्रहीय पवन और महासागरीय धाराएँ

पृथ्वी की सतह का असमान ऊष्मीकरण अलग-अलग क्षेत्रों में तापमान और वायुदाब में अंतर उत्पन्न करता है। यही दाब-अंतर वायु को एक स्थान से दूसरे स्थान तक गतिशील करता है। बड़े पैमाने पर होने वाली इस वायु गति से ग्रहीय पवनों का निर्माण होता है। इसी प्रकार पवन, तापमान, लवणता, पृथ्वी का घूर्णन और महाद्वीपों का वितरण महासागरीय धाराओं को प्रभावित करते हैं।

ग्रहीय पवन (Planetary Winds)

परिभाषा: पृथ्वी के विभिन्न अक्षांशों के बीच असमान ऊष्मीकरण के कारण उत्पन्न बड़े पैमाने की वायुदाब पट्टियों से बनने वाली नियमित पवनों को ग्रहीय पवन कहते हैं।

भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच पृथ्वी के असमान ऊष्मीकरण के कारण निम्न दाब और उच्च दाब की पट्टियाँ बनती हैं। इन दाब-अंतर के कारण वायु लंबी दूरियों तक गतिशील रहती है और ग्रहीय पवनों का निर्माण होता है।

ग्रहीय पवनों का मूल कारण

असमान ऊष्मीकरण → तापमान में अंतर → वायुदाब में अंतर → वायु का संचलन → ग्रहीय पवन

भूमध्यरेखीय निम्न दाब पट्टी

भूमध्य रेखा के पास सूर्य द्वारा तीव्र ऊष्मीकरण के कारण वायु गर्म होकर ऊपर उठती है। गर्म वायु के ऊपर उठने से वहाँ निम्न दाब का क्षेत्र बनता है।

• भूमध्य रेखा के पास तीव्र ऊष्मीकरण होता है।
• गर्म वायु ऊपर उठती है।
• ऊपर उठती वायु के कारण निम्न दाब बनता है।
• ऊपरी वायु ध्रुवों की दिशा में गति करती है।

उपोष्ण उच्च दाब पट्टियाँ

भूमध्यरेखीय क्षेत्र से ऊपर उठी गर्म वायु ऊँचाई पर ध्रुवों की ओर गति करती है। ठंडी होने पर यह वायु अधिक सघन हो जाती है और लगभग 30° उत्तरी तथा 30° दक्षिणी अक्षांश के पास नीचे उतरती है। इससे उपोष्ण उच्च दाब पट्टियाँ बनती हैं।

इन उच्च दाब क्षेत्रों से वायु पुनः पृथ्वी की सतह के साथ भूमध्य रेखा की ओर बहती है और एक वायुमंडलीय परिसंचरण चक्र पूरा करती है।

उपध्रुवीय निम्न दाब पट्टियाँ

उपोष्ण उच्च दाब पट्टियों से नीचे उतरने वाली सारी वायु भूमध्य रेखा की ओर नहीं जाती। इसका कुछ भाग सतह के साथ ध्रुवों की दिशा में बहता है और लगभग 60° उत्तरी तथा दक्षिणी अक्षांश के पास फिर ऊपर उठता है।

यहाँ यह वायु ध्रुवीय क्षेत्रों से आने वाली ठंडी वायु से मिलती है। इससे उपध्रुवीय निम्न दाब पट्टियाँ बनती हैं।

ध्रुवीय उच्च दाब पट्टियाँ

लगभग 90° उत्तरी और दक्षिणी अक्षांश पर अत्यधिक निम्न तापमान के कारण वायु ठंडी और सघन हो जाती है। यह वायु नीचे उतरती है और ध्रुवीय उच्च दाब पट्टियाँ बनाती है।

इन क्षेत्रों से वायु उपध्रुवीय क्षेत्रों की ओर बहती है और एक अन्य वायुमंडलीय परिसंचरण चक्र पूरा करती है।

वायुदाब पट्टियों का क्रम

भूमध्य रेखा → निम्न दाब

लगभग 30° → उच्च दाब

लगभग 60° → निम्न दाब

लगभग 90° → उच्च दाब

यह व्यवस्था दोनों गोलार्धों में पाई जाती है।

पृथ्वी का घूर्णन और पवनों का विक्षेपण

यदि पृथ्वी स्थिर होती, तो वायु उच्च दाब से निम्न दाब की ओर लगभग सीधी रेखा में बहती। लेकिन पृथ्वी अपने अक्ष पर घूमती है। इस घूर्णन के कारण गतिशील वायु अपने सीधे मार्ग से विचलित हो जाती है।

इस प्रभाव को कोरिऑलिस प्रभाव (Coriolis Effect) कहा जाता है।

• उत्तरी गोलार्ध: पवन अपने मार्ग से दाईं ओर विक्षेपित होती है।
• दक्षिणी गोलार्ध: पवन अपने मार्ग से बाईं ओर विक्षेपित होती है।

इस कारण ग्रहीय पवनें उच्च दाब से निम्न दाब की ओर सीधी रेखा में नहीं बहतीं, बल्कि वक्राकार मार्ग अपनाती हैं। 

स्थानीय पवन और ग्रहीय पवन में अंतर

आधार	स्थानीय पवन	ग्रहीय पवन
क्षेत्र	छोटे स्थानीय क्षेत्र	बहुत बड़े वैश्विक क्षेत्र
मुख्य कारण	स्थानीय असमान ऊष्मीकरण	अक्षांशों के बीच असमान ऊष्मीकरण और दाब-अंतर
उदाहरण	घाटी समीर, पर्वतीय समीर	वैश्विक वायुमंडलीय परिसंचरण से संबंधित पवनें

महासागरीय धाराएँ (Ocean Currents)

परिभाषा: महासागरीय जल की विशाल मात्रा का किसी निश्चित दिशा में निरंतर प्रवाह महासागरीय धारा कहलाता है।

महासागरीय धाराएँ पृथ्वी के जलमंडल की महत्वपूर्ण गतिशील प्रक्रियाओं में से एक हैं। ये पृथ्वी के विभिन्न क्षेत्रों के बीच ऊष्मा का स्थानांतरण करती हैं और जलवायु को प्रभावित करती हैं।

महासागरीय धाराओं को प्रभावित करने वाले कारक

• ग्रहीय पवन: प्रबल पवन महासागर के सतही जल पर घर्षण डालकर उसे गतिशील करती हैं।
• वायुदाब में अंतर: महासागरीय जल की गति को प्रभावित करता है।
• तापमान में अंतर: विभिन्न क्षेत्रों के जल के तापमान में अंतर जल की गति को प्रभावित करता है।
• लवणता में अंतर: जल की लवणता बदलने से उसकी सघनता बदलती है और जल के संचलन पर प्रभाव पड़ता है।
• पृथ्वी का घूर्णन: महासागरीय जल के प्रवाह को विक्षेपित करता है।
• महाद्वीपों का वितरण: महाद्वीप महासागरीय धाराओं के मार्ग को रोककर उनकी दिशा को प्रभावित करते हैं।

तापमान और महासागरीय धाराएँ

भूमध्यरेखीय और ध्रुवीय क्षेत्रों के जल के तापमान में अंतर होता है। भूमध्यरेखीय क्षेत्र का गर्म जल महासागर की सतह के साथ ध्रुवों की ओर बढ़ता है। इसके विपरीत, ठंडा और अधिक सघन जल गहरे स्तरों पर भूमध्य रेखा की ओर वापस प्रवाहित होता है।

इस प्रकार महासागरीय धाराएँ पृथ्वी के विभिन्न भागों के बीच ऊष्मा का स्थानांतरण करती हैं।

लवणता और महासागरीय जल का घनत्व

महासागरीय जल की लवणता अलग-अलग स्थानों पर अलग होती है। लवणता में अंतर जल की सघनता को प्रभावित करता है।

• कम लवणता वाला जल: अपेक्षाकृत कम सघन होता है और सतह के निकट रह सकता है।
• अधिक लवणता वाला जल: अधिक सघन होता है और महासागर के गहरे स्तरों में जा सकता है।

इस प्रकार तापमान और लवणता दोनों महासागरीय जल के संचलन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। 

महासागरीय भंवर (Ocean Gyres)

पृथ्वी के घूर्णन के कारण महासागरीय जल का प्रवाह विक्षेपित होता है। इससे महासागरों में विशाल वृत्ताकार प्रवाह पैटर्न बनते हैं, जिन्हें महासागरीय भंवर (Gyres) कहा जाता है।

• उत्तरी गोलार्ध: महासागरीय भंवर सामान्यतः घड़ी की दिशा में घूमते हैं।
• दक्षिणी गोलार्ध: महासागरीय भंवर सामान्यतः घड़ी की दिशा के विपरीत घूमते हैं।
• महाद्वीप: महासागरीय धाराओं के मार्ग को अवरुद्ध करके उनकी दिशा को प्रभावित करते हैं।

महासागरीय धाराएँ और जलवायु

महासागरीय धाराएँ पृथ्वी की जलवायु के नियमन में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं। वे भूमध्य रेखा से ध्रुवों की ओर ऊष्मा का स्थानांतरण करके पृथ्वी के विभिन्न क्षेत्रों के तापमान में अंतर को कम करने में सहायता करती हैं। 

गल्फ स्ट्रीम और उत्तरी अटलांटिक प्रवाह

गल्फ स्ट्रीम एक शक्तिशाली महासागरीय धारा है जो उत्तरी अमेरिका के पूर्वी तट के दक्षिणी भाग से गर्म जल को अटलांटिक महासागर के पार ले जाती है। इसका विस्तार उत्तरी अटलांटिक प्रवाह (North Atlantic Drift) के रूप में यूरोप के उत्तर-पश्चिमी तट की ओर जाता है।

इस गर्म महासागरीय धारा के कारण उच्च अक्षांश पर स्थित यूरोप के उत्तर-पश्चिमी तट के कई बंदरगाह सर्दियों में भी बर्फ से मुक्त रहते हैं।

महासागरीय धाराएँ और जीवन

महासागरीय धाराएँ केवल तापमान को प्रभावित नहीं करतीं, बल्कि पोषक तत्वों के परिवहन में भी सहायता करती हैं। इस कारण वे विशाल समुद्री पारितंत्रों को बनाए रखने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती हैं।

महासागरीय धाराएँ → ऊष्मा का परिवहन + पोषक तत्वों का परिवहन → जलवायु और समुद्री जीवन पर प्रभाव

भारत और मानसून का अध्ययन

भारत में भारतीय उष्णदेशीय मौसम विज्ञान संस्थान (IITM), पुणे जैसे संस्थान उन्नत कंप्यूटर मॉडलों की सहायता से वायुमंडल, महासागर, स्थल और हिम के बीच ऊर्जा के प्रवाह को एकीकृत करके भारतीय मानसून की प्रक्रिया का अध्ययन करते हैं।

इन मॉडलों में उपग्रहों, हिंद महासागर में तैरते उपकरणों (buoys) तथा अंटार्कटिका के मौसम स्टेशनों से प्राप्त आँकड़ों का उपयोग किया जाता है। इनका उपयोग मौसम पूर्वानुमान को बेहतर बनाने तथा वैश्विक ताप वृद्धि के भारतीय मानसून और वर्षा पैटर्न पर संभावित प्रभावों का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। 

Concept Builder

असमान ऊष्मीकरण → दाब-अंतर → वायु का संचलन → ग्रहीय पवन

भूमध्य रेखा → गर्म वायु ऊपर → निम्न दाब

30° अक्षांश → ठंडी वायु नीचे → उच्च दाब

60° अक्षांश → वायु ऊपर → निम्न दाब

90° अक्षांश → ठंडी सघन वायु नीचे → उच्च दाब

पृथ्वी का घूर्णन → कोरिऑलिस प्रभाव → पवन का विक्षेपण

ग्रहीय पवन + तापमान + लवणता + घूर्णन + महाद्वीप → महासागरीय धाराएँ

महासागरीय धाराएँ → ऊष्मा का स्थानांतरण → जलवायु का नियमन

Exam Booster

• ग्रहीय पवनें क्यों बनती हैं? — पृथ्वी के असमान ऊष्मीकरण से उत्पन्न बड़े पैमाने के वायुदाब अंतर के कारण।
• भूमध्य रेखा पर निम्न दाब क्यों बनता है? — तीव्र ऊष्मीकरण से गर्म वायु ऊपर उठती है।
• लगभग 30° अक्षांश पर उच्च दाब क्यों बनता है? — ऊपर उठी वायु ठंडी होकर सघन होती है और नीचे उतरती है।
• ध्रुवों पर उच्च दाब क्यों बनता है? — अत्यधिक ठंडी और सघन वायु नीचे उतरती है।
• कोरिऑलिस प्रभाव क्या है? — पृथ्वी के घूर्णन के कारण गतिशील वायु और जल का अपने सीधे मार्ग से विक्षेपित होना।
• उत्तरी गोलार्ध में पवन किस ओर विक्षेपित होती है? — दाईं ओर।
• दक्षिणी गोलार्ध में पवन किस ओर विक्षेपित होती है? — बाईं ओर।
• महासागरीय धाराएँ क्या हैं? — महासागरीय जल की विशाल मात्रा का निरंतर प्रवाह।
• महासागरीय धाराओं को कौन-कौन से कारक प्रभावित करते हैं? — पवन, वायुदाब, तापमान, लवणता, पृथ्वी का घूर्णन और महाद्वीपों का वितरण।
• महासागरीय भंवर क्या हैं? — महासागरीय धाराओं द्वारा बनाए गए विशाल वृत्ताकार प्रवाह पैटर्न।
• महासागरीय धाराएँ जलवायु को कैसे प्रभावित करती हैं? — भूमध्य रेखा से ध्रुवों की ओर ऊष्मा का स्थानांतरण करके तापमान के अंतर को कम करती हैं।
• गल्फ स्ट्रीम का क्या महत्त्व है? — यह गर्म जल को अटलांटिक महासागर के पार ले जाती है और यूरोप के उत्तर-पश्चिमी तट की जलवायु को प्रभावित करती है।
• महासागरीय धाराएँ समुद्री जीवन के लिए क्यों महत्वपूर्ण हैं? — वे पोषक तत्वों के परिवहन में सहायता करती हैं और समुद्री पारितंत्रों को सहारा देती हैं।

पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

जैव-भूरासायनिक चक्र, जल चक्र और कार्बन चक्र

पृथ्वी पर जीवन केवल ऊर्जा के प्रवाह पर निर्भर नहीं है, बल्कि आवश्यक तत्वों और पदार्थों के निरंतर पुनर्चक्रण पर भी निर्भर करता है। जीव अपने आसपास की वायु, जल, मिट्टी और चट्टानों के साथ लगातार द्रव्य तथा ऊर्जा का आदान-प्रदान करते हैं। इसी कारण पृथ्वी के जैविक और अजैविक घटक एक-दूसरे से जुड़े रहते हैं।

जैव-भूरासायनिक चक्र (Biogeochemical Cycles)

परिभाषा: जैविक और अजैविक घटकों के बीच आवश्यक पदार्थों तथा तत्वों के चक्रीय संचलन को जैव-भूरासायनिक चक्र कहते हैं।

इन चक्रों के माध्यम से कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन जैसे आवश्यक तत्व लगातार पुनर्चक्रित होते रहते हैं और पृथ्वी पर जीवन के लिए उपलब्ध बने रहते हैं। 

जैव-भूरासायनिक चक्रों की प्रमुख विशेषताएँ

• जैविक घटक: पौधे, जन्तु और अन्य जीव इन चक्रों में सक्रिय भूमिका निभाते हैं।
• अजैविक घटक: वायु, जल, मिट्टी और चट्टानें आवश्यक पदार्थों के भंडार और संचरण के माध्यम बनते हैं।
• निरंतर चक्रण: तत्व एक स्थान पर स्थायी रूप से नहीं रहते बल्कि विभिन्न घटकों के बीच स्थानांतरित होते रहते हैं।
• जीवन का आधार: इन चक्रों के कारण आवश्यक पोषक तत्व बार-बार जीवों के लिए उपलब्ध होते रहते हैं।
• पारिस्थितिक संतुलन: विभिन्न चक्रों का संतुलन पारितंत्रों को स्थिर बनाए रखने में सहायता करता है।

प्रमुख जैव-भूरासायनिक चक्र

• जल चक्र — पृथ्वी पर जल का निरंतर संचलन।
• कार्बन चक्र — कार्बन का वायुमंडल, जीवमंडल, भूमंडल और जलमंडल के बीच संचलन।
• नाइट्रोजन चक्र — नाइट्रोजन का विभिन्न जैविक और अजैविक घटकों के बीच चक्रण।
• ऑक्सीजन चक्र — ऑक्सीजन का विभिन्न प्राकृतिक प्रक्रियाओं के माध्यम से संचलन।

जल चक्र (Water Cycle)

परिभाषा: पृथ्वी की सतह, वायुमंडल और भूमिगत भागों के बीच जल के निरंतर संचलन को जल चक्र कहते हैं।

जल चक्र में महासागर, नदियाँ, झीलें, वायुमंडल, हिमनद, मिट्टी, भूजल और जीवित जीव सभी किसी न किसी रूप में भाग लेते हैं।

जल चक्र की प्रमुख प्रक्रियाएँ

1. वाष्पीकरण (Evaporation)

सूर्य की ऊष्मा के कारण नदियों, झीलों और महासागरों जैसे जल स्रोतों से जल वाष्प के रूप में वायुमंडल में पहुँचता है। इस प्रक्रिया को वाष्पीकरण कहते हैं।

2. वाष्पोत्सर्जन (Transpiration)

पौधे अपनी पत्तियों तथा अन्य भागों से जलवाष्प वायुमंडल में छोड़ते हैं। इस प्रक्रिया को वाष्पोत्सर्जन कहते हैं।

वाष्पीकरण + वाष्पोत्सर्जन = वायुमंडल में जलवाष्प की आपूर्ति

3. संघनन (Condensation)

वायुमंडल में उपस्थित जलवाष्प ठंडी होकर छोटी-छोटी जल बूंदों में बदलती है। इस प्रक्रिया को संघनन कहते हैं। इससे बादलों का निर्माण होता है।

4. वर्षण (Precipitation)

बादलों में जल की बूंदें या हिमकण पर्याप्त बड़े और भारी होने पर वर्षा, ओले या हिम के रूप में पृथ्वी की सतह पर वापस गिरते हैं। इस प्रक्रिया को वर्षण कहते हैं।

5. सतही अपवाह (Runoff)

वर्षा या हिम के पिघलने से प्राप्त जल का कुछ भाग पृथ्वी की सतह पर बहते हुए नदियों, झीलों और अंततः महासागरों तक पहुँचता है। इसे सतही अपवाह कहते हैं।

6. अंतःस्यंदन / जल का भूमि में रिसना

वर्षा का कुछ जल मिट्टी और चट्टानों के बीच से नीचे की ओर रिसता है। इससे भूजल का निर्माण और पुनर्भरण होता है।

जल चक्र का सरल क्रम

महासागर/नदियाँ/झीलें → वाष्पीकरण → जलवाष्प → संघनन → बादल → वर्षण → सतही अपवाह + भूजल → नदियाँ/महासागर

पौधे → वाष्पोत्सर्जन → जलवाष्प → बादल

जल और खनिजों का संचलन

जब जल मिट्टी और चट्टानों से होकर रिसता है, तो उनमें उपस्थित कुछ खनिज जल में घुल जाते हैं। ये पोषक तत्व स्थलीय जीवों के लिए उपयोगी होते हैं। जल के प्रवाह के साथ ये पोषक तत्व महासागरों तक पहुँचते हैं और समुद्री जीवन को भी सहारा देते हैं। 

जल चक्र और जलवायु परिवर्तन

जल चक्र जलवायु परिवर्तन से प्रभावित हो रहा है। अधिक गर्म वायुमंडल अधिक नमी धारण कर सकता है। इसके परिणामस्वरूप कुछ क्षेत्रों में अत्यधिक वर्षा हो सकती है, जबकि अन्य क्षेत्रों में सूखे जैसी परिस्थितियाँ उत्पन्न हो सकती हैं।

• अधिक गर्म वायुमंडल: अधिक नमी धारण कर सकता है।
• तीव्र मानसून: कुछ क्षेत्रों में अधिक वर्षा हो सकती है।
• सूखा: कुछ अन्य क्षेत्रों में जल की कमी बढ़ सकती है।
• हिमनदों का पिघलना: नदियों में जल की मात्रा अस्थायी रूप से बढ़ सकती है।
• समुद्र का जल स्तर: लंबे समय में बढ़ सकता है और तटीय शहरों के लिए खतरा उत्पन्न कर सकता है।
• अचानक तेज वर्षा: सतही अपवाह और मिट्टी का अपरदन बढ़ा सकती है।
• कम जल रिसाव: भूजल के पुनर्भरण को कम कर सकता है।
• कृषि पर प्रभाव: विशेष रूप से शुष्क महीनों में कृषि को बनाए रखना कठिन हो सकता है।

जल चक्र और पृथ्वी के मंडल

जल चक्र पृथ्वी के विभिन्न मंडलों को आपस में जोड़ता है।

• हिममंडल: हिमनद और बर्फ जल के ठोस भंडार हैं।
• जलमंडल: नदियाँ, झीलें और महासागर जल के प्रमुख स्रोत हैं।
• वायुमंडल: जलवाष्प और बादल जल चक्र का महत्वपूर्ण भाग हैं।
• भूमंडल: मिट्टी, चट्टान और भूजल जल के संचलन से जुड़े हैं।
• जैवमंडल: पौधे, फसलें, जन्तु और समुद्री जीव जल चक्र से प्रभावित होते हैं।

इस प्रकार जल चक्र एक ऐसा प्राकृतिक तंत्र है जो पृथ्वी के लगभग सभी मंडलों को आपस में जोड़ता है। 

कार्बन चक्र (Carbon Cycle)

परिभाषा: पृथ्वी के वायुमंडल, जैवमंडल, भूमंडल और जलमंडल के बीच कार्बन के निरंतर संचलन को कार्बन चक्र कहते हैं।

कार्बन जीवन का एक प्रमुख आधार है। प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, वसा और DNA जैसे महत्वपूर्ण जैविक पदार्थों में कार्बन पाया जाता है। 

कार्बन के प्रमुख भंडार

• वायुमंडल: मुख्य रूप से CO₂ के रूप में।
• जैवमंडल: पौधों और जन्तुओं के शरीर में कार्बनिक यौगिकों के रूप में।
• भूमंडल: कार्बोनेट चट्टानों तथा जीवाश्म ईंधनों जैसे कोयला, तेल और गैस में।
• जलमंडल: घुली हुई CO₂ तथा समुद्री खोल और अन्य कार्बोनेट पदार्थों में।

कार्बन चक्र की प्रमुख प्रक्रियाएँ

1. प्रकाश संश्लेषण

पौधे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करके वायुमंडल की CO₂ को कार्बनिक पदार्थ, जैसे ग्लूकोस, में परिवर्तित करते हैं। इस प्रक्रिया को प्रकाश संश्लेषण कहते हैं।

CO₂ + प्रकाश ऊर्जा → पौधों में कार्बनिक पदार्थ

2. श्वसन

पौधे और जन्तु श्वसन के दौरान कार्बनिक पदार्थों से ऊर्जा प्राप्त करते हैं और CO₂ को वापस वायुमंडल में छोड़ते हैं।

3. आहार ग्रहण

जन्तु पौधों तथा अन्य जीवों को खाते हैं। इस प्रकार पौधों में संचित कार्बन खाद्य श्रृंखला के माध्यम से जन्तुओं तक पहुँचता है।

4. अपघटन

जीवों की मृत्यु के बाद अपघटक उनके जैविक पदार्थों का अपघटन करते हैं। इस प्रक्रिया के दौरान कार्बन का एक भाग CO₂ के रूप में वापस वायुमंडल में पहुँचता है।

5. जीवाश्म ईंधनों का निर्माण

लाखों वर्षों तक मिट्टी में दबे पौधों और जन्तुओं के अवशेष धीरे-धीरे कोयला, तेल और गैस जैसे जीवाश्म ईंधनों में परिवर्तित हो सकते हैं।

6. जीवाश्म ईंधनों का दहन

जब कोयला, तेल और गैस जैसे जीवाश्म ईंधन जलाए जाते हैं, तो लंबे समय से संचित कार्बन बहुत कम समय में CO₂ के रूप में वायुमंडल में पहुँच जाता है।

कार्बन चक्र में महासागरों की भूमिका

वायुमंडल और महासागरों के बीच CO₂ का लगातार आदान-प्रदान होता रहता है। महासागरीय जल वायुमंडल की CO₂ को अवशोषित करके उसे कार्बोनेट और हाइड्रोजन कार्बोनेट आयनों में परिवर्तित कर सकता है।

समुद्री पादप प्लवक (Phytoplankton) इन पदार्थों का उपयोग प्रकाश संश्लेषण में करते हैं। कुछ समुद्री जीव इनका उपयोग अपने खोल बनाने में भी करते हैं। जीवों की मृत्यु के बाद उनके अवशेष समुद्र के तल पर जमा हो सकते हैं और लंबे समय तक कार्बन का भंडार बने रहते हैं। 

मानवीय गतिविधियाँ और कार्बन चक्र

मानवीय गतिविधियाँ कार्बन चक्र के प्राकृतिक संतुलन को प्रभावित कर सकती हैं। विशेष रूप से जीवाश्म ईंधनों का दहन और वनोन्मूलन वायुमंडलीय CO₂ की मात्रा बढ़ाने में योगदान करते हैं।

पाठ के अनुसार, 1960 से वायुमंडलीय CO₂ की मात्रा लगभग 35% बढ़ी है—लगभग 315 ppm से 420 ppm तक। 

अधिक CO₂ के प्रभाव

• हरितगृह प्रभाव में वृद्धि
• वैश्विक तापन
• हिमनदों का पिघलना
• आर्कटिक समुद्री बर्फ का पिघलना
• समुद्र के जल स्तर में वृद्धि
• अधिक चरम मौसम की परिस्थितियाँ
• मानसून और वर्षा के पैटर्न में परिवर्तन
• कृषि पर संभावित प्रतिकूल प्रभाव

भारत में गर्म वायु द्वारा अधिक नमी धारण करने के कारण मानसून अधिक प्रचंड हो सकता है और बदलते वर्षा पैटर्न कृषि के लिए चुनौती बन सकते हैं।

कार्बन चक्र — एक नजर में

वायुमंडलीय CO₂ → प्रकाश संश्लेषण → पौधे → जन्तु → श्वसन → CO₂

मृत जीव → अपघटन → CO₂

दबे हुए जैविक अवशेष → लाखों वर्ष → जीवाश्म ईंधन

जीवाश्म ईंधन → दहन → CO₂ → वायुमंडल

वायुमंडलीय CO₂ ↔ महासागर → कार्बोनेट/हाइड्रोजन कार्बोनेट → समुद्री जीव

Concept Builder

जैव-भूरासायनिक चक्र → जैविक + अजैविक घटकों के बीच पदार्थों का चक्रीय संचलन

जल चक्र → वाष्पीकरण → संघनन → वर्षण → अपवाह/भूजल → महासागर

वाष्पोत्सर्जन → पौधे → जलवाष्प

कार्बन चक्र → CO₂ ↔ पौधे ↔ जन्तु ↔ अपघटक ↔ जीवाश्म ईंधन

प्रकाश संश्लेषण → CO₂ का अवशोषण

श्वसन + अपघटन + जीवाश्म ईंधन का दहन → CO₂ का उत्सर्जन

अधिक CO₂ → अधिक हरितगृह प्रभाव → वैश्विक तापन

Exam Booster

• जैव-भूरासायनिक चक्र क्या है? — जैविक और अजैविक घटकों के बीच पदार्थों और आवश्यक तत्वों का चक्रीय संचलन।
• जल चक्र की प्रमुख प्रक्रियाएँ कौन-सी हैं? — वाष्पीकरण, वाष्पोत्सर्जन, संघनन, वर्षण, अपवाह और भूजल का संचलन।
• जल चक्र में सूर्य की क्या भूमिका है? — सूर्य की ऊर्जा जल के वाष्पीकरण को संचालित करती है।
• जल चक्र जलवायु परिवर्तन से कैसे प्रभावित होता है? — गर्म वायुमंडल अधिक नमी धारण कर सकता है, जिससे वर्षा के पैटर्न, सूखा और बाढ़ जैसी परिस्थितियाँ प्रभावित हो सकती हैं।
• कार्बन जीवन के लिए क्यों आवश्यक है? — यह प्रोटीन, कार्बोहाइड्रेट, वसा और DNA जैसे महत्वपूर्ण जैविक पदार्थों का घटक है।
• कार्बन के प्रमुख भंडार कौन-से हैं? — वायुमंडल, जैवमंडल, भूमंडल और जलमंडल।
• प्रकाश संश्लेषण कार्बन चक्र में क्या भूमिका निभाता है? — पौधे CO₂ को ग्रहण करके उसे कार्बनिक पदार्थ में परिवर्तित करते हैं।
• श्वसन कार्बन चक्र में क्या भूमिका निभाता है? — CO₂ को वापस वायुमंडल में पहुँचाता है।
• अपघटन कार्बन चक्र में क्यों महत्वपूर्ण है? — मृत जीवों के कार्बनिक पदार्थों का अपघटन करके कार्बन को पर्यावरण में वापस पहुँचाता है।
• जीवाश्म ईंधन कैसे बनते हैं? — पौधों और जन्तुओं के अवशेष लंबे समय तक मिट्टी में दबे रहने पर कोयला, तेल और गैस जैसे ईंधनों में परिवर्तित हो सकते हैं।
• जीवाश्म ईंधनों के दहन से क्या होता है? — लंबे समय से संचित कार्बन कम समय में CO₂ के रूप में वायुमंडल में पहुँचता है।
• महासागर कार्बन चक्र में क्यों महत्वपूर्ण हैं? — वे वायुमंडलीय CO₂ को अवशोषित करते हैं और कार्बन का एक बड़ा भंडार बने रहते हैं।
• मानवीय गतिविधियाँ कार्बन चक्र को कैसे प्रभावित करती हैं? — जीवाश्म ईंधनों के दहन और वनोन्मूलन से वायुमंडलीय CO₂ बढ़ सकता है।

पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

नाइट्रोजन चक्र और ऑक्सीजन चक्र

नाइट्रोजन और ऑक्सीजन पृथ्वी पर जीवन के लिए अत्यंत आवश्यक तत्व हैं। इन तत्वों की उपलब्धता बनाए रखने के लिए वे वायुमंडल, मिट्टी, जल और जीवित organisms के बीच लगातार चक्रित होते रहते हैं। इनका यह निरंतर संचलन पृथ्वी के जैव-भूरासायनिक चक्रों का महत्वपूर्ण भाग है।

नाइट्रोजन चक्र (Nitrogen Cycle)

परिभाषा: वायु, मिट्टी, जल और जीवित जीवों के बीच नाइट्रोजन के निरंतर संचलन को नाइट्रोजन चक्र कहते हैं।

नाइट्रोजन सभी जीवों के लिए आवश्यक तत्व है। यह मुख्य रूप से प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्लों के निर्माण में उपयोग होता है। नाइट्रोजन का सबसे बड़ा भंडार पृथ्वी के वायुमंडल में है।

वायुमंडलीय नाइट्रोजन का उपयोग क्यों नहीं हो पाता?

वायुमंडल में नाइट्रोजन मुख्य रूप से N₂ गैस के रूप में मौजूद है। यह गैस अपेक्षाकृत कम अभिक्रियाशील होती है। इसलिए पौधे और जन्तु वायुमंडलीय N₂ का सीधे उपयोग नहीं कर सकते।

जीवों के लिए उपयोगी बनाने के लिए वायुमंडलीय नाइट्रोजन को पहले ऐसे घुलनशील नाइट्रोजन यौगिकों में बदलना आवश्यक है जिन्हें पौधे अवशोषित कर सकें।

नाइट्रोजन चक्र की प्रमुख प्रक्रियाएँ

• नाइट्रोजन स्थिरीकरण (Nitrogen Fixation)
• स्वांगीकरण (Assimilation)
• अमोनीकरण (Ammonification)
• नाइट्रीकरण (Nitrification)
• विनाइट्रीकरण (Denitrification)

1. नाइट्रोजन स्थिरीकरण (Nitrogen Fixation)

परिभाषा: वायुमंडलीय नाइट्रोजन गैस को ऐसे नाइट्रोजन यौगिकों में बदलने की प्रक्रिया जिन्हें जीव उपयोग कर सकें, नाइट्रोजन स्थिरीकरण कहलाती है।

कुछ विशेष जीवाणु वायुमंडलीय N₂ को अमोनिया (NH₃) में परिवर्तित करते हैं।

नाइट्रोजन स्थिरीकरण करने वाले जीवाणु

• राइजोबियम (Rhizobium): फलीदार पौधों की जड़ों की ग्रंथियों में पाए जाते हैं।
• एजोटोबैक्टर (Azotobacter): मिट्टी में पाए जाने वाले जीवाणु हैं।

ये जीवाणु वायुमंडलीय N₂ को अमोनिया में परिवर्तित करने में सहायता करते हैं।

तड़ित द्वारा नाइट्रोजन स्थिरीकरण

आकाशीय बिजली अर्थात तड़ित (Lightning) भी वायुमंडलीय नाइट्रोजन के स्थिरीकरण में सहायता करती है। तड़ित के दौरान वायुमंडलीय नाइट्रोजन की बहुत थोड़ी मात्रा स्थिर होकर नाइट्रोजन ऑक्साइड बना सकती है।

2. नाइट्रीकरण (Nitrification)

परिभाषा: अमोनिया को नाइट्राइट और फिर नाइट्रेट में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को नाइट्रीकरण कहते हैं।

• नाइट्रोसोमोनास: अमोनिया को नाइट्राइट (NO₂⁻) में परिवर्तित करता है।
• नाइट्रोबैक्टर: नाइट्राइट को नाइट्रेट (NO₃⁻) में परिवर्तित करता है।

अमोनिया → नाइट्राइट → नाइट्रेट

3. स्वांगीकरण (Assimilation)

परिभाषा: पौधों द्वारा मिट्टी में उपस्थित उपयोगी नाइट्रोजन यौगिकों को अवशोषित करके अपने शरीर में शामिल करने की प्रक्रिया को स्वांगीकरण कहते हैं।

पौधे मिट्टी से नाइट्रोजन यौगिकों को ग्रहण करते हैं। जन्तु सीधे मिट्टी से नाइट्रोजन प्राप्त नहीं करते बल्कि पौधों या अन्य जन्तुओं का सेवन करके नाइट्रोजन प्राप्त करते हैं।

मिट्टी → पौधे → जन्तु

4. अमोनीकरण (Ammonification)

परिभाषा: मृत पौधों, मृत जन्तुओं और उनके अपशिष्ट पदार्थों में उपस्थित कार्बनिक नाइट्रोजन को अपघटक द्वारा अमोनिया या अमोनियम यौगिकों में बदलने की प्रक्रिया को अमोनीकरण कहते हैं।

बैक्टीरिया और कवक जैसे अपघटक इस प्रक्रिया में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इससे नाइट्रोजन फिर से मिट्टी में लौट आती है।

5. विनाइट्रीकरण (Denitrification)

परिभाषा: नाइट्रेट को वापस नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित करने की प्रक्रिया को विनाइट्रीकरण कहते हैं।

कुछ जीवाणु नाइट्रेट की एक मात्रा को फिर से नाइट्रोजन गैस में परिवर्तित कर देते हैं। इससे नाइट्रोजन वायुमंडल में वापस पहुँचती है और नाइट्रोजन चक्र पूरा होता है।

नाइट्रेट → नाइट्रोजन गैस (N₂) → वायुमंडल

नाइट्रोजन चक्र का सरल क्रम

वायुमंडलीय N₂ → नाइट्रोजन स्थिरीकरण → अमोनिया → नाइट्रीकरण → नाइट्राइट → नाइट्रेट → पौधों द्वारा स्वांगीकरण → जन्तु → मृत्यु/अपशिष्ट → अमोनीकरण → अमोनिया → नाइट्रीकरण → नाइट्रेट → विनाइट्रीकरण → N₂

हैबर-बॉश प्रक्रिया (Haber-Bosch Process)

वर्तमान समय में नाइट्रोजन का एक बड़ा भाग कृत्रिम रूप से हैबर-बॉश प्रक्रिया द्वारा स्थिर किया जाता है। इस प्रक्रिया में वायुमंडलीय नाइट्रोजन से अमोनिया बनाई जाती है।

यह प्रक्रिया मुख्य रूप से उर्वरकों के निर्माण का आधार है और आधुनिक कृषि में इसका बहुत बड़ा महत्व है। इस प्रक्रिया ने कृषि उत्पादन में महत्वपूर्ण परिवर्तन लाने में योगदान दिया है। 

हैबर-बॉश प्रक्रिया की सीमाएँ

• इस प्रक्रिया में बहुत अधिक ऊर्जा की आवश्यकता होती है।
• पाठ के अनुसार, यह वैश्विक ऊर्जा उपयोग का लगभग 1–2% उपयोग करती है।
• उर्वरकों के अत्यधिक उपयोग से मिट्टी और जल को नुकसान पहुँच सकता है।

नाइट्रोजन चक्र का महत्त्व

• जीवों को नाइट्रोजन उपलब्ध कराता है।
• प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्लों के निर्माण में सहायता करता है।
• पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक पोषक तत्व उपलब्ध कराता है।
• मिट्टी की उर्वरता से जुड़ा हुआ है।
• वायुमंडल और जीवमंडल के बीच नाइट्रोजन का संतुलन बनाए रखने में सहायता करता है।
• पारितंत्रों में नाइट्रोजन के पुनर्चक्रण को बनाए रखता है।

ऑक्सीजन चक्र (Oxygen Cycle)

परिभाषा: पृथ्वी के वायुमंडल, जीवों, महासागरों और स्थल के बीच ऑक्सीजन के निरंतर संचलन को ऑक्सीजन चक्र कहते हैं।

ऑक्सीजन पृथ्वी पर प्रचुर मात्रा में पाए जाने वाले तत्वों में से एक है। वायुमंडल का लगभग 21% भाग मुक्त ऑक्सीजन गैस (O₂) से बना है।

ऑक्सीजन का महत्त्व

ऑक्सीजन अनेक जैविक अणुओं के लिए आवश्यक है। कार्बोहाइड्रेट, प्रोटीन, न्यूक्लिक अम्ल और वसा जैसे महत्वपूर्ण जैविक पदार्थों में ऑक्सीजन विभिन्न रूपों में उपस्थित हो सकती है।

ऑक्सीजन पृथ्वी की पर्पटी में धातु ऑक्साइड और विभिन्न खनिजों के रूप में भी पाई जाती है। वायुमंडल में यह मुख्य रूप से O₂ तथा CO₂ जैसे यौगिकों के रूप में संबंधित होती है।

ऑक्सीजन चक्र की प्रमुख प्रक्रियाएँ

1. प्रकाश संश्लेषण

हरे पौधे सूर्य के प्रकाश की ऊर्जा का उपयोग करके जल और CO₂ से ग्लूकोस बनाते हैं और ऑक्सीजन को वायुमंडल में छोड़ते हैं।

प्रकाश संश्लेषण → O₂ का उत्पादन

इस प्रकार प्रकाश संश्लेषण वायुमंडल में ऑक्सीजन की पुनःपूर्ति का प्रमुख माध्यम है।

2. श्वसन

पौधे और जन्तु ऊर्जा प्राप्त करने के लिए श्वसन में ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं। इस प्रक्रिया में कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होती है।

O₂ का उपयोग → CO₂ का उत्सर्जन

3. दहन

ईंधनों के दहन में भी ऑक्सीजन का उपयोग होता है और कार्बन डाइऑक्साइड उत्पन्न होती है।

ईंधन + O₂ → दहन → CO₂

ऑक्सीजन चक्र में संतुलन

प्रकाश संश्लेषण द्वारा ऑक्सीजन का उत्पादन तथा श्वसन और दहन द्वारा ऑक्सीजन का उपयोग लगातार चलता रहता है। इन प्रक्रियाओं के बीच संतुलन वायुमंडल में ऑक्सीजन के स्तर को बनाए रखने में सहायता करता है।

प्रकाश संश्लेषण → O₂ उत्पादन

श्वसन + दहन → O₂ उपयोग

इन प्रक्रियाओं के बीच का संतुलन वायुमंडल, स्थल, महासागरों और जीवित जीवों के बीच ऑक्सीजन के परिसंचरण को बनाए रखता है। :contentReference[oaicite:3]{index=3}

नाइट्रोजन और ऑक्सीजन चक्र का संबंध

नाइट्रोजन और ऑक्सीजन चक्र दोनों पृथ्वी के विभिन्न मंडलों को आपस में जोड़ते हैं। इन चक्रों में वायुमंडल, मिट्टी, जल और जीवित जीव लगातार भाग लेते हैं।

• नाइट्रोजन चक्र: मुख्य रूप से प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्लों के लिए आवश्यक नाइट्रोजन की उपलब्धता बनाए रखता है।
• ऑक्सीजन चक्र: श्वसन और अन्य जैविक प्रक्रियाओं के लिए आवश्यक ऑक्सीजन के संतुलन को बनाए रखता है।
• सूक्ष्मजीव: नाइट्रोजन चक्र की अनेक प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
• पौधे: दोनों चक्रों को जोड़ने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

यदि जैव-भूरासायनिक चक्र बाधित हो जाए

जैव-भूरासायनिक चक्र पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक पदार्थों की निरंतर उपलब्धता बनाए रखते हैं। यदि इनमें से कोई चक्र गंभीर रूप से बाधित हो जाए, तो पौधों और जन्तुओं के लिए आवश्यक पोषक तत्वों की उपलब्धता प्रभावित हो सकती है।

उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन चक्र बाधित होने पर पौधों को आवश्यक नाइट्रोजन यौगिक पर्याप्त मात्रा में नहीं मिल पाएँगे। इससे पौधों की वृद्धि प्रभावित होगी और खाद्य श्रृंखला के माध्यम से जन्तुओं पर भी प्रभाव पड़ सकता है।

Concept Builder

वायुमंडलीय N₂ → नाइट्रोजन स्थिरीकरण → NH₃

NH₃ → नाइट्रीकरण → NO₂⁻ → NO₃⁻

नाइट्रेट → पौधे → जन्तु → अपघटन → अमोनीकरण → NH₃

नाइट्रेट → विनाइट्रीकरण → N₂ → वायुमंडल

प्रकाश संश्लेषण → O₂ उत्पादन

श्वसन + दहन → O₂ का उपयोग + CO₂ का उत्पादन

प्रकाश संश्लेषण ↔ श्वसन/दहन → ऑक्सीजन और कार्बन डाइऑक्साइड का संतुलन

Exam Booster

• नाइट्रोजन चक्र क्या है? — वायु, मिट्टी, जल और जीवों के बीच नाइट्रोजन के निरंतर संचलन को नाइट्रोजन चक्र कहते हैं।
• नाइट्रोजन जीवों के लिए क्यों आवश्यक है? — यह प्रोटीन और न्यूक्लिक अम्लों के निर्माण के लिए आवश्यक है।
• वायुमंडलीय N₂ का पौधे सीधे उपयोग क्यों नहीं कर सकते? — N₂ गैस अपेक्षाकृत कम अभिक्रियाशील होती है और इसे पहले उपयोगी नाइट्रोजन यौगिकों में बदलना आवश्यक होता है।
• नाइट्रोजन स्थिरीकरण क्या है? — वायुमंडलीय N₂ को उपयोगी नाइट्रोजन यौगिकों में बदलने की प्रक्रिया।
• राइजोबियम की क्या भूमिका है? — यह फलीदार पौधों की जड़ों की ग्रंथियों में रहकर नाइट्रोजन स्थिरीकरण में सहायता करता है।
• नाइट्रीकरण क्या है? — अमोनिया को नाइट्राइट और फिर नाइट्रेट में बदलने की प्रक्रिया।
• नाइट्रोसोमोनास क्या करता है? — अमोनिया को नाइट्राइट में बदलता है।
• नाइट्रोबैक्टर क्या करता है? — नाइट्राइट को नाइट्रेट में बदलता है।
• स्वांगीकरण क्या है? — पौधों द्वारा मिट्टी से उपयोगी नाइट्रोजन यौगिकों को अवशोषित करके अपने शरीर में शामिल करना।
• अमोनीकरण क्या है? — मृत जीवों और अपशिष्ट पदार्थों के कार्बनिक नाइट्रोजन को अपघटकों द्वारा अमोनिया या अमोनियम यौगिकों में बदलना।
• विनाइट्रीकरण क्या है? — नाइट्रेट को नाइट्रोजन गैस में बदलने की प्रक्रिया।
• हैबर-बॉश प्रक्रिया का क्या महत्त्व है? — यह वायुमंडलीय नाइट्रोजन से अमोनिया बनाने और उर्वरकों के निर्माण का महत्वपूर्ण आधार है।
• ऑक्सीजन चक्र क्या है? — पृथ्वी के विभिन्न मंडलों के बीच ऑक्सीजन के निरंतर संचलन को ऑक्सीजन चक्र कहते हैं।
• वायुमंडल में ऑक्सीजन की मात्रा कितनी है? — लगभग 21%।
• ऑक्सीजन का प्रमुख जैविक स्रोत क्या है? — प्रकाश संश्लेषण।
• श्वसन में ऑक्सीजन की क्या भूमिका है? — जीव ऊर्जा प्राप्त करने के लिए ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं और CO₂ छोड़ते हैं।
• दहन का ऑक्सीजन चक्र पर क्या प्रभाव है? — दहन में ऑक्सीजन का उपयोग होता है और CO₂ उत्पन्न होती है।
• प्रकाश संश्लेषण और श्वसन ऑक्सीजन चक्र को कैसे संतुलित करते हैं? — प्रकाश संश्लेषण O₂ उत्पन्न करता है, जबकि श्वसन उसका उपयोग करता है।

पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

पृथ्वी की प्रक्रियाओं पर मानवीय प्रभाव और सतत जीवनशैली

पृथ्वी के विभिन्न मंडल—वायुमंडल, जलमंडल, भूमंडल, हिममंडल और जैवमंडल—एक-दूसरे से जुड़े हुए हैं। इसलिए मनुष्य द्वारा किसी एक मंडल में किया गया परिवर्तन दूसरे मंडलों को भी प्रभावित कर सकता है। जीवाश्म ईंधनों का अत्यधिक उपयोग, वनोन्मूलन, रासायनिक उर्वरकों का अत्यधिक प्रयोग और प्रदूषण पृथ्वी के प्राकृतिक चक्रों तथा पारितंत्रों को प्रभावित कर रहे हैं।

मानवीय गतिविधियाँ और जैव-भूरासायनिक चक्र

मानवीय गतिविधियाँ पृथ्वी पर होने वाले जल, कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन जैसे जैव-भूरासायनिक चक्रों को प्रभावित कर सकती हैं। प्राकृतिक चक्रों में होने वाले बड़े परिवर्तन पृथ्वी के पर्यावरणीय संतुलन को प्रभावित करते हैं।

• जीवाश्म ईंधनों का दहन: वायुमंडल में CO₂ की मात्रा बढ़ाता है।
• वनोन्मूलन: कार्बन अवशोषण और प्रकाश संश्लेषण को कम करता है।
• उर्वरकों का अत्यधिक उपयोग: अतिरिक्त नाइट्रोजन को जल निकायों तक पहुँचा सकता है।
• औद्योगिक एवं वाहन उत्सर्जन: वायु प्रदूषण और स्वास्थ्य संबंधी समस्याएँ उत्पन्न कर सकते हैं।
• असतत उपभोग: प्राकृतिक संसाधनों पर दबाव बढ़ाता है और पृथ्वी के प्राकृतिक संतुलन को प्रभावित करता है।

जीवाश्म ईंधन और बढ़ता CO₂

कोयला, पेट्रोलियम और प्राकृतिक गैस जैसे जीवाश्म ईंधनों के अत्यधिक दहन से बड़ी मात्रा में कार्बन डाइऑक्साइड वायुमंडल में पहुँचती है। इससे कार्बन चक्र का प्राकृतिक संतुलन प्रभावित होता है।

वायुमंडलीय CO₂ की अधिकता हरितगृह प्रभाव को बढ़ाती है, जिससे पृथ्वी के तापमान में वृद्धि और जलवायु परिवर्तन जैसी समस्याएँ उत्पन्न हो सकती हैं। 

महासागरीय अम्लीकरण (Ocean Acidification)

वायुमंडल में CO₂ की मात्रा बढ़ने पर महासागर अधिक CO₂ अवशोषित करते हैं। इसके कारण समुद्री जल की अम्लीयता बढ़ सकती है। इस प्रक्रिया को महासागरीय अम्लीकरण कहते हैं।

महासागरीय अम्लीकरण के प्रभाव

• समुद्री जल के रासायनिक संतुलन में परिवर्तन होता है।
• सूक्ष्म प्लवक प्रभावित हो सकते हैं।
• प्रवाल भित्तियों को खतरा हो सकता है।
• समुद्री पारितंत्र प्रभावित हो सकते हैं।
• समुद्री जैव विविधता पर प्रतिकूल प्रभाव पड़ सकता है।

गर्म महासागर और CO₂

गर्म महासागरीय जल की CO₂ को अवशोषित करने की क्षमता कम हो सकती है। इससे महासागर की प्राकृतिक कार्बन भंडारण क्षमता प्रभावित हो सकती है। 

प्राकृतिक कार्बन अवशोषक (Carbon Sinks)

परिभाषा: वे प्राकृतिक तंत्र जो वायुमंडल से कार्बन डाइऑक्साइड को अवशोषित करके कार्बन को लंबे समय तक संचित करते हैं, प्राकृतिक कार्बन अवशोषक कहलाते हैं।

मुख्य उदाहरण: वन और महासागर।

वन प्रकाश संश्लेषण के माध्यम से CO₂ को अवशोषित करते हैं, जबकि महासागर बड़ी मात्रा में CO₂ को अपने भीतर अवशोषित कर सकते हैं।

जीवाश्म ईंधनों के दहन और वनोन्मूलन के कारण ये प्राकृतिक कार्बन अवशोषक दबाव में आ रहे हैं। 

कृषि और नाइट्रोजन चक्र पर प्रभाव

कृषि में रासायनिक उर्वरकों का उपयोग पौधों को आवश्यक नाइट्रोजन उपलब्ध कराने के लिए किया जाता है। लेकिन उर्वरकों का अत्यधिक उपयोग पर्यावरण के लिए समस्या उत्पन्न कर सकता है।

अतिरिक्त नाइट्रोजन नाइट्रेट के रूप में नदियों और झीलों में पहुँच सकती है। इससे जल में पोषक तत्वों की मात्रा बढ़ जाती है और शैवाल की अत्यधिक वृद्धि हो सकती है।

सुपोषण (Eutrophication)

परिभाषा: जल निकाय में नाइट्रोजन जैसे पोषक तत्वों की अत्यधिक मात्रा पहुँचने के कारण शैवाल की अत्यधिक वृद्धि और उसके परिणामस्वरूप जल में ऑक्सीजन की कमी होने की प्रक्रिया को सुपोषण (Eutrophication) कहते हैं।

सुपोषण की प्रक्रिया

अत्यधिक उर्वरक → नाइट्रेट जल में पहुँचना → पोषक तत्वों की अधिकता → शैवाल की अत्यधिक वृद्धि → शैवाल प्रस्फुटन → जल में O₂ की कमी → मछलियों की मृत्यु

सुपोषण के प्रभाव

• जल में शैवाल की अत्यधिक वृद्धि होती है।
• जल में घुली ऑक्सीजन की मात्रा कम हो सकती है।
• मछलियों और अन्य जलीय जीवों की मृत्यु हो सकती है।
• जल निकायों की गुणवत्ता प्रभावित होती है।
• तटीय मत्स्य संसाधनों को भी खतरा हो सकता है।

इस प्रकार कृषि में उर्वरकों का अत्यधिक उपयोग नाइट्रोजन चक्र को प्रभावित करके जलमंडल और जैवमंडल दोनों पर प्रभाव डाल सकता है। 

वनोन्मूलन (Deforestation)

परिभाषा: वनों को बड़े पैमाने पर काटकर वन क्षेत्र को कम करने की प्रक्रिया को वनोन्मूलन कहते हैं।

वन पृथ्वी तंत्र में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। वे कार्बन का भंडारण करते हैं, प्रकाश संश्लेषण करते हैं, जल चक्र में योगदान देते हैं, मिट्टी को बाँधकर रखते हैं और अनेक जीवों को आवास प्रदान करते हैं।

वनोन्मूलन का ऑक्सीजन चक्र पर प्रभाव

वनों की कटाई से प्रकाश संश्लेषण की मात्रा कम होती है। इससे वातावरण में ऑक्सीजन की पुनःपूर्ति की प्रक्रिया प्रभावित हो सकती है। साथ ही CO₂ को अवशोषित करने की क्षमता भी कम होती है।

वनोन्मूलन → कम प्रकाश संश्लेषण → कम CO₂ अवशोषण + कम O₂ उत्पादन

वनोन्मूलन का कार्बन चक्र पर प्रभाव

वनों में बड़ी मात्रा में कार्बन संचित रहता है। पेड़ों की कटाई से इस कार्बन भंडारण क्षमता में कमी आती है। यदि काटे गए पेड़ों को जलाया जाए या उनका अपघटन हो, तो संचित कार्बन CO₂ के रूप में वायुमंडल में पहुँच सकता है।

इस प्रकार वनोन्मूलन कार्बन चक्र के संतुलन को प्रभावित कर सकता है।

वनोन्मूलन का जल चक्र पर प्रभाव

पेड़ वाष्पोत्सर्जन के माध्यम से वायुमंडल में जलवाष्प पहुँचाते हैं। वनों की कटाई से वाष्पोत्सर्जन कम हो सकता है और स्थानीय वर्षा प्रभावित हो सकती है।

वनोन्मूलन → वाष्पोत्सर्जन में कमी → वायुमंडल में कम जलवाष्प → स्थानीय वर्षा में कमी की संभावना

वनोन्मूलन और मिट्टी का अपरदन

पेड़ों की जड़ें मिट्टी को मजबूती से बाँधकर रखती हैं। जब पेड़ों को काट दिया जाता है, तो मिट्टी का प्राकृतिक संरक्षण कम हो जाता है और वर्षा या बहते जल के कारण मिट्टी का अपरदन बढ़ सकता है।

वनोन्मूलन → जड़ों की कमी → मिट्टी का बंधन कम → मिट्टी का अपरदन बढ़ना

वनोन्मूलन और जैव विविधता

वन अनेक पौधों, जन्तुओं और अन्य जीवों के प्राकृतिक आवास होते हैं। वनों की कटाई से इन जीवों के पर्यावास नष्ट या छोटे हो सकते हैं। परिणामस्वरूप अनेक प्रजातियाँ अपना प्राकृतिक आवास खो सकती हैं और जैव विविधता में कमी आ सकती है। 

वनोन्मूलन के प्रमुख प्रभाव — एक नजर में

• कार्बन चक्र: CO₂ अवशोषण की क्षमता में कमी।
• ऑक्सीजन चक्र: प्रकाश संश्लेषण में कमी।
• जल चक्र: वाष्पोत्सर्जन में कमी और स्थानीय वर्षा पर प्रभाव।
• भूमंडल: मिट्टी का अपरदन बढ़ना।
• जैवमंडल: जीवों के पर्यावास का नुकसान।
• जैव विविधता: प्रजातियों की संख्या और विविधता में कमी।

वाहनों का उत्सर्जन और वायु प्रदूषण

वाहनों से निकलने वाला धुआँ विभिन्न प्रदूषकों को वायुमंडल में छोड़ता है। सूर्य के प्रकाश की उपस्थिति में ये प्रदूषक रासायनिक अभिक्रियाएँ कर सकते हैं और वायुमंडल की निचली परत में धूम-कुहरा (smog) बना सकते हैं।

निचले वायुमंडल में बनने वाली ओजोन स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकती है। यहाँ ओजोन की ऊँचाई और स्थिति को समझना महत्वपूर्ण है—समतापमंडल की ओजोन UV किरणों से रक्षा करती है, जबकि निचले वायुमंडल की ओजोन प्रदूषक के रूप में स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकती है। 

ऊपरी और निचली वायुमंडलीय ओजोन में अंतर

आधार	समतापमंडलीय ओजोन	निचले वायुमंडल की ओजोन
स्थान	समतापमंडल	वायुमंडल की निचली परत
भूमिका	UV किरणों को रोककर जीवन की रक्षा	वायु प्रदूषक
प्रभाव	जीवन के लिए लाभकारी	स्वास्थ्य के लिए हानिकारक

मानवीय गतिविधियों के व्यापक प्रभाव

मानवीय गतिविधियों का प्रभाव पृथ्वी के किसी एक मंडल तक सीमित नहीं रहता। एक परिवर्तन कई मंडलों में प्रभाव उत्पन्न कर सकता है।

जीवाश्म ईंधन → CO₂ वृद्धि → हरितगृह प्रभाव → जलवायु परिवर्तन

अधिक CO₂ → महासागरीय CO₂ अवशोषण → महासागरीय अम्लीकरण → समुद्री पारितंत्र पर प्रभाव

अधिक उर्वरक → नाइट्रेट का जल में प्रवेश → सुपोषण → O₂ की कमी → जलीय जीवों की मृत्यु

वनोन्मूलन → कम प्रकाश संश्लेषण + कम वाष्पोत्सर्जन + अधिक अपरदन + आवास का नुकसान

पृथ्वी के प्राकृतिक संतुलन की पुनर्स्थापना

मानवीय गतिविधियों से उत्पन्न पर्यावरणीय दबाव को कम करने के लिए स्थानीय प्रयासों के साथ-साथ वैश्विक सहयोग भी आवश्यक है। प्राकृतिक प्रणालियों की रक्षा और संसाधनों के विवेकपूर्ण उपयोग से पृथ्वी के पर्यावरणीय संतुलन को बनाए रखने में सहायता मिल सकती है।

मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल

मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल एक अंतरराष्ट्रीय प्रयास है जिसने ओजोन परत को नुकसान पहुँचाने वाले पदार्थों को कम करने की दिशा में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई। वैश्विक सहयोग के माध्यम से ओजोन परत के सुधार की दिशा में महत्वपूर्ण प्रगति हुई है। 

ऊर्जा और संसाधन संरक्षण

पृथ्वी के पर्यावरणीय संतुलन को बनाए रखने के लिए ऊर्जा और प्राकृतिक संसाधनों का संरक्षण आवश्यक है। इसके लिए निम्न उपाय अपनाए जा सकते हैं:

• ऊर्जा का विवेकपूर्ण उपयोग।
• सौर और पवन जैसी नवीकरणीय ऊर्जा का उपयोग बढ़ाना।
• वृक्षारोपण और वनों का संरक्षण।
• जल का संरक्षण।
• सतत कृषि पद्धतियों को अपनाना।
• अनावश्यक अपशिष्ट को कम करना।
• वस्तुओं का पुनः उपयोग करना।
• पुनर्चक्रण (Recycling) को बढ़ावा देना।

पाठ में भारत द्वारा वृक्षारोपण, सौर और नवीकरणीय ऊर्जा के विस्तार तथा सतत कृषि पद्धतियों को बढ़ावा देने जैसे प्रयासों का उल्लेख किया गया है।

Mission LiFE

Mission LiFE का पूरा नाम Lifestyle for Environment है। यह भारत के नेतृत्व में चलने वाली एक वैश्विक पहल है, जिसे 2021 में संयुक्त राष्ट्र जलवायु परिवर्तन सम्मेलन में प्रस्तुत किया गया था। इसका उद्देश्य लोगों को जागरूक और पर्यावरण-अनुकूल जीवनशैली अपनाने के लिए प्रेरित करना है। 

Mission LiFE के प्रमुख विचार

• ऊर्जा की बचत: आवश्यकता के अनुसार ऊर्जा का उपयोग करना।
• संसाधनों का संरक्षण: जल, भोजन और ऊर्जा जैसे संसाधनों का विवेकपूर्ण उपयोग करना।
• कम अपशिष्ट: अनावश्यक कचरे को कम करना।
• पुनः उपयोग: वस्तुओं को फेंकने के बजाय उनका दोबारा उपयोग करना।
• पुनर्चक्रण: उपयोग की गई सामग्री को पुनर्चक्रित करना।
• पर्यावरण-अनुकूल जीवनशैली: दैनिक जीवन में ऐसे विकल्प अपनाना जिनसे पर्यावरण पर कम दबाव पड़े।

व्यक्ति की भूमिका

पृथ्वी की रक्षा केवल सरकारों या संस्थाओं की जिम्मेदारी नहीं है। प्रत्येक व्यक्ति अपने दैनिक जीवन में छोटे-छोटे परिवर्तन करके पर्यावरणीय संतुलन बनाए रखने में योगदान दे सकता है।

• बिजली और ईंधन की अनावश्यक खपत कम करना।
• जल को व्यर्थ न बहाना।
• भोजन की बर्बादी कम करना।
• एकल-उपयोग वाली वस्तुओं का कम उपयोग करना।
• वस्तुओं का पुनः उपयोग और पुनर्चक्रण करना।
• पेड़-पौधों का संरक्षण करना।
• सार्वजनिक परिवहन या साझा परिवहन को प्राथमिकता देना।
• संसाधनों का विवेकपूर्ण उपयोग करना।

पृथ्वी तंत्र में व्यक्तिगत और सामूहिक प्रयास

पृथ्वी एक परस्पर संबद्ध तंत्र है। इसलिए व्यक्तिगत व्यवहार में परिवर्तन का सामूहिक प्रभाव उत्पन्न हो सकता है। संसाधनों की बचत, प्रदूषण में कमी, पुनः उपयोग, पुनर्चक्रण और सतत जीवनशैली अपनाने जैसे प्रयास मिलकर पृथ्वी के पर्यावरणीय संतुलन को बनाए रखने में सहायता करते हैं। 

पूरे Chapter का Final Concept Map

सूर्य → ऊर्जा → पृथ्वी का असमान ऊष्मीकरण → तापमान अंतर → वायुदाब अंतर → पवन → महासागरीय धाराएँ → जलवायु

जल → वाष्पीकरण → संघनन → वर्षण → अपवाह/भूजल → महासागर → जल चक्र

CO₂ → प्रकाश संश्लेषण → पौधे → जन्तु → श्वसन/अपघटन → CO₂

N₂ → स्थिरीकरण → अमोनिया → नाइट्रीकरण → नाइट्रेट → पौधे → जन्तु → अपघटन → विनाइट्रीकरण → N₂

प्रकाश संश्लेषण → O₂ उत्पादन ↔ श्वसन/दहन → O₂ उपयोग

मानवीय गतिविधियाँ → प्राकृतिक चक्रों में परिवर्तन → पर्यावरणीय समस्याएँ → संरक्षण + सतत जीवनशैली → संतुलन की पुनर्स्थापना

Exam Booster

• मानवीय गतिविधियाँ कार्बन चक्र को कैसे प्रभावित करती हैं? — जीवाश्म ईंधनों के दहन और वनोन्मूलन से वायुमंडलीय CO₂ बढ़ सकती है।
• महासागरीय अम्लीकरण क्या है? — महासागर द्वारा अधिक CO₂ अवशोषित करने के कारण समुद्री जल की अम्लीयता बढ़ने की प्रक्रिया।
• प्राकृतिक कार्बन अवशोषक कौन-से हैं? — मुख्यतः वन और महासागर।
• सुपोषण क्या है? — जल में पोषक तत्वों की अत्यधिक मात्रा के कारण शैवाल की अत्यधिक वृद्धि और ऑक्सीजन की कमी होने की प्रक्रिया।
• सुपोषण का जलीय जीवों पर क्या प्रभाव पड़ता है? — जल में ऑक्सीजन की कमी के कारण मछलियों और अन्य जलीय जीवों की मृत्यु हो सकती है।
• वनोन्मूलन से कार्बन चक्र कैसे प्रभावित होता है? — CO₂ को अवशोषित करने और कार्बन को संचित करने की वन की क्षमता घट जाती है।
• वनोन्मूलन जल चक्र को कैसे प्रभावित करता है? — वाष्पोत्सर्जन कम होने से स्थानीय वर्षा प्रभावित हो सकती है।
• वनोन्मूलन से मिट्टी का अपरदन क्यों बढ़ता है? — पेड़ों की जड़ों द्वारा मिट्टी को बाँधकर रखने की क्षमता कम हो जाती है।
• वनोन्मूलन जैव विविधता को कैसे प्रभावित करता है? — अनेक जीवों के प्राकृतिक आवास नष्ट हो जाते हैं, जिससे जैव विविधता घट सकती है।
• निचली वायुमंडलीय ओजोन हानिकारक क्यों है? — यह वायु प्रदूषक है और स्वास्थ्य के लिए हानिकारक हो सकती है।
• समतापमंडलीय ओजोन और निचली वायुमंडलीय ओजोन में क्या अंतर है? — समतापमंडलीय ओजोन UV किरणों से रक्षा करती है, जबकि निचली वायुमंडलीय ओजोन स्वास्थ्य के लिए हानिकारक प्रदूषक हो सकती है।
• मॉन्ट्रियल प्रोटोकॉल का क्या महत्त्व है? — इसने ओजोन परत के संरक्षण और सुधार की दिशा में वैश्विक सहयोग को बढ़ावा दिया।
• पृथ्वी के पर्यावरणीय संतुलन को बनाए रखने के लिए कौन-से उपाय आवश्यक हैं? — ऊर्जा और संसाधनों का संरक्षण, नवीकरणीय ऊर्जा, वृक्षारोपण, जल संरक्षण, सतत कृषि, पुनः उपयोग और पुनर्चक्रण।
• Mission LiFE क्या है? — Lifestyle for Environment; पर्यावरण-अनुकूल और संसाधन-संरक्षण वाली जीवनशैली को बढ़ावा देने वाली वैश्विक पहल।
• व्यक्ति पृथ्वी के संरक्षण में कैसे योगदान दे सकता है? — ऊर्जा, जल और भोजन की बचत करके तथा अपशिष्ट कम करके, पुनः उपयोग और पुनर्चक्रण अपनाकर।

पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

Final Revision Notes और Chapter Synthesis

पृथ्वी एक परस्पर जुड़ा हुआ तंत्र है जिसमें ऊर्जा का प्रवाह और पदार्थों का चक्रण लगातार होता रहता है। सूर्य पृथ्वी के लिए ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत है, जबकि वायुमंडल, जलमंडल, भूमंडल, हिममंडल और जैवमंडल एक-दूसरे के साथ लगातार अंतःक्रिया करते हैं।

1. पृथ्वी पर ऊर्जा का मूल स्रोत

पृथ्वी पर ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत सूर्य से प्राप्त विद्युतचुंबकीय विकिरण है। सूर्य से आने वाली ऊर्जा पृथ्वी की सतह को गर्म करती है और पृथ्वी के विभिन्न भागों में असमान ऊष्मीकरण उत्पन्न करती है।

सूर्य → सौर विकिरण → पृथ्वी की सतह → ऊष्मीकरण

2. पृथ्वी का असमान ऊष्मीकरण

पृथ्वी के गोलाकार आकार, विभिन्न अक्षांशों और पृथ्वी की धुरी के झुकाव के कारण सूर्य का ताप सभी क्षेत्रों में समान रूप से प्राप्त नहीं होता। इसके परिणामस्वरूप पृथ्वी की सतह का असमान ऊष्मीकरण होता है।

असमान ऊष्मीकरण → तापमान में अंतर → वायुदाब में अंतर → पवन

इसी असमान ऊष्मीकरण के कारण पवनों और महासागरीय धाराओं के निर्माण में सहायता मिलती है। 

3. वायुमंडल की भूमिका

वायुमंडल पृथ्वी को घेरने वाला गैसीय आवरण है। यह मौसम, जलवायु और पृथ्वी के ऊर्जा संतुलन को प्रभावित करता है। अधिकांश मौसमी प्रक्रियाएँ, जैसे वाष्पीकरण, संघनन और वर्षण, क्षोभमंडल में होती हैं।

क्षोभमंडल → मौसम संबंधी घटनाएँ

4. ओजोन का दोहरा महत्त्व

समतापमंडल में उपस्थित ओजोन सूर्य की हानिकारक पराबैंगनी किरणों को रोककर पृथ्वी पर जीवन की रक्षा करती है। इसके विपरीत, निचले वायुमंडल में बनने वाली ओजोन स्वास्थ्य के लिए हानिकारक वायु प्रदूषक हो सकती है।

समतापमंडलीय O₃ → जीवन रक्षक

निचली वायुमंडलीय O₃ → वायु प्रदूषक

5. जल चक्र — पृथ्वी पर जल का निरंतर संचलन

जल वायुमंडल, महासागरों, नदियों, झीलों, मिट्टी, भूजल, हिम और जीवित जीवों के बीच लगातार चक्रित होता रहता है।

वाष्पीकरण → संघनन → वर्षण → अपवाह/भूजल → जल स्रोत → पुनः वाष्पीकरण

पौधों का वाष्पोत्सर्जन भी जल चक्र का महत्वपूर्ण भाग है।

6. जलवायु परिवर्तन और जल चक्र

जलवायु परिवर्तन जल चक्र को प्रभावित कर सकता है। गर्म वायुमंडल अधिक नमी धारण कर सकता है। इसके कारण कुछ क्षेत्रों में अधिक तीव्र वर्षा और कुछ क्षेत्रों में सूखे जैसी परिस्थितियाँ उत्पन्न हो सकती हैं। हिमनदों के पिघलने तथा वर्षा के बदलते पैटर्न का प्रभाव जल उपलब्धता पर भी पड़ सकता है।

7. जैव-भूरासायनिक चक्र

पृथ्वी के जैविक और अजैविक घटकों के बीच द्रव्य और ऊर्जा का निरंतर चक्रण होता रहता है। जल, कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन जैसे महत्वपूर्ण पदार्थ वायुमंडल, महासागरों, स्थल और जीवित जीवों के बीच लगातार चक्रित होते रहते हैं। 

8. कार्बन चक्र — मुख्य बातें

कार्बन वायुमंडल, जीवों, मिट्टी, चट्टानों और महासागरों के बीच चक्रित होता है। पौधे प्रकाश संश्लेषण द्वारा CO₂ का उपयोग करते हैं। श्वसन और अपघटन के द्वारा CO₂ वापस वायुमंडल में पहुँचती है।

लंबे समय में मृत जीवों के अवशेष जीवाश्म ईंधनों में परिवर्तित हो सकते हैं। इन ईंधनों के दहन से संचित कार्बन बहुत कम समय में CO₂ के रूप में वायुमंडल में पहुँचता है।

CO₂ → प्रकाश संश्लेषण → जीव → श्वसन/अपघटन → CO₂

9. नाइट्रोजन चक्र — मुख्य बातें

नाइट्रोजन जीवों के लिए आवश्यक तत्व है और प्रोटीन तथा न्यूक्लिक अम्लों के निर्माण में महत्वपूर्ण है। वायुमंडलीय N₂ का अधिकांश भाग सीधे पौधों और जन्तुओं द्वारा उपयोग नहीं किया जा सकता।

नाइट्रोजन स्थिरीकरण, नाइट्रीकरण, स्वांगीकरण, अमोनीकरण और विनाइट्रीकरण के माध्यम से नाइट्रोजन विभिन्न रूपों में चक्रित होती रहती है।

N₂ → स्थिरीकरण → NH₃ → नाइट्राइट → नाइट्रेट → पौधे → जन्तु → अपघटन → नाइट्रोजन चक्र

10. ऑक्सीजन चक्र — मुख्य बातें

वायुमंडल में लगभग 21% मुक्त ऑक्सीजन गैस पाई जाती है। पौधे प्रकाश संश्लेषण द्वारा O₂ छोड़ते हैं, जबकि जीव श्वसन और ईंधनों के दहन में ऑक्सीजन का उपयोग करते हैं।

प्रकाश संश्लेषण → O₂ उत्पादन

श्वसन + दहन → O₂ का उपयोग + CO₂ का उत्सर्जन

उत्पादन और उपयोग के बीच संतुलन वायुमंडल, स्थल, महासागरों और जीवों के बीच ऑक्सीजन के चक्रण को बनाए रखने में सहायता करता है।

11. मानवीय गतिविधियाँ और पृथ्वी तंत्र

मानवीय गतिविधियाँ पृथ्वी के सभी मंडलों को प्रभावित कर सकती हैं। जीवाश्म ईंधनों का अत्यधिक उपयोग, वनोन्मूलन और उर्वरकों का अत्यधिक प्रयोग प्राकृतिक चक्रों में परिवर्तन ला सकते हैं।

जीवाश्म ईंधन

जीवाश्म ईंधन का दहन → CO₂ में वृद्धि → हरितगृह प्रभाव में वृद्धि → वैश्विक तापन

उर्वरकों का अत्यधिक उपयोग

अतिरिक्त नाइट्रेट → नदियों/झीलों में पहुँचना → शैवाल की अत्यधिक वृद्धि → ऑक्सीजन की कमी → जलीय जीवों की मृत्यु

इस प्रक्रिया को सुपोषण (Eutrophication) कहते हैं।

वनोन्मूलन

वनोन्मूलन से प्रकाश संश्लेषण और वाष्पोत्सर्जन कम हो सकते हैं, स्थानीय वर्षा प्रभावित हो सकती है, मिट्टी का अपरदन बढ़ सकता है और जीवों के प्राकृतिक आवास नष्ट हो सकते हैं।

12. पृथ्वी के विभिन्न मंडलों का पारस्परिक संबंध

पृथ्वी के विभिन्न मंडल स्वतंत्र रूप से कार्य नहीं करते। एक मंडल में होने वाला परिवर्तन दूसरे मंडलों को प्रभावित कर सकता है।

मंडल	मुख्य संबंध
वायुमंडल	गैसें, मौसम, जलवायु और ऊर्जा संतुलन
जलमंडल	महासागर, नदियाँ, झीलें और जल चक्र
भूमंडल	मिट्टी, चट्टानें और पोषक तत्वों का भंडार
हिममंडल	हिम और बर्फ के रूप में जल का भंडारण
जैवमंडल	पौधे, जन्तु और अन्य जीव

13. पृथ्वी तंत्र को समझने का सबसे महत्वपूर्ण सूत्र

सूर्य की ऊर्जा → असमान ऊष्मीकरण → वायुदाब अंतर → पवन → महासागरीय धाराएँ → जलवायु

सूर्य की ऊर्जा → वाष्पीकरण → जल चक्र → वर्षा → जीवन

जीव + वायु + जल + मिट्टी → जैव-भूरासायनिक चक्र → पोषक तत्वों का पुनर्चक्रण

मानवीय गतिविधियाँ → प्राकृतिक चक्रों में परिवर्तन → पर्यावरणीय प्रभाव

संरक्षण + सतत जीवनशैली + वैश्विक सहयोग → पृथ्वी के संतुलन की रक्षा

14. पृथ्वी तंत्र में ऊर्जा और पदार्थ का अंतर

ऊर्जा: पृथ्वी पर ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत सूर्य है। ऊर्जा विभिन्न प्रक्रियाओं को संचालित करती है और पृथ्वी के तंत्र में प्रवाहित होती है।

पदार्थ: जल, कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन जैसे पदार्थ विभिन्न जैविक और अजैविक घटकों के बीच चक्रित होते रहते हैं।

याद रखें: पृथ्वी पर ऊर्जा का प्रवाह और पदार्थों का चक्रण पृथ्वी तंत्र की कार्यप्रणाली का आधार है। 

15. पृथ्वी के संतुलन को बनाए रखने के उपाय

• ऊर्जा का विवेकपूर्ण उपयोग करना।
• नवीकरणीय ऊर्जा स्रोतों जैसे सौर और पवन ऊर्जा को बढ़ावा देना।
• वृक्षारोपण और वनों का संरक्षण करना।
• जल का संरक्षण करना।
• सतत कृषि पद्धतियाँ अपनाना।
• अपशिष्ट पदार्थों को कम करना।
• वस्तुओं का पुनः उपयोग करना।
• पुनर्चक्रण को अपनाना।
• प्राकृतिक संसाधनों का विवेकपूर्ण उपयोग करना।
• पर्यावरण-अनुकूल जीवनशैली अपनाना।

16. Mission LiFE — Final Concept

Mission LiFE (Lifestyle for Environment) लोगों को पर्यावरण-अनुकूल जीवनशैली अपनाने के लिए प्रेरित करता है। इसका मुख्य विचार यह है कि व्यक्तिगत और सामुदायिक व्यवहार में छोटे-छोटे सकारात्मक परिवर्तन मिलकर सतत भविष्य के निर्माण में योगदान दे सकते हैं।

कम उपभोग → कम अपशिष्ट → संसाधन संरक्षण → कम पर्यावरणीय दबाव → सतत भविष्य

Final Chapter Revision

• सूर्य: पृथ्वी के लिए ऊर्जा का प्राथमिक स्रोत।
• असमान ऊष्मीकरण: पवन और महासागरीय धाराओं के निर्माण में महत्वपूर्ण।
• वायुमंडल: मौसम, जलवायु और ऊर्जा संतुलन को प्रभावित करता है।
• जल चक्र: पृथ्वी पर जल का निरंतर संचलन।
• कार्बन चक्र: वायुमंडल, जीवों, महासागरों और भूमंडल के बीच कार्बन का चक्रण।
• नाइट्रोजन चक्र: जीवों के लिए आवश्यक नाइट्रोजन का पुनर्चक्रण।
• ऑक्सीजन चक्र: प्रकाश संश्लेषण, श्वसन और दहन से जुड़ा ऑक्सीजन का संचलन।
• मानवीय प्रभाव: प्राकृतिक चक्रों और पृथ्वी के विभिन्न मंडलों को प्रभावित कर सकता है।
• सुपोषण: अत्यधिक पोषक तत्वों के कारण जल में शैवाल की अत्यधिक वृद्धि और ऑक्सीजन की कमी।
• वनोन्मूलन: कार्बन, ऑक्सीजन, जल चक्र, मिट्टी और जैव विविधता पर प्रभाव डालता है।
• संरक्षण: ऊर्जा और संसाधनों का विवेकपूर्ण उपयोग पृथ्वी के संतुलन के लिए आवश्यक है।
• Mission LiFE: पर्यावरण-अनुकूल और सतत जीवनशैली को बढ़ावा देता है।

One-Line Chapter Summary

पृथ्वी एक परस्पर जुड़ा हुआ तंत्र है जिसमें सूर्य से ऊर्जा का प्रवाह तथा जल, कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन जैसे पदार्थों का निरंतर चक्रण जीवन, जलवायु और पारितंत्रों को बनाए रखता है, जबकि मानवीय गतिविधियाँ इन प्राकृतिक प्रक्रियाओं को प्रभावित कर सकती हैं।

पृथ्वी एक तंत्र: ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

अध्याय 13. पृथ्वी एक तंत्र — ऊर्जा, द्रव्य और जीवन

Assignments — What Have You Learned?

भाग A — अति लघु उत्तरीय प्रश्न

1. जैव-भूरासायनिक चक्रों का मुख्य उद्देश्य क्या है?

2. पृथ्वी के गर्म होने में हरितगृह गैसों की क्या भूमिका है?

3. अल्बिडो किसे कहते हैं?

4. जलवायु परिवर्तन जल चक्र को किस प्रकार प्रभावित कर सकता है?

5. पर्वतीय और घाटी समीर किस कारण बनती हैं?

6. मौसम संबंधी अधिकांश घटनाएँ वायुमंडल की किस परत में होती हैं?

7. नाइट्रोजन चक्र में नाइट्रोजन स्थिरीकरण क्यों आवश्यक है?

8. वनोन्मूलन का कार्बन चक्र पर एक प्रभाव लिखिए।

9. वायुमंडलीय CO₂ पौधों के लिए क्यों आवश्यक है?

10. पृथ्वी की सतह से ऊष्मा किस रूप में वापस विकिरित होती है?

भाग B — लघु उत्तरीय प्रश्न

1. जैव-भूरासायनिक चक्र पारितंत्र के लिए क्यों आवश्यक हैं?

2. समझाइए कि अल्बिडो पृथ्वी की सतह के तापमान को किस प्रकार प्रभावित करता है।

3. जलवायु परिवर्तन के कारण जल चक्र में होने वाले किसी दो परिवर्तनों को उदाहरण सहित समझाइए।

4. पर्वतीय समीर और घाटी समीर के निर्माण की प्रक्रिया समझाइए।

5. वायुमंडल की कौन-सी परतें मौसम और जलवायु से सबसे अधिक संबंधित हैं? कारण सहित बताइए।

6. नाइट्रोजन चक्र में होने वाली प्रमुख प्रक्रियाओं के नाम लिखिए।

7. यदि नाइट्रोजन का चक्रण रुक जाए तो पृथ्वी पर जीवन किस प्रकार प्रभावित होगा?

8. वनोन्मूलन का ऑक्सीजन और कार्बन चक्र पर क्या प्रभाव पड़ता है?

9. वायुमंडलीय CO₂ की अधिकता को अवांछनीय क्यों माना जाता है, जबकि पौधों को CO₂ की आवश्यकता होती है?

10. पृथ्वी की सतह से ऊष्मा के क्षय की प्रक्रिया का पृथ्वी के लिए क्या महत्त्व है?

भाग C — दीर्घ उत्तरीय प्रश्न

1. पृथ्वी को एक तंत्र के रूप में समझाइए। इसके विभिन्न मंडलों के बीच होने वाली अंतःक्रियाओं को उदाहरण सहित स्पष्ट कीजिए।

2. नाइट्रोजन चक्र की विभिन्न प्रक्रियाओं को क्रमबद्ध रूप से समझाइए। यदि नाइट्रोजन का चक्रण न हो तो पृथ्वी पर जीवन किस प्रकार प्रभावित होगा?

3. वनोन्मूलन का ऑक्सीजन चक्र, कार्बन चक्र, जल चक्र और जैव विविधता पर पड़ने वाले प्रभावों की विस्तार से व्याख्या कीजिए।

4. जलवायु परिवर्तन जल चक्र को किस प्रकार प्रभावित करता है? वर्षा, सूखा, हिमनदों और जल उपलब्धता के संदर्भ में समझाइए।

5. पृथ्वी की सतह के असमान ऊष्मीकरण से पवनों और महासागरीय धाराओं का निर्माण किस प्रकार संबंधित है? विस्तार से समझाइए।

6. पृथ्वी के वायुमंडल की भूमिका समझाइए। यह पृथ्वी का ताप जीवन के लिए उपयुक्त बनाए रखने में किस प्रकार सहायता करता है?

भाग D — चित्र आधारित Assignment

1. जल चक्र का एक सुव्यवस्थित चित्र बनाइए और उसमें निम्न प्रक्रियाओं को अंकित कीजिए:

   • वाष्पीकरण
   • संघनन
   • वर्षण
   • सतही अपवाह
   • भूजल
   • वाष्पोत्सर्जन

2. नाइट्रोजन चक्र का चित्र बनाकर निम्न प्रक्रियाओं को सही क्रम में दर्शाइए:

   • नाइट्रोजन स्थिरीकरण
   • नाइट्रीकरण
   • स्वांगीकरण
   • अमोनीकरण
   • विनाइट्रीकरण

3. कार्बन चक्र का चित्र बनाइए और CO₂ के वायुमंडल से पौधों तक तथा पुनः वायुमंडल में लौटने के मार्ग को दर्शाइए।

भाग E — विचार कीजिए और उत्तर दीजिए

1. यदि पृथ्वी गोलाकार न होकर एक चपटी तश्तरी के समान होती, तो सौर विकिरण और तापमान के वितरण में किस प्रकार का अंतर आता?

2. यदि किसी क्षेत्र में पेड़ों की संख्या अचानक बहुत कम हो जाए, तो उस क्षेत्र के जल चक्र और कार्बन चक्र पर क्या प्रभाव पड़ सकता है?

3. यदि वायुमंडल में CO₂ की मात्रा बढ़ती रहे, तो महासागरों और स्थलीय पारितंत्रों पर कौन-कौन से प्रभाव पड़ सकते हैं?

4. यदि किसी जल निकाय में अत्यधिक मात्रा में नाइट्रोजन यौगिक पहुँच जाएँ, तो वहाँ रहने वाले जीवों पर क्या प्रभाव पड़ सकता है?

5. यदि किसी क्षेत्र में भूमि का उपयोग लगातार बदलकर जंगलों को खेतों और शहरों में बदल दिया जाए, तो वहाँ के तापमान, वर्षा और जैव विविधता पर क्या प्रभाव पड़ सकता है?

भाग F — परियोजना कार्य (Project Work)

Project 1 — काल्पनिक ग्रहों पर पवनों का अध्ययन

दो काल्पनिक ग्रहों की कल्पना कीजिए। दोनों का आकार पृथ्वी के समान है और दोनों के अपने वायुमंडल हैं। एक ग्रह पूरी तरह महासागरों से ढका हुआ है और दूसरा पूरी तरह स्थल से।

यह मानते हुए कि ध्रुवों की तुलना में भूमध्य रेखा अधिक गर्म होती है, अध्ययन कीजिए कि इन दोनों ग्रहों पर पवनों के पैटर्न पृथ्वी के स्थल और समुद्र के संयोजन की तुलना में किस प्रकार अलग हो सकते हैं।

प्रस्तुत करें:

• दोनों ग्रहों का सरल चित्र।
• संभावित पवन दिशाएँ।
• स्थल और महासागर के प्रभाव की तुलना।
• अपने निष्कर्ष का कारण।

Project 2 — मेरे भोजन की यात्रा

अपने द्वारा खाए गए किसी एक भोजन का चयन कीजिए, जैसे रोटी-दाल, चावल-सांभर, इडली-चटनी आदि। उसके प्रमुख घटकों की पृथ्वी के कार्बन और नाइट्रोजन चक्रों के संदर्भ में यात्रा का अध्ययन कीजिए।

अध्ययन में शामिल करें:

• भोजन के कार्बन का मूल स्रोत क्या है?
• वायुमंडलीय CO₂ से यह कार्बन प्रकाश संश्लेषण द्वारा पौधों तक कैसे पहुँचा?
• नाइट्रोजन वायुमंडल से मिट्टी तक किस प्रकार पहुँची?
• नाइट्रोजन जीवाणुओं या हैबर-बॉश प्रक्रिया द्वारा किस प्रकार स्थिर हुई?
• उर्वरकों की भूमिका क्या रही?
• नाइट्रोजन पौधों तक किस प्रकार पहुँची?
• भोजन के उत्पादन और पकाने में कौन-कौन सी मानवीय गतिविधियाँ शामिल हुईं?
• इन गतिविधियों में से कौन-सी वातावरण में अतिरिक्त CO₂ या नाइट्रोजन बढ़ा सकती हैं?

Project 3 — अपने क्षेत्र की मानसूनी वर्षा का अध्ययन

भारतीय मौसम विभाग या समाचार पत्रों के आँकड़ों का उपयोग करके अपने शहर या जिले की मानसूनी वर्षा का अध्ययन कीजिए।

कार्य:

• दो अलग-अलग दशकों का चयन कीजिए।
• प्रत्येक दशक में पाँच वर्षों के वर्षा आँकड़े एकत्र कीजिए।
• प्रत्येक दशक की औसत वर्षा ज्ञात कीजिए।
• 50 mm से अधिक वर्षा वाले दिनों की संख्या की तुलना कीजिए।
• देखिए कि भारी वर्षा वाले दिनों की संख्या बढ़ रही है, घट रही है या लगभग स्थिर है।
• अपने निष्कर्ष को अरब सागर के बढ़ते तापमान से जोड़कर समझाइए।
• भूमि उपयोग में परिवर्तन, जैसे वनों का खेतों और शहरों में बदलना, वर्षा के पैटर्न को किस प्रकार प्रभावित कर सकता है—इस पर टिप्पणी कीजिए।

भाग G — पृथ्वी के मंडलों का संबंध

नीचे दिए गए प्रश्नों के उत्तर उदाहरण सहित दीजिए:

1. यदि वायुमंडलीय तापमान बढ़ जाए तो हिममंडल किस प्रकार प्रभावित होगा?

2. हिममंडल में परिवर्तन जलमंडल को किस प्रकार प्रभावित कर सकता है?

3. जलमंडल में परिवर्तन जैवमंडल को किस प्रकार प्रभावित कर सकता है?

4. वनोन्मूलन भूमंडल, जलमंडल और जैवमंडल—तीनों को किस प्रकार प्रभावित करता है?

5. पृथ्वी के विभिन्न मंडल किस प्रकार एक सूक्ष्म संतुलन में कार्य करते हैं?

भाग H — खोज जारी है...

वर्तमान समय में वैज्ञानिक नए उपकरणों और तकनीकों की सहायता से पृथ्वी का वास्तविक समय में निरीक्षण कर रहे हैं। इनसे जलवायु, पारितंत्रों और मानवीय गतिविधियों के बीच छिपे संबंधों को समझने में सहायता मिलती है।

अनुसंधान गतिविधि: इंटरनेट, विज्ञान पत्रिकाओं या विश्वसनीय वैज्ञानिक स्रोतों की सहायता से पता लगाइए कि आधुनिक उपग्रह, मौसम उपकरण और अन्य वैज्ञानिक तकनीकें पृथ्वी के बदलते पर्यावरण को समझने में किस प्रकार सहायता करती हैं।

अपनी रिपोर्ट में लिखिए:

• कौन-से उपकरण पृथ्वी का अध्ययन करते हैं?
• वे किस प्रकार के आँकड़े एकत्र करते हैं?
• इन आँकड़ों से जलवायु परिवर्तन को समझने में कैसे सहायता मिलती है?
• भविष्य में इन उपकरणों से कौन-सी नई खोजें संभव हो सकती हैं?

Assignment Challenge

एक ही घटना से पृथ्वी के कितने मंडल प्रभावित होते हैं?

उदाहरण के लिए, कल्पना कीजिए कि किसी क्षेत्र में लंबे समय तक अत्यधिक वर्षा होती है। समझाइए कि इसका प्रभाव वायुमंडल, जलमंडल, भूमंडल, जैवमंडल और हिममंडल पर किस प्रकार पड़ सकता है।

अपने उत्तर को एक flow chart के रूप में प्रस्तुत कीजिए:

घटना → वायुमंडल → जलमंडल → भूमंडल → जैवमंडल → अन्य प्रभाव

Self Assessment

• मैं पृथ्वी को एक तंत्र के रूप में समझा सकता/सकती हूँ।
• मैं पृथ्वी के प्रमुख मंडलों के बीच संबंध समझा सकता/सकती हूँ।
• मैं जल, कार्बन और नाइट्रोजन चक्र को समझा सकता/सकती हूँ।
• मैं असमान ऊष्मीकरण और पवनों के बीच संबंध बता सकता/सकती हूँ।
• मैं वनोन्मूलन के विभिन्न पर्यावरणीय प्रभाव समझा सकता/सकती हूँ।
• मैं मानवीय गतिविधियों और जलवायु परिवर्तन के बीच संबंध समझा सकता/सकती हूँ।
• मैं पृथ्वी के संरक्षण के लिए सतत जीवनशैली के उपाय बता सकता/सकती हूँ।