🌞 Chapter 9 – Solar Radiation, Heat Balance and Temperature
(सौर विकिरण, ऊष्मा संतुलन और तापमान)
🔷 1. Insolation (सौर ऊष्मा या सूर्य से प्राप्त विकिरण)
🟡 Meaning:
सूर्य से पृथ्वी की सतह पर पहुँचने वाली कुल ऊर्जा को Insolation कहा जाता है।
यह ऊर्जा विद्युतचुंबकीय तरंगों (Electromagnetic Waves) के रूप में आती है — जिनमें दृश्य प्रकाश (visible light), अवरक्त (infrared) और अल्ट्रावायलेट (UV) किरणें शामिल हैं।
🌤 Importance:
- यही ऊर्जा पृथ्वी की जलवायु (climate), तापमान (temperature) और मौसम (weather) को नियंत्रित करती है।
- Insolation के बिना पृथ्वी ठंडी और निर्जीव होती।
🔷 2. Solar Constant (सौर स्थिरांक)
- यह वह औसत ऊर्जा की मात्रा है जो सूर्य से पृथ्वी के ऊपरी वायुमंडल के एक वर्ग सेंटीमीटर क्षेत्रफल पर प्रति मिनट पहुँचती है।
- इसका मान लगभग 2 cal/cm²/min होता है।
- यानी हर मिनट सूर्य से इतनी ऊर्जा पृथ्वी की सतह तक पहुँचने की कोशिश करती है।
🔷 3. Factors Affecting Insolation (Insolation को प्रभावित करने वाले कारक)
- ☀️ Angle of Sun’s Rays (सूर्य किरणों का कोण):
- जब सूर्य सिर के ऊपर होता है → किरणें सीधी पड़ती हैं → अधिक ऊष्मा।
- जब सूर्य तिरछा होता है → कम ऊष्मा।
- ⏰ Duration of Day (दिन की लंबाई):
- लंबा दिन = अधिक सौर ऊर्जा
- छोटा दिन = कम ऊर्जा
- 🏔 Altitude (ऊँचाई):
- ऊँचाई बढ़ने पर तापमान घटता है (हर 165 मीटर पर लगभग 1°C)।
- 🌫 Cloud Cover (बादलों की मात्रा):
- बादल सूर्य की किरणों को रोक देते हैं → तापमान घटता है।
- 🌍 Nature of Surface (सतह की प्रकृति):
- काली या गहरी सतह ज़्यादा ऊष्मा सोखती है।
- सफ़ेद या चमकदार सतह ऊष्मा को परावर्तित कर देती है।
🔷 4. Earth’s Energy Balance (पृथ्वी का ऊष्मा संतुलन)
पृथ्वी पर आने वाली और वापस जाने वाली कुल ऊर्जा बराबर रहती है — यही कहलाता है Heat Balance (ऊष्मा संतुलन)।
🔸 Energy Pathway:
📊 Result:
Incoming energy = Outgoing energy → पृथ्वी का औसत तापमान स्थिर रहता है 🌏
🔷 5. Heating and Cooling of Atmosphere (वायुमंडल का गर्म और ठंडा होना)
वायुमंडल सीधे सूर्य से गर्म नहीं होता, बल्कि पृथ्वी की सतह से गर्म होता है।
🔸 Main Processes:
- 🔥 Conduction (संचालन):
- पृथ्वी की गर्म सतह से हवा की निचली परत को ऊष्मा मिलती है।
- 🌡 Convection (संवहन):
- गर्म हवा हल्की होकर ऊपर उठती है और ठंडी हवा नीचे आती है।
- 💨 Advection (अधोसंवहन):
- हवा के क्षैतिज प्रवाह द्वारा ऊष्मा का स्थानांतरण होता है (जैसे गर्म लू या ठंडी हवाएँ)।
- ☀️ Radiation (विकिरण):
- पृथ्वी अपनी ऊष्मा को Infrared rays के रूप में अंतरिक्ष में भेजती है।
🔷 6. Terrestrial Radiation (पृथ्वीजन्य विकिरण)
- सूर्य की ऊर्जा को अवशोषित करने के बाद पृथ्वी उसे लंबी तरंग (Long Wave) रूप में पुनः विकीर्ण करती है।
- यही ऊर्जा वायुमंडल को गर्म रखती है।
🌿 Greenhouse Effect (हरितगृह प्रभाव):
- वायुमंडल में मौजूद CO₂, CH₄, O₃, और Water Vapour जैसी गैसें पृथ्वी से निकलने वाली ऊष्मा को रोक लेती हैं।
- इससे पृथ्वी का औसत तापमान लगभग 15°C रहता है।
- अगर ये गैसें न हों तो तापमान लगभग −18°C तक गिर जाए।
🧠 Note: यही प्राकृतिक ग्रीनहाउस प्रभाव पृथ्वी पर जीवन के लिए आवश्यक है।
🔷 7. Heat Budget of the Earth (पृथ्वी का ऊष्मा बजट)
📘 Definition:
पृथ्वी द्वारा प्राप्त और वापस भेजी गई कुल ऊर्जा का वार्षिक संतुलन ही heat budget कहलाता है।
📊 Simplified Table:
✅ Balance maintained: Incoming = Outgoing → इसलिए पृथ्वी का औसत तापमान स्थिर रहता है।
🔷 8. Temperature (तापमान)
- यह किसी वस्तु या स्थान की गर्मी या ठंडक की मात्रा को दर्शाता है।
- Thermometer से मापा जाता है।
- Temperature की इकाईयाँ: Celsius (°C), Fahrenheit (°F), Kelvin (K)
🔷 9. Factors Controlling Temperature (तापमान को प्रभावित करने वाले कारक)
- 🌐 Latitude (अक्षांश):
- भूमध्य रेखा (Equator) पर तापमान सबसे अधिक।
- ध्रुवों की ओर जाते-जाते तापमान घटता है।
- 🏔 Altitude (ऊँचाई):
- हर 165 मीटर की ऊँचाई पर तापमान लगभग 1°C कम होता है।
- 🌊 Distance from Sea (समुद्र से दूरी):
- समुद्र के पास तापमान स्थिर।
- अंदरूनी भागों में दिन-रात का तापमान अंतर अधिक।
- 🌊 Ocean Currents (महासागरीय धाराएँ):
- गर्म धाराएँ तटवर्ती इलाकों का तापमान बढ़ाती हैं।
- ठंडी धाराएँ तापमान घटाती हैं।
- ☁️ Cloud Cover (बादल):
- बादल दिन में सूर्य की किरणें रोकते हैं, रात में ऊष्मा को रोक लेते हैं → तापमान संतुलित।
- 🌍 Nature of Surface (सतह की प्रकृति):
- गहरी सतहें (Dark surfaces) heat absorb करती हैं।
- हल्की सतहें heat reflect करती हैं।
🔷 10. Temperature Inversion (तापमान का उलट जाना)
🧊 Normal Condition: ऊँचाई बढ़ने पर तापमान घटता है।
🔥 Inversion Condition: ऊँचाई बढ़ने पर तापमान बढ़ने लगता है।
Causes:
- साफ, ठंडी और शांत रातें 🌌
- ठंडी हवा नीचे और गर्म हवा ऊपर फँस जाती है 🌫
- घाटियों में ठंडी हवा नीचे जम जाती है 🏞
📍 Result: निचले क्षेत्र ठंडे और ऊपरी भाग गर्म हो जाते हैं।
🔷 11. Distribution of Temperature (तापमान का वितरण)
🌍 तापमान हर जगह समान नहीं होता।
यह अक्षांश, ऊँचाई, समुद्र, धाराएँ, और ऋतुओं पर निर्भर करता है।
Isotherms (समताप रेखाएँ):
- नक्शे पर समान तापमान वाले स्थानों को जोड़ने वाली रेखाएँ।
Patterns:
- Equator → सबसे गर्म
- Poles → सबसे ठंडे
- Northern Hemisphere → ज्यादा भूमि → तापमान में अधिक अंतर
- Southern Hemisphere → अधिक जल → तापमान स्थिर
