सूर्य की किरणें (इंसोलेशन) और पृथ्वी का ताप बजट | General Awareness & Knowledge for RRB NTPC (Hindi) - RRB NTPC/ASM/CA/TA PDF Download

इंसोलेशन (या इनकमिंग सोलर रेडिएशन)

इंसोलेशन का ऊपरी वायुमंडल में प्रवेश केवल एक जटिल घटनाक्रम की शुरुआत है जो वायुमंडल और पृथ्वी की सतह पर होती है।

• कुछ इंसोलेशन वायुमंडल से वापस अंतरिक्ष में परावर्तित हो जाता है, जहाँ इसे खो दिया जाता है।
• बचा हुआ इंसोलेशन वायुमंडल से गुजर सकता है, जहाँ इसे पृथ्वी की सतह पर पहुँचने से पहले या बाद में परिवर्तित किया जा सकता है।
• यह सौर ऊर्जा का ग्रहण और परिणामी ऊर्जा श्रृंखला अंततः पृथ्वी की सतह और वायुमंडल को गर्म करती है।
• पृथ्वी की सतह से 480 किमी ऊपर, थर्मोपॉज में प्राप्त होने वाले इनकमिंग सोलर रेडिएशन (इंसोलेशन) का औसत मान सौर स्थिरांक कहलाता है।
• सौर स्थिरांक का औसत मान अनुमानित रूप से 1.968 कैलोरी प्रति cm² प्रति मिनट है।
• पृथ्वी सूर्य द्वारा उत्सर्जित ऊर्जा को इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन्स के रूप में प्राप्त करती है।

कैलोरी वह ऊर्जा की मात्रा है जो एक ग्राम पानी के तापमान को एक डिग्री सेल्सियस से बढ़ाने के लिए आवश्यक है। सूर्य ऊर्जा को इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन के रूप में उत्सर्जित करता है— कभी-कभी इसे रेडियंट एनर्जी के रूप में भी संदर्भित किया जाता है। (सूर्य सौर पवन के रूप में आयनित कणों के धाराओं के रूप में भी ऊर्जा उत्सर्जित करता है, लेकिन हम यहाँ इस प्रकार की ऊर्जा को नजरअंदाज कर सकते हैं क्योंकि इसका मौसम पर प्रभाव न्यूनतम होता है।)

हम हर दिन विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन का अनुभव करते हैं: दृश्य प्रकाश, माइक्रोवेव, एक्स-रे, और रेडियो तरंगें सभी इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन के रूप हैं।

इलेक्ट्रोमैग्नेटिक रेडिएशन की तरंगदैर्ध्य में बहुत भिन्नता होती है—जो कि गामा किरणों और एक्स-रे की अत्यंत छोटी तरंगदैर्ध्य (कुछ तरंगदैर्ध्य एक-नौवें मीटर से कम) से लेकर टेलीविजन और रेडियो तरंगों की अत्यंत लंबी तरंगदैर्ध्य (कुछ तरंगदैर्ध्य किलोमीटर में मापी जाती हैं) तक होती है।

कई प्रक्रियाएँ सूर्य की किरणों को पृथ्वी के वायुमंडल से गुजरते समय कम करती हैं जैसे कि:

किरणोत्सर्जन या उत्सर्जन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा किसी वस्तु से उत्सर्जित होती है। इसलिए "किरणोत्सर्जन" शब्द का अर्थ है उत्सर्जन और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा का प्रवाह। सभी वस्तुएँ इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा का उत्सर्जन करती हैं, लेकिन गर्म वस्तुएँ ठंडी वस्तुओं की तुलना में अधिक तीव्र उत्सर्जक होती हैं। सामान्यतः, जितनी गर्म वस्तु होती है, उसका किरणोत्सर्जन उतना ही अधिक तीव्र होता है।

• किरणोत्सर्जन या उत्सर्जन वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा किसी वस्तु से उत्सर्जित होती है। इसलिए "किरणोत्सर्जन" शब्द का अर्थ है उत्सर्जन और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक ऊर्जा का प्रवाह।

(किरणोत्सर्जन की तीव्रता को सामान्यतः W/m² में वर्णित किया जाता है — किसी दिए गए क्षेत्र में एक निश्चित समय अवधि में उत्सर्जित या प्राप्त ऊर्जा की मात्रा।)

• चूँकि सूर्य पृथ्वी से बहुत अधिक गर्म है, यह पृथ्वी की तुलना में लगभग दो अरब गुना अधिक ऊर्जा का उत्सर्जन करता है। इसके अलावा, जितनी अधिक वस्तु गर्म होती है, उस किरणोत्सर्जन की तरंग दैर्ध्य उतनी ही छोटी होती है।

गर्म वस्तुएँ ज्यादातर छोटी तरंग दैर्ध्य की किरणोत्सर्जन करती हैं, जबकि ठंडी वस्तुएँ ज्यादातर लंबी तरंग दैर्ध्य की किरणोत्सर्जन करती हैं।

परावर्तन:

• किरणें पृथ्वी की सतह और वातावरण द्वारा अंतरिक्ष में परावर्तित होती हैं। आने वाली सौर किरणोत्सर्जन का कुल परावर्तन अल्बेडो कहलाता है और इसे इन्सोलेशन के प्रतिशत के रूप में व्यक्त किया जाता है।
• बादल सबसे महत्वपूर्ण परावर्तक होते हैं। उनकी परावर्तकता 40 से 90% के बीच होती है, जो बादल की मोटाई और प्रकार पर निर्भर करती है।
• अल्बेडो शब्द किसी वस्तु या सतह की कुल परावर्तकता को संदर्भित करता है, जिसे सामान्यतः प्रतिशत के रूप में वर्णित किया जाता है; उच्च अल्बेडो का अर्थ है कि अधिक मात्रा में किरणोत्सर्जन परावर्तित होता है। उदाहरण के लिए, बर्फ का अल्बेडो बहुत उच्च (लगभग 95 प्रतिशत) होता है, जबकि घने वन आवरण जैसी गहरी सतह का अल्बेडो 14 प्रतिशत तक कम हो सकता है।

अवशोषण: इलेक्ट्रोमैग्नेटिक तरंगें जब किसी वस्तु पर पड़ती हैं, तो उन्हें उस वस्तु द्वारा अवशोषित किया जा सकता है — इस प्रक्रिया को अवशोषण कहा जाता है। विभिन्न सामग्रियों की अवशोषण क्षमताएँ भिन्न होती हैं, जो शामिल किरणोत्सर्जन की तरंग दैर्ध्य पर निर्भर करती हैं।

विखरण:

• यह वह प्रक्रिया है जिसके द्वारा छोटे कण, जिनका आकार विकिरण की तरंगदैर्ध्य के समकक्ष होता है, विकिरण को एक अलग दिशा में मोड़ देते हैं।
• जैसे-जैसे कण विकिरण को विखरते रहते हैं, विकिरण की दिशा बदलती रहती है।
• जो विखरण होता है, वह प्रकाश की तरंगदैर्ध्य और अणु या कण के आकार, आकृति और संघटन पर निर्भर करता है।
• आम तौर पर, छोटी तरंगदैर्ध्य अधिक आसानी से विखरती हैं बनिस्बत लंबी तरंगदैर्ध्य की जो वायुमंडल में गैसों द्वारा विखरती हैं।

संवहन:

कुछ विकिरण वायुमंडल से बिना परावर्तन, अपवर्तन, अवशोषण या विखरण के गुजरता है। इसे संवहन कहा जाता है।

संवहन:

एक अणु से दूसरे अणु में गर्मी का स्थानांतरण बिना उनके सापेक्ष स्थिति में बदलाव के संवहन कहलाता है। यह प्रक्रिया एक स्थिर शरीर के एक भाग से दूसरे भाग में ऊर्जा के स्थानांतरण को सक्षम बनाती है या जब दो वस्तुएँ संपर्क में होती हैं तो एक वस्तु से दूसरी वस्तु में ऊर्जा का स्थानांतरण करती है।

संवहन प्रक्रिया:

संवहन की प्रक्रिया में, ऊर्जा एक बिंदु से दूसरे बिंदु तक एक तरल, जैसे वायु या पानी की प्रमुखतः ऊर्ध्वाधर परिसंचरण के द्वारा स्थानांतरित होती है। संवहन में गर्म अणुओं का एक स्थान से दूसरे स्थान पर आंदोलन शामिल होता है।

अड्वेक्शन:

• जब एक गतिशील तरल में ऊर्जा के स्थानांतरण की प्रमुख दिशा क्षैतिज (साइडवेज) होती है, तो इसे अड्वेक्शन कहा जाता है।
• वायुमंडल में, हवा अड्वेक्शन के माध्यम से एक स्थान से दूसरे स्थान पर गर्म या ठंडी हवा को क्षैतिज रूप से स्थानांतरित कर सकती है।
• कुछ वायु प्रणालियाँ बड़े वायुमंडलीय संवहन कोशों के भाग के रूप में विकसित होती हैं: ऐसे संवहन कोश के भीतर वायु आंदोलन का क्षैतिज घटक ठीक से अड्वेक्शन कहा जाता है।

विस्तार — अडियाबेटिक शीतलन:

चढ़ते हुए हवा में फैलाव एक ठंडा करने की प्रक्रिया है, भले ही कोई ऊर्जा खोई न जाए। जब हवा ऊपर उठती है और फैलती है, तो अणु एक बड़े स्थान में फैले होते हैं—फैलाव के दौरान अणुओं द्वारा किया गया "कार्य" उनकी औसत गतिज ऊर्जा को कम कर देता है, जिससे तापमान में कमी आती है। इसे एडियाबेटिक कूलिंग कहा जाता है—फैलाव द्वारा ठंडा होना (एडियाबेटिक का अर्थ है बिना ऊर्जा के लाभ या हानि के)। वायुमंडल में, जब भी हवा ऊपर उठती है, यह एडियाबेटिक तरीके से ठंडी होती है।

संपीड़न—एडियाबेटिक वार्मिंग:

इसके विपरीत, जब हवा नीचे आती है, तो यह गर्म हो जाती है। नीचे गिरने से संपीड़न होता है क्योंकि हवा पर बढ़ते दबाव का प्रभाव पड़ता है। संपीड़न द्वारा अणुओं पर किया गया कार्य उनकी औसत गतिज ऊर्जा को बढ़ा देता है।

तापमान बढ़ता है, भले ही बाहरी स्रोतों से कोई ऊर्जा जोड़ी न गई हो। इसे एडियाबेटिक वार्मिंग कहा जाता है—संपीड़न द्वारा गर्म होना। वायुमंडल में, जब भी हवा नीचे गिरती है, यह एडियाबेटिक तरीके से गर्म होती है। चढ़ती हुई हवा का एडियाबेटिक कूलिंग बादलों के विकास और वर्षा में शामिल एक महत्वपूर्ण प्रक्रिया है, जबकि गिरती हुई हवा का एडियाबेटिक वार्मिंग इसके विपरीत प्रभाव डालता है।

लैटेंट हीट: वायुमंडल में पानी की भौतिक अवस्था अक्सर बदलती रहती है—बर्फ तरल पानी में बदलती है, तरल पानी जल वाष्प में बदलता है, आदि। किसी भी चरण परिवर्तन में ऊर्जा का आदान-प्रदान होता है जिसे लैटेंट हीट कहा जाता है (लैटेंट का अर्थ लैटिन में "छिपा हुआ" है)।

दो सबसे सामान्य चरण परिवर्तन हैं: वाष्पीकरण, जिसमें तरल पानी गैसीय जल वाष्प में परिवर्तित होता है, और संकुचन, जिसमें जल वाष्प तरल पानी में परिवर्तित होता है।

वाष्पीकरण की प्रक्रिया के दौरान, निष्क्रिय ऊष्मा ऊर्जा "संग्रहीत" होती है, इसलिए वाष्पीकरण, वास्तव में, एक शीतलन प्रक्रिया है। दूसरी ओर, संघनन के दौरान, निष्क्रिय ऊष्मा ऊर्जा मुक्त होती है, और इसलिए संघनन, वास्तव में, एक गर्मी प्रक्रिया है।

धुंधलका (सुबह का और शाम का समय) का अवधारणा

• धुंधलका वह समय है जब दिन और रात के बीच बाहर रोशनी होती है, लेकिन सूरज क्षितिज के नीचे होता है।
• सूर्योदय और सूर्यास्त से पहले का विकिरित प्रकाश मनुष्यों के लिए मूल्यवान कार्य घंटों की उपलब्धता प्रदान करता है।
• गैस अणुओं द्वारा बिखेरा गया प्रकाश और जल वाष्प तथा धूल कणों द्वारा परावर्तित प्रकाश वातावरण को रोशन करता है।
• इस तरह के प्रभावों को प्रदूषण और अन्य निलंबित कणों, जैसे ज्वालामुखी विस्फोटों और वन अग्नियों के कारण बढ़ाया जा सकता है।
• सुबह में, धुंधलका सुबह के समय शुरू होता है, जबकि शाम में यह शाम के समय समाप्त होता है।
• धुंधलके के दौरान कई वायुमंडलीय घटनाएँ और रंग देखे जा सकते हैं।
• खगोलज्ञ धुंधलके के तीन चरणों को परिभाषित करते हैं - नागरिक, नौसंचालन, और खगोल - सूरज की ऊँचाई के आधार पर, जो सूरज के ज्यामितीय केंद्र और क्षितिज के बीच का कोण है।

नागरिक धुंधलका

• नागरिक धुंधलका तब होता है जब सूरज क्षितिज से 6 डिग्री नीचे होता है।
• सुबह में, नागरिक धुंधलका तब शुरू होता है जब सूरज 6 डिग्री नीचे होता है और सूर्योदय पर समाप्त होता है।
• शाम में, यह सूर्यास्त पर शुरू होता है और तब समाप्त होता है जब सूरज 6 डिग्री नीचे पहुँच जाता है।
• नागरिक सुबह वह क्षण है जब सूरज का ज्यामितीय केंद्र सुबह के समय 6 डिग्री नीचे होता है।
• नागरिक शाम वह क्षण है जब सूरज का ज्यामितीय केंद्र शाम के समय 6 डिग्री नीचे होता है।
• नागरिक धुंधलका धुंधलके का सबसे उज्ज्वल रूप होता है। इस अवधि के दौरान प्राकृतिक सूर्य प्रकाश इतना होता है कि बाहरी गतिविधियों के लिए कृत्रिम प्रकाश की आवश्यकता नहीं होती।
• नंगी आँख से इस समय केवल सबसे उज्ज्वल खगोलीय वस्तुएँ देखी जा सकती हैं।
• कई देश इस नागरिक धुंधलका की परिभाषा का उपयोग विमानन, शिकार, और हेडलाइट्स और स्ट्रीट लैंप के उपयोग से संबंधित कानून बनाने के लिए करते हैं।

नौसंचालन धुंधलका, सुबह और शाम

• नौटिकल ट्वाइलाइट तब होता है जब सूरज का ज्यामितीय केंद्र क्षितिज से 6 डिग्री से 12 डिग्री नीचे होता है। यह ट्वाइलाइट अवधि नागरिक ट्वाइलाइट की तुलना में कम उज्ज्वल होती है, और बाहरी गतिविधियों के लिए सामान्यत: कृत्रिम प्रकाश की आवश्यकता होती है।
• नौटिकल डॉन तब होता है जब सूरज सुबह के समय 12 डिग्री नीचे होता है।
• नौटिकल डस्क तब होता है जब सूरज शाम के समय 12 डिग्री नीचे चला जाता है।

शब्द नौटिकल ट्वाइलाइट उस समय से है जब नाविक समुद्रों में यात्रा के लिए तारों का उपयोग करते थे। इस समय, ज्यादातर तारे नग्न आंखों से आसानी से देखे जा सकते हैं। समुद्र में यात्रा के लिए महत्वपूर्ण होने के अलावा, नौटिकल ट्वाइलाइट का सैन्य पर भी प्रभाव होता है। उदाहरण के लिए, संयुक्त राज्य अमेरिका की सैन्य शक्ति नौटिकल ट्वाइलाइट का उपयोग करती है, जिसे सुबह का नौटिकल ट्वाइलाइट (BMNT) और शाम का नौटिकल ट्वाइलाइट (EENT) कहा जाता है, ताकि तकनीकी संचालन की योजना बनाई जा सके।

खगोलिय ट्वाइलाइट, डॉन, और डस्क

• खगोलिय ट्वाइलाइट तब होता है जब सूरज 12 डिग्री से 18 डिग्री के बीच क्षितिज के नीचे होता है।
• खगोलिय डॉन वह समय है जब सूरज का ज्यामितीय केंद्र 18 डिग्री नीचे होता है। इससे पहले, आकाश बिल्कुल अंधेरा होता है।
• खगोलिय डस्क वह क्षण है जब सूरज का भौगोलिक केंद्र 18 डिग्री नीचे होता है। इसके बाद, आकाश में कोई प्रकाश नहीं होता है।

डॉन और ट्वाइलाइट की अवधि अक्षांश पर निर्भर करती है क्योंकि सूरज का कोण क्षितिज के ऊपर यह निर्धारित करता है कि प्रकाश वायुमंडल में कितनी दूरी तय करता है। कम कोण लंबी डॉन और ट्वाइलाइट अवधि उत्पन्न करता है। भूमध्य रेखा पर, प्रकाश लगभग लंबवत होता है, इसलिए डॉन और ट्वाइलाइट 30-45 मिनट लंबे होते हैं, जबकि ध्रुवों पर लगभग 7 सप्ताह का डॉन और 7 सप्ताह का ट्वाइलाइट होता है, जिससे केवल 2.5 महीने का लगभग अंधेरा बचता है।

पृथ्वी का गर्मी बजट

पृथ्वी का गर्मी बजट पृथ्वी द्वारा अवशोषित की जाने वाली आने वाली गर्मी और अंतरिक्ष में वापस विकिरित होने वाली outgoing गर्मी के बीच एक संतुलन का प्रतिनिधित्व करता है। यदि यह संतुलन बाधित होता है, तो पृथ्वी समय के साथ या तो गर्म हो जाएगी या ठंडी हो जाएगी। यह समझाता है कि पृथ्वी का तापमान स्थिर क्यों रहता है, भले ही गर्मी का महत्वपूर्ण अंतरण हो। वास्तव में, पृथ्वी का गर्मी बजट गर्मी के लाभ और हानि को शामिल करता है, जो प्राप्त गर्मी और विकिरित गर्मी के बीच संतुलन बनाए रखता है।

पृथ्वी का गर्मी बजट क्या है?

पृथ्वी का गर्मी बजट एक प्रक्रिया है जो गर्मी के संतुलन को बनाए रखती है, जिसमें आने वाली गर्मी पृथ्वी द्वारा अवशोषित की जाती है और outgoing गर्मी विकिरण के रूप में निकलती है। सूर्य पृथ्वी को समान रूप से गर्म नहीं करता; इसके गोल आकार के कारण, विषुवतीय क्षेत्र ध्रुवीय क्षेत्रों की तुलना में अधिक गर्मी प्राप्त करते हैं। इन सौर गर्मी के असंतुलनों को संबोधित करने के लिए, वायुमंडल और महासागरों में लगातार पानी के वाष्पीकरण, संवहन, वर्षा, हवाओं और महासागरीय परिसंचरण जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से काम करते हैं।

वायुमंडल और महासागरों का संयुक्त परिसंचरण पृथ्वी के तापमान को निम्नलिखित तरीकों से बनाए रखने में मदद करता है:

• जलवायु का गर्मी इंजन केवल विषुवट से ध्रुवों तक सौर गर्मी का पुनर्वितरण नहीं करता, बल्कि पृथ्वी की सतह और निचले वायुमंडल से गर्मी को वापस अंतरिक्ष में भी लौटाता है।
• जब आने वाली सौर ऊर्जा को अंतरिक्ष में विकिरित होने वाली समान मात्रा की गर्मी से संतुलित किया जाता है, तो पृथ्वी विकिरण संतुलन बनाए रखती है, जिसमें वैश्विक तापमान स्थिर होता है।
• विषुवट और 40° उत्तर और दक्षिण अक्षांशों के बीच के क्षेत्र अधिक सूर्य के प्रकाश प्राप्त करते हैं, जिससे ऊर्जा अधिशेष क्षेत्र बनते हैं। इसके विपरीत, 40° उत्तर और दक्षिण अक्षांशों के ऊपर के क्षेत्र अधिक गर्मी खोते हैं बनाम वे प्राप्त करते हैं, जिससे वे ऊर्जा की कमी वाले क्षेत्र बनते हैं।
• वायुमंडल (ग्रहों की हवाओं के माध्यम से) और महासागर (महासागरीय धाराओं के माध्यम से) उष्णकटिबंधीय (ऊर्जा अधिशेष क्षेत्र) से ध्रुवों (ऊर्जा की कमी वाले क्षेत्र) की ओर अतिरिक्त गर्मी का परिवहन करते हैं, जो उच्च अक्षांशों पर गर्मी की हानि की भरपाई करता है।
• अधिकतर गर्मी का अंतरण मध्य अक्षांशों (30° से 50°) में होता है, जहाँ अधिकतर तूफानी मौसम केंद्रित होता है।

इसलिए, निम्न अक्षांशों से उच्च अक्षांशों के कमी वाले क्षेत्रों की ओर अतिरिक्त ऊर्जा का आंदोलन पृथ्वी की सतह पर समग्र ऊर्जा संतुलन बनाए रखने में मदद करता है।

हीट बजट के घटक

पृथ्वी के हीट बजट के घटकों में निम्नलिखित शामिल हैं:

• इंसोलेशन: इंसोलेशन से तात्पर्य सूर्य से निकलने वाली थर्मल विकिरण से है, जो पृथ्वी की सतह पर प्रति इकाई क्षेत्र प्राप्त होती है। इंसोलेशन के माध्यम से थर्मल संतुलन में योगदान देने वाली प्रक्रियाएँ हैं:
• परावर्तन: यह तब होता है जब आने वाला सौर विकिरण किसी सतह (आसमान, भूमि, या पानी) पर गिरता है और बिना गर्मी उत्पन्न किए वापस बounces होता है।
• अवशोषण: अवशोषण में इलेक्ट्रोमैग्नेटिक विकिरण को गर्मी ऊर्जा में परिवर्तित करना शामिल है।
• स्कैटरिंग: स्कैटरिंग तब होती है जब सौर विकिरण पृथ्वी के वायुमंडल में छोटे कणों, जैसे वायु अणुओं, जल की बूंदों, या एरोसोल के साथ संपर्क करता है, जिससे विकिरण चारों दिशाओं में फैलता है।
• स्थलीय विकिरण: पृथ्वी की सतह या वायुमंडल से उत्सर्जित दीर्घतरंग विकिरण को स्थलीय विकिरण कहा जाता है। स्थलीय विकिरण के माध्यम से तापमान संतुलन बनाए रखने में मदद करने वाली प्रक्रियाएँ हैं:
• निष्क्रिय गर्मी हस्तांतरण: निष्क्रिय गर्मी वह ऊर्जा है जो किसी पदार्थ के चरण परिवर्तन (ठोस से तरल, तरल से गैस, आदि) के दौरान अवशोषित या मुक्त की जाती है। निष्क्रिय गर्मी हस्तांतरण का तात्पर्य है इन चरण परिवर्तनों के दौरान हस्तांतरित गर्मी से।
• संवेदनशील गर्मी हस्तांतरण: संवेदनशील गर्मी वह ऊर्जा है जो किसी पदार्थ के तापमान को बढ़ाने के लिए आवश्यक होती है बिना किसी चरण परिवर्तन के। संवेदनशील गर्मी हस्तांतरण तब होता है जब ऊर्जा को गर्मी के रूप में आपूर्ति की जाती है, जिससे तापमान में बदलाव होता है बिना पदार्थ की स्थिति को बदले।
• वाष्प और बादलों द्वारा उत्सर्जन: बादल और जल वाष्प स्थलीय विकिरण की पर्याप्त मात्रा का उत्सर्जन करते हैं, जो हीट बजट में और योगदान करते हैं।

पृथ्वी के हीट बजट का विश्लेषण और गणना कैसे की जाती है?

पृथ्वी का तापीय बजट निम्नलिखित रूप में संक्षेपित किया जा सकता है:

• सूर्य विकिरण: वायुमंडल की ऊपरी परत पर आने वाला कुल सूर्य विकिरण 100 प्रतिशत माना जाता है। हालाँकि, पृथ्वी की सतह तक पहुँचने से पहले, इस ऊर्जा का कुछ भाग वायुमंडल द्वारा परावर्तित, बिखरित और अवशोषित किया जाता है। कुल ऊर्जा में से 35 यूनिट अंतरिक्ष में वापस परावर्तित होती हैं, जिसमें शामिल हैं:
• 27 यूनिट बादलों की ऊपरी सतह से परावर्तित।
• 2 यूनिट बर्फ और बर्फ से ढकी क्षेत्रों से परावर्तित (जिसे पृथ्वी का अल्बेडो कहा जाता है)।
• पृथ्वी विकिरण: पृथ्वी 51 यूनिट को पृथ्वी विकिरण के रूप में उत्सर्जित करती है। इसमें से:
• 17 यूनिट सीधे अंतरिक्ष में उत्सर्जित होती हैं।
• 34 यूनिट वायुमंडल द्वारा अवशोषित होती हैं, जिसमें शामिल हैं:
• 6 यूनिट सीधे अवशोषित।
• 9 यूनिट संवहन और अशांति के माध्यम से अवशोषित।
• 19 यूनिट संक्षेपण की निहित ऊष्मा के माध्यम से अवशोषित।
• सौर ऊर्जा का अवशोषण: पृथ्वी और इसके वायुमंडल द्वारा कुल 65 यूनिट ऊर्जा का अवशोषण किया जाता है। इसमें शामिल हैं:
• 14 यूनिट वायुमंडल के भीतर अवशोषित।
• 51 यूनिट पृथ्वी की सतह द्वारा अवशोषित।
• विकिरण उत्सर्जन: वायुमंडल 48 यूनिट ऊर्जा को फिर से अंतरिक्ष में उत्सर्जित करता है, जिसमें शामिल हैं:
• 14 यूनिट सूर्य विकिरण से।
• 34 यूनिट पृथ्वी विकिरण से।

इस प्रकार, पृथ्वी और वायुमंडल दोनों से लौटने वाला कुल विकिरण 65 यूनिट है (17 यूनिट पृथ्वी से और 48 यूनिट वायुमंडल से), जो प्राप्त 65 यूनिट सूर्य विकिरण को संतुलित करता है। यह पृथ्वी के तापीय बजट के संतुलन को बनाए रखता है।

पृथ्वी के तापीय बजट में परिवर्तन

• हालाँकि पृथ्वी सूर्य विकिरण और पृथ्वी विकिरण के बीच संतुलन बनाए रखती है, यह सभी अक्षांशों में समान नहीं है। उष्णकटिबंधीय क्षेत्र में, सूर्य विकिरण और तापीय बजट पृथ्वी विकिरण को पार कर जाते हैं, जिससे ताप का अधिकता उत्पन्न होती है।
• इसके विपरीत, ध्रुवीय क्षेत्र में, ताप की प्राप्ति ताप की हानि से कम होती है, जिससे ताप की कमी होती है। यह ताप असंतुलन विभिन्न अक्षांशों पर सूर्य विकिरण और तापीय बजट में भिन्नताओं के कारण होता है।
• हवा और समुद्री धाराएँ इस असंतुलन को कम करने में मदद करती हैं, अतिरिक्त क्षेत्रों से कमी वाले क्षेत्रों में ताप को स्थानांतरित करके। इस ताप का पुनर्वितरण और अक्षांशों के बीच संतुलन बनाने की प्रक्रिया को अक्षांशीय ताप संतुलन कहा जाता है।

पृथ्वी के तापीय बजट का पृथ्वी के जलवायु प्रणाली पर प्रभाव

पृथ्वी का ताप बजट ग्रह के जलवायु को निर्धारित करने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। जब ताप बजट संतुलित होता है, तो पृथ्वी का तापमान अपेक्षाकृत स्थिर रहता है, बिना किसी महत्वपूर्ण वृद्धि या कमी के। वैश्विक मौसम और जलवायु में परिवर्तन पृथ्वी और इसके वायुमंडल के असमान तापण द्वारा प्रेरित होते हैं, जो कि अक्षांशीय और मौसमी परिवर्तन द्वारा प्रभावित होते हैं। पृथ्वी द्वारा प्राप्त ऊर्जा और इसमें से उत्सर्जित ऊर्जा का संतुलन पूरी तरह से नहीं होता। यह असंतुलन आंशिक रूप से सौर ऊर्जा में मौसमी परिवर्तनों और पृथ्वी के वायुमंडलीय संघटन में उतार-चढ़ाव के कारण होता है।

• पृथ्वी के वायुमंडलीय संघटन में परिवर्तन, वायुमंडल द्वारा अवशोषित और परावर्तित ऊर्जा की मात्रा को प्रभावित करते हैं। ये भिन्नताएँ ग्रह पर एक हल्के लेकिन महत्वपूर्ण ऊर्जा असंतुलन में योगदान करती हैं।
• मानव गतिविधियाँ, विशेष रूप से वायुमंडल में कार्बन डाइऑक्साइड के स्तर में वृद्धि, इस ऊर्जा असंतुलन को बढ़ाती हैं। परिणामस्वरूप, पृथ्वी के तापमान में इस असंतुलन की भरपाई के लिए वृद्धि होने की उम्मीद है।
• कार्बन डाइऑक्साइड और अन्य ग्रीनहाउस गैसों के बढ़ते सांद्रण के साथ, ऊर्जा असंतुलन हर साल बढ़ने की उम्मीद है, जो वैश्विक तापमान में वृद्धि में और योगदान देगा।
• पृथ्वी के ताप बजट में असंतुलन तापमान में वृद्धि का एक बड़ा प्रेरक है, जो जलवायु परिवर्तन के प्रमुख प्रभावों में से एक है।

पृथ्वी के ताप बजट का महत्व

• पृथ्वी का ताप संतुलन एक जीवन योग्य वातावरण बनाए रखने के लिए महत्वपूर्ण है, और ताप बजट इसको प्राप्त करने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है।
• यह ग्रह को गर्म रखने में मदद करता है।
• ताप बजट सौर पैनलों की दक्षता को सुधारने के लिए महत्वपूर्ण है, जो सौर ऊर्जा को कैप्चर और परिवर्तित करते हैं।
• यह भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच तापमान भिन्नता के लिए जिम्मेदार है।
• ताप बजट फोटोसिंथेसिस का समर्थन करता है, जो पौधों की वृद्धि के लिए आवश्यक है।
• ताप बजट भूमध्य रेखा से ध्रुवों तक वर्षा के पैटर्न में भिन्नता में भी योगदान देता है।