हवामानशास्त्राची मूलतत्त्वे GMjT-3 · Fundamental of Climatology

अभ्यासक्रमातील घटक (RTMNU)

• हवामानशास्त्र: व्याख्या, स्वरूप, व्याप्ती व महत्त्व
  (Climatology : Definition, Nature, Scope & Significance)
• हवा व हवामानाचे घटक
  (Element of Weather and Climate.)
• हवा व हवामानाचे नियंत्रक घटक
  (Controls of Weather and Climate)
• मानवावर हवामानाचा प्रभाव
  (Role of climate on mankind)
• वातावरणाची रचना व संघटन (घटक)
  (Composition and structure of Atmosphere)

हवामानशास्त्र (Climatology): व्याख्या, स्वरूप, व्याप्ती व महत्त्व

हवा (Weather) म्हणजे एखाद्या ठिकाणची अल्प काळातील (तास, दिवस) वातावरणाची स्थिती. हवामान (Climate) म्हणजे एखाद्या प्रदेशातील दीर्घ काळातील (साधारण 30–35 वर्षांची) हवेची सरासरी स्थिती.

व्याख्या:

• ट्रेवार्था (G.T. Trewartha): हवामानशास्त्र म्हणजे पृथ्वीवरील विविध प्रदेशांतील हवामानाचे स्वरूप, त्याचे वितरण आणि कारणे यांचा अभ्यास.
• क्रिचफिल्ड (Critchfield): हवामानशास्त्र हे वातावरणाच्या दीर्घकालीन स्थितीचे व तिच्या मानवी जीवनावरील परिणामांचे शास्त्र आहे.

स्वरूप (Nature):

1. हे प्राकृतिक भूगोलाची (Physical Geography) महत्त्वाची शाखा आहे.
2. ते आंतरविद्याशाखीय आहे — भौतिकशास्त्र, गणित, सांख्यिकी यांची मदत घेते.
3. प्रत्यक्ष निरीक्षण (वेधशाळा), उपग्रह छायाचित्रे व आकडेवारीवर आधारित आहे.
4. हवामानाचे प्रादेशिक वितरण व वर्गीकरण हा त्याचा गाभा आहे.

व्याप्ती (Scope): वातावरणाची रचना, सूर्यताप व तापमान, वायुभार व वारे, आर्द्रता व पर्जन्य, वायुराशी व आवर्त, हवामान वर्गीकरण (कोपेन, थॉर्नथ्वेट), हवामान बदल व उपयोजित हवामानशास्त्र (शेती, आरोग्य, विमान वाहतूक).

महत्त्व: शेतीचे नियोजन (पेरणीचा काळ), पूर-दुष्काळाचा अंदाज, चक्रीवादळाचा इशारा, विमान व जलवाहतूक, घरबांधणी, पर्यटन, आरोग्य आणि हवामान बदलाचा अभ्यास.

हवा व हवामानाचे घटक (Elements of Weather and Climate)

ज्या घटकांच्या मदतीने हवेचे वर्णन केले जाते त्यांना घटक (Elements) म्हणतात:

1. तापमान (Temperature) – तापमापक (Thermometer) ने मोजतात; °C मध्ये.
2. वायुभार (Air Pressure) – वायुभारमापक (Barometer); मिलीबार (mb) किंवा हेक्टोपास्कल (hPa) मध्ये. समुद्रसपाटीवर सरासरी 1013.25 mb.
3. वारे (Winds) – दिशा वातकुक्कुट (Wind vane) ने आणि वेग वातवेगमापक (Anemometer) ने.
4. आर्द्रता (Humidity) – आर्द्रतामापक (Hygrometer).
5. ढग (Clouds) व पर्जन्य (Precipitation) – पर्जन्यमापक (Rain gauge) ने मिमी मध्ये.
6. सूर्यप्रकाशाचा कालावधी (Sunshine) व दृश्यमानता (Visibility).

हवा व हवामानाचे नियंत्रक घटक (Controls of Weather and Climate)

जे घटक हवामानाच्या घटकांमध्ये ठिकाणानुसार फरक घडवतात त्यांना नियंत्रक (Controls) म्हणतात:

• अक्षांश (Latitude): विषुववृत्ताजवळ सूर्यकिरणे लंब पडतात म्हणून जास्त तापमान; ध्रुवाकडे कमी.
• समुद्रसपाटीपासूनची उंची (Altitude): दर 1000 मीटर उंचीला तापमान सुमारे 6.5°C ने कमी होते (सामान्य घट दर – Normal Lapse Rate). उदा. महाबळेश्वर, शिमला थंड.
• जमीन व पाणी यांचे वितरण: जमीन लवकर तापते व लवकर थंड होते; समुद्रकाठी सम हवामान (उदा. मुंबई), तर खंडांतर्गत विषम हवामान (उदा. नागपूर).
• सागरी प्रवाह (Ocean Currents): उष्ण प्रवाह किनारा उबदार करतात (गल्फ स्ट्रीम – पश्चिम युरोप), थंड प्रवाह थंड व कोरडा (लॅब्राडोर).
• वायुभार पट्टे व प्रचलित वारे.
• पर्वतरांगा (Mountain barriers): हिमालय उत्तरेकडील थंड वारे अडवतो; सह्याद्रीमुळे पश्चिम उतारावर जास्त पाऊस व पूर्वेस पर्जन्यछायेचा प्रदेश.
• वनस्पती, मृदा व आवर्त (Cyclones).

मानवावर हवामानाचा प्रभाव (Role of Climate on Mankind)

1. शेती: पिके हवामानावर अवलंबून – भात जास्त पावसात, कापूस काळ्या मृदेत व मध्यम पावसात (विदर्भ), गहू थंड हिवाळ्यात.
2. आहार, वस्त्र व घरे: थंड प्रदेशात लोकरी कपडे, उतरती छपरे; उष्ण-कोरड्या प्रदेशात जाड भिंतीची घरे.
3. लोकसंख्या वितरण: सम हवामानाच्या प्रदेशात दाट वस्ती; वाळवंट व ध्रुवीय प्रदेशात विरळ.
4. आरोग्य: दमट उष्ण हवामानात मलेरियासारखे रोग; उष्माघात.
5. उद्योग व वाहतूक: सुती कापड उद्योगाला दमट हवा (मुंबई), धुके-वादळाने विमान वाहतूक बाधित.
6. आपत्ती: दुष्काळ, पूर, चक्रीवादळे, उष्णतेच्या लाटा.

वातावरणाचे संघटन व रचना (Composition and Structure of Atmosphere)

वातावरण (Atmosphere) म्हणजे पृथ्वीभोवती गुरुत्वाकर्षणामुळे टिकून राहिलेले वायूंचे आवरण.

अ) संघटन (Composition) – कोरड्या हवेतील वायू (आकारमानानुसार):

याशिवाय बाष्प (Water vapour) (0 ते 4%) आणि धूलिकण (Dust particles) असतात. धूलिकण बाष्पाचे सांद्रीभवन होण्यास केंद्र (Hygroscopic nuclei) पुरवतात. CO₂ व बाष्प उष्णता शोषतात (हरितगृह परिणाम); ओझोन अतिनील किरणे शोषतो.

ब) रचना (Structure) – तापमानाच्या आधारे वातावरणाचे पाच थर:

1. तपांबर (Troposphere): विषुववृत्तावर सुमारे 16–18 किमी, ध्रुवांवर 8–9 किमी. उंचीनुसार तापमान घटते. ढग, पाऊस, वादळे या थरात होतात म्हणून “हवेचा थर”. वरची सीमा – तपस्तब्धी (Tropopause).
2. स्थितांबर (Stratosphere): सुमारे 50 किमी पर्यंत. ओझोन थर (15–35 किमी) येथे आहे; उंचीनुसार तापमान वाढते. हवा शांत – जेट विमानांसाठी योग्य. सीमा – स्थितस्तब्धी (Stratopause).
3. मध्यांबर (Mesosphere): 50–80/85 किमी. तापमान पुन्हा घटते (सुमारे −90°C). उल्का येथे जळतात.
4. आयनांबर/उष्णांबर (Ionosphere/Thermosphere): 80–400 किमी (काही पुस्तकांत 640 किमी). विद्युतभारित कण (आयन); रेडिओ लहरी परावर्तित होतात; ध्रुवीय प्रकाश (Aurora). तापमान झपाट्याने वाढते.
5. बाह्यांबर (Exosphere): सर्वात वरचा, अतिशय विरळ थर; हायड्रोजन व हेलियम; अवकाशात विलीन.

परीक्षेचे संभाव्य प्रश्न

1. (दीर्घोत्तरी) हवामानशास्त्राची व्याख्या देऊन त्याचे स्वरूप, व्याप्ती व महत्त्व स्पष्ट करा.
2. (दीर्घोत्तरी) वातावरणाचे संघटन सांगून वातावरणाच्या रचनेचे आकृतीसह वर्णन करा.
3. (लघुत्तरी) हवा आणि हवामान यातील फरक स्पष्ट करा.
4. (लघुत्तरी) हवामानाचे नियंत्रक घटक कोणते? थोडक्यात लिहा.
5. (लघुत्तरी) मानवी जीवनावर हवामानाचा होणारा प्रभाव लिहा.

अभ्यासक्रमातील घटक (RTMNU)

• सूर्यताप – सूर्यतापाच्या वितरणावर परिणाम करणारे घटक व सूर्यतापाचे वितरण
  (Insolation—Factors affecting distribution of insolation and distribution of insolation)
• पृथ्वीचा उष्णता अर्थसंकल्प (Global Energy Budget)
  (Global Energy Budget)
• तापमान – नियंत्रक घटक आणि तापमानाचे उभे व आडवे (क्षितिजसमांतर) वितरण
  (Temperature-- Controlling factors and Vertical and Horizontal distribution of Temperature)

सूर्यताप (Insolation): वितरणावर परिणाम करणारे घटक व वितरण

सूर्यताप (Insolation = Incoming Solar Radiation) म्हणजे सूर्याकडून लघु लहरींच्या (Short waves) स्वरूपात पृथ्वीपर्यंत पोहोचणारी ऊर्जा. सूर्याच्या एकूण ऊर्जेचा फक्त सुमारे दोन अब्जावा भाग पृथ्वीला मिळतो. वातावरणाच्या वरच्या सीमेवर दर चौरस सेंटीमीटरला दर मिनिटाला सुमारे 1.94 कॅलरी ऊर्जा मिळते – याला सौर स्थिरांक (Solar Constant) म्हणतात (सुमारे 1361–1367 W/m²).

सूर्यतापाच्या वितरणावर परिणाम करणारे घटक:

1. सूर्यकिरणांचा कोन (Angle of incidence): लंब किरणे कमी क्षेत्रावर पडतात व कमी वातावरण पार करतात → जास्त उष्णता. तिरपी किरणे जास्त क्षेत्रावर पसरतात → कमी उष्णता. म्हणून विषुववृत्त उष्ण, ध्रुव थंड.
2. दिवसाचा कालावधी (Length of day): उन्हाळ्यात दिवस मोठा → जास्त सूर्यताप. ध्रुवांवर सहा महिने दिवस, पण किरणे तिरपी.
3. सूर्य-पृथ्वी अंतर: उपसूर्य (Perihelion, 3 जानेवारी, सुमारे 14.7 कोटी किमी) व अपसूर्य (Aphelion, 4 जुलै, सुमारे 15.2 कोटी किमी). याचा परिणाम तुलनेने कमी असतो.
4. वातावरणाची पारदर्शकता: ढग, धूलिकण, बाष्प सूर्यताप परावर्तित व शोषून घेतात.
5. सौर कलंक (Sunspots) मुळे सूर्याच्या उत्सर्जनात थोडा बदल.
6. भूपृष्ठाचे स्वरूप व परावर्तनांक (Albedo): बर्फ 80–90% परावर्तन करतो, जंगल कमी.

सूर्यतापाचे वितरण: सर्वाधिक सूर्यताप विषुववृत्तावर नव्हे तर उपोष्ण कटिबंधातील वाळवंटी प्रदेशांत (20°–30° अक्षांश – सहारा, थरचे वाळवंट) मिळतो, कारण तेथे आकाश निरभ्र असते. विषुववृत्तावर ढगांमुळे सूर्यताप थोडा कमी होतो. ध्रुवांकडे तो सर्वात कमी असतो. खंडांवर महासागरांपेक्षा जास्त सूर्यताप साठतो.

पृथ्वीचा उष्णता अर्थसंकल्प (Global Energy / Heat Budget)

पृथ्वीला जितकी ऊर्जा मिळते, तितकीच ऊर्जा ती पुन्हा अवकाशात सोडते. त्यामुळे पृथ्वीचे सरासरी तापमान (सुमारे 15°C) स्थिर राहते. या संतुलनाला उष्णता अर्थसंकल्प म्हणतात.

वातावरणाच्या वरच्या भागावर येणारा सूर्यताप = 100 एकक मानल्यास:

भूपृष्ठ शोषलेले 51 एकक दीर्घ लहरींच्या (Long waves) स्वरूपात भौम प्रारण (Terrestrial radiation) म्हणून परत सोडते: 17 एकक थेट अवकाशात आणि 34 एकक वातावरणाकडे (प्रारण, संवहन, बाष्पीभवनाची सुप्त उष्णता). वातावरण (14 + 34 = 48 एकक) ही ऊर्जा अवकाशात सोडते. अशा प्रकारे 35 + 17 + 48 = 100 एकक – संतुलन साधले जाते.

अक्षांशानुसार असमतोल: सुमारे 40° उत्तर व दक्षिण अक्षांशांच्या दरम्यान ऊर्जेचा अधिशेष (Surplus) तर त्यापलीकडे ध्रुवाकडे तूट (Deficit) असते. वारे आणि सागरी प्रवाह ही उष्णता विषुववृत्ताकडून ध्रुवाकडे वाहून नेतात.

तापमान: नियंत्रक घटक आणि उभे व आडवे वितरण

तापमानाचे नियंत्रक घटक: अक्षांश, समुद्रसपाटीपासूनची उंची, समुद्रापासूनचे अंतर (खंडीयता), सागरी प्रवाह, प्रचलित वारे, भूरचना व उताराची दिशा, ढग व पर्जन्य, वनस्पती व मृदा.

अ) उभे (Vertical) वितरण:

• तपांबरात उंचीनुसार तापमान कमी होते – सामान्य घट दर (Normal Lapse Rate) = दर 1000 मीटरला सुमारे 6.5°C (दर 165 मीटरला 1°C).
• कारण: वातावरण मुख्यतः भूपृष्ठाकडून (भौम प्रारणाने) तापते; उंचीवर हवा विरळ, बाष्प व धूलिकण कमी असल्याने उष्णता धरून ठेवण्याची क्षमता कमी.
• काही वेळा उंचीनुसार तापमान वाढते – याला तापमान व्युत्क्रम (Temperature Inversion) म्हणतात. उदा. हिवाळ्यातील निरभ्र, शांत, लांब रात्री दऱ्यांमध्ये.

ब) आडवे / क्षितिजसमांतर (Horizontal) वितरण: नकाशावर समताप रेषांनी (Isotherms) – समान तापमानाची ठिकाणे जोडणाऱ्या रेषांनी – दाखवतात.

1. सर्वसाधारणपणे समताप रेषा अक्षांशाला समांतर असतात; विषुववृत्ताकडून ध्रुवाकडे तापमान कमी होते.
2. जमीन-पाणी यांच्या सीमेवर त्या वाकतात. जानेवारीत उत्तर गोलार्धात समताप रेषा खंडांवर विषुववृत्ताकडे व महासागरांवर ध्रुवाकडे वाकतात; जुलैमध्ये उलट.
3. दक्षिण गोलार्धात महासागर जास्त असल्याने समताप रेषा अधिक नियमित असतात.
4. उष्णता विषुववृत्त (Thermal Equator) – सर्वाधिक तापमानाची रेषा – सूर्याच्या भासमान भ्रमणाबरोबर जुलैमध्ये उत्तरेकडे (सुमारे 20° उ.) सरकते.
5. सर्वाधिक तापमान: उपोष्ण वाळवंटे (अल अझिझिया, लिबिया; डेथ व्हॅली, अमेरिका). सर्वात कमी: सायबेरियातील व्हर्खोयान्स्क (उत्तर गोलार्ध) व अंटार्क्टिका (वोस्तोक).
6. वार्षिक तापमान कक्षा (Annual range) विषुववृत्तावर कमी, खंडांच्या अंतर्भागात व उच्च अक्षांशावर जास्त.

परीक्षेचे संभाव्य प्रश्न

1. (दीर्घोत्तरी) सूर्यताप म्हणजे काय? सूर्यतापाच्या वितरणावर परिणाम करणारे घटक स्पष्ट करा.
2. (दीर्घोत्तरी) पृथ्वीचा उष्णता अर्थसंकल्प आकृतीसह स्पष्ट करा.
3. (लघुत्तरी) तापमानाचे उभे वितरण व सामान्य घट दर स्पष्ट करा.
4. (लघुत्तरी) समताप रेषा म्हणजे काय? तापमानाचे आडवे वितरण लिहा.
5. (लघुत्तरी) टीप लिहा: तापमान व्युत्क्रम.

अभ्यासक्रमातील घटक (RTMNU)

• वायुभार – आडवे वितरण, वायुभार पट्टे व वायुभार पट्ट्यांचे स्थलांतर
  (Atmospheric pressure—Horizontal Distribution and Pressure belts, shifting of pressure belts)
• वारे – ग्रहीय (प्रचलित), हंगामी (नियतकालिक) व स्थानिक वारे
  (Winds - Planetary, Periodic and Local)

वायुभार (Atmospheric Pressure): आडवे वितरण, वायुभार पट्टे व त्यांचे स्थलांतर

वायुभार म्हणजे भूपृष्ठाच्या एकक क्षेत्रावर त्यावरील हवेच्या स्तंभाचा पडणारा भार (वजन). तो वायुभारमापकाने (Barometer) मोजतात; एकक मिलीबार (mb) / हेक्टोपास्कल (hPa). समुद्रसपाटीवर सरासरी वायुभार 1013.25 mb (76 सेमी पाऱ्याचा स्तंभ).

वायुभारावर परिणाम करणारे घटक: तापमान (तापलेली हवा प्रसरण पावते, हलकी होते → कमी दाब), उंची (उंचीनुसार दाब कमी होतो), बाष्प (दमट हवा हलकी), पृथ्वीचे परिवलन (हवा ढकलली जाऊन किंवा साचून दाब बदलतो).

नकाशावर समान वायुभाराची ठिकाणे जोडणाऱ्या रेषांना समदाब रेषा (Isobars) म्हणतात. समदाब रेषा जवळ-जवळ असल्यास वायुभार उतार (Pressure gradient) तीव्र व वारे वेगवान.

पृथ्वीवरील वायुभार पट्टे (Pressure Belts) – एकूण 7 पट्टे:

वायुभार पट्ट्यांचे स्थलांतर (Shifting of Pressure Belts): पृथ्वीचा अक्ष 23½° ने कललेला असल्याने सूर्य कर्कवृत्त व मकरवृत्तादरम्यान भासमान भ्रमण करतो. त्यामुळे 21 जूनच्या सुमारास सर्व पट्टे सुमारे 5°–10° उत्तरेकडे व 22 डिसेंबरच्या सुमारास दक्षिणेकडे सरकतात.

• परिणाम: 30°–40° अक्षांशांदरम्यान (भूमध्य सागरी प्रदेश) उन्हाळ्यात व्यापारी/कोरडे वारे व हिवाळ्यात पश्चिमी वाऱ्यांमुळे पाऊस – हिवाळी पावसाचे हवामान.
• भारतातील मान्सूनच्या निर्मितीतही या स्थलांतराचा (ITCZ उत्तरेकडे सरकणे) वाटा आहे.

वारे (Winds): ग्रहीय, हंगामी व स्थानिक

जास्त दाबाकडून कमी दाबाकडे क्षितिजसमांतर वाहणाऱ्या हवेला वारा म्हणतात. वाऱ्याला त्याच्या येण्याच्या दिशेवरून नाव देतात (उदा. पश्चिमेकडून येणारा – पश्चिमी वारा).

वाऱ्याची दिशा व वेग ठरवणारे घटक: वायुभार उतार, कोरिओलिस बल (Coriolis force) – पृथ्वीच्या परिवलनामुळे वारे उत्तर गोलार्धात उजवीकडे व दक्षिण गोलार्धात डावीकडे वळतात (फेरेलचा नियम), आणि घर्षण.

1) ग्रहीय / प्रचलित वारे (Planetary / Permanent winds) – वर्षभर एकाच दिशेने:

1. व्यापारी वारे (Trade winds): उपोष्ण जास्त दाबाकडून विषुववृत्ताकडे. उत्तर गोलार्धात ईशान्य, दक्षिण गोलार्धात आग्नेय व्यापारी वारे. खंडांच्या पूर्व भागात पाऊस; पश्चिम भागात वाळवंटे.
2. पश्चिमी वारे (Westerlies): उपोष्ण जास्त दाबाकडून उपध्रुवीय कमी दाबाकडे; उ. गोलार्धात नैऋत्येकडून, द. गोलार्धात वायव्येकडून. दक्षिण गोलार्धात महासागर जास्त असल्याने अतिशय वेगवान – गर्जणारे चाळीस (Roaring Forties), खवळलेले पन्नास, किंचाळणारे साठ.
3. ध्रुवीय वारे (Polar easterlies): ध्रुवीय जास्त दाबाकडून उपध्रुवीय कमी दाबाकडे; अतिशय थंड व कोरडे.

2) हंगामी / नियतकालिक वारे (Periodic winds) – ठराविक काळाने दिशा बदलणारे:

• मान्सून वारे (Monsoon): ऋतूनुसार दिशा बदलणारे वारे. भारतात उन्हाळ्यात (जून–सप्टेंबर) नैऋत्य मान्सून समुद्राकडून जमिनीकडे येऊन पाऊस देतो; हिवाळ्यात ईशान्य मान्सून जमिनीकडून समुद्राकडे – तमिळनाडूच्या किनाऱ्याला पाऊस.
• खारे वारे (Sea breeze): दिवसा जमीन लवकर तापते → समुद्राकडून जमिनीकडे वारे.
• मतलई वारे (Land breeze): रात्री जमीन लवकर थंड होते → जमिनीकडून समुद्राकडे.
• दरी वारे (Valley breeze) – दिवसा दरीतून उतारावर वर; पर्वतीय वारे (Mountain breeze) – रात्री उतारावरून दरीत खाली.

3) स्थानिक वारे (Local winds) – लहान प्रदेशात, स्थानिक तापमान-दाबातील फरकामुळे:

परीक्षेचे संभाव्य प्रश्न

1. (दीर्घोत्तरी) पृथ्वीवरील वायुभार पट्ट्यांचे आकृतीसह वर्णन करा व वायुभार पट्ट्यांचे स्थलांतर स्पष्ट करा.
2. (दीर्घोत्तरी) वाऱ्यांचे प्रकार सांगून ग्रहीय वारे आणि हंगामी वारे सविस्तर स्पष्ट करा.
3. (लघुत्तरी) समदाब रेषा व वायुभार उतार म्हणजे काय?
4. (लघुत्तरी) खारे वारे व मतलई वारे यातील फरक लिहा.
5. (लघुत्तरी) कोणत्याही चार स्थानिक वाऱ्यांची माहिती द्या.

अभ्यासक्रमातील घटक (RTMNU)

• बाष्पीभवन व सांद्रीभवन आणि त्यांचे प्रकार, सुप्त उष्णता
  (Evaporation & Condensation and associated forms, latent heat)
• जलचक्र (Hydrological Cycle)
  (Hydrological Cycle.)
• आर्द्रता – प्रकार
  (Humidity – types)
• पर्जन्य – पर्जन्याचे प्रकार (रूपे), पावसाचे प्रकार
  (Precipitation -forms of Precipitation, Types of Rainfall)

बाष्पीभवन, सांद्रीभवन व त्यांची रूपे; सुप्त उष्णता (Latent Heat)

बाष्पीभवन (Evaporation): पाण्याचे द्रवरूपातून वायुरूपात (बाष्प) रूपांतर होणे. महासागर, नद्या, सरोवरे, मृदा व वनस्पतींमधून (बाष्पोत्सर्जन – Transpiration) बाष्पीभवन होते.

बाष्पीभवनाचा वेग ठरवणारे घटक: तापमान (जास्त तापमान → जास्त बाष्पीभवन), हवेतील आर्द्रता (कोरडी हवा → जास्त), वाऱ्याचा वेग, पाण्याच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्रफळ, क्षारता (खारे पाणी कमी वेगाने).

सुप्त उष्णता (Latent heat): तापमान न वाढवता अवस्था बदलण्यासाठी लागणारी उष्णता. बाष्पीभवनात पाणी उष्णता शोषते (सुमारे 540 कॅलरी प्रति ग्रॅम – बाष्पीभवनाची सुप्त उष्णता) आणि सांद्रीभवनात तीच उष्णता परत सोडली जाते. ही उष्णता आवर्त व वादळांना ऊर्जा पुरवते.

सांद्रीभवन (Condensation): बाष्पाचे पुन्हा द्रव (किंवा घन) रूपात रूपांतर. हवा दवबिंदू (Dew point) तापमानापर्यंत थंड झाल्यावर सांद्रीभवन होते. त्यासाठी हवेत धूलिकण/मिठाचे कण (सांद्रीभवन केंद्रके – Hygroscopic nuclei) आवश्यक असतात.

सांद्रीभवनाची रूपे (Forms of Condensation):

1. दव (Dew): रात्री थंड झालेल्या पृष्ठभागावर (गवत, पाने) पाण्याचे थेंब; दवबिंदू 0°C पेक्षा जास्त असताना.
2. दहिवर / हिम (Frost): दवबिंदू 0°C पेक्षा कमी असताना बाष्पाचे थेट बर्फाच्या कणांत रूपांतर; पिकांना हानिकारक.
3. धुके (Fog): भूपृष्ठालगत हवेत तरंगणारे सूक्ष्म थेंब; दृश्यमानता 1 किमी पेक्षा कमी. धूम्रधुके (Smog) = धूर + धुके (शहरांत).
4. धूसर (Mist): धुक्यापेक्षा विरळ; दृश्यमानता 1 किमी पेक्षा जास्त.
5. ढग (Clouds): उंचीवर सांद्रीभवनाने तयार झालेले थेंब/हिमकण. प्रकार: उंच ढग – सिरस (Cirrus); मध्यम – अल्टोस्ट्रॅटस, अल्टोक्युम्युलस; कमी – स्ट्रॅटस, निम्बोस्ट्रॅटस (पाऊस देणारे); उभ्या वाढीचे – क्युम्युलस, क्युम्युलोनिम्बस (गडगडाटी पाऊस, गारा).

जलचक्र (Hydrological Cycle)

पृथ्वीवरील पाणी महासागर → वातावरण → जमीन → पुन्हा महासागर असे सतत फिरत राहते. या चक्राकार प्रवासाला जलचक्र म्हणतात. त्याला सौरऊर्जा व गुरुत्वाकर्षण चालना देतात.

टप्पे:

1. बाष्पीभवन व बाष्पोत्सर्जन – महासागर, जलाशय व वनस्पतींमधून बाष्प वातावरणात.
2. सांद्रीभवन – बाष्प थंड होऊन ढग तयार होणे.
3. वहन (Advection) – वारे ढग जमिनीकडे वाहून नेतात.
4. पर्जन्य (Precipitation) – पाऊस, हिम, गारा.
5. अपधाव (Runoff) – नद्यांमार्फत पाणी समुद्राकडे.
6. जलनिस्सरण / अवस्यंदन (Infiltration) – पाणी जमिनीत मुरून भूजल तयार होणे.

पृथ्वीवरील एकूण पाण्यापैकी सुमारे 97% पाणी महासागरात (खारे), सुमारे 2% हिमनद्या व हिमटोप्यांत आणि 1% पेक्षा कमी भूजल, नद्या, सरोवरे व वातावरणात आहे.

महत्त्व: गोड्या पाण्याचा पुरवठा, उष्णतेचे वितरण, हवामान नियंत्रण, शेती व जीवसृष्टी टिकवणे.

आर्द्रता (Humidity) – प्रकार

हवेत असलेल्या बाष्पाच्या प्रमाणाला आर्द्रता म्हणतात. ठराविक तापमानाला हवा मर्यादित बाष्पच धरू शकते; ती मर्यादा गाठलेल्या हवेला संपृक्त हवा (Saturated air) म्हणतात. तापमान वाढल्यास बाष्पधारण क्षमता वाढते.

1. निरपेक्ष आर्द्रता (Absolute humidity): एकक आकारमानाच्या हवेत असलेल्या बाष्पाचे प्रत्यक्ष वजन – ग्रॅम प्रति घनमीटर (g/m³).
2. विशिष्ट आर्द्रता (Specific humidity): एकक वजनाच्या हवेत असलेल्या बाष्पाचे वजन – ग्रॅम प्रति किलोग्रॅम (g/kg). हवा प्रसरण/आकुंचन पावली तरी ती बदलत नाही.
3. सापेक्ष आर्द्रता (Relative humidity): विशिष्ट तापमानाला हवेत असलेले प्रत्यक्ष बाष्प व त्या तापमानाला हवा धरू शकणारे जास्तीत जास्त बाष्प यांचे शेकडा प्रमाण.
   सूत्र: सापेक्ष आर्द्रता = (प्रत्यक्ष बाष्प ÷ बाष्पधारण क्षमता) × 100
   उदा. हवा 20 g/m³ धरू शकते व प्रत्यक्ष 10 g/m³ आहे → सापेक्ष आर्द्रता 50%. संपृक्त हवेत ती 100% असते.

सापेक्ष आर्द्रता आर्द्रतामापकाने (Hygrometer) / ओला-कोरडा तापमापक (Wet and dry bulb thermometer) ने मोजतात. किनारी प्रदेशात (मुंबई) जास्त, वाळवंटात कमी.

पर्जन्य (Precipitation): रूपे व पावसाचे प्रकार

सांद्रीभवनानंतर पाण्याचे थेंब किंवा हिमकण मोठे व जड होऊन गुरुत्वाकर्षणाने भूपृष्ठावर पडतात, याला पर्जन्य म्हणतात.

पर्जन्याची रूपे (Forms): पाऊस (Rain – पाण्याचे थेंब), हिमवर्षाव (Snowfall – तापमान 0°C खाली), गारा (Hail – क्युम्युलोनिम्बस ढगांतून बर्फाचे गोळे), हिमवृष्टी मिश्रित पाऊस (Sleet), रिमझिम (Drizzle – अति बारीक थेंब).

पावसाचे प्रकार (Types of Rainfall): हवा वर जाऊन थंड होण्याच्या कारणावरून तीन प्रकार:

परीक्षेचे संभाव्य प्रश्न

1. (दीर्घोत्तरी) आर्द्रता म्हणजे काय? आर्द्रतेचे प्रकार स्पष्ट करून सांद्रीभवनाची रूपे सांगा.
2. (दीर्घोत्तरी) पर्जन्य म्हणजे काय? पावसाचे प्रकार आकृत्यांसह स्पष्ट करा.
3. (लघुत्तरी) जलचक्र आकृतीसह स्पष्ट करा.
4. (लघुत्तरी) सापेक्ष आर्द्रता म्हणजे काय? ती कशी काढतात?
5. (लघुत्तरी) टीप लिहा: सुप्त उष्णता.