वायुमंडलीय वायु और प्रदूषकों की संरचना - वातावरण - 2025

वायुमंडलीय वायु या वायुमंडल की संरचना को इसमें निहित विभिन्न गैसों के अनुपात से परिभाषित किया गया है, जो पृथ्वी के पूरे इतिहास में निरंतर भिन्नता में रहा है। बनाने वाले ग्रह के वातावरण में मुख्य रूप से H ₂ और अन्य गैसें जैसे CO ₂ और H ₂ O शामिल थे। लगभग 4.4 अरब साल पहले वायुमंडलीय हवा की संरचना मुख्य रूप से CO _{2 के} साथ समृद्ध हुई थी ।

पृथ्वी पर जीवन की उपस्थिति के साथ, वातावरण में मीथेन (सीएच ₄) का संचय हुआ, क्योंकि पहले जीव मेथोजेन थे। बाद में, प्रकाश संश्लेषक जीव दिखाई दिए, जिसने ओ _{2 के} साथ वायुमंडलीय हवा को समृद्ध किया ।

पृथ्वी के वायुमंडल का सामान्य दृश्य। स्रोत: रेटो स्टोकली (भूमि की सतह, उथले पानी, बादल) रॉबर्ट सिमोन

आज वायुमंडलीय हवा की संरचना को दो बड़ी परतों में विभाजित किया जा सकता है, उनकी रासायनिक संरचना में अंतर किया जा सकता है; सजातीय और विषमयुग्मजी।

समताप मंडल समुद्र तल से 80 से 100 किमी ऊपर स्थित है और मुख्य रूप से नाइट्रोजन (78%), ऑक्सीजन (21%), आर्गन (1% से कम), कार्बन डाइऑक्साइड, ओजोन, हीलियम, हाइड्रोजन और मीथेन से बना है।, बहुत कम अनुपात में मौजूद अन्य तत्वों के बीच।

हेटरोस्फियर कम आणविक भार गैसों से बना है और ऊंचाई में 100 किमी से ऊपर स्थित है। पहली परत में आणविक N ₂, दूसरा परमाणु O, तीसरा हीलियम और आखिरी में परमाणु हाइड्रोजन (H) से बना है।

इतिहास

वायुमंडलीय वायु का अध्ययन हजारों साल पहले शुरू हुआ था। जिस समय आदिम सभ्यताओं ने आग की खोज की, उन्हें हवा के अस्तित्व की धारणा दिखाई देने लगी।

प्राचीन ग्रीस

इस अवधि के दौरान, उन्होंने विश्लेषण करना शुरू किया कि वायु क्या है और यह क्या करती है। उदाहरण के लिए, मिलिटस के Anaxímades (588 ईसा पूर्व - 524 ईसा पूर्व) ने माना कि हवा जीवन के लिए मौलिक थी, क्योंकि इस तत्व पर जीवित प्राणियों को खिलाया गया था।

उनके हिस्से के लिए, एम्प्रेडोकल्स ऑफ एकरगास (495 ईसा पूर्व - 435 ईसा पूर्व) ने माना कि जीवन के लिए चार मूलभूत तत्व थे: जल, पृथ्वी, अग्नि और वायु।

अरस्तू (384 ई.पू.-322 ई.पू.) ने भी हवा को जीवित प्राणियों के लिए आवश्यक तत्वों में से एक माना है।

वायुमंडलीय वायु की संरचना की खोज

1773 में स्वीडिश रसायनशास्त्री कार्ल शेहेल ने पाया कि वायु नाइट्रोजन और ऑक्सीजन (आग्नेय वायु) से बनी थी। बाद में, 1774 में, ब्रिटिश जोसेफ प्रिस्टले ने निर्धारित किया कि हवा तत्वों के मिश्रण से बनी थी और इनमें से एक जीवन के लिए आवश्यक थी।

1776 में, फ्रेंचमैन एंटोनी लावोईसियर ने उस तत्व को ऑक्सीजन कहा जो पारा ऑक्साइड के थर्मल अपघटन से अलग हो गया।

1804 में, प्रकृतिवादी अलेक्जेंडर वॉन हम्बोल्ट और फ्रांसीसी रसायनज्ञ गे-लुसाक ने ग्रह के विभिन्न हिस्सों से आने वाली हवा का विश्लेषण किया। शोधकर्ताओं ने निर्धारित किया कि वायुमंडलीय हवा में एक निरंतर रचना है।

यह 19 वीं सदी के अंत और 20 वीं सदी की शुरुआत तक नहीं था, जब वायुमंडलीय हवा के हिस्से वाली अन्य गैसों की खोज की गई थी। इनमें से हमारे पास 1894 में आर्गन, फिर 1895 में हीलियम और 1898 में अन्य गैसों (नियोन, आर्गन, और क्सीनन) हैं।

विशेषताएँ

पृथ्वी का वातावरण, पृष्ठभूमि में चंद्रमा। स्रोत: नासा, विकिमीडिया कॉमन्स के माध्यम से

वायुमंडलीय हवा को वायुमंडल के रूप में भी जाना जाता है और यह गैसों का मिश्रण है जो पृथ्वी को कवर करती है।

मूल

पृथ्वी के वायुमंडल की उत्पत्ति के बारे में बहुत कम जानकारी है। यह माना जाता है कि सूर्य से अलग होने के बाद, ग्रह बहुत गर्म गैसों के एक लिफाफे से घिरा हुआ था।

ये गैसें संभवतः सूर्य से कम और आ रही थीं, जो मुख्य रूप से H ₂ से बनी थीं । अन्य गैसों को संभवतः सीओ ₂ और एच ₂ ओ तीव्र ज्वालामुखी गतिविधि द्वारा उत्सर्जित किया गया था।

यह सुझाव दिया गया है कि मौजूद गैसों का हिस्सा ठंडा, संघनित होकर महासागरों को जन्म देता है। अन्य गैसें वायुमंडल का निर्माण करती रहीं और अन्य चट्टानों में जमा हो गईं।

संरचना

वातावरण अलग-अलग संकेंद्रित क्षेत्रों से बना है जो संक्रमण क्षेत्रों द्वारा अलग किया गया है। इस परत की ऊपरी सीमा स्पष्ट रूप से परिभाषित नहीं है और कुछ लेखक इसे समुद्र तल से 10,000 किमी ऊपर रखते हैं।

गुरुत्वाकर्षण बल का आकर्षण और जिस तरह से गैसें संकुचित होती हैं, वह पृथ्वी की सतह पर उनके वितरण को प्रभावित करता है। इस प्रकार, इसके कुल द्रव्यमान (लगभग 99%) का सबसे बड़ा अनुपात समुद्र तल से पहले 40 किमी में स्थित है।

वातावरण की परतें। स्रोत: यह एसवीजी छवि मीडियम 69 द्वारा बनाई गई थी। आईएएनएस की छवि एसवीजी के लिए एक समान है।

वायुमंडलीय हवा के विभिन्न स्तरों या परतों में विभिन्न रासायनिक संरचना और तापमान भिन्नताएं हैं। इसकी ऊर्ध्वाधर व्यवस्था के अनुसार, पृथ्वी की सतह से निकटतम से सबसे दूर तक, निम्न परतें ज्ञात हैं: क्षोभमंडल, समताप मंडल, मेसोस्फीयर, थर्मोस्फीयर और एक्सोस्फीयर।

वायुमंडलीय हवा की रासायनिक संरचना के संबंध में, दो परतों को परिभाषित किया गया है: होमोस्फीयर और हेटरोस्फीयर।

Homosphere

यह समुद्र तल से पहले 80-100 किमी में स्थित है, और हवा में गैसों की इसकी संरचना सजातीय है। इसमें क्षोभमंडल, समताप मंडल और मेसोस्फीयर स्थित हैं।

Heterosphere

यह 100 किमी से ऊपर मौजूद है और हवा में मौजूद गैसों की संरचना की विशेषता है। थर्मोस्फीयर से मेल खाता है। गैसों की संरचना विभिन्न ऊंचाइयों पर भिन्न होती है।

आदिम वायुमंडलीय वायु की संरचना

प्लानेटसिमल डिस्क। स्रोत: पब्लिक डोमेन, commons.wikimedia.org

लगभग 4,500 मिलियन वर्ष पहले पृथ्वी के निर्माण के बाद, गैसों ने वायुमंडलीय हवा का निर्माण करना शुरू कर दिया। गैसें मुख्य रूप से पृथ्वी के मेंटल से निकलीं, साथ ही ग्रैनीसिमल (ग्रहों के उत्पन्न होने वाले पदार्थों के समुच्चय) के प्रभाव से भी।

सीओ का निर्माण

ग्रह पर महान ज्वालामुखी गतिविधि ने वातावरण में विभिन्न गैसों को जारी करना शुरू कर दिया, जैसे कि एन ₂, सीओ ₂ और एच ₂ ओ। कार्बन डाइऑक्साइड जमा करना शुरू कर दिया, क्योंकि कार्बोनेशन (वायुमंडलीय सीओ ₂ को ठीक करने की प्रक्रिया के रूप में) कार्बोनेट) दुर्लभ था।

इस समय सीओ ₂ के निर्धारण को प्रभावित करने वाले कारक बहुत कम तीव्रता वाली बारिश और एक बहुत छोटे महाद्वीपीय क्षेत्र थे।

जीवन की उत्पत्ति, मीथेन का संचय (सीएच)

पहले जीवित प्राणी जो ग्रह पर दिखाई देते थे उन्होंने श्वसन को बाहर करने के लिए CO ₂ और H ₂ का उपयोग किया । ये शुरुआती जीव अवायवीय और मेथेनोजेनिक थे (उन्होंने बड़ी मात्रा में मीथेन का उत्पादन किया)।

मीथेन वायुमंडलीय हवा में जमा हुआ, क्योंकि इसका अपघटन बहुत धीमा था। यह फोटोलिसिस द्वारा और लगभग ऑक्सीजन रहित वातावरण में विघटित हो जाता है, इस प्रक्रिया में 10,000 साल तक लग सकते हैं।

कुछ भूगर्भीय अभिलेखों के अनुसार, लगभग 3.5 बिलियन वर्ष पहले वायुमंडल में CO ₂ में कमी आई थी, जो इस तथ्य से जुड़ा है कि CH ₄ में समृद्ध हवा ने कार्बोनेटेशन के पक्ष में बारिश को तेज कर दिया।

बड़ी ऑक्सीडेटिव घटना (ओ का संचय)

यह माना जाता है कि लगभग 2.4 बिलियन साल पहले ग्रह पर O ₂ की मात्रा वायुमंडलीय हवा में महत्वपूर्ण स्तर तक पहुंच गई थी। इस तत्व का संचय प्रकाश संश्लेषक जीवों की उपस्थिति से जुड़ा हुआ है।

प्रकाश संश्लेषण एक ऐसी प्रक्रिया है जो प्रकाश की उपस्थिति में अन्य अकार्बनिक से कार्बनिक अणुओं के संश्लेषण की अनुमति देती है। इसकी घटना के दौरान, ओ ₂ को एक उप-उत्पाद के रूप में जारी किया जाता है।

सायनोबैक्टीरिया (पहले प्रकाश संश्लेषक जीव) द्वारा उत्पादित उच्च प्रकाश संश्लेषक दर वायुमंडलीय हवा की संरचना को बदल रही थी। O ₂ की बड़ी मात्रा जो वायुमंडल में वापस आ गई थी तेजी से ऑक्सीकरण कर रही थी।

O _{2 के} इन उच्च स्तरों ने CH ₄ के संचय को प्रभावित किया, क्योंकि इसने इस यौगिक की फोटोलिसिस प्रक्रिया को तेज किया। जैसा कि वातावरण में मीथेन नाटकीय रूप से गिर गया, ग्रह का तापमान गिरा और हिमनदी हुई।

ओ ₂ के ग्रह पर संचय का एक अन्य महत्वपूर्ण प्रभाव ओजोन परत का गठन था। वायुमंडलीय O ₂ प्रकाश के प्रभाव में अलग हो जाता है और दो परमाणु ऑक्सीजन कणों का निर्माण करता है।

परमाणु ऑक्सीजन आणविक O _{2 के} साथ पुनर्संयोजित करता है और O ₃ (ओजोन) बनाता है । ओजोन परत पराबैंगनी विकिरण के खिलाफ एक सुरक्षात्मक बाधा बनाती है, जिससे पृथ्वी की सतह पर जीवन का विकास होता है।

वायुमंडलीय नाइट्रोजन और जीवन की उत्पत्ति में इसकी भूमिका

नाइट्रोजन जीवित जीवों का एक आवश्यक घटक है, क्योंकि यह प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के गठन के लिए आवश्यक है। हालाँकि, वायुमंडलीय N _{2 का} उपयोग अधिकांश जीवों द्वारा सीधे नहीं किया जा सकता है।

नाइट्रोजन स्थिरीकरण जैविक या अजैविक हो सकता है। इसमें अमोनिया, नाइट्रेट्स या नाइट्राइट बनाने के लिए O ₂ या H _{2 के} साथ N ₂ का संयोजन होता है ।

वायुमंडलीय हवा में एन ₂ सामग्री पृथ्वी के वायुमंडल में कम या ज्यादा स्थिर बनी हुई है। सीओ ₂ संचय की अवधि के दौरान, एन ₂ निर्धारण मूल रूप से अजैविक था, नाइट्रोजन ऑक्साइड के गठन के कारण, एच ₂ ओ और सीओ ₂ अणुओं के फोटोकैमिकल पृथक्करण द्वारा गठित था जो ओ ₂ का स्रोत थे ।

जब वायुमंडलीय सीओ _{2 का} स्तर कम हो गया, तो नाइट्रोजन ऑक्साइड गठन दर नाटकीय रूप से कम हो गई। यह माना जाता है कि इस समय के दौरान एन ₂ निर्धारण के पहले जैविक मार्गों की उत्पत्ति हुई ।

वर्तमान वायुमंडलीय वायु संरचना

वायुमंडलीय हवा गैसों और अन्य काफी जटिल तत्वों के मिश्रण से बनी है। इसकी रचना मुख्य रूप से ऊंचाई से प्रभावित है।

Homosphere

समुद्र तल पर शुष्क वायुमंडलीय हवा की रासायनिक संरचना काफी स्थिर पाई गई है। नाइट्रोजन और ऑक्सीजन, समष्टि के द्रव्यमान और आयतन का लगभग 99% बनाते हैं।

वायुमंडलीय नाइट्रोजन (एन ₂) 78% के अनुपात में है, जबकि ऑक्सीजन हवा का 21% है। वायुमंडलीय वायु में अगला सबसे प्रचुर तत्व आर्गन (Ar) है, जो कुल मात्रा के 1% से कम पर है।

वायुमंडलीय वायु के घटक। स्रोत: https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Proporci%C3%B3n_de_gases_de_la_atm%C3%B3sfera.svg?uselang-es#filelinks संशोधित।

ऐसे अन्य तत्व हैं जो बहुत महत्वपूर्ण हैं, भले ही वे छोटे अनुपात में हों। कार्बन डाइऑक्साइड (सीओ ₂) 0.035% के अनुपात में मौजूद है और क्षेत्र के आधार पर, जल वाष्प 1 और 4% के बीच भिन्न हो सकता है।

ओजोन (ओ ₃) 0.003% के अनुपात में पाया जाता है, लेकिन यह जीवित प्राणियों की सुरक्षा के लिए एक आवश्यक अवरोध बनाता है। इसके अलावा इसी अनुपात में हम विभिन्न महान गैसों जैसे कि नियॉन (Ne), क्रिप्टन (Kr) और क्सीनन (Xe) पाते हैं।

इसके अलावा, बहुत कम मात्रा में हाइड्रोजन (एच ₂), नाइट्रस ऑक्साइड और मीथेन (सीएच ₄) की उपस्थिति है ।

एक अन्य तत्व जो वायुमंडलीय हवा की संरचना का हिस्सा है, बादलों में निहित तरल पानी है। इसी तरह, हम बीजाणु, पराग, राख, लवण, सूक्ष्मजीव और छोटे बर्फ क्रिस्टल जैसे ठोस तत्व पाते हैं।

Heterosphere

इस स्तर पर, ऊंचाई वायुमंडलीय हवा में प्रमुख प्रकार की गैस को निर्धारित करती है। सभी गैसें हल्की (कम आणविक भार) होती हैं और चार अलग-अलग परतों में व्यवस्थित होती हैं।

यह देखा जाता है कि जैसे-जैसे ऊँचाई बढ़ती है, अधिक प्रचुर गैसों का परमाणु भार कम होता है।

100 और 200 किमी की ऊँचाई के बीच, आणविक नाइट्रोजन (N ₂) की अधिकता होती है । इस अणु का वजन 28.013 g / mol है।

हेटरोस्फीयर की दूसरी परत परमाणु ओ से बनी है और समुद्र तल से 200 और 1000 किमी ऊपर स्थित है। परमाणु O का द्रव्यमान 15,999 है, जो N ₂ से कम है ।

बाद में, हम 1000 और 3500 किमी के बीच एक हीलियम परत पाते हैं। हीलियम का परमाणु भार 4.00226 है।

हेटरोस्फीयर की अंतिम परत परमाणु हाइड्रोजन (H) से बनी होती है। यह गैस आवर्त सारणी में सबसे हल्का है, जिसका परमाणु द्रव्यमान 1.007 है।

संदर्भ

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