SCIENCE TALKS - நமது மேகங்கள் எந்த வெப்பநிலையில் இருக்கின்றன ?

 

மேகங்கள் எவ்வாறு உருவாகின்றன: ஒரு படி-படியான செயல்முறை

மேகங்கள் உருவாக்கம் என்பது சூரிய ஆற்றல் மற்றும் வெப்ப இயக்கவியலால் (Thermodynamics) இயக்கப்படும் ஒரு மிகப்பெரிய சுழற்சி முறையாகும். இதனை நான்கு முக்கிய அறிவியல் நிலைகளாகப் பிரிக்கலாம்:

1. ஆவியாதல் மற்றும் நீராவிப்போக்கு (Evaporation and Transpiration): சூரியன் பூமியின் மேற்பரப்பை வெப்பமாக்கும் போது, பெருங்கடல்கள், ஏரிகள் மற்றும் ஆறுகளில் உள்ள நீர் வெப்ப ஆற்றலைப் பெற்று, கண்ணுக்குத் தெரியாத 'நீராவி' என்ற வாயுவாக மாறுகிறது. தாவரங்களும் தங்கள் இலைகளின் வழியே நீரை நீராவியாக வளிமண்டலத்தில் வெளியிடுகின்றன.
2. மேலெழுதலும் வெப்பக் குறைவும் (Ascent and Adiabatic Cooling): வெப்பமான காற்று அதைச் சுற்றியுள்ள குளிர்ந்த காற்றை விட அடர்த்தி குறைவாக இருப்பதால், அது வளிமண்டலத்தை நோக்கி மேலே உயர்கிறது. இந்த வெப்பமான, ஈரப்பதமான காற்று மேலே செல்லச் செல்ல, அங்கு வளிமண்டல அழுத்தம் குறைவாக இருப்பதால் அது விரிவடைகிறது. இந்தச் செயல்முறை "அடியாபாடிக் கூலிங்" என்று அழைக்கப்படுகிறது.
3. பனிநிலைப் புள்ளியை அடைதல் (Condensation): காற்று குளிர்வடையும் போது, அதனுடைய நீராவியைத் தக்கவைத்துக் கொள்ளும் திறன் குறைகிறது. ஒரு கட்டத்தில், காற்றின் வெப்பநிலை அதன் பனிநிலைப் புள்ளியை (Dew point) அடைகிறது—அதாவது இந்த வெப்பநிலையில் காற்று 100% ஈரப்பதத்தால் நிறைவுற்று விடுகிறது.
4. ஒடுக்கம் அல்லது துகள்களுடன் இணைதல் (Nucleation): நீராவியால் தானாகவே எளிதில் நீர் துளிகளாக மாற முடியாது; அதற்கு ஒரு திடமான மேற்பரப்பு தேவைப்படுகிறது. வளிமண்டலத்தில் மிதக்கும் கடல் உப்பு, தூசி, புகை மற்றும் மகரந்தம் போன்ற மிக நுண்ணிய துகள்களைச் சுற்றி இந்த நீர் வளிமம் ஒடுங்குகிறது. இந்தத் துகள்கள் "மேக ஒடுக்க உட்கருக்கள்" (Cloud Condensation Nuclei - CCN) என்று அழைக்கப்படுகின்றன.

---

வளிமண்டல அடுக்குகள் மற்றும் வெப்பநிலை வேறுபாடுகள்

பூமியின் வளிமண்டலம், உயரத்திற்கு ஏற்ப வெப்பநிலை எவ்வாறு மாறுகிறது என்பதன் அடிப்படையில் வெவ்வேறு அடுக்குகளாகப் பிரிக்கப்பட்டுள்ளது.

1. அடிவளிமண்டலம் / ட்ரோபோஸ்பியர் (Troposphere)

எல்லை: மேற்பரப்பு முதல் ~12 கி.மீ வரை | வெப்பநிலை மாற்றம்: உயர செல்லச் செல்ல குறையும்

வளிமண்டலத்தின் மொத்த நிறையில் சுமார் 75% மற்றும் முழு நீராவியும் இந்த அடுக்கில்தான் உள்ளது. ஒவ்வொரு கிலோமீட்டர் உயரத்திற்கும் சராசரியாக 6.5°C வெப்பநிலை குறைகிறது. இதன் உச்ச எல்லையில் வெப்பநிலை உறைபனியான -55°C ஐத் தொடுகிறது.

2. மீவளிமண்டலம் / ஸ்ட்ராட்டோஸ்பியர் (Stratosphere)

எல்லை: ~12 கி.மீ முதல் 50 கி.மீ வரை | வெப்பநிலை மாற்றம்: உயர செல்லச் செல்ல அதிகரிக்கும்

இதற்கு இங்குள்ள ஓசோன் படலமே (Ozone layer) காரணம். ஓசோன் மூலக்கூறுகள் சூரியனின் புற ஊதா (UV) கதிர்வீச்சை உறிஞ்சி அதை வெப்பமாக மாற்றுகின்றன. இந்த அடுக்கு மிகவும் அமைதியானது என்பதால் வணிகரீதியான ஜெட் விமானங்கள் இங்கு பறக்க விரும்புகின்றன.

3. இடைவளிமண்டலம் / மீசோஸ்பியர் (Mesosphere)

எல்லை: 50 கி.மீ முதல் 85 கி.மீ வரை | வெப்பநிலை மாற்றம்: உயர செல்லச் செல்ல குறையும்

இதுவே வளிமண்டலத்தின் மிகவும் குளிர்ந்த அடுக்கு ஆகும். இதன் மேல் எல்லையில் வெப்பநிலை சுமார் -90°C வரை சரிந்துவிடுகிறது. விண்வெளியில் இருந்து பூமிக்குள் நுழையும் பெரும்பாலான விண்கற்கள் (Meteors) இந்த அடுக்கில்தான் எரிந்து சாம்பலாகின்றன.

4. வெப்பவளிமண்டலம் / தெர்மோஸ்பியர் (Thermosphere)

எல்லை: 85 கி.மீ முதல் 600 கி.மீ வரை | வெப்பநிலை மாற்றம்: உயர செல்லச் செல்ல மிக வேகமாக அதிகரிக்கும்

இங்கு வெப்பநிலை மிக வேகமாக உயர்ந்து சில நேரங்களில் 1,500°C அல்லது அதற்கும் அதிகமாக மாறும். குறைவான ஆக்சிஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் மூலக்கூறுகள் சூரியனின் எக்ஸ்-கதிர்கள் மற்றும் புற ஊதா கதிர்களை நேரடியாக உறிஞ்சுவதே இதற்கு காரணமாகும்.

அடர்த்தி பற்றிய குறிப்பு: இங்கு வெப்பநிலை மிக அதிகமாக இருந்தாலும், ஒரு மனிதனால் அந்த வெப்பத்தை உணர முடியாது. ஏனெனில் இங்கு வெற்றுச் சூழல் நிலவுவதால், வெப்பத்தை கடத்துவதற்கு போதிய காற்று மூலக்கூறுகள் இருக்காது; எனவே மனித உடல் உறைந்துவிடும்.

5. புறவளிமண்டலம் / எக்ஸோஸ்பியர் (Exosphere)

எல்லை: 600 கி.மீ முதல் 10,000 கி.மீ வரை | வெப்பநிலை மாற்றம்: மிக அதிக வெப்பவேகம், விண்வெளியுடன் கலக்கும்

நமது வளிமண்டலத்தின் இறுதி எல்லையான இதில் மிகக் குறைந்த அடர்த்தி கொண்ட ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் அணுக்கள் மட்டுமே உள்ளன. சூரியனின் செயல்பாட்டைப் பொறுத்து இதன் வெப்பநிலை 0°C முதல் 1,500°C வரை மாறுபடும்.