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मध्‍यमंडल एवं निम्‍न तापमंडल (एमएलटी): गतिकी...

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जो कोई भी अक्सर यात्रा करता है उसे पता होगा कि मौसम एक स्थान से दूसरे स्थान पर नाटकीय रूप से बदल सकता है। यदि यह यात्रा लंबवत, आकाश में की जाए, तो यह परिवर्तन और भी शानदार है। यह घने आणविक सेटिंग के दायरे से लगभग खाली जगह में बदल जाता है। तापमान में परिवर्तन भी तेजी से बढ़ सकता है, हालांकि किसी को गर्मी महसूस नहीं हो सकती है, क्योंकि कुछ अणु आपके पास से गुजरते हैं।
पृथ्वी के विपरीत, वातावरण 'पत्थर' में नक़्क़ाशीदार नहीं है। वातावरण कई वायुमंडलों से बना है जो एक ही बार में एक दूसरे में विलीन हो जाते हैं, या अलग हो जाते हैं। इन 'विविध' वातावरणों को बनाने वाली विभिन्न रचनाओं के बीच निरंतर लेन-देन होता है। उनमें प्रबल होने वाले ऑक्सीजन और नाइट्रोजन के अणु कभी-कभी 'मानक' और 'गैर-मानक' रूप के होते हैं। मानक रूप बिना किसी विद्युत आवेश के अणुओं को संदर्भित करता है, जबकि बाद वाले टूटे हुए और आयनित रूप होते हैं। सूर्य से निकलने वाली तीव्र ऊर्जा सामान्य अणुओं के 'विघटन' के लिए जिम्मेदार होती है।
सह-अस्तित्व, और मानक और गैर-मानक वातावरण के परस्पर संबंध से प्राकृतिक प्रक्रियाओं का एक विविध सेट होता है। ये सियरिंग रेडिएटिव, डायनेमिक और इलेक्ट्रोमैग्नेटिक फोर्स द्वारा लाए जाते हैं। भू-चुंबकीय क्षेत्र अपनी क्षेत्र रेखाओं को बाहर फेंक देता है जो पूरे ग्रह को सूर्य द्वारा फैलाए जाने वाले कई संभावित हानिकारक प्रभावों से बचाती है। इन क्षेत्र रेखाओं की संरचना उष्णकटिबंधीय अक्षांशों को घेरते हुए अंतरिक्ष में गैर-मानक या 'आयनित' कणों के पुनर्वितरण में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। निम्न और मध्य-अक्षांश क्षेत्रों में मौजूद भू-चुंबकीय क्षेत्र रेखा विन्यास कई घटनाओं को ट्रिगर करता है जो केवल इस क्षेत्र के लिए अद्वितीय हैं। इन प्रक्रियाओं में वैश्विक रेडियो संचार नेटवर्क में हस्तक्षेप करने की क्षमता है जिसके गंभीर आर्थिक परिणाम हो सकते हैं।
यह समझ कि वातावरण में धाराओं की एक प्रणाली मौजूद है, एक सदी से भी अधिक समय से चक्कर लगा रही है। वर्तमान लेख के लिए, हालांकि, पृथ्वी की सतह से 100 से 120 किमी की ऊंचाई पर वातावरण में खुद को सीमित करना बेहतर है। यह वह आयनोस्फीयर है जहां उत्तरी गोलार्ध में धाराएं दिन के दौरान वामावर्त दिशा में और रात के दौरान दक्षिणावर्त दिशा में बहती हैं। दक्षिणी गोलार्ध में दिन और रात के दौरान धाराएँ उत्तरी गोलार्ध की विपरीत दिशा में बहती हैं। यह चारों ओर धकेलना, धाराओं को 'दिशा' प्रदान करना, ज्वारीय हवाओं की क्रिया के कारण होता है।
ज्वारीय हवाओं का प्रवाह केवल एक कारक पर निर्भर नहीं है। इसके निर्माण में बहुत सारे पैरामीटर शामिल हैं। ज्वारीय हवाएँ एक स्थान से दूसरे स्थान पर कैसे चलती हैं और चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं द्वारा संचालित धाराओं की उत्पत्ति कैसे होती है, इसकी मूलभूत समझ पूरी तरह से अनुकरण के माध्यम से समझी जाती है। सीटू में इसका ट्रैक रखना बहुत मुश्किल है। वर्तमान में, इतनी ऊंचाई पर प्रत्यक्ष अवलोकन तार्किक रूप से अव्यावहारिक है।
लेकिन कोई तौलिया में नहीं फेंक सकता। एक उदार दृष्टिकोण अपनाने की आवश्यकता है, क्योंकि तभी हम ऊपरी वातावरण को बेहतर ढंग से समझ सकते हैं। यह वह क्षेत्र है जहाँ विभिन्न प्राकृतिक शक्तियाँ एक दूसरे के साथ प्रतिस्पर्धा करके नई 'बलों' का निर्माण करती हैं। इन बलों में गुरुत्वाकर्षण तरंगें, अवरक्त-, पराबैंगनी विकिरण और अन्य गड़बड़ी शामिल हैं, साथ ही उच्च ऊंचाई वाली हवाएं जो डायनेमो बनाकर पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र में आयनों (आवेशित परमाणु) को उड़ाती हैं। ये सभी बल तटस्थ और आवेशित कणों के बीच टकराव का कारण बनते हैं, जिससे वे आवेश का आदान-प्रदान कर सकते हैं, ऊर्जा और गति को उनके बीच स्थानांतरित कर सकते हैं। सूर्य के 'निष्क्रिय' या शांत होने पर भी ये प्रक्रियाएँ सक्रिय रहती हैं। लेकिन जब सौर 'तूफान' होता है तो घटनाओं का एक चरमोत्कर्ष होता है। आवेशित कणों और विकिरण का प्रलयकारी विस्फोट कुछ ही घंटों में वैश्विक थर्मोस्फेरिक परिसंचरण को पूरी तरह से पुनर्व्यवस्थित कर देता है।
जब इन कारकों को अधिक बारीकी से देखा जाता है तो कोई भी समझ सकता है कि वे स्थान और समय में भिन्न हो सकते हैं। पृथ्वी की सतह पर पहुंचने से पहले ऊपरी वायुमंडल सूर्य से पराबैंगनी ऊर्जा की सबसे छोटी तरंग दैर्ध्य को फ़िल्टर करता है। यह अनुमान लगाया गया है कि कुल सौर विकिरण उत्पादन 11 साल के सौर चक्र में लगभग 0.1% तक भिन्न हो सकता है; कुछ प्रतिशत से पराबैंगनी; बहुत कम समय के पैमाने पर 10 से 100 के कारकों द्वारा अत्यधिक पराबैंगनी और एक्स-रे।
सौर शांत समय के दौरान चलने वाली ज्वारीय पवन प्रणाली की उत्पत्ति बहुत जटिल है और माना जाता है कि यह निचले वातावरण के दायरे में उत्पन्न होती है। हाल के अध्ययनों, उपग्रह अवलोकनों और अनुकरण के माध्यम से, सौर शांत समय के दौरान आयनोस्फेरिक मौसम को चलाने में कम वायुमंडलीय बल की प्रमुख भूमिका का दृढ़ता से संकेत दिया है।
कई भूभौतिकीविदों के अनुसार, 80 और 120 किमी के बीच का क्षेत्र एक ऐसा क्षेत्र है जिसका निरीक्षण और अध्ययन करना इतना कठिन है कि उन्होंने इसे "अनदेखा" नाम दिया है। इसे औपचारिक रूप से मेसोस्फीयर और निचला थर्मोस्फीयर (एमएलटी) कहा जाता है। इस अज्ञान क्षेत्र का अध्ययन करने वाले वैज्ञानिकों के लिए इस क्षेत्र की सबसे आकर्षक घटना वायुमंडलीय ज्वार है। ये सौर इनपुट से जुड़े हवा, तापमान और दबाव में वैश्विक स्तर पर भिन्नताएं हैं। वे पूरे वातावरण में नियमित रूप से होते हैं और दिन में एक या दो बार (दैनिक और अर्ध-दैनिक रूप से) देखे जाते हैं, जिनमें छोटे ज्वार अधिक अंतराल पर होते हैं। ज्वार सूर्य के साथ पश्चिम की ओर बढ़ते हैं, जो सौर विकिरण द्वारा संचालित होता है और विभिन्न ऊंचाइयों पर इसका अवशोषण और पुन: उत्सर्जन होता है।
वायुमंडलीय ज्वार की उपस्थिति लंबे समय से जानी जाती है। इसका सुराग भूमध्य रेखा के पास सतही वायु दाब में लंबे समय से प्रलेखित प्रवृत्ति में पाया गया, जिसने हर 12 घंटे में एक छोटी लेकिन अलग वृद्धि और गिरावट का खुलासा किया। इस प्रकार, हवाएं और लहरें हमारे वायुमंडल की निचली और ऊपरी परतों के युग्मन के लिए जिम्मेदार हैं। गैसीय घटक, जब वे वायुमंडल में ऊपर उठते हैं, तो उनका घनत्व तेजी से कम हो जाता है, जिससे वायुमंडलीय तरंगें पैदा होती हैं जो आयाम में बढ़ती हैं। यह वे अपने गतिज ऊर्जा घनत्व को संरक्षित करने के लिए करते हैं।
80 से 120 किमी क्षेत्र में उत्पन्न वायुमंडलीय तरंगों को वायुमंडलीय राडार द्वारा कुशलता से मॉनिटर किया जा सकता है। इन्हें एमएलटी राडार भी कहा जाता है और ये विभिन्न स्थानिक और लौकिक पैमानों की वायुमंडलीय तरंगों पर जानकारी का खजाना प्रदान करते रहे हैं। वैश्विक और बड़े पैमाने वाले ज्वार और ग्रह तरंगें हैं, जबकि गुरुत्वाकर्षण तरंगें छोटे पैमाने की होती हैं। ये दोनों अपने स्रोत क्षेत्र से महत्वपूर्ण मात्रा में ऊर्जा और संवेग ले जाते हैं जो निचले वातावरण में स्थित है। दोनों बड़े और छोटे पैमाने की तरंगें निचले और ऊपरी वायुमंडल के बीच गतिशील युग्मन के लिए जिम्मेदार हैं।इन प्रक्रियाओं का अध्ययन करने का सबसे अच्छा तरीका मोटे तौर पर चीजों में होना होगा। यह फिलहाल संभव नहीं है। अगली सबसे अच्छी बात यह होगी कि उन परिवर्तनों को प्रयोगशाला के सुरक्षित दायरे से देखकर उन्हें समझ लिया जाए।
आईआईजी बस यही कर रहा है। इसकी आंखें मध्यम आवृत्ति (एमएफ) राडार के माध्यम से वातावरण पर प्रशिक्षित हैं। ये रडार 80 से 98 किमी की ऊंचाई पर स्थित क्षेत्र में होने वाले क्षैतिज पवन क्षेत्र परिवर्तनों की जानकारी एकत्र करते हैं। तिरुनेलवेली और कोल्हापुर में दो एमएफ रडार लगाए गए हैं। पहला भूमध्यरेखीय क्षेत्र में है और दूसरा मध्य अक्षांश क्षेत्र में है। दोनों लगभग आठ अक्षांशीय डिग्री की दूरी से अलग होते हैं।
एमएफ ऑब्जर्वेशनल डेटा तिरुनेलवेली से 18 वर्षों से अधिक तक फैला हुआ है और इसने समय-माध्य क्षेत्रीय प्रवाह, ग्रह-पैमाने की लहरों, ज्वार और छोटे पैमाने पर गुरुत्वाकर्षण तरंगों को समझने के बारे में जानकारी का खजाना खोल दिया है। इन अध्ययनों में बहुत अधिक मौसम-प्रेरित परिवर्तनशीलता पाई गई है, जो हवा, तापमान और आयनमंडल की संरचना में काफी परिवर्तनशीलता का कारण बनती है। यह भी माना जाता है कि यह मौसम-प्रेरित परिवर्तनशीलता सौर और ऑरोरल-प्रेरित परिवर्तनशीलता के साथ परस्पर क्रिया कर सकती है, जिससे यह सौर-स्थलीय युग्मन को समझने की एक महत्वपूर्ण कुंजी बन जाती है।
तिरुनेलवेली एमएफ रडार डेटा ने अल नीनो और ऊपरी वायुमंडलीय ज्वार के बीच टेलीकनेक्शन, और भूमध्यरेखीय काउंटर इलेक्ट्रोजेट और एमएलटी क्षेत्र में अर्ध-दैनिक ज्वार के बीच अंतर्संबंध पर भी संकेत दिया है। उत्तरार्द्ध अचानक समताप मंडल के गर्म होने की घटनाओं के दौरान अधिक प्रमुखता से देखा जाता है।
दो स्थानों पर चल रहे कुछ अध्ययनों में ज्वारीय परिवर्तनशीलता के स्रोतों को समझने के लिए राडार अवलोकनों के साथ वैश्विक स्तर के ज्वार के उपग्रह अवलोकनों को जोड़ा गया है। इस डेटा का विश्लेषण एक नैदानिक ​​उपकरण के रूप में किया जाता है, जो निम्न अक्षांश विद्युत क्षेत्रों और धाराओं के बारे में जानकारी प्रदान करता है।
आईआईजी ने उच्च प्रदर्शन कंप्यूटिंग प्राप्त की है, और जमीन और उपग्रह-आधारित डेटा के संग्रह के साथ, यहां भूमध्यरेखीय एरोनॉमी समुदाय आयनोस्फेरिक हवाओं, विद्युत क्षेत्रों, धाराओं, अनियमितताओं और इस तरह के ड्राइविंग में नीचे से वायुमंडलीय बल की भूमिका को समझने के लिए बेहतर रूप से तैयार है। दिन-प्रतिदिन के समय में अन्य सुविधाएँ।