अभ्यासघटक : बाष्पीभवन वातावरणातील आर्द्रता सांद्रीभवन व घनीभवन ढग व ढगांचे प्रकार ढगफुटी

प्रस्तावना :

हवेचा दमटपणा तसेच कोरडेपणा आपण वर्षभरात अनुभवत असतो. वाळवंटी प्रदेश, किनारी प्रदेश व पर्वतीय प्रदेशांमध्ये हवेच्या स्थितीत वेगवेगळे बदल आढळतात.

• राजस्थान — कोरडी व उष्ण हवा, बाष्प अत्यल्प; लोक सुती व सैल पेहराव वापरतात.
• काश्मीर खोरे — थंड व कोरडी हवा, बाष्पाचे प्रमाण अल्प; लोक पूर्ण अंग उबदार कपड्यांनी झाकतात.
• मुंबई — उष्ण व दमट हवा, बाष्पाचे प्रमाण जास्त; आकाशात काळे ढग जमल्यास उष्णता अधिक वाढते.

उष्ण, दमट, कोरडी, थंड हे सर्व शब्द हवेचे स्थितीदर्शक आहेत आणि त्यांची सांगड वातावरणातील बाष्पाशी असते. बाष्प हा घटक वातावरणात अदृश्य स्थितीत असतो व पर्जन्यस्थिती निर्माण होण्यासाठी तो आवश्यक असतो.

बाष्पीभवन :

बाष्पीभवन म्हणजे पाण्याचे बाष्पात रूपांतर होण्याची प्रक्रिया होय. हवेमध्ये बाष्प हे अदृश्य स्वरूपात असते. बाष्पीभवनाविषयीची सविस्तर माहिती खालीलप्रमाणे आहे:

बाष्पीभवनाच्या वेगावर परिणाम करणारे घटक: बाष्पीभवनाचा वेग प्रामुख्याने हवेची शुष्कता, तापमान आणि वाऱ्याचा वेग या घटकांवर अवलंबून असतो.

• हवेची शुष्कता: हवा जेवढी जास्त कोरडी (शुष्क) असते, तेवढा बाष्पीभवनाचा वेग जास्त असतो. याउलट हवा दमट असल्यास बाष्पीभवनाचा वेग कमी होतो.
• तापमान: तापमान जास्त असल्यास बाष्पीभवनाचा वेग वाढतो. उष्ण हवामानामध्ये पाण्याची वाफ होण्याची प्रक्रिया जलद होते.
• वाऱ्याचा वेग: वाऱ्याचा वेग जास्त असल्यास बाष्पीभवन जलद गतीने होते, तर वाऱ्याचा वेग कमी असल्यास बाष्पीभवनाचा वेगही कमी असतो.

बाष्पीभवनाचे प्रादेशिक वितरण:

• विषुववृत्तीय प्रदेश: विषुववृत्तावर सूर्यकिरणे लंब्रूप पडतात, त्यामुळे तेथे तापमान जास्त असते. या अधिक तापमानामुळे विषुववृत्तीय भागात बाष्पीभवनाचा वेग सर्वाधिक असतो आणि हवेत बाष्पाचे प्रमाणही अधिक आढळते.
• ध्रुवीय प्रदेश: या प्रदेशात तापमान अत्यंत कमी असते, त्यामुळे बाष्पीभवनाचा वेगही अत्यंत कमी आढळतो.
• सागरी व किनारी भाग: महासागर आणि समुद्रातील पाण्याचे सातत्याने बाष्पीभवन होत असते. त्यामुळे समुद्रकिनारी भागात हवेतील बाष्पाचे प्रमाण अधिक असून हवा दमट असते.
• खंडातर्गत भाग: समुद्रकिनाऱ्यापासून लांब असलेल्या खंडातर्गत भागात बाष्पीभवनाचा वेग आणि बाष्पाचे प्रमाण कमी असते, परिणामी येथील हवा कोरडी असते.

थोडक्यात, ज्या ठिकाणी तापमान आणि वाऱ्याचा वेग जास्त असतो व हवा कोरडी असते, तिथे बाष्पीभवन मोठ्या प्रमाणात घडते.

वातावरणातील आर्द्रता (Humidity) :

• आर्द्रता : हवेतील बाष्पाचे प्रमाण म्हणजे आर्द्रता. हवेचा दमटपणा किंवा कोरडेपणा आर्द्रतेच्या (बाष्पाच्या) प्रमाणावर अवलंबून असतो.
• बाष्पधारण क्षमता : हवा विशिष्ट तापमानास विशिष्ट प्रमाणातच बाष्प धारण करू शकते. हवा जसजशी थंड होते तसतशी तिची बाष्पधारण क्षमता कमी होते; गरम हवा थंड हवेपेक्षा जास्त बाष्प धारण करू शकते.
• बाष्पसंपृक्त स्थिती : एका विशिष्ट तापमानास हवेची बाष्पधारण क्षमता व बाष्पाचे प्रमाण सारखेच असल्यास ती स्थिती बाष्पसंपृक्त स्थिती होय. उदा., १५° से.
• तापमानावर एका घनमीटर हवेची बाष्पधारण क्षमता १२.८ ग्रॅम असते. तेवढेच बाष्प त्या हवेत असल्यास ती हवा बाष्पसंपृक्त आहे असे म्हणतात.
• हवा बाष्पसंपृक्त झाल्यानंतर हवेत अतिरिक्त बाष्प असल्यास व तापमान थंड असल्यास पृथ्वीवर पर्जन्य किंवा हिमवर्षाव होतो.

आर्द्रतेचे मापन सामान्यपणे ग्रॅम प्रति घनमीटर या एककात केले जाते. कोणत्याही तापमानाला हवेतील आर्द्रतेचे प्रमाण ० ग्रॅम/मी³ असल्यास हवा कोरडी असते.

आर्द्रता मोजण्याच्या पद्धती

(अ) निरपेक्ष आर्द्रता (Absolute Humidity)

• निरपेक्ष आर्द्रता एका घनमीटर हवेमध्ये किती ग्रॅम बाष्प आहे त्यावरून काढली जाते.

• सागरी भागात हवेची निरपेक्ष आर्द्रता भूभागावरील हवेपेक्षा अधिक असते.
• विषुववृत्तीय प्रदेशात निरपेक्ष आर्द्रता जास्त असते, तर ध्रुवाकडे ती कमी कमी होत जाते.
• पृथ्वीवरील जमीन व पाणी यांचे वितरण आणि ऋतुमान यानुसारही निरपेक्ष आर्द्रतेत फरक पडतो.
• याचे मापन प्रामुख्याने ग्रॅम प्रति घनमीटर (g/m³) अशा एककात केले जाते.

(आ) सापेक्ष आर्द्रता (Relative Humidity) :

सापेक्ष आर्द्रता : एका विशिष्ट तापमानास व घनफळास असलेल्या हवेतील निरपेक्ष आर्द्रता व त्याच तापमानावरील बाष्पधारण क्षमता यांच्या गुणोत्तरावरून काढली जाते. ती टक्केवारीत व्यक्त केली जाते.

सापेक्ष आर्द्रतेविषयी महत्त्वाचे मुद्दे :

• साधारणपणे सकाळी व रात्री सापेक्ष आर्द्रता जास्त असते.
• दिवसा तापमान वाढल्यामुळे सापेक्ष आर्द्रता कमी होते.
• समुद्रकिनाऱ्याजवळील प्रदेशात सापेक्ष आर्द्रता जास्त असते, त्यामुळे तेथील हवा दमट असते.
• वाळवंटी प्रदेशात सापेक्ष आर्द्रता कमी असते, त्यामुळे तेथील हवा कोरडी असते.
• ध्रुवीय प्रदेशात कमी तापमानामुळे बाष्पीभवन कमी होते, त्यामुळे तिथे निरपेक्ष आर्द्रता कमी असते.
• हवेचे तापमान जितके जास्त तितकी बाष्पधारण क्षमता अधिक असते; उंचावर हवा थंड होत जाते त्यामुळे बाष्पधारण क्षमताही कमी होत जाते.

आर्द्रतेचे मानवी जीवनावर होणारा परिणाम:

• आरोग्य: हवेत आर्द्रतेचे प्रमाण जास्त असल्यास शरीराला जास्त घाम येतो आणि लवकर थकवा जाणवतो. आर्द्रता कमी असल्यास वातावरण आल्हाददायक वाटते.

• दैनंदिन कामे: हवेत आर्द्रता जास्त असल्यास धुतलेले कपडे वाळण्यास उशीर लागतो. तसेच घरातील अन्नपदार्थांवर बुरशी लागून ते लवकर खराब होण्याची शक्यता असते. याउलट, हवा कोरडी (कमी आर्द्रता) असल्यास कपडे लवकर वाळतात

सांद्रीभवन व घनीभवन (Condensation) :

• सांद्रीभवन : वातावरणातील वायुरूप बाष्पाचे जलरूपात परिवर्तन होण्याची क्रिया.
• घनीभवन : वातावरणातील बाष्पाचे घनरूपात (हिम) परिवर्तन होण्याची क्रिया.

हवेचे तापमान कमी झाल्यास बाष्पधारण क्षमता कमी होते. हवेची सापेक्ष आर्द्रता १०० टक्के झाल्यावर बाष्पाचे सांद्रीभवन होऊ लागते — त्या वेळी हवा दवबिंदू तापमान पातळीला असणे आवश्यक असते.

सांद्रीभवनासाठी आवश्यक बाबी :

• हवेचे तापमान कमी होणे
• सापेक्ष आर्द्रता वाढणे (१०० टक्क्यांपर्यंत)
• मोकळ्या वातावरणात बाष्पाचे सांद्रीभवन सूक्ष्मकणांभोवती (धूलिकण, क्षार इत्यादी) होते

दव, दहिवर, धुके ही जमिनीलगत आढळणारी, तर जमिनीपासून उंचावर आढळणारे ढग ही सांद्रीभवनाची रूपे आहेत.

धुके व धुरके यातील फरक : धुके हे हवेतील निव्वळ बाष्पापासून बनते, तर धुरके हे हवा प्रदूषित असणाऱ्या क्षेत्रात धुके आणि धूर यांपासून बनते.

ढग व ढगांचे प्रकार :

ढग : हवेतील धूलिकणांमुळे वातावरणात जास्त उंचीवर तरंगणारे जलकण व हिमकण एकत्र येऊन मोठ्या आकाराचे बनतात, त्याला 'ढग' असे म्हणतात. ढग हे वातावरणातील सांद्रीभवन आणि घनीभवनाचे महत्त्वाचे रूप आहे.

• ढगांमधील जलकण आणि हिमकण अत्यंत सूक्ष्म व वजनविरहित असल्याने ते आकाशात तरंगतात.
• जमिनीलगत बाष्पाचे प्रमाण जास्त असल्याने कमी उंचीवरील ढग आकाराने मोठे असतात, तर अधिक उंचीवर बाष्प कमी असल्याने ढग आकाराने लहान असतात.

ढग तयार होण्याची प्रक्रिया :

सूर्याच्या उष्णतेने जमीन व पाणी तापते → पृष्ठालगतची हवा तापून प्रसरण पावते व घनता कमी होते → गरम हवा उंचावर जाते → उंचावर तापमान कमी होऊन बाष्पधारण क्षमता कमी होते → सापेक्ष आर्द्रता वाढते → बाष्पाचे जलकणांत/हिमकणांत रूपांतर होते (दवबिंदू तापमान पातळी) → धूलिकणांभोवती एकत्र येऊन ढग तयार होतात. हवेच्या जोरदार ऊर्ध्वगामी प्रवाहामुळे ढग हवेत तरंगत राहतात.

उंचीनुसार ढगांचे तीन मुख्य गट पडतात (ढगांच्या तळाकडील उंचीवरून ठरतात):

• अति उंचीवरील ढग — सुमारे ७००० ते १४००० मी
• मध्यम उंचीचे ढग — सुमारे २००० ते ७००० मी
• कमी उंचीचे ढग — २००० मी पेक्षा कमी

(अ) जास्त उंचीवरील ढग :

या ढगांमध्ये हिम स्फटिकांचे प्रमाण जास्त असते. यांचे तीन उपप्रकार — सिरस, सिरो क्युम्युलस व सिरो स्ट्रेटस.

• सिरस — मुख्यतः तंतुमय स्वरूपाचे.
• सिरो क्युम्युलस — लहान लहान लाटांच्या समुदायांसारखे स्वरूप.
• सिरो स्ट्रेटस — वळ्या पडलेल्या चादरीसारखे दिसतात; भोवती बरेचदा तेजोमंडल असते.

(आ) मध्यम उंचीवरील ढग :

यात अल्टो क्युम्युलस व अल्टो स्ट्रेटस यांचा समावेश होतो.

• अल्टो क्युम्युलस — स्तरांच्या स्वरूपात, तरंगासारखी रचना; पांढऱ्या रंगाचे, करड्या छटा.
• अल्टो स्ट्रेटस — कमी जाडीचे थर; यातून सूर्यदर्शन होऊ शकते, पण दुधी काचेतून पाहिल्यासारखे दिसते.

(इ) कमी उंचीवरील ढग :

यात पाच प्रकार आढळतात.

• स्ट्रॅटो क्युम्युलस — थर असलेले, पांढरा ते धुरकट रंग, गोलाकार पुंजके.
• स्ट्रेटस — थर असलेले, राखाडी रंग, तळाकडील भाग एकसमान.
• निम्बो स्ट्रेटस — जाड थरांचे, गडद राखाडी रंगाचे; यापासून रिमझिम पाऊस व हिमवर्षाव होऊ शकतो.

विशिष्ट विस्तार असणारे ढग:

• क्युम्युलस — भूपृष्ठापासून ५०० ते ६०० मी उंचीदरम्यान उभा विस्तार; अवाढव्य, घुमटाकार, करड्या रंगाचे; आल्हाददायक हवेचे निदर्शक. उभा विस्तार वाढल्यास क्युम्युलो निम्बसमध्ये रूपांतर होते.
• क्युम्युलो निम्बस — वादळाचे निदर्शक; काळ्या रंगाचे, घनदाट, पर्वतकाय; माथ्याजवळील भाग ऐरणीसारखा सपाट; गडगडाट व वीज यांसह वादळी पाऊस, कधी गारपीटही होते (फार काळ टिकत नाही).

क्युम्युलो निम्बस ढग व वीज कशी तयार होते?

• ढगांच्या वरच्या भागात धन (+) व खालच्या बाजूला ऋण (−) प्रभार असतो; खालील जमीन नेहमी धनप्रभारयुक्त असते.
• भारांमधील फरकामुळे विद्युत प्रभार निर्माण होऊन विजेचा लखलखाट होतो व आकाश क्षणमात्र उजळते.
• विजेच्या अतिउष्णतेमुळे भोवतालची हवा एकदम प्रसरण पावते व त्यामुळे मोठा गडगडाट ऐकू येतो.
• या ढगांतून पडणारे पावसाचे थेंब मोठे असतात — कारण थेंब ढगात वरखाली फिरत आणखी पाणी जमवतात; जड झाल्यावर पावसाच्या स्वरूपात पडतात. ढगातील हवा फार थंड असल्यास थेंब गोठून गारांच्या स्वरूपात पडतात — यालाच गारपीट म्हणतात.

ढगफुटी (Cloudburst) :

ढगफुटी हा वृष्टीचा एक प्रकार आहे. जोरदार ऊर्ध्वगामी वाऱ्यांमुळे जमिनीकडे येणारे पावसाचे थेंब ढगातच थोपवले जातात. या थेंबांचे गारांमध्ये रूपांतर होऊन ढग जड होतात व हे वजन ऊर्ध्वगामी वारे पेलू शकत नाहीत. अशा वेळी मोठ्या गारांसह मुसळधार पाऊस पडतो, यालाच ढगफुटी म्हणतात.

• एखाद्या लहान किंवा विशिष्ट भूभागावर सुमारे १०० मिमी किंवा त्यापेक्षा अधिक पाऊस पडतो.
• हा प्रकार प्रामुख्याने पर्वतीय प्रदेशात आढळतो.
• भारतामध्ये हिमालयाच्या रांगांत असलेल्या राज्यांमध्ये अशा प्रकारचा पाऊस पडलेला आढळतो.