भूपट्ट विवर्तन : माहिती आणि महती

भूपट्ट विवर्तन : माहिती आणि महती

पूर्वप्रकाशन – मनोगत दिवाळी अंक २००८

आपली पृथ्वी अतिशय वैशिष्ट्यपूर्ण आहे. पृथ्वीवरील सजीवांचे अस्तित्व हे जरी सर्वात महत्त्वाचे आणि पृथ्वीचे खास असे वैशिष्ट्य असले, तरी त्याव्यतिरिक्तही पृथ्वीची आणखी काही वैशिष्ट्ये आहेत. पृथ्वीवरचे (द्रव) पाण्याचे अस्तित्व, पृथ्वीचा इतर ग्रहांच्या तुलनेत मोठा असलेला चंद्र, ह्याचबरोबर पृथ्वीचे आणखी एक महत्त्वाचे वैशिष्ट्य म्हणजे पृथ्वीवर असणार्‍या पर्वतरांगा. पर्वत इतर ग्रहांवरही आढळतात. सौरमालेतील सर्वात उंच पर्वत म्हणजे “ग्रेट ऑलिंपस मॉन” हा मंगळावरचा मृत ज्वालामुखी पर्वत (volcanic mountain). मात्र, इतर ग्रहांवरचे पर्वत हे सुटे, एकेकटे आहेत. पर्वतरांगा पृथ्वी वगळता इतर ग्रहांवर आढळत नाहीत. ह्याचे कारण? ते म्हणजे पृथ्वीचे आणखी एक वैशिष्ट्य – भूपट्ट विवर्तन, अर्थात प्लेट टेक्टॉनिक्स!

जगाच्या नकाशाकडे पाहताना काही खंडांचे काही भाग हे इतर खंडांपासून तोडून तयार झाले असावेत असे दिसतात. दक्षिण अमेरिकेचे पूर्व किनार्‍यापाशी असलेले नाकाड आफ्रिकेच्या पश्चिम किनार्‍याच्या बगलेत अगदी फिट्ट बसेल असे दिसते. एकूणच, प्रशांत महासागराच्या पूर्व आणि पश्चिम किनार्‍यांकडे बारकाईने बघता असे फिट्ट बसणारे बरेच आकार सापडतील. त्यांकडे पाहून पूर्वी सगळे खंड एकत्रित स्वरूपात असावेत आणि त्यांचा मिळून एक महाखंड अस्तित्त्वात असावा असा कयास १९१२ मध्ये आल्फ्रेड वेगनर ह्या जर्मन भूगोलतज्ज्ञाने सर्वप्रथम केला. त्यांनी ह्या महाखंडास ‘पँजिआ’ म्हणजे ग्रीक भाषेत “अखिल भूमी” (all lands) असे नाव दिले. वेगनरच्या मते महाखंडाची शकले होऊन ती इतरत्र तरंगत गेली असावीत. वेगनरच्या ह्या सिद्धांताला पुढे “भूखंड वहन” वा “कॉण्टिनेण्टल ड्रिफ्ट” असे नाव मिळाले. दक्षिण अमेरिकेच्या पूर्व किनार्‍यावर आणि आफ्रिकेच्या पश्चिम किनार्‍यावर सारख्या प्रकारचे जीवाश्म सापडणे, दक्षिण अमेरिका आणि दक्षिण आफ्रिकेमध्ये हिमनद्यांमुळे निर्माण झालेली भूवैशिष्ट्ये सारख्याच प्रकारची असणे, असे काही पुरावे वेगनरने त्याच्या सिद्धांतांच्या पुष्ट्यर्थ दिले. भूखंडांचे वहन आणि त्यामुळे त्यांचे एकमेकांवर आदळणे हे पर्वतनिर्मितीस कारणीभूत झाले असावे असा जोडसिद्धांतही त्यांनी मांडला. भारतीय भूखंड आशियाई भूखंडावर आदळून हिमालयाची निर्मिती झाली असावी असा कयास त्यांनी मांडला होता. मात्र, भूखंडांना तरंगत दूर नेण्यासाठी नेमकी कोणती बले कारणीभूत होतात? हे भूखंड तरंगतात तरी नेमके कशावर? अशा प्रश्नांची समाधानकारक उत्तरे त्यांना देता आली नाहीत आणि वेगनरचे सिद्धांत योग्य असूनही दीर्घकाळ दुर्लक्षित राहिले.

पुढे १९२९ मध्ये आर्थर होम्सने वेगनरच्या सिद्धांतांमधील भूखंडांच्या तरंगण्याचे स्पष्टीकरण पृथ्वीच्या पोटातील अभिसरणामध्ये असल्याचे दाखविले. मात्र वेगनरच्या सिद्धांताकडे झालेल्या दुर्लक्षाचा परिणाम म्हणून होम्सकडेही दुर्लक्ष झाले. शिवाय, १९५० च्या सुमारास आणि त्यानंतर लागलेले सागरतळ आणि भूशास्त्राविषयक शोध वेगनर आणि होम्सच्या सिद्धांतांचे योग्य स्पष्टीकरण करू शकले. १९५० नंतर प्रकाशात आलेल्या पुढील चार घटना ह्या भूपट्ट विवर्तनाच्या सिद्धांताला बळकटी देणार्‍या ठरल्या. ह्या घटनांनी भूपट्ट विवर्तनाबद्दल मोलाची माहिती पुरवली आणि पुढील संशोधनास दिशाही दिली.

• सागरतळ उंचसखल आहे, सागरतळावर गर्ता, डोंगरदर्‍या, कडेकपारी आहेत ह्याचे पुरावे मिळाल्यामुळे सागरतळ हा सहसा सपाट असावा अशी पूर्वी असलेली समजूत त्यावेळी मोडीत निघाली.
• पृथ्वीच्या भूशास्त्रीय इतिहासामध्ये पृथ्वीच्या चुंबकक्षेत्राने अनेकवेळा दिशा बदलली आहे हे सिद्ध झाले. दुसर्‍या महायुद्धाच्या कालखंडामध्ये पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचा सखोल अभ्यास झाला.
• सागरतळ विस्ताराचा (seafloor spreading) आणि पर्यायाने सागरतळाची सतत निर्मिती आणि र्‍हास होत असल्याचा सिद्धांत मांडला गेला.
• पहिल्या महायुद्धात भाग घेतलेल्या अनेक राष्ट्रांच्या पाणबुड्यांनी सागरतळ पिंजून काढला, तेव्हा सागरतळाशी होणारे ज्वालामुखींचे उद्रेक हे सागरी गर्तांपाशी (trenches) आणि समुद्री पर्वतरांगांपाशी सर्वाधिक प्रमाणात होतात हे उघड झाले. पुढे ह्या समुद्री पर्वतरांगा म्हणजेच भूपट्टांचे सीमाभाग, भूपट्टांचे जोड असल्याचे स्पष्ट झाले.

१९५० च्या आसपास सागरी तळाचा मोठ्या प्रमाणात अभ्यास होण्यास सुरुवात झाली. त्यामुळे सागरतळाच्या रचनेबद्दल बरीच माहिती जमा झाली, सागरतळाचे सखोल आणि अचूक नकाशे उपलब्ध झाले. सागरतळावरील नि:क्षेपांचा (deposits) तसेच सागरतळाच्या रासायनिक घटनेचा सखोल अभ्यास केला गेला. त्यानंतर १९६१ मध्ये डेइट्झ आणि १९६२ मध्ये हॅरी हेस ह्यांनी भूखंडांच्या प्रचलनाची कारणे स्पष्ट केली. पृथ्वीच्या पोटातील वितळलेल्या शिलारसातील (lava) प्रक्रमण प्रवाहांमध्ये (convection currents) भूखंड प्रचलनाचे स्पष्टीकरण दडलेले आहे.

भूपट्ट विवर्तन म्हणजे काय? हे समजावून घेण्यासाठी पृथ्वीचे अंतरंग कसे आहे ते थोडक्यात पाहू. पृथ्वी ही तीन मुख्य भागांची वा थरांची बनलेली आहे. पृथ्वीच्या केंद्राभोवती गाभा (core), गाभ्याभोवती प्रावरण (mantle) आणि प्रावरणाभोवती भूकवच (crust) अशी पृथ्वीची ढोबळ रचना आहे (आकृती १ पाहा). भूकवचाची जाडी ० ते १०० किलोमीटर (किमी) असते. खंडांखालील कवचाची जाडी सरासरी ३० किमी असते तर मोठ्या पर्वतांखाली कवच सुमारे १०० किमी जाड असू शकते. महासागराखाली भूकवचाची जाडी सुमारे ५ किमी असते. कवचाखाली सुमारे २९०० किमी जाडीचे प्रावरण उष्ण आणि दाट अशा प्रवाही खडकांचे बनलेले आहे. प्रावरणाचा वरचा थर घन असून हा वरचा घन भाग आणि भूकवच मिळून तयार होणार्‍या थरास शिलावरण (lithosphere) असेही म्हटले जाते. जसजसे गाभ्याकडे जावे तसतसे पृथ्वीच्या पोटातले तापमान आणि दाब वाढत जातो. गाभ्याचे अंतर्गाभा आणि बाह्यगाभा असे दोन भाग केले जातात. सुमारे १२५० किमी जाडीचा अंतर्गाभा हा घन असून मुख्यत: लोह आणि निकेल यांपासून तयार झालेला आहे, तर सुमारे २२०० किमी जाडीचा बाह्यगाभा हा वितळलेल्या, प्रवाही स्वरूपात आहे. पृथ्वीच्या अंतरंगाचे हे स्वरूप भूपट्ट विवर्तनास कारणीभूत होते.

आकृती १ – पृथ्वीची अंतर्गत रचना ( www.uvm.edu येथून सुधारित.)

भूपट्ट विवर्तन कसे होते?

पाण्याचे भांडे खालून तापवल्यास ज्याप्रमाणे पाण्यामध्ये प्रक्रमण प्रवाह तयार होतात तसे प्रवाह पृथ्वीच्या पोटातील प्रचंड उष्णतेमुळे वितळलेल्या प्रावरणाच्या अर्ध-द्रव मिश्रणामध्ये निर्माण होतात. पृथ्वीच्या पोटातील किरणोत्सर्गामुळे तापलेले प्रावरणाचे भाग प्रसरण पावल्याने हलके होऊन वरच्या दिशेने प्रवाहित होतात. भूकवचाखाली ते कवचाला समांतर वाहतात आणि थंड झाले की पुन्हा खाली खचतात (आकृती २ पाहा). हे प्रक्रमण प्रवाह स्वत:बरोबर त्यांवर तरंगणार्‍या भूपट्टांना वाहून नेतात.

आकृती २ – भूपट्ट विवर्तनास कारणीभूत ठरणारे प्रक्रमण प्रवाह (platetectonics.com येथून सुधारित). (पाण्यातील प्रक्रमण प्रवाह दाखविणारी आकृती www.ankn.uaf.edu येथून सुधारित.)

भूपट्ट अनेक आकारांचे असतात. खंडीय (continental) भूपट्ट हे मुख्यत: ग्रॅनाईटचे तर समुद्रतळांना अस्तर लावणारे समुद्री भूपट्ट (oceanic) बेसॉल्टचे (basalt) बनलेले असतात. ग्रॅनाईट हे बेसॉल्टच्या तुलनेत कमी घनतेचे असते. बहुतेक भूपट्टांमधील सीमाभाग समुद्रतळाशी असल्याने जमिनीवरून सहज दिसत नाहीत. मात्र, समुद्रतळाचे नकाशे तयार करण्याची पद्धत आणि तंत्रज्ञान विकसित झाल्यावर भूपट्ट सीमांचा नकाशा तयार झाला. (आकृती २ पहा.) समुद्रतळाशी पर्वतरांगा लांबवर गेलेल्या आढळतात. चामड्याचे दोन तुकडे एकत्र शिवल्यावर शिवण उठून दिसावी तशा दिसणार्‍या ह्या पर्वतरांगांना सागरमध्य पर्वतरांगा (mid oceanic ridges) म्हणतात.

आकृती ३ – पृथ्वीचे शिलावरण अनेक भूपट्टांमध्ये विभागलेले आहे. एकाच भूपट्टामधील खंड आणि समुद्री भाग वेगळा दाखविण्यासाठी एकाच रंगाच्या दोन छटांचा वापर केलेला आहे, तर एक भूपट्ट दुसर्‍यापासून वेगळा दाखविण्यासाठी वेगवेगळ्या रंगांचा वापर केलेला आहे. भूपट्टांची सीमा काळ्या रंगाने दाखवलेली आहे. सागरमध्य पर्वतरांगा (mid oceanic ridges) ह्या काळ्या रेषांपाशी आहेत.

पृथ्वीची पाठ सुमारे सात मोठ्या (युरेशियन भूपट्ट, उत्तर अमेरिकी भूपट्ट, दक्षिण अमेरिकी भूपट्ट, ऑस्ट्रेलियन भूपट्ट, आफ्रिकी भूपट्ट, अंटार्क्टिकी भूपट्ट आणि पॅसिफिक भूपट्ट) आणि सुमारे चौदा लहान भूपट्टांनी (उदाहरणार्थ, भारतीय भूपट्ट, अरबी भूपट्ट, स्कॉटिया भूपट्ट, नाझ्का भूपट्ट वगैरे) बनलेली आहे (आकृती ३ पाहा). सध्या अस्तित्वात असणार्‍या मोठ्या भूपट्टांपैकी पॅसिफिक भूपट्ट वगळता इतर मोठे भूपट्ट समुद्र आणि खंड (भूमी) अशा दोन्हींचे मिळून तयार झालेले आहेत तर पॅसिफिक भूपट्ट हा केवळ समुद्री भूपट्ट आहे. ह्या भूपट्टांच्या आकारात आणि आकारमानामध्ये सतत बदल होत असतात. बहुतेक समुद्री भूपट्ट हे खंडीय भूपट्टांखाली खचत आहेत. असे सतत होऊन हे भूपट्ट कायमचे नाहीसेही होऊ शकतात. उदाहरणार्थ, उत्तर अमेरिकेच्या पश्चिमेला असलेला जुआन डी फुका हा भूपट्ट पूर्वी मोठा भूपट्ट होता. हा भूपट्ट खचत गेल्याने आता केवळ छोटा भूपट्ट अवशेष उरला आहे. ह्या भूपट्टांच्या सतत हालचाली होत असून ह्या हालचालींमुळे भूपट्ट कधी एकमेकांवर आदळतात, कधी एकमेकांना समांतर घासतात, तर कधी एकमेकांपासून दूर जातात. सीमाभाग आणि सीमाभागातील भौगोलिक प्रदेशांसाठी आकृती ४ पाहा. दोन भूपट्टांमधील सीमाभाग पुढील चार मुख्य प्रकारचे असतात-

• अपसारी सीमाभाग (divergent boundaries) – ह्या भागांत नवीन कवच निर्माण होत असल्यामुळे शेजारी असणारे भूपट्ट एकमेकांपासून दूर जातात. उदाहरणार्थ, मिड अटलांटिक रिज. ह्या समुद्री पर्वतरांगा आर्क्टिक सागरापासून आफ्रिकेच्या दक्षिण टोकाच्याही पुढेपर्यंत अशा दक्षिणोत्तर पसरलेल्या आहेत. ह्या पर्वतरांगांच्या पश्चिमेला उत्तर अमेरिकी भूपट्ट तर पूर्वेला युरोपीय भूपट्ट आहे. ह्या पर्वतरांगांभोवती कवचाची हालचाल वर्षाला सुमारे २.५ सेंटीमीटर होते. ह्या मंद पण सतत होणार्‍या विस्तारामुळे गेल्या दहा ते वीस कोटी वर्षांमध्ये अटलांटिक महासागराची रूंदी मोठ्या प्रमाणात वाढली आहे. ह्या पर्वतरांगांचा काही भाग आईसलॅंडचे दोन भाग करतो. अपसारी सीमांमुळे आईसलॅंडचे दोन भाग एकमेकांपासून दूर जात आहेत. तिथे जमिनीला वारंवार मोठ्या भेगा पडतात, शिवाय ज्वालामुखींचे उद्रेकही वारंवार होतात. अरबी भूपट्टाला आफ्रिकी भूपट्टापासून वेगळे करत दरम्यान लाल समुद्राची निर्मिती करणारा सीमाभागही अपसारी प्रकारचा आहे.
• अभिसारी सीमाभाग (convergent boundaries) – ह्या भागातील कवचाचा र्‍हास होत असल्यामुळे भूपट्ट एकमेकांखाली खचतात. जेथे एक भूपट्ट दुसर्‍या भूपट्टाखाली खचतो वा घसरतो त्या भागाला घसर प्रदेश (subduction zone) असे म्हणतात. ह्या सीमाभागांमध्ये एक भूपट्ट दुसर्‍याखाली खचल्याने कवचाचा र्‍हास होतो.
  • जर एकमेकांवर आदळणार्‍या भूपट्टांपैकी एक समुद्री आणि दुसरा खंडीय असेल, तर समुद्री भूपट्ट खंडीय भूपट्टाखाली घसरतो. तेथे अरूंद आणि वक्र गर्ता तयार होतात. शिवाय खंडीय भूपट्ट समुद्री भूपट्टावर चढल्याने तेथे ज्वालामुखीय पर्वतांची निर्मिती होते. हे क्षेत्र अस्थिर असल्याने ज्वालामुखींना जागृत ठेवते आणि भूकंपप्रवणही असते. उदाहरणार्थ, नाझ्का भूपट्ट दक्षिण अमेरिकी भूपट्टाखाली घसरत असल्यामुळे तेथे गर्ता तयार झाली आहे, जी पेरू-चिली गर्ता नावाने ओळखली जाते. दक्षिण अमेरिकेच्या पश्चिम किनार्‍याला समांतर जाणारी ऍंडीज पर्वतांची रांग तयार झाली आहे.
  • जर एकमेकांवर आदळणार्‍या भूपट्टांपैकी दोन्ही भूपट्ट समुद्री असतील तर तेथेही एक भूपट्ट दुसर्‍याखाली घसरून गर्ता तयार होतात. शिवाय चढणार्‍या भूपट्टावर ज्वालामुखी पर्वतारांगांची निर्मिती होते. अनेकवेळा ह्या पर्वतांचे उंच माथे समुद्रपातळीच्या वर आल्याने बेटांच्या साखळ्या (island arcs) तयार झालेल्या दिसतात. उदाहरणार्थ, हवाई बेटे. प्रशांत महासागरामध्ये आशिया खंडाच्या पूर्वेस अशाच सीमाभागात तयार झालेल्या मरिनारा गर्तेची खोली एवरेस्टच्या उंचीपेक्षाही जास्त आहे.
  • जर एकमेकांवर आदळणारे दोन्ही भूपट्ट खंडीय असतील तर भूपट्ट एकमेकांखाली घसरत नाहीत. मात्र ते सतत एकमेकांना ढुशा देत असल्याने जमिनीला वळ्या पडून वलीय वा घडीच्या पर्वतांची निर्मिती होते. उदाहरणार्थ, भारतीय भूपट्टाने आशिया भूपट्टाला ढुशा दिल्याने हिमालयाची निर्मिती झाली. शिवाय हिमालयाची उंची मंद गतीने पण सतत वाढत आहे.
• परिवर्तन सीमाभाग (transform boundaries) – ह्या भागांत नवे कवच तयारही होत नाही आणि कवचाचा र्‍हासही होत नाही. दोन भूपट्टांमधील हालचाल परस्परांना समांतर असते. समांतर हालचालींमुळे ह्या भागांमध्ये मोठ्या प्रमाणात प्रस्तरभंग (faults) आढळून येतात. ह्या प्रस्तरभंगांमुळे झिगझॅग स्वरूपाच्या सीमा तयार होतात. बहुतेक प्रस्तरभंग समुद्रामध्ये आढळतात. प्रस्तरभंगाच्या ठिकाणी समुद्रात घळी तयार होतात, तर जमिनीवर प्रस्तरभंग झाल्यास मोठ्या दर्‍या तयार होतात. उदाहरणार्थ, कॅलिफोर्नियातील सॅन ऍंड्रियाज फॉल्ट. हे भाग बराच काळ शांत राहतात. मात्र ह्या भागात अधूनमधून होणारे भूकंप मोठी उलथापालथ करतात.
• भूपट्ट सीमावर्ती प्रदेश (plate boundary zones) – कवचाच्या ह्या रूंद पट्ट्यामध्ये सीमाभाग निश्चित नसतात. सीमा ठराविक आणि वेगळ्या दाखविता येत नाहीत, त्यामुळे दोन भूपट्टांमधील हालचालीचा अंदाज बांधता येत नाही. उदाहरणार्थ, युरेशिया आणि आफ्रिकी भूपट्टांमधील प्रदेश. येथे भूपट्टांचे छोटे खंड (microplates) एकत्रित असल्यामुळे येथील भूभाग गुंतागुंतीचा असतो, तसेच येथील भूकंपाचे आकृतीबंधही (patterns) निश्चित नसतात.

आकृती ४ – विविध सीमाभाग तसेच सीमाभागामध्ये तयार होणारे भौगोलिक प्रदेश. http://www.suu.edu/faculty/colberg/Hazards/PlateTectonics/PlateTectonics.html येथून सुधारित.

भूपट्ट विवर्तनाचे निश्चित आणि वादातीत महत्त्व खालील मुख्य चार गोष्टींमधून दाखविता येईल -

• भूमी आणि खनिजांची निर्मिती - भूपट्ट विवर्तनामुळे सतत नव्या भूमीची निर्मिती होत असते. त्यामुळे पृथ्वीवर खंड तयार झाले तसेच खंडांचा आकारही वाढला. भूपट्ट विवर्तनामुळे खनिजांची निर्मिती होते, तसेच पृथ्वीच्या पोटातील खनिजांची सतत उलाढाल, अभिसरण होत राहते. त्यामुळे पृथ्वीचे “बहुरत्ना वसुंधरा” हे नाव सार्थ ठरते. भूपट्ट विवर्तन नसते तर पृथ्वी तिच्या निर्मितीनंतरच्या सुरुवातीच्या काळात होती त्याप्रमाणे जलमय राहिली असती.

• जैववैविध्य (biodiversity) – पृथ्वीवर सजीव सृष्टी निर्माण झाली, तगली, उत्क्रांत आणि प्रगत झाली. ह्या गोष्टी होण्यासाठी अनेक खगोलीय, भूगोलीय आणि जैविक परिस्थिती आणि घटना, आणि त्यांचा क्रम महत्त्वाचा ठरला. पृथ्वीवर भूपट्ट विवर्तन अखंडित सुरू असणे ही सजीव सृष्टीच्या तगण्याला कारणीभूत असणारी एक महत्त्वाची भू्शास्त्रीय परिस्थिती आहे. भूपट्ट विवर्तनामुळे नव्या जमिनीची निर्मिती होते. पूर्वी समुद्राने व्यापलेला भाग आज समुद्राने व्यापलेल्या भागापेक्षा खूपच मोठा होता. भूपट्ट विवर्तनामुळे भूपृष्ठाची सतत पुनर्रचना होत असताना खंडीय जमिनीचे प्रमाण वाढत गेले. आज मोठ्या प्रमाणावर आढळणारे जैववैविध्य हे खंडीय जमिनीच्या निर्मितीमुळे शक्य झाले आहे. नव्या जमिनीच्या निर्मितीमुळे जागतिक वातावरणावर परिणाम होतो. पृथ्वीच्या परावर्तनांकावर (albedo) जागतिक तापमान अवलंबून असते. परावर्तनांक बदलल्यास हवामानावर परिणाम होतो. नवभूमीनिर्मितीमुळे आणि भूखंडांच्या प्रचलनामुळे समुद्री प्रवाहांचे आकृतीबंध बदलतात, हिमनद्यांचे आकृतीबंध बदलतात आणि ह्या सर्वांचा परिणाम हवामानावर आणि पर्यायाने जैववैविध्यावर होतो. मोठ्या आपत्तींमधून तगण्यासाठी जैववैविध्य असणे फार महत्त्वाचे ठरते, त्यामुळे अनेकवेळा जीवसंहार (mass extinctions) होऊनही पृथ्वीवर जीवसृष्टी टिकून आहे. भूपट्ट विवर्तनामुळे निर्माण झालेले विविध प्रकारचे आणि गुंतागुंतीचे पर्यावरण (उदा. पर्वतीय प्रदेश, महासागरी बेटे, किनारी प्रदेश, वगैरे) विविध प्रकारे उत्क्रांतीसाठी जीवांना प्रवृत्त करते आणि त्यातून जैववैविध्य निर्माण होते.

• जागतिक तापस्थापी (global thermostat) – पृथ्वीवरच्या वातावरणामुळे पृथ्वीचे तापमान नियंत्रित होते. पृथ्वीच्या वातावरणातील कार्बन डाय ऑक्साईड, पाण्याची वाफ, ओझोन आणि मिथेन हे वायू हरितगृह परिणाम घडवत पृथ्वीने बाहेर टाकलेली अवरक्त किरणे शोषून पृथ्वीला अतिथंड होण्यापासून बचावतात. वातावरणात हे हरितगृह वायू अगदी अल्प प्रमाणात आहेत, मात्र त्यांचा परिणाम मोठा आहे. ह्या वायूंचे प्रमाण अल्पच राहणे योग्य ठरते. ते खूप कमी झाल्यास पृथ्वीचा हिमगोळा होईल आणि ते खूप जास्त झाल्यास पृथ्वीचे तापमान खूपच वाढेल. म्हणजेच, दोन्ही गोष्टींमुळे पृथ्वी सजीवांना राहण्यास लायक ठरणार नाही. भूपट्ट विवर्तन हे कार्बन डाय ऑक्साईडचे वातावरणातील प्रमाण नियंत्रित करते ते कार्बोनेट - सिलिकेट चक्राद्वारे. भूपट्ट विवर्तनामुळे पृथ्वीच्या पोटातील अनेक खनिजे सतत पुनर्चक्रित (recycled) होत असतात. ह्या खनिज खडकांच्या रासायनिक विदारणातून (chemical weathering of rocks) निर्माण होणारा आणि (जागृत व सुप्त) ज्वालामुखींनी बाहेर टाकलेला कार्बन डाय ऑक्साईड हे हवेतील कार्बन डाय ऑक्साईडचे मुख्य स्रोत आहेत.

• पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र - पृथ्वीच्या वातावरणाने आणि चुंबकीय क्षेत्राने पुरविलेल्या संरक्षणामध्ये प्राणिमात्र सुखेनैव जगतात. भोवतालच्या अवकाशातून पृथ्वीवर सतत उल्का आणि भौतिक कणांचा मारा होत असतो. त्यात वैश्विक किरणे, इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन, हेलियमची केंद्रके वगैरे अनेक कणांचा समावेश होतो. ह्या कणांचा उगम आपल्या जवळच्या सूर्यापासून ते दूरस्थ सुपरनोवे, फुटणारे तारे वगैरे, असा कुठेही असू शकतो. हे कण जवळपास प्रकाशाच्या वेगाने पृथ्वीच्या दिशेने सर्व बाजूंनी येत असतात. ह्या कणांशी दोन हात करते ते पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र. ह्या चुंबकीय क्षेत्रामुळे अनेक कण विक्षेपित (deflect) केले जातात आणि पृथ्वीचे संरक्षण होते. चुंबकीय क्षेत्रामुळे वातावरण पृथ्वीला धरून राहण्यातही मदत होते आणि ते हळूहळू अवकाशात विरण्याची प्रक्रिया मंदावते. पृथ्वीला चुंबकीय क्षेत्र प्राप्त झाले ते पृथ्वीच्या गाभ्यातील लोहाच्या अस्तित्वामुळे आणि बाह्यगाभ्यातील वितळलेल्या लोहामध्ये निर्माण होणाऱ्या प्रक्रमण प्रवाहांमुळे. पृथ्वीच्या स्वत:भोवती फिरण्यामुळे पृथ्वीभोवतालच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्येही प्रक्रमण प्रवाह निर्माण होतात जे ह्या बाहेरून येणाऱ्या कणांना पुन्हा बाहेरचा रस्ता दाखविण्यासाठी कारणीभूत होतात. थोडक्यात, पृथ्वीच्या बाह्यगाभ्यातील वितळलेल्या लोहामध्ये प्रवाह निर्माण होणे गरजेचे असते आणि ते प्रवाह निर्माण होण्यासाठी बाह्यगाभ्यादरम्यान तापमानात फरक (temperature gradient) निर्माण व्हायला हवा, म्हणजे जास्त उष्णतेकडून कमी उष्णतेकडे वाहणारे प्रवाह निर्माण होतील. बाह्यगाभ्याच्या बाहेरच्या थराचे तापमान आतील भागापेक्षा थंड ठेवण्याचे काम भूपट्ट विवर्तनामुळे होते. म्हणजेच, भूपट्ट विवर्तन थांबले तर कालांतराने पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्रही नष्ट होईल.

भूपट्ट विवर्तन केवळ पृथ्वीवरच का आढळते? भूपट्ट विवर्तन घडण्यासाठी नेमक्या कोणकोणत्या गोष्टींची आवश्यकता असते? ह्या प्रश्नांचे संपूर्ण उत्तर आज देता येत नसले तरी पृथ्वीवर असलेल्या पाण्याच्या अस्तित्वाचा पृथ्वीवर भूपट्ट विवर्तन असण्याशी संबंध आहे हे आता उघड झाले आहे. पाण्यामुळे भूपृष्ठाला एक मृदुपणा येतो. हा मृदुपणा भूपट्टांचे प्रचलन घडवून आणण्यामध्ये महत्त्वाचा ठरतो. अनेकवेळा दोन भूपट्ट एकमेकांवर आदळले की एक भूपट्ट खचून दुसऱ्या भूपट्टाखाली घसरतो. हे घसरणे शक्य होते ते भूपृष्ठाच्या मृदुपणामुळे. प्रावरणातील प्रक्रमण प्रवाह भूपट्टांना हालविण्यासाठी समर्थ असले तरी एक भूपट्ट दुसऱ्या भूपट्टाखाली जाऊ शकला नाही तर भूपट्टांना हालण्यासाठी जागाच शिल्लक राहणार नाही आणि विवर्तन बंद पडेल. शुक्रावर आणि मंगळावर आधी पाणी असावे आणि तेव्हा तिथे भूपट्ट विवर्तनही अस्तित्वात असावे, परंतु कालांतराने पाणी नष्ट झाल्यावर हे विवर्तनही बंद पडले असावे असा वैज्ञानिकांचा कयास आहे. पृथ्वीवर भूपट्ट विवर्तन नेमके कधी सुरू झाले असावे ह्याबाबत वैज्ञानिकांमध्ये मतभिन्नता आढळते. काहींच्या मते पृथ्वी निर्माण झाल्यापासून सुमारे १ ते २ अब्ज वर्षांनी विवर्तन सुरू झाले असावे. काहींच्यामते त्यावेळी पृथ्वी बरीच तापलेली असल्याने पृथ्वीचे कवच घनावस्थेत आले नसावे, तेव्हा सुमारे २.५ अब्ज वर्षांपूर्वी विवर्तन सुरू झाले नसावे. मात्र विवर्तन त्या आधीच सुरू असल्याचे पुरावे प्राचीन खडकांच्या अभ्यासातून मिळालेले आहेत. काहींच्या मते चार अब्ज वर्षापूर्वीच विवर्तनाला सुरुवात झाली असणार. थोडक्यात, भूपट्ट विवर्तन कधी सुरू झाले असावे हे नेमके सांगता येत नाही.

भूपट्ट विवर्तनामुळे पृथ्वीच्या पोटातील सतत होणाऱ्या घडामोडींमुळे ज्वालामुखी आणि भूकंपासारख्या मोठ्या घटना घडतात. समुद्राखाली दरड कोसळून त्सुनामीची निर्मिती होण्यातही हे समुद्राखालील ज्वालामुखी आणि भूकंप कारणीभूत ठरतात. पृथ्वीला वैशिष्ट्यपूर्ण करण्यामध्ये मोठा वाटा असणारे भूपट्ट विवर्तन ही पृथ्वीला आणि पर्यायाने पृथ्वीवरील सजीवसृष्टीला मिळालेली मोठी देणगीच आहे.

- वरदा वैद्य, नोव्हेंबर २००८ Varada Vaidya, November 2008

संदर्भ -

1. Ward, P.D., Brownlee, D., “Rare Earth”, Copurnicus Books, pp 191-220.

2. Kious, W.J., Tilling, R.L., “This Dynamic Earth: the story of Plate Tectonics”, Produced by Jane Russell.

3. Ericson, J., “Plate Tectonics: Unraveling the Mysteries of the Earth”, Facts on File Publication.

4. भागवत, अ.वि., कार्लेकर, श्री., “प्राकृतिक भूविज्ञान”, रघुनाथ पब्लिशिंग.

5. platetectonics.com

6. ucmp.berkley.edu/geology/tectonics.html

7. प्रगती सायन्स डिक्शनरी इंग्रजी-इंग्रजी-मराठी, प्रगती बुक्स प्रा. लि.

ऊर्जासंकल्प आणि पृथ्वीप्रकाश

ह्यापूर्वी – चंद्र नसता तर..
मिलॅंकोविच सिद्धांत

चंद्राचे महत्त्व

भाग ३ – ऊर्जासंकल्प आणि पृथ्वीप्रकाश

प्रत्येक देशाचा जसा अर्थसंकल्प असतो, तसा पृथ्वीचा ऊर्जासंकल्प (Radiation Budget) असतो. अर्थसंकल्पानुसार तो केवळ वर्षिकच नव्हे तर दैनिक, मौसमी व द्वादशवार्षिकही असतो. विविध पृष्ठभाग हे विविध प्रमाणात प्रारणे (त्यात दृश्य प्रकाशाबरोबरच इतर म्हणजे अतिनील (ultraviolet), अवरक्त (infrared) वगैरे प्रारणांचा समावेश होतो) परावर्तित करतात. हिमाच्छादित पृष्ठभाग त्यावर पडलेल्या प्रारणांपैकी बराचसा भाग परावर्तित करतो आणि थोडाच भाग शोषून घेतो. तर, पाण्याने बनलेला पृष्ठभाग बराचसा भाग शोषून घेतो आणि थोडासा परावर्तित करतो. त्याचप्रमाणे गवताळ पृष्ठभाग, वृक्षाच्छादित पृष्ठभाग, सिमेंट ने बनलेला पृष्ठभाग, माती हे ही वेगवेगळ्या प्रमाणात प्रारणे परावर्तित करतात. (आकृती ३ पाहा.) एखाद्या पृष्ठभागावर पडलेल्या प्रारणांचा जो अंश परावर्तित होतो त्या अंशास त्या पृष्ठभागाचा परिवर्तनांक (Albedo) म्हणतात. पृष्ठभागाच्या गुणधर्मानुसार त्याचा परिवर्तनांक ० ते १ च्या दरम्यान असतो.

आकृती ३. पृथ्वीच्या ऊर्जासंकल्पातील प्रमुख घटक ( eoweb.larc.nasa.gov येथून सुधारित.)

पृष्ठभागाचा परिवर्तनांक =  (पृष्ठभागाने परावर्तित केलेल्या प्रारणाची राशी) / (पृष्ठभागावर पडलेल्या एकूण प्रारणाची राशी)

द्वादशवार्षिक प्रकाशसंकल्प हा सौरडागांच्या ११ ते १२ वर्षांच्या चक्रावर अवलंबून असतो. सौरडागांची संख्या वाढली की सौरऊर्जेमध्ये वाढ होते व त्याचा परिणाम पृथ्वीच्या ऊर्जासंकल्पावर होतो.

पृथ्वीचा पृष्ठभाग विविध गोष्टींनी व्यापलेला आहे. भूपृष्ठाचा परिवर्तनांक हा वातावरणाच्या परिवर्तनांकाहून भिन्न असतो. वातावरणातील घन कण (परागकण, धूलिकण, वगैरे), बाष्पराशी व ढग हे वातावरणाचा आणि भूपृष्ठाचा ऊर्जासंकल्प ठरवण्यामध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावतात. वातावरणातील घन कणांमुळे आणि विशेषतः ढगांमुळे, सौरप्रारणे अवकाशात आणि भूपृष्ठाकडे परावर्तित होतातच, शिवाय भूपृष्ठाने परावर्तित केलेल्या प्रारणांचा काही भागही हे ढग भूपृष्ठाच्या दिशेने पुनःपरावर्तित करतात. अशाप्रकारे ढगांना पृथ्वी व वातावरण मिळून तयार होणाऱ्या संयुक्त संस्थेच्या ऊर्जासंकल्पामध्ये मोठे महत्त्व आहे. ढगांच्या भूपृष्ठापासूनच्या उंचीवर ढगातील बाष्पाचे, पाण्याचे वा हिमकणांचे प्रमाण ठरत असल्यामुळे ढगांच्या संख्येबरोबरच ढगांच्या प्रकारालाही ऊर्जासंकल्पामध्ये महत्त्व आहे.

पृथ्वी-वातावरण संयुक्त संस्थेचा सरासरी परिवर्तनांक ०.३ आहे. ह्याचा अर्थ सूर्याकडून आलेल्या एकूण प्रारणांपैकी ३० टक्के प्रारणे पृथ्वी व वातावरणाकडून परावर्तित होतात तर ७०% प्रारणे ग्रहण केली जातात. ही ग्रहण झालेली प्रारणऊर्जा (Radiation Energy) वातावरण ‘चालवते’ असे म्हणता येईल. मात्र पृथ्वीचा परिवर्तनांक मोजण्याचे अचूक तंत्रज्ञान उपलब्ध नाही. त्यामुळे विविध प्रकारचे पृष्ठभाग हे पृथ्वीचा किती भाग व्यापतात ह्याचा अंदाज व त्या पृष्ठभागांचा सरासरी परिवर्तनांक किती आहे ह्याचा अंदाज बांधून पृथ्वीचा परिवर्तनांक व पर्यायाने प्रकाशसंकल्प ठरवला जातो. प्रकाशसंकल्पामध्ये पृथ्वी व वातावरणाने ग्रहण केलेली ऊर्जा व परावर्तित केलेली ऊर्जा ह्याचा ताळमेळ राहिला नाही तर त्याचा जाणवणारा परिणाम म्हणजे तापमानवाढ वा तापमानघट. पृथ्वीय  प्रकाशसंकल्पाचा जागतिक हवामानावर परिणाम होतो हे वेगळे सांगायला नकोच.

आकृती ४. पृथ्वीचा ऊर्जासंकल्प. पृथ्वीकडे येणारी सौरऊर्जा व पृथ्वीने बाहेर टाकलेली ऊर्जा यांतील ताळमेळ. (marine.rutgets.edu येथून सुधारित.)

पृथ्वी ज्याप्रमाणे सूर्यप्रकाश आणि चंद्रप्रकाश अनुभवते त्याप्रमाणे चंद्र हा सूर्यप्रकाश व पृथ्वीप्रकाश अनुभवतो. चंद्रप्रकाश म्हणजे चंद्राने परावर्तित केलेला सूर्यप्रकाश असतो, त्याप्रमाणे पृथ्वीप्रकाश म्हणजे पृथ्वीने परावर्तित केलेला सूर्यप्रकाश. चंद्राची कोर आकाशात दिसते त्यावेळी चंद्राचा अंधारलेला भाग हा पूर्ण काळा न दिसता तांबूस दिसतो त्याचे कारण म्हणजे त्याभागावर पडलेला पृथ्वीप्रकाश (Earthshine). वैज्ञानिकांच्या असे लक्षात आले आहे की ह्या पृथ्वीप्रकाशाची तीव्रता आणि पृथ्वीचा ऊर्जासंकल्प ह्यांचा परस्परसंबंध आहे. त्यामुळे अमावस्येच्या जवळच्या दिवसांमध्ये चंद्राच्या अंधारलेल्या भागाचा तांबूसपणा (पृथ्वीप्रकाश) मोजता आला तर पृथ्वीच्या ऊर्जासंकल्पाविषयी चांगला अंदाज बांधता येऊ शकेल.

१९८४ सालापासून अशाप्रकारे पृथ्वीप्रकाशाचे मापन करण्यात येत आहे. ह्या पृथ्वीप्रकाशाचा आणि कृत्रिम उपग्रहांच्या साहाय्याने मापन होत असलेल्या मेघावरणाचा (cloud cover) काही परस्पर संबंध आहे का ह्याबद्दल संशोधन सुरू आहे. न्यूजर्सी तंत्रज्ञान महाविद्यालयामधील काही वैज्ञानिकांनी पृथ्वीप्रकाश मोजण्याच्या तंत्रज्ञानामध्ये सुधारणा घडवून आणली आहे. त्यांनी केलेल्या पृथ्वीप्रकाशाच्या मापनामधून असे आढळले आहे की ऋतूनुसार सरासरी पृथ्वीप्रकाशामधे २० टक्क्यांपर्यंत बदल होतो. १९८५ ते १९९५ च्या दरम्यान पृथ्वीच्या परिवर्तनांकामध्ये घट होत गेलेली आढळली. परिवर्तनांक कमी म्हणजे परावर्तित झालेली ऊर्जा कमी, म्हणजेच ग्रहण केली गेलेली ऊर्जा अधिक आणि ह्याचा परिणाम म्हणजे जागतिक तापमानवाढ. मात्र २००० पासून परिवर्तनांकामध्ये पुन्हा वाढ होत असल्याचे आढळले आहे.

पृथ्वीप्रकाश हा ढगांच्या संख्येवर, प्रकारांवर आणि निर्मितीदरावर अधिक प्रकाश टाकेल अशी हवामानतज्ज्ञांस अपेक्षा वाटते. २००० पासून होत असलेल्या परिवर्तनांकवाढीचे मूळ मेघावरणातील नैसर्गिक बदलामध्येही असू शकेल.

चंद्राने परावर्तित केलेला पृथ्वीप्रकाश अशाप्रकारे पृथ्वीय हवामानाचे निरीक्षण करण्यासाठी उपयुक्त ठरत आहे.

वरदा वैद्य, एप्रिल २००५ । Varada Vaidya, April 2005

ह्यापुढे – भरती-ओहोटी आणि हवामान

मिलॅंकोविच सिद्धांत

ह्यापूर्वी – चंद्र नसता तर

चंद्राचे महत्त्व

भाग२ – मिलँकोविच सिद्धांत

मिलुतिन मिलँकोविच ह्या सर्बियन गणितज्ज्ञाने दीर्घकालीन हवामान बदलाची (climate change) खगोलीय कारणे सांगणारा सिद्धांत मांडला. भूतकालीन हवामानाचा अभ्यास करताना मिलँकोविच सिद्धांताची माहिती करून घेणे आवश्यक आहे.

मिलुतिन मिलँकोविच चा जन्म २८ मे १८७९ रोजी सर्बियातील दैज ह्या गावी झाला. डिसेंबर १९०४ मधे विएन्ना तंत्रज्ञान विद्यापीठातून त्यांनी तांत्रिक विज्ञानामधे पांडित्य मिळविले. ऑक्टोबर १९०९ रोजी ते बेलग्रेड विद्यापीठामधे प्रायोगिक गणित ह्या विषयासाठी प्राध्यापक म्हणून रुजू झाले. मिलँकोविचनी त्यांची संपूर्ण प्राध्यापकीय कारकीर्द एका गणिती सिद्धांतावर संशोधन करण्यात व्यतीत केली. ह्या संशोधनाचा विषय होता ‘पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचणार्‍या सौरप्रारणांच्या (solar radiation) राशीमधे (amount) ऋतूनुसार (seasonal) व अक्षांशानुसार (latitude) होणारे बदल दर्शविणारा गणिती सिद्धांत विकसित करणे’.

मिलँकोविच सिद्धांतानुसार पृथ्वीच्या हवामानात होणार्‍या दीर्घकालीन (long term) बदलांसाठी कारणीभूत अशा तीन खगोलीय घटनांचा समावेश होतो. ही तीन कारणे पुढीलप्रमाणे -
१. वक्रतेतील बदल – पृथ्वीच्या परिभ्रमण (सूर्याभोवती फिरण्याच्या) कक्षेच्या वक्रतेमधे (eccentricity) होणारा बदल.
२. अक्षकलामधील बदल – पृथ्वीचा परिवलन अक्ष सध्या साडेतेवीस अंशातून कललेला आहे (कल =  tilt), ह्या कलामधे होणारा बदल.
३. अक्षरोखातील बदल – पृथ्वीच्या परिवलन (स्वत:भोवती फिरण्याच्या) अक्षाचा रोख सध्या धृवतार्‍याकडे आहे. ह्या रोखामधे होणारा बदल (precession).

ह्या तीन बदलांसाठी लागणारा कालावधी भिन्न आहे. पृथ्वीच्या दीर्घकालीन हवामान बदलाचा आलेख काढल्यास (आकृती १ पाहा) मिलॅंकोविचनी सांगितलेल्या कालावधीमध्ये हवामानबदलाची शिखरे मिळतात ज्यांच्याशी वरील तीन कारणे संबंधित आहेत.

आकृती १. पृथ्वीच्या दीर्घकालीन हवामानामध्ये होणारा बदल. परिभ्रमण कक्षेच्या वक्रतेतील फरक, परिवलन अक्षाच्या कलातील फरक आणि परिवलन अक्षाच्या रोखातील फरकामुळे होणारे बदल. (http://earthobservatory.nasa.gov/Library/Giants/Milankovitch/milankovitch_3.html येथून सुधारित).

१. वक्रतेतील बदल - पृथ्वीच्या परिभ्रमण कक्षेच्या वक्रतेमध्ये (eccentricity) होणारा बदल

ज्याप्रमाणे सर्व चौरस हे आयत असतात, परंतु सर्व आयत चौरस नसतात त्याप्रमाणे, सर्व वर्तुळे ही लम्बवर्तुळे (ellipse) असतात, परंतु सर्व लम्बवर्तुळे वर्तुळे नसतात. वर्तुळ आणि लम्बवर्तुळ ह्यामध्ये वक्रतेच्या प्रमाणात फरक असतो. वर्तुळाची वक्रता (eccentricity) शून्य मानली, तर वक्रता शून्य व एक च्या दरम्यान असल्यास त्या भौमितिक आकृतीस लम्बगोल म्हणतात. वक्रता एक असणार्‍या आकृतीस परवलय (parabola) व वक्रता एक पेक्षा जास्त असणार्‍या आकृतीस अपास्त वा अतिवलय (hyperbola) म्हणतात. लम्बवर्तुळाची वक्रता जेवढी शून्याच्या जवळ, तेवढा त्याचा आकार वर्तुळाच्या जवळ जातो, तर वक्रता जसजशी वाढत जाईल त्यानुसार लम्बवर्तुळ पसरट होत जाते.

पृथ्वीची सूर्याभोवती फिरण्याची कक्षा ही लम्बवर्तुळाकार आहे. ह्या लम्बवर्तुळाच्या एका केंद्रबिंदूवर (focal point) सूर्य आहे. कक्षा लम्बवर्तुळाकार असल्याने पृथ्वी कधी सूर्याच्या जवळ असते (perihelion) तर कधी सूर्यापासून लांब (apohelion) असते. मात्र ह्या लम्बवर्तुळाची वक्रता जास्त नसल्याने पृथ्वी सूर्याच्या जवळ असतानाचे अंतर व ती सूर्यापासून दूर असतानाचे अंतर ह्यामधे केवळ तीन टक्क्यांचा फरक आहे. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचणारी सौरऊर्जा ही सूर्य-पृथ्वी अंतरावर अवलंबून असते. अर्थातच, पृथ्वीच्या कक्षेची वक्रता बदलल्यास सूर्य-पृथ्वी अंतर बदलते, त्यानुसार पृथ्वीला मिळणारी ऊर्जाराशी बदलते व त्याचा पृथ्वीच्या हवामानावर परिणाम होतो.

पृथ्वीच्या कक्षेची वक्रता सुमारे एक लाख वर्षांमध्ये ०.०००५ ते ०.०६०७ च्या दरम्यान बदलते. सध्या जानेवारी महिन्यामध्ये पृथ्वी सूर्याच्या सर्वात जास्त जवळ असते. त्यामुळे उत्तर गोलार्धातील थंडी ही दक्षिण गोलार्धातील थंडीच्या तुलनेत सौम्य असते. सध्याची पृथ्वीकक्षेची वक्रता ०.०१६ एवढी आहे. पृथ्वीस मिळणार्‍या सौरऊर्जेमध्ये जानेवारी (पृथ्वी सूर्याच्या जवळ, perihelion) ते जुलै (पृथ्वी सूर्यापासून जास्तीतजास्त दूर,  apohelion) दरम्यान ६.७  टक्के वाढ होते. कक्षावक्रतेतील बदलामुळे पृथ्वी-सूर्याच्या जवळ वा लांब असण्याच्या काळात तसेच सूर्य-पृथ्वी अंतरामध्येही बदल होतो, ज्याचा पृथ्वीच्या हवामानावर परिणाम होतो.

२. अक्षकलातील बदल – पृथ्वीचा परिवलन अक्ष सध्या साडेतेवीस अंशातून कललेला आहे (कल =  tilt). ह्या कलामधे होणारा बदल.

सध्या पृथ्वीचा स्वत:भोवती फिरण्याचा अक्ष तिच्या ग्रहण प्रतलाशी (सूर्याभोवती फिरण्याच्या प्रतलाशी, ecliptic plane) काटकोन करणार्‍या रेषेशी साडेतेवीस अंशाचा कोन करतो. हा अक्ष कललेला असल्याने आपल्याला सूर्याचे उत्तरायण आणि दक्षिणायन अनुभवास येते व त्यामुळे ऋतूही अनुभवता येतात. दोन्ही गोलार्धातील साडेतेवीसाव्या अक्षवृत्तांना म्हणूनच विशेष महत्त्व प्राप्त झालेले आहे, ज्यांना आपण कर्कवृत्त (२३.५ अंश उत्तर गोलार्ध) व मकरवृत्त (२३.५ अंश दक्षिण गोलार्ध) अशी नावे दिली आहेत. सुमारे एक्केचाळीस हजार वर्षांमध्ये पृथ्वीअक्षाचा हा कल २२.१ ते २४.५ अंशादरम्यान बदलतो. अक्षाचा कल जेवढा मोठा तेवढी ऋतूंची तीव्रता जास्त, तर कल जेवढा कमी तेवढे ऋतू सौम्य.

चंद्र हा पृथ्वीचा उपग्रह आहे. आपल्या सौरमालेतील इतर ग्रहांचे उपग्रह हे त्या ग्रहांच्या तुलनेमधे अतिशय कमी वस्तुमानाचे आहेत. साधारणत: उपग्रहाचे वस्तुमान हे तो ज्या ग्रहाभोवती फिरतो त्या ग्रहाच्या वस्तुमानाच्या १% वस्तुमानाहून कमी असते असे आढळले आहे. चंद्राच्याबाबतीत मात्र हे विधान लागू होत नाही. चंद्राचे वस्तुमान हे पृथ्वीच्या वस्तुमानाच्या १.२% एवढे आहे. त्यामुळे चंद्र पृथ्वीभोवती फिरतो असे म्हणण्यापेक्षा चंद्र व पृथ्वी हे चंद्र व दोघे मिळून तयार होणार्‍या संयुक्त संस्थेच्या गुरुत्वमध्याभोवती फिरतात असे अधिक योग्य ठरावे.

अनेक अब्ज वर्षांपूर्वी, जेव्हा पृथ्वीला चंद्र नव्हता तेव्हा, पृथ्वीचा स्वत:भोवती फिरण्याचा अक्ष जवळपास ६० अंशांमधून कलला होता. शिवाय, ह्या कलातील बदलाचे प्रमाणाही मोठे होते. अक्षाचा कल जास्त असताना पृथ्वीवरील हवामानाची, ऋतुंच्या तीव्रतेची केवळ कल्पनाच केलेली बरी! असे हवामान सजीवांच्या वाढीस अर्थातच पोषक नव्हते. पृथ्वीला चंद्र मिळाल्यावर** चंद्राच्या आकर्षणबलामुळे पृथ्वीच्या अक्षाचे डुगडुगणे कमीकमी होत जाऊन गेल्या काही अब्ज वर्षांपासून पृथ्वीचा अक्ष केवळ २१.१ ते २४.५ अंशांदरम्यानच डुगडुगतो. शिवाय अक्षाचा कलही सरासरी ६० अंशांपासून कमी होत होत सरासरी साडेतेवीस अंशांवर स्थिर झाला आहे. हे आकर्षणबल परिणामकारक ठरण्याचे कारण चंद्राचे वस्तुमान मोठे असण्यामध्ये आहे. इतर ग्रह-उपग्रह वस्तुमान प्रमाणानुसार चंद्र जर कमी वस्तुमानाचा असता तर चंद्राचे आकर्षणबल एवढे परिणामकारक ठरले नसते.

ह्या बदलांमुळे ऋतूंची तीव्रता कमी होऊन सजीवांच्या वाढीस पोषक असे हवामान पृथ्वीवर तयार झाले, ज्याचे श्रेय चंद्राकडेही जाते.

३. अक्षरोखातील बदल -पृथ्वीच्या परिवलन अक्षाचा रोख सध्या धृवतार्‍याकडे आहे. ह्या रोखामधे होणारा बदल (precession).

स्वत:भोवती फिरणार्‍या भोवर्‍याचा अक्ष जर कलता असेल, तर हा अक्ष हवेत एक भासमान वर्तुळ तयार करतो. त्याचप्रमाणे पृथ्वीचा अक्ष कललेला असल्याने तो अवकाशात एक भासमान वर्तुळ पूर्ण करतो. असे एक वर्तुळ पूर्ण करून पुन्हा मूळ जागी येण्यास त्याला सुमारे २६,००० वर्षे लागतात. अक्षरोखामध्ये बदल होण्यासाठी तो अक्ष कललेला असणे आवश्यक आहे. पृथ्वीचा अक्ष पृथ्वीच्या सूर्याभोवती फिरण्याच्या प्रतलाशी काटकोन करत असता तर पृथ्वीवर ऋतू अनुभवण्यास तर मिळालेच नसते, पण अक्षाचा रोखही सतत एकाच ठिकाणी राहिला असता.

ह्या अक्षरोखातील बदलामुळे संपातकाळ (संपात = equinox) बदलतो. सध्या २२ मार्च ला वसंत संपात (autumnal equinox) तर २३ सप्टेंबरला शरद संपात (vernal equinox) असतो. संपातदिनी सूर्य पृथ्वीच्या विषुववृत्तावर असतो. अक्षरोखातील बदलामुळे काही वर्षांनतर वसंत संपात फेब्रुवारीमध्ये, आणखी काही वर्षांनी जानेवारीमध्ये येईल. संपातदिनी पृथ्वीवर सर्व ठिकाणी बारा तासांचा दिवस व बारा तासांची रात्र असते. संपातदिनी सूर्य ज्या दिशेला उगवतो ती खरी पूर्व दिशा. इतर दिवशी तो उत्तरायण वा दक्षिणायन चालू असेल त्यानुसार खर्‍या पूर्वेच्या उत्तरेस वा दक्षिणेस असतो.

पृथ्वीच्या अक्षाचे टोक सुमारे २६,००० वर्षांमध्ये अवकाशामध्ये एक भासमान वर्तुळ पूर्ण करते. अक्षाच्या उत्तर टोकाने काढलेल्या भासमान वर्तुळावर तीन तारे आहेत. पृथ्वीच्या अक्षाचे दक्षिण टोकही अवकाशात असे भासमान वर्तुळ पूर्ण करते, परंतु दुर्दैवाने ह्या वर्तुळावर एकही तारा नाही. सध्या पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख धृवतार्‍याच्या दिशेने आहे. अक्षाच्या उत्तर टोकाने अवकाशात काढलेल्या वर्तुळावर असलेल्या ३ तार्‍यांची नावे आहेत धृव (पोलॅरिस), अभिजित (वेगा) व थुबान. सध्या पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख धृवतार्‍याच्या दिशेशी सुमारे एक अंशाचा कोन करतो. मात्र अजून सुमारे १३,००० वर्षांनतर पृथ्वीच्या अक्षाने त्याचा रोख अभिजित ह्या तार्‍याकडे वळवलेला असेल आणि त्यावेळी दिसणारे रात्रीचे आकाश आजच्या आकाशाहून खूपच भिन्न असेल. इ‌.स. पूर्व ३००० च्या सुमारास पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख थुबान तार्‍याच्या दिशेने होता. पुरातन ग्रंथांमधील रात्रीच्या आकाशाचे वर्णन हे आजच्या आकाशाहून फारच भिन्न आढळते ते ह्यामुळेच. ग्रीक शास्त्रज्ञ इरॅटोस्थेनीस ह्याने सर्वप्रथम पुरातन ग्रीक ग्रंथांमधील आकाशतार्‍यांचे वर्णन व तत्कालीन आकाशतार्‍यांचे स्थान ह्यातील फरक अभ्यासून पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख बदलतो असा निष्कर्ष काढला होता.

आकृती २. मिलॅंकोविच सिद्धांतातील खगोलीय कारणे दर्शविणार्‍या आकृत्या. http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/NatSci102/images/milankovitch.gif येथून सुधारित.

आता ह्या तीन तार्‍यांबद्दल थोडेसे. सध्याचा उत्तरतारा हा धृव तारा (Polaris) होय. हा धृवतारा धृवमत्स्य (Ursa Minor) ह्या तारकासमूहामध्ये (Constellation) आहे. धृवतारा हा फारसा ठळक तारा नाही, परंतु पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख सध्या ह्या तार्‍याकडे असल्याने ह्या तार्‍यास महत्व प्राप्त झाले. अभिजित (Vega) हा ठळक तारा स्वरमंडल (Lyra) तारकासमूहामध्ये आहे. अभिजित तार्‍याला आपण (साडेसत्ताविसावे) अर्धनक्षत्र मानतो. थुबान हा ही अतिशय मंद तारा आहे. थुबान कालेय (Draco) तारकासमूहामध्ये आहे.

————-

** चंद्राच्या निर्मितीबाबत अनेक सिद्धांत आहेत. पृथ्वी व दुसर्‍या एका ग्रहाची टक्कर होऊन पृथ्वीचे व दुसर्‍या ग्रहाचे टकरीमुळे अवकाशात फेकलेले काही वस्तुमान मिळून चंद्र तयार झाला व पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे पृथ्वीभोवती फिरू लागला असा एक सिद्धांत सांगतो. दुसर्‍या एका सिद्धांतानुसार पृथ्वीचा काही भाग पृथ्वीजवळून जाणार्‍या दुसर्‍या मोठ्या ग्रहाच्या सान्निध्यामुळे खेचला जाऊन त्याचा चंद्र बनला. तर, तिसरा सिद्धांत सांगतो की चंद्र पृथ्वीपासून ‘तयार’ झाला नाही, तर जवळून जाणारा एक छोटा ग्रह पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षण बलाने तिच्याभोवती फिरू लागला तोच चंद्र. ह्या सिद्धांतांपैकी पहिला सिद्धांत सर्वाधिक मान्यताप्राप्त आहे. पृथ्वीला चंद्र मिळाल्यानंतर तिच्यावरील परिणाम नक्कीच महत्त्वाचे आहेत, मग चंद्राची निर्मिती कशीही का झाली असेना!!

वरदा वैद्य, एप्रिल २००५ । Varada Vaidya, April, 2005

ह्यापुढे – ऊर्जासंकल्प आणि पृथ्वीप्रकाश

चंद्र नसता तर..

चंद्राचे महत्त्व

भाग १ : प्रस्तावना
चंद्र नसता तर..

शाळेत असताना ‘सूर्य उगवलाच नाही तर’ ह्या विषयावर प्रत्येकाने एकदा तरी निबंध लिहिला असेल. सूर्याच्या अस्तित्वावर पृथ्वीचे अस्तित्व अवलंबून असल्यामुळे सूर्याचे अनन्यसाधारण महत्त्व हे आता सर्वज्ञात आहे. आजची जगण्यास योग्य असलेली परिस्थिती पृथ्वीवर निर्माण करण्यामध्ये चंद्राचाही वाटा असला तरी ‘चंद्र नसता तर’ असा निबंध लिहिण्याची वेळ मात्र शालेय जीवनात येत नाही. चंद्राचे वाङमयातील स्थान तर बरेचसे ‘सुंदर-तरतरीत- गोर्‍या’ चेहर्‍याच्या विशेषणापुरतेच मर्यादित राहिले आहे. चंद्राची निर्मिती झाल्यापासून (ज्या संदर्भात अनेक संकल्पना (theories) अस्तित्वात आहेत) पृथ्वीच्या हवामानामधील दीर्घकालीन बदलांची जबाबदारी (सूर्याएवढी नसली तरी) चंद्रानेही उचलली आहे.

पृथ्वीचे भूतकालीन हवामान हे सध्याच्या स्वरूपात आणण्यामध्ये चंद्राचा महत्त्वाचा सहभाग आहे. चंद्र पृथ्वीपासून हळूहळू दूर जातो आहे. हा वेग अतिशय कमी असला तरी अनेक वर्षांनंतर चंद्र – पृथ्वी हे अंतर सध्याच्या अंतरापेक्षा बरेच भिन्न असेल आणि त्याचे पृथ्वीय हवामानावर परिणाम झाल्यावाचून रहाणार नाहीत. अर्थात तोपर्यंत पृथ्वीवर मानवी अस्तित्व राहिल्यास ह्या बदललेल्या हवामानाचा विचार करावा लागेल.

पृथ्वीचे विषुववृत्त (equator) सध्या तिच्या सूर्याभोवती फिरण्याच्या प्रतलाशी (ecliptic plane) साडेतेवीस अंशाचा कोन करत असले तरी हा कोन सुमारे एक्केचाळीसहजार वर्षांमध्ये साडेएकवीस ते साडेचोवीस ह्या कोनीय-अंतरामध्ये (angular range) बदलतो. पूर्वी हा कोन जवळपास साठ अंश एवढा होता व कोनीय-अंतरही मोठे होते. चंद्राच्या पृथ्वीभोवती फिरण्याने हा कोन कमी होत गेला तसेच कोनीय-अंतरही कमी झाले. पूर्वी हा कोन मोठा असताना त्यावेळचे ऋतुमान आणि हवामानही त्यामुळे वेगळे होते.

स्थानिक हवामानावर चंद्र-सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षणाने निर्माण होणार्‍या भरती-ओहोटीचा परिणाम सर्वज्ञात आहे. पृथ्वीवरील हवामाना-बदलांचा निर्देशक म्हणूनही चंद्रकलांचा उपयोग होतो.  चंद्राचा पृथ्वीच्या भूत-सद्य-भविष्यकालीन हवामानावर होणारा परिणाम आणि चंद्राचे पृथ्वीय हवामानाच्या दृष्टिकोणातून असलेले महत्त्व  ह्या लेखमालेमध्ये लिहीत आहे.

-वरदा वैद्य, एप्रिल २००५। Varada Vaidya, April 2005

क्रमश:

ह्यापुढे – भाग २ – मिलॅंकोविच सिद्धांत

कात्रणे

कात्रणे

विविध ऑनलाईन मराठी वृत्तपत्रे वा महाजालावर इतरत्र सापडलेले हवामानशास्त्र वा वातावरणविषयक मराठी लेखांचे दुवे येथे देत आहे. ह्या यादीमध्ये भर घालण्यायोग्य काही आढळल्यास जरूर कळवा.

तानसा-वैतरणा जलाशय: रानात सांडले निळे आभाळ
महाराष्ट्र टाईम्स, १६ जून, २००३
लेखक – प्रकाश पिटकर
दुवा – http://maharashtratimes.indiatimes.com/articleshow/25837.cms

अशी वादळे येती (चार भागांची मालिका)
ब्लॉग – गोष्टीगमती, १४ सप्टेंबर, २००५
लेखक – पवन
दुवा – http://goshtigamti.blogspot.com/2005/09/blog-post_14.html

पृथ्वीच्या प्रकृतीचा पंचनामा
लोकसत्ता, लोकरंग पुरवणी, १८ सप्टेंबर २००५
लेखक – प्रा. मोहन आपटे
दुवा – http://www.loksatta.com/daily/20050918/lokkal.htm

पृथ्वीच्या पोटातली अस्वस्थता
लोकसत्ता, लोकरंग पुरवणी, २९ जानेवारी २००६
लेखक – अभिजित घोरपडे
दुवा – http://www.loksatta.com/daily/20060129/lr08.htm

मान्सून अंदाजाचे अंतरंग
लोकसत्ता, १६ एप्रिल, २००६
लेखक- अभिजित घोरपडे
दुवा – http://www.loksatta.com/daily/20060416/lokkal.htm

चक्रीवादळ – एक कोलाज
महाराष्ट्र टाईम्स, सप्टेंबर १०, २००६
लेखक – अरूण ओढेकर
दुवा – http://maharashtratimes.indiatimes.com/articleshow/msid-1973948,prtpage-1.cms

ग्लोबल वॉर्मिंग Warning
लोकसत्ता, लोकरंग पुरवणी, ८ ऑक्टोबर २००६
लेखक – अभिजित घोरपडे
दुवा – http://www.loksatta.com/daily/20061008/lokkal.htm

आईस अलर्ट
महाराष्ट्र टाईम्स, २ जानेवारी, २००७
लेखक - श्रीराम शिधये
दुवा – http://maharashtratimes.indiatimes.com/articleshow/1025452.cms

महाबळेश्वरमध्ये स्वयंचलित हवामान केंद्र
महाराष्ट्र टाईम्स, १३ जानेवारी, २००७
लेखक – राम जगताप, कराड
दुवा – http://maharashtratimes.indiatimes.com/articleshow/1172677.cms

हवामानबदल- सत्य, कल्पना आणि राजकारण
सकाळ, २३ जानेवारी, २००७
लेखक- प्रा. रंजन रत्नाकर केळकर
दुवा – http://esakal.com/esakal/01232007/B6CE2CC312.htm

वेध मौसमी पावसाचा
सकाळ, २६ जानेवारी, २००७
लेखक – श्रीधर लोणी
दुवा – http://www.esakal.com/esakal/01262007/19A2DA5AC6.htm

आपल्याच पायांवर आपलीच कु-हाड
महाराष्ट्र टाईम्स, १२ फेब्रुवारी, २००७
लेखक – श्रीराम शिधये
दुवा – http://maharashtratimes.indiatimes.com/articleshow/1599395.cms

मुंबईला असलेला चक्रीवादळाचा धोका जुनाच!
गेल्या ४५ वर्षांत कोकणांत वादळ नाही.
लोकसत्ता, ५ जून २००७
लेखक – अभिजित घोरपडे
दुवा – http://www.loksatta.com/daily/20070605/mp05.htm

पर्यावरण बदल – कारणे, परिणाम आणि कृती
उपक्रम संकेतस्थळ, ९ जून  व १४ जून २००७
लेखक – विकास
पूर्वार्ध दुवा – http://mr.upakram.org/node/389
उत्तरार्ध दुवा – http://mr.upakram.org/node/414

ग्लोबल वॉर्निंग!
महाराष्ट्र टाइम्स, ३ जानेवारी २००८
लेखक – निरंजन घाटे
दुवा – http://maharashtratimes.indiatimes.com/articleshow/msid-2672464,prtpage-1.cms

वायूप्रदूषण
विकिपीडिया
दुवा – http://mr.wikipedia.org/wiki/वायुप्रदुषण

शास्त्रातलं सौंदर्य शोधणा-या डॉ. मेधा खोले
मिळून सा-याजणी, जून २००८
दुवा – http://www.miloonsaryajani.com/node/183

हवामान बदलाची काळजी
संपादकीय, ऍग्रोवन
दुवा – http://www.agrowon.com/AgroWon/05302008/NT0018E90A.htm

अवकाश संशोधन – क्लिष्ट अंदाज होणार अधिक अचूक
सकाळ, १० सप्टेंबर २००८
दुवा – http://www.esakal.com/esakal/07112008/Specialnews33D8E25CFC.htm?article

बदलत्या हवामानावर संशोधनाची गरज – डॉ. अजित त्यागी
ईसकाळ, १२ सप्टेंबर २००८
दुवा – http://www.esakal.com/esakal/07132008/Pune59EE6607FD.htm?article

हवामान निरीक्षण कशासाठी?
सकाळ
लेखक – डॉ. रंजन केळकर
दुवा – http://www.gomantaktimes.com/esakal%5Cesakal.nsf/PrintSelectedStories?OpenAgent&docids=E88507AC8F2C0B5E6525741400500667

तापमानवाढ आणि ओझोनचे छिद्र
सकाळ
लेखक – अ. पां. देशपांडे
दुवा – http://www.gomantaktimes.com/esakal%5Cesakal.nsf/PrintSelectedStories?OpenAgent&docids=CD0A9ACB41AF0C536525745E002A4BA4

‘इस्रो’ने उभारलेली हवामान यंत्रणा वेधशाळेकडे सोपविणार !
लोकसत्ता, ९ एप्रिल २००९
लेखक – अभिजित घोरपडे
दुवा - http://www.loksatta.com/daily/20090409/raj05.htm

चक्रीवादळाच्या अंतरंगात
लोकसत्ता – अग्रलेख, ३० मे २००९
दुवा – http://www.loksatta.com/daily/20090530/edt.htm

पावसाचा इतिहास
लोकप्रभा, १२ जून २००९
लेखक – डॉ. यशवंत रायकर
दुवा – http://www.loksatta.com/lokprabha/20090612/mansoon01.htm

पारिभाषिक संज्ञा सूची

पारिभाषिक संज्ञा सूची

मराठी शब्द	इंग्रजी प्रतिशब्द	अधिक माहिती
अ
अद्भुत विद्युत्पात	sprite lightning	ढगांच्या वरच्या भागाकडून आयनावरणाच्या दिशेने होणा-या विद्युत्पातास अद्भुत विद्युत्पात असे म्हणतात.
अतिशीत जल	supercooled water	शून्य अंश सेल्सियस तापमानापेक्षा कमी तापमान असतानाही द्रवावस्थेत असणा-या पाण्यास अतिशीत जल असे म्हणतात.
अभिसरण	circulation
अवाहक	non-conductor / insulator
अशनी	meteor
अक्षवृत्त	latitude
अक्षवृत्तीय	latitudinal / zonal
आ
आयनावरण	ionosphere
आयनीभवन	ionization
आयाम	amplitude
आंतर्मेघीय विद्युत्पात	inter-cloud lightning	दोन ढगांमधील विरुद्ध प्रभारित विभागांदरम्यान विप्रभारण झाल्यास त्यास आंतर्मेघीय विद्युत्पात असे म्हणतात.
उ
उचल	uplift
उथळ पाण्यातील लाटा	shallow water waves
उद्रेक	erruption
उभा छेद	vertical section
उष्ण वा उन्हाळी विद्युत्पात	heat or summer lightning
उष्णकटिबंध	tropics	पृथ्वीवरील कर्कवृत्त (साडेतेवीस अंश दक्षिण) ते मकरवृत्त (साडेतेवीस अंश उत्तर) ह्यादरम्यानच्या प्रदेशास उष्णकटिबंध म्हणातात.
ऊ
ऊर्जागळती	energy leak
ऊर्ध्वगामी वारा	convective wind
ऊर्ध्वोधर	vertical
ऋ
ऋण	negative
ऋतू	season
अं
अंतर्मेघ विद्युत्पात	intra-cloud lightning	एकाच मेघातील धन व ऋण प्रभारित विभागांदरम्यान विप्रभारण झाल्यास त्यास अंतर्मेघ वा मेघांतर्गत विद्युत्पात असे म्हणतात.
क
कृत्रिम उपग्रह	artificial satellite
ख
खचणे	subsidence
खोल पाण्यातील लाटा	deep water waves
खंडीय हालचाल	continental drift
ग
गर्जनाकारी मेघ	thundercloud
गोठण	condensation
गुणधर्म	characteristics
गुणोत्तर	ratio
गुरुत्वाकर्षण	gravitational attraction	प्रत्येक पदार्थ त्याच्या वस्तुमानाच्या प्रमाणात इतर पदार्थांस आकर्षित करतो. ह्या आकर्षणबलास त्या पदार्थाचे गुरुत्वाकर्षण असे म्हणतात.
गुरुत्वाकर्षणजन्य लाटा	tidal waves	सूर्य व चंद्राच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे समुद्राच्या पाण्यावर उठणा-या लाटांना गुरुत्वाकर्षणजन्य लाटा असे म्हणतात. भरतीच्या लाटा ह्या गुरुत्वाकर्षणजन्य लाटा असतात.
गुरुत्वीय त्वरण	gravitational acceleration
गोलक विद्युत्पात	ball lightning	विद्युत विप्रभारणामुळे लाल, केशरी वा पिवळ्या रंगाचे विजेचे तेज:पुंज गोलक हवेत तरंगताना दिसल्यास त्यास गोलक विद्युत्पात असे म्हणतात.
ज
‘ज’ व ‘क’ दर्शक	J & K leaders
जमा होणे	deposition
ज्वालामुखी	volcano
त
तरंगलांबी	wavelength	तरंग वा लाटेच्या लागोपाठच्या दोन शिखर वा द-यांमधील अंतरास त्या लाटेची तरंगलांबी असे म्हणतात.
त्वरण	acceleration	विस्थापनाच्या दरास त्वरण असे म्हणतात.
तापमान	temperature	एखाद्या पदार्थातील उष्णतेचे प्र्रमाण म्हणजे त्या पदार्थाचे तापमान.
तापमापक	thermometer	तापमान मोजण्याचे उपकरण.
त्सुनामी प्रारूप	tsunami model
त्सुनामीच्या धोक्याची सूचना देणारी यंत्रणा	tsunami warning system
द
दरी	trough
दर्शकबाण	dart leader
दाबमापक	hygrometer
दुभंग विभव	breakdown potential
दूरस्थ	distant
दूरक्षेत्र	farfield / remote
ध
धक्कालहर	shockwave
धन	positive
धननिर्झर	travelling spark
धोका-सूचना केंद्र	warning-centers
न
निकटक्ष्रेत्र	nearfield / local
निरीक्षण स्थानके	monitoring stations
नीलझोत	blue jets
प
परस्पर-संबंध / सहकार-संबंध	correlation
पृष्ठ विद्युत्पात	sheet lightning
पुन:प्रभारण	recharge
पूर-प्रारूप	flood-model
प्रवासी ठिणगी	travelling spark
प्रशांत महासागर	Pacific Ocean
प्रातिनिधिक दर्शक	pilot leader / step leader
प्रारूप	model
फ
फीत विद्युत्पात	ribbon lightning
ब
बाष्प	moisture	वायू स्वरूपातील पाण्याला वा पाण्याच्या वाफेला बाष्प असे म्हणतात.
बाष्पसंपृक्त	moisture-saturated	विशिष्ट तापमानाला हवा जेवढे बाष्प सामावून घेऊ शकते त्यापेक्षा जास्त बाष्प हवेत असल्यास त्या हवेला/ढगाला बाष्पसंपृक्त हवा/ढग असे म्हणतात.
भ
भू्कवच	crust
भूकंप	earthquake
भूकंप तीव्रता	magnitude of earthquake
भूकंपप्रवण	seismically active
भूकंप-प्रवर्तित	earthquake-induced
भूकंप-प्रारूप	earthquake-model
भूकंप लहरी	seismic waves
भूपट्ट	tectonic plates
भूस्खलन	landslide
भौतिक गुणधर्म	physical properties
भौतिक घटना	physical composition
म
मणी विद्युत्पात	beads lightning
मापनश्रेणी	scale
मूक-भूकंप	silent earthquake
मेघकण	cloud droplets
मेघांतर्गत विद्युत्पात	intra-cloud lightning	एकाच मेघातील धन व ऋण प्रभारित विभागांदरम्यान विप्रभारण झाल्यास त्यास अंतर्मेघ वा मेघांतर्गत विद्युत्पात असे म्हणतात.
ल
लाटेचे भौतिकशास्त्र	physics of waves
व
वर्गमूळ	square root
वर्णपट	spectrum
वर्णपटीय	spectral
वहनमार्ग	conducting path
व्यस्त प्रमाण	inverse proportion
व्यापारी वारे	trade winds	उष्णकटिबंधीय प्रदेशात विषुववृत्ताच्या दिशेने वाहणारे पृष्ठीय वारे. प्राचीन काळी व्यापारासाठी होत असलेल्या नौकानयनासाठी ह्या वा-यांची दिशा विचारात घेऊन प्रवास होत असे. त्यामुळे ह्या वा-यांना व्यापारी वारे असे नाव पडले. व्यापारी वारे हा वातावरणातील सामान्य अभिसरणाचे एक महत्त्वाचे अंग आहे.
वातावरण	atmosphere	भूपृष्ठाला गुरुत्वशक्तीमुळे धरून राहिलेले, वास व रंग विरहित असलेले व वायू, बाष्प आणि धूलीकण ह्यांनी बनलेले प्रवाही आवरण म्हणजे वातावरण.२
वातावरणीय विद्युत	atmospheric electricity
वातावरणातील अस्थिरता	atmospheric instability
वातावरणातील विचलन	atmospheric disturbance
वाराजन्य	wind generated
विदा3	data
विद्युतदांडा/विद्युतदांडी	lightning rod
विद्युतधारा	current
विद्युतभारित/विद्युतप्रभारित	electrically charged
विद्युतरोधन	electrical insulating
विद्युतवाहक	electric conductor
विद्युतीकरण	electrification
विप्रभार	discharge
विभव	potential	बिंदूच्या ठिकाणी असणा-या विद्युत पातळीला विभव असे म्हणतात.१
विभवांतर	potential difference	विद्युत प्रभाराच्या स्थानांतरणासाठी आवश्यक असलेल्या विद्युत पातळीतील फरकाला विभवांतर असे म्हणतात.१
विरूपण	deformation
विरूपण-प्रारूप	deformation-model
विषुववृत्त	equator	पृथ्वीवरील पृथ्वीच्या स्वत:भोवती फिरण्याच्या अक्षास काटकोन करून असलेले काल्पनिक महावर्तुळ म्हणजे विषुववृत्त. विषुववृत्त म्हणजे शून्य अंश अक्षवृत्त. विषुववृत्तामुळे पृथ्वीचे उत्तर व दक्षिण गोलार्ध असे विभाजन होते.
विषुववृत्तीय	equatorial
विस्थापन	displacement
वैद्युत दुभंग	electrical break-down
वर्षाव	precipitation
विद्युतक्षेत्र	electric field	विद्युतधारेच्या वहनामुळे प्रभावित झालेल्या क्षेत्रास विद्युतक्षेत्र असे म्हणतात.
वेधशाळा	observatory
श
शाखा विद्युत्पात	fork lightning	विद्युत विप्रभारणाचे वेळी वहनमार्गास अनेक फाटे फुटल्यास त्यास शाखा विद्युत्पात असे म्हणतात.
शिखर	crest
स
सक्रिय	active
सम प्रमाण	direct proportion
समुद्रतळ	ocean floor
समुद्रतळाची रचना / उंचसखलपणा	topography of ocean floor
सुरुवातीची माहिती	initial conditions
स्थानिक	local
स्थैतिक विद्युत	static electricity
स्फटिकी	crystalline	रेणूंच्या विशिष्ट आणि स्थिर मांडणीमुळे तयार झालेल्या रचनेस स्फटिकी रचना असे म्हणतात.
सूक्ष्मसेकंद	microseconds	एका सेकंदाचे दशलक्ष भाग केल्यास त्यातील एक भाग म्हणजे सूक्ष्मसेकंद.
संवेग	momentum
सांख्यिकी शक्याशक्यता	statistical probability
ह
हवामान प्रारूप	climate model	हवामानाची गणिती प्रतिकृती म्हणजे हवामान प्रारूप.
हवामान फुगे	weather baloons	वातावरणाच्या वरच्या स्तरातील घटकांचा अभ्यास करण्याची उपकरणे असलेले फुगे. हे फुगे जसजसे वर जातात तसतशी त्या त्या स्तरातील वातावरणीय घटकांची (जसे तापमान, दाब इत्यादी) नोंद ह्या फुग्यांमधील उपकरणांमध्ये केली जाते.
हिमगर्भ	ice nuclei
हिंदी महासागर	Indian Ocean
क्ष
क्षितिजसमांतर	horizontal
क्षेत्रफळ	area

^१संदर्भ – विज्ञान १: इयत्ता १०वी क्रमिक पुस्तक, १९९४, महाराष्ट्र राज्य माध्यमिक व उच्च माध्यमिक शिक्षण मंडळ व अपर शिक्षण संचालक, महाराष्ट्र राज्य.

^२संदर्भ – प्राकृतिक भूविज्ञान, २००४, अ. वि. भागवत आणि डॉ. श्रीकांत कार्लेकर, रघुनाथ पब्लिशिंग हाऊस.

^३शैलेश खांडेकर ह्यांची विदग्ध ही अनुदिनी.

पारिभाषिक संज्ञा – प्रस्तावना

परिभाषा आणि पारिभाषिक संज्ञा 

प्रत्येक विषयाची स्वत:ची अशी एक परिभाषा असते. त्या परिभाषेमध्ये विशिष्ट शब्दांचे विशिष्ट अर्थ असतात. हे अर्थ नेहमीच्या भाषेशी बरेचदा सुसंगतच असले तरी त्या विषयांच्या दृष्टीकोणातून एक नेमका अर्थ, एक नेमकी संज्ञा एखाद्या शब्दाला प्राप्त होते, तेव्हा ती परिभाषा होते. शास्त्रीय विषयांवर लेखन करताना परिभाषा वापरणे महत्त्वाचे आणि गरजेचेही असते. इथे लिहिलेल्या लेखांमध्ये अशा पारिभाषिक संज्ञा वारंवार वापरलेल्या आहेत, आणि भविष्यातही वापरल्या जातील.

काही संज्ञा ह्या प्रचलित आहेत, तर काही (प्रचलित नसल्यामुळे) तयार केल्या आहेत. मराठीतून विज्ञानाचा प्रसार होण्याकरता ह्या संज्ञा नक्कीच उपयोगी पडतील आणि वापरात येऊन रूढ होतील अशी आशा आहे. इथे वापरलेल्या एखाद्या संज्ञेसाठी एखादी प्रचलित संज्ञा असेल तर ती मला नक्की कळवा. तसेच मी तयार केलेल्या एखाद्या संज्ञेऐवजी दुसरा एखादा शब्द जास्त योग्य वाटत असेल, तर तसेही जरूर कळवा.

पारिभाषिक संज्ञा सूचीमध्ये संज्ञांचा क्रम अकारविले (अ ते ज्ञ असा बाराखडीतील स्वर आणि व्यंजनांच्या प्रचलित क्रमानुसार) आहे.

- वरदा वैद्य

विसाव्या शतकातील गरूडझेप – उत्तरार्ध

ह्याआधीचे भाग – प्रस्तावना
प्राचीन काळातील वाराविचार
मध्ययुगीन अभिसरणविचार
१५ वे ते १८ वे शतक
१९ व्या शतकातील प्रगती
विसाव्या शतकातील गरूडझेप – पूर्वार्ध

वातावरणीय अभिसरण-७
विसाव्या शतकातील गरूडझेप – उत्तरार्ध

विसाव्या शतकात अस्तित्वात आलेल्या आणि हवामानशास्त्राच्या प्रगतीस मोठ्या प्रमाणात साहाय्यभूत ठरलेल्या तांत्रिक व तांत्रज्ञानिक प्रगतीचा थोडा आढावा घेऊ. संगणक आणि कृत्रिम उपग्रह ह्या दोन्ही तंत्रज्ञानांमुळे वातावरणीय अभिसरण समजण्यामधील प्रगती गेल्या काही वर्षांमध्ये आधीच्या काळाच्या तुलनेत मोठ्या प्रमाणात साध्य करता आली.

संगणकामुळे आतापर्यंत गोळा झालेल्या नोंदींची साठवण आणि पर्यायाने उपयोग ह्या गोष्टी तर सुकर झाल्याच, पण हवामान अंदाज करण्याच्या प्रक्रियेचा वेग बराच वाढला. संगणकांपूर्वीच्या काळात हवामान अंदाज करण्यासाठीची आकडेमोड तोंडी वा गणकयंत्र (calculator) वापरून करण्यामध्ये बरेचदा अशी परिस्थिती येई की भविष्यातील एखाद्या विशिष्ट दिवसाचा हवामान अंदाज करण्यासाठीची आकडेमोड पूर्ण होईपर्यंत तो दिवस मावळलेला असे. संगणकामुळे ही नामुष्कीची वेळ येण्याचे प्रमाण संगणकाचा गणनशक्तीचा वेग वाढत गेला तसे कमी होत गेले. आज तर संगणकाशिवाय हवामान अंदाज ह्या गोष्टीची कल्पनाही करवत नाही. हवामानाचा अंदाज करण्याच्या वेगाबरोबरच हवामानाला जाणून घेण्यामध्येही संगणकाचा हातभार आहे. वातावरणीय घडामोडींना क्लिष्ट समीकरणांच्या भाषेत मांडून त्यांची पडताळणी करायची तर संगणक हवाच. हवामानातील विविध प्रक्रियांची (processes) समीकरणे योग्य क्रमाने लावून, प्रसंगी क्रम बदलून जो एक क्लिष्ट समीकरण संच मिळतो तो म्हणजे हवामान प्रारूप (climate model). ही प्रारुपे संगणकाशिवाय चालवणे अशक्यच. अनेक गणिती (numerical), वर्णपटीय (spectral) आणि सांख्यिकी (statistical) प्रारुपे आजच्या घडीला स्थानिक, प्रादेशिक आणि जागतिक हवामानाचा अंदाज करण्यात गर्क आहेत.

आज अनेक देशांमध्ये आंतरराष्ट्रीय दर्जाच्या हवामान संस्था आणि वेधशाळा कार्यरत आहेत. तेथील शास्त्रज्ञ सतत हवामान शास्त्राच्या प्रगतीत भर घालत आहेत. जागतिक हवामान संस्था अर्थात  World Meteorological Organization ही हवामानशास्त्राची मध्यवर्ती संस्था १९४८ मध्ये स्थापन करण्यात आली. ही आंतरराष्ट्रीय दर्जाची संस्था जगभरातील विविध वेधशाळांकडून हवामान नोंदी मागवते. ह्या जगभरातील नोंदींचा साठा ह्या संस्थेकडे आहे. हा साठा विविध प्रादेशिक हवामानातील परस्परसंबंध, जागतिक स्तरावर कार्यरत असलेली हवामान चक्रे वगैरेंच्या अभ्यासासाठी वापरला जातो. अशा अभ्यासासाठी लागणा-या हवामाननोंदी ह्या सर्वत्र एकाच वेळी व एकाच प्रकारच्या उपकरणांद्वारे गोळा करणे महत्त्वाचे ठरते. ह्यासाठी आंतरराष्ट्रीय प्रमाणित वेळेनुसार व ठराविक कालफरकानुसार ह्या नोंदी जगभरात नोंदविल्या जातात. प्रत्येक दिवसाच्या हवामाननोंदींची सुरुवात जागतिक प्रमाणित वेळेनुसार रात्री १२ वाजता केली जात असल्याने भारतामधे दिवसातील पहिली नोंद ही भारतीय प्रमाणवेळेनुसार पहाटे साडेपाचाला केली जाते. दूरदर्शनवरील बातम्यांमध्ये ह्या साडेपाचाला घेतलेल्या नोंदी दाखविल्याचे अनेकांनी पाहिले असेल. अनेक देशांतील अनेक वेधशाळा हवामान घटकांच्या नोंदी करते. ह्या नोंदी एकत्रितरीत्या, दिवसभरात ठराविक वेळी कृत्रिम उपग्रहाकडे प्रक्षेपित केल्या जातात व हा कृत्रिम उपग्रह ह्या नोंदी जागतिक हवामान संस्थेकडे प्रक्षेपित करतो. अशा त-हेने रोजच्या रोज जगभरातील नोंदी ही संस्था साठवून ठेवते.

पर्वतराजी, वाळवंटे व इतर दुर्गम भागांमध्ये आज अनेक स्वयंचलित वेधशाळा कार्यरत आहेत. ह्या वेधशाळांमध्ये स्वयंचलित उपकरणांच्या साहाय्याने गोळा केलेल्या हवामाननोंदी स्वयंचलित तंत्रज्ञानाचा वापर करून कृत्रिम उपग्रहांकडे प्रक्षेपित केल्या जातात. अशा पद्धतीने जेथे मानवाला वास्तव्य करून राहणे व हवामान नोंदी करणे अशक्य आहे अशा दुर्गम ठिकाणांच्या हवामानाची नोंदही करता येते.

विसाव्या शतकामध्ये अनेक देशांतील विविध विद्यापिठांनी हवामानशास्त्र हा विषय अभ्यासक्रमांमध्ये अंतर्भूत केला. सुरुवातीला हा विषय भौतिक/रसायन/पर्यावरण शास्त्रांची उपशाखा म्हणून शिकविला जात असे. मात्र पुढे ह्या शाखेचा विस्तार व महत्त्व लक्षात घेऊन अनेक विद्यापिठांनी ह्या विषयामध्ये पदवी व पदव्युत्तर पातळीचे शिक्षण देण्यास सुरुवात केली. उदाहरणार्थ, भारतामध्ये पुणे विद्यापिठामध्ये हवामानशास्त्र हा भौतिकशास्त्राचा उपविषय म्हणून विज्ञान विशारद (B.Sc.) व विज्ञान निष्णात (M.Sc.) ह्या पदव्यांसाठीच्या अभ्यासक्रमांमध्ये निवडता येतो. शिवाय हवामानशात्र ह्या विषयात स्वतंत्रपणे विज्ञान निष्णात (M.Sc. Space Sciences) ही पदवी मिळवता येऊ शकते. ह्या व्यतिरिक्त पुणे विद्यापीठ व आंध्र विद्यापिठामध्ये हवामानशास्त्र विषयात तंत्रविद्या निष्णात (M.Tech in Atmospheric Science) असा अभ्यासक्रम निवडता येतो. मात्र त्यासाठी आधी भौतिकशास्त्र, गणित अथवा सांख्यिकी ह्यापैकी एका विषयाची विज्ञान निष्णात (M.Sc.) पदवी मिळवलेली असावी लागते. युरोपातील व उत्तर अमेरिकेतील अनेक विद्यापिठांमध्येही विशारद, निष्णात व विद्यावाचस्पती (Ph.D) पातळीवर हवामानशास्त्राचा अभ्यासक्रम निवडता येतो. ह्या अभ्यासक्रमांमुळे विविध शासकीय संस्थांव्यतिरिक्त विद्यापिठे ही हवामानशास्त्र विषयाची संशोधन केंद्रे बनली आहेत.

हवामान उपग्रहांच्या (weather satellites) उपयोगामुळे १९७० मध्ये हवामानशास्त्रामध्ये मोठीच क्रांती घडून आली. स्वयंचलित वेधशाळांमुळे दुर्गम भागातील हवामाननोंदी ठेवता येऊ लागल्या असल्या तरी किनारपट्टी व सागरी महामार्ग वगळता समुद्राच्या पाण्याच्या व समुद्रावरील हवामानाच्या नोंदी ठेवणे थोडे जिकिरीचे काम होते. कृत्रिम उपग्रहांच्या साहाय्याने ही त्रुटी ब-याच प्रमाणात भरून काढता आली. वातावरणाच्या वरच्या थरातील हवामाननोंदी करणेही कृत्रिम उपग्रहांमुळे सुकर झाले. पूर्वी हवामान फुगे (weather balloons) पाठवून ही माहिती मिळविली जात असली तरी फुग्यांचा मार्ग हा वा-याच्या दिशेवर अवलंबून असल्याने, तसेच वर जाणारे फुगे काही अंतरावर फुटत असल्याने हवामाननोंदींवर खूपच मर्यादा होत्या. फुगे फुटून उपकरणे जमिनीवर आदळून फुटत असल्याने प्रत्येक उड्डाणासाठी नवीन उपकरणे वापरणे खर्चिकही होते. नंतर विमानांद्वारे हवामाननोंदी ठेवता येणे शक्य झाले तरी ते ही बरेच खर्चिक असते. कृत्रिम उपग्रहांमुळे अशा अनेक मर्यादा ओलांडता येऊन हवामाननोंदी व्यापक प्रमाणात व कमी खर्चात करता येणे ही विसाव्या शतकाची देणगीच आहे. कृत्रिम उपग्रहांमुळे वातावरणाच्या सर्व थरांतील, वातावरणाच्या शेवटापर्यंत, भूपृष्ठाजवळील व जमीनीखालील घटकांच्या तसेच समुद्रपातळीच्या वरील व खालील नोंदी ठेवता येणे शक्य झाले. चक्रीवादळ येणार असल्याची पूर्वसूचना ह्या कृत्रिम उपग्रहांमुळेच मिळू शकते. जोपर्यंत पृथ्वीभोवती हे कृत्रिम उपग्रह प्रदक्षिणा घालत आहेत तोपर्यंत त्यांची नजर चुकवून चक्रीवादळाने माणसाला अकस्मात गाठले असे घडणे आता केवळ अशक्यच.

विसाव्या शतकामध्ये सौरऊर्जा, वातावरण, समुद्र, बर्फाळ प्रदेश आणि जमीन ह्या विविध गोष्टींच्या परस्परसंबंधांची उकल मानवाला होऊ लागली. हे परस्परसंबंध गणिती समीकरणांमध्ये मांडून भविष्यातील हवामानाचा वेध घेता येणे शक्य होऊ लागले आणि त्याच बरोबर वातावरणीय अभिसरणाचे मानवी आकलन अनेक पटींनी वाढले. वातावरणाच्या विविध स्तरांतील वस्तुमान, उर्जा व संवेग हे वातावरणातील विचलनांच्या (atmospheric disturbances) साहाय्याने वरच्या व खालच्या थरांत संक्रमित होतात आणि हवामान घटनांच्या स्वरूपात आपल्यावर परिणाम करतात हे आता लक्षात आले आहे. हे वातावरणीय विचलन समीकरणांच्या स्वरूपात मांडून, त्यांची प्रारुपे तयार करून ती नजिकच्या व दूर भविष्यातील हवामानाचा अंदाज करण्यासाठी वापरली जात आहेत. खारे व मतलई वारे (दैनिक अभिसरण), मौसमी वारे (मौसमी-ऋतूनुसार बदलणारे- अभिसरण),  जेट प्रवाह, द्वैवार्षिक (सुमारे २३ महिन्यांचे चक्र) आंदोलन अशा सारखे कमी काळासाठी कार्यरत असलेले अभिसरण, एल् निन्यो-ला निन्या (२ ते ८ वर्षांचे चक्र), उत्तर अटलांटिक आंदोलन (सुमारे ७ वर्षांचे चक्र) ह्या सारखे मध्यम काळासाठी कार्यरत असणारे अभिसरण ते आर्क्टिक आंदोलन, सौरडाग चक्र (१० ते १२ वर्षे) यासारखे मोठ्या काळासाठी कार्यरत असणारे अभिसरण, त्यांच्याशी निगडीत हवामान घटना, त्यांचा परस्परसंबंध, त्यांचे परिणाम अशा अनेक गोष्टींची उकल मानवाला होत आहे. त्याचप्रमाणे अक्षवृत्तीय (zonal)- जसे पूर्ववारे (easterlies), पश्चिमवारे (westerlies), व जेट प्रवाह; रेखावृत्तीय (meridional) – जसे व्यापारी वारे, हॅडली, फेरेल व ध्रुवीय चक्रे; व ऊर्ध्वाधर (vertical) – जसे ऊर्ध्वगामी वारे, मेघनिर्मिती, द्वैवार्षिक कंपने; असे विविध वातावरणीय घटक (atmospheric components) त्यांची कारणे, त्यांच्यातील बदल व त्यांचे परिणाम हेही आता ब-याच प्रमाणात समजले आहेत असे म्हणायला हरकत नाही.

मात्र वातावरणीय अभिसरण आणि हवामान ह्या अत्यंत गुंतागुंतीच्या गोष्टींना आणि पर्यायाने निसर्गाला पुरते जाणून घ्यायचे असेल तर अजूनही संशोधनास भरपूर वाव आहे हे खरेच!!

समाप्त.

वरदा वैद्य, सप्टेंबर २००५।Varada Vaidya, September 2005

विसाव्या शतकातील गरूडझेप – पूर्वार्ध

ह्याआधीचे भाग – प्रस्तावना
  प्राचीन काळातील वाराविचार
  मध्ययुगीन अभिसरणविचार
  १५ वे ते १८ वे शतक
  १९व्या शतकातील प्रगती

वातावरणीय अभिसरण -६
विसाव्या शतकातील गरूडझेप- पूर्वार्ध

विसाव्या शतकात तंत्रज्ञानातील प्रगतीने वातावरणीय अभिसरणाच्या आकलनातील प्रगतीसही बरोबर घेतले. दळणवळणाच्या साधनांमध्ये झालेल्या प्रगतीने जगभरातील शास्त्रज्ञांना जवळ आणले आणि जगभरात हवामाननोंदी ठेवणा-या वेधशाळांचे एक मोठे जाळे तयार झाले.

सर गिल्बर्ट वॉकर (१८६८ते १९५८) हे ब्रिटिश गणितज्ञ व हवामानशास्त्रज्ञ. १९२३ मध्ये त्यांनी विषुववृत्तीय प्रशांत महासागराच्या (Equatorial Pacific Ocean) पूर्वेकडील व पश्चिमेकडील प्रदेशातील वातावरणीय दाबामध्ये परस्परसंबंध असल्याचे सिद्ध केले. विषुववृत्तीय प्रशांत महासागराच्या पूर्वप्रदेशातील वातावरणीय दाब अधिक असेल तर पश्चिमप्रदेशात तो सहसा कमी असतो आणि पूर्वप्रदेशात वातावरणीय दाब कमी असेल तर पश्चिमप्रदेशात तो अधिक असतो. अशाप्रकारे पूर्व-पश्चिमेकडील प्रदेशांमध्ये वातावरणीय दाबाचा ‘सीसॉ’ चालू असतो. ह्या ‘सीसॉ’ला त्यांनी ‘दक्षिण आंदोलन’ (Southern Oscillation) असे नाव दिले. ह्या काळात वॉकर ह्यांची ब्रिटिश सरकारी अधिकारी म्हणून भारतात नियुक्ती झाली होती. १९०४ ते १९२४ च्या दरम्यान वॉकर हे भारतीय हवामान खात्याचे मुख्याधिकारी म्हणून कार्यभार सांभाळत होते. भारतातील मौसमी पाऊस, पश्चिम कॅनडातील तापमान आणि ऑस्ट्रेलिया व आफ्रिकेतील दुष्काळ अशा विविध घटनांचा संबंध दक्षिण आंदोलनाशी असल्याचे त्यांनी ह्या संशोधनाअंती दाखवून दिले. अशाप्रकारे दक्षिण आंदोलनाचा जागतिक हवामानाशी असलेला संबंध माहीत झाला व पुढे अनेक संशोधकांनी ह्या विषयामध्ये संशोधन केले. भारतातील वास्तव्यामध्ये त्यांनी दूरगामी हवामान अंदाज वर्तविण्याच्या पद्धतींवर मूलभूत संशोधन केले. वॉकर ह्यांच्या स्मृतीप्रीत्यर्थ भारत मौसम विज्ञान विभागाकडून (India Meteorological Department) गेल्या काही वर्षांपासून मौसमी हवामानशास्त्रामध्ये विशेष संशोधन करणा-या देशस्थ/परदेशस्थ शास्त्रज्ञास दरवर्षी ‘सर गिल्बर्ट वॉकर पुरस्कार’ प्रदान केला जातो. ह्या पुरस्कारांतर्गत २२ कॅरट प्रतिच्या सोन्याचे ५० ग्रॅम वजनाचे पदक व प्रशस्तिपत्र ह्यांचा समावेश असतो.

आकृती ४. वॉकर अभिसरण (www.bom.gov.au येथून सुधारित)

नॉर्वेतील हवामानशास्त्रज्ञ जेकब जर्कनेज (१८९७ ते १९७५) ह्यांना विषुववृत्तीय प्रशांत महासागर आणि त्याच्या पूर्व व पश्चिमेकडील प्रदेश मिळून तयार होणा-या मोठ्या प्रदेशावर एक मोठे वातावरणीय अभिसरण चक्र कार्यरत असल्याचे आढळून आले. ह्या अभिसरणचक्राचा ‘दक्षिण आंदोलना’शी जवळचा संबंध असल्यामुळे त्यांनी ह्या अभिसरणास ‘वॉकर अभिसरण’ (Walker Circulation) असे नाव दिले. वॉकर अभिसरण चक्रामध्ये इंडोनेशिया व आसपासच्या प्रदेशावरील ऊर्ध्वदिशेने जाणारी हवा नंतर पूर्वेकडे प्रवास करून पूर्व प्रशांत महासागरावर खाली उतरते. इंडोनेशीय प्रदेशावरील हवा वर उचलली गेल्याने भूपृष्ठाजवळ कमी दाबाचा पट्टा निर्माण होऊन इतर दिशांकडून ह्या प्रदेशाकडे वारे वाहतात (आकृती ४), ज्यामध्ये पूर्व प्रशांत महासागरी प्रदेशाकडून (विषुववृत्तीय दक्षिण अमेरिकेच्या आसपासच्या प्रदेशाकडून) इंडोनेशीय प्रदेशाकडे वाहणा-या वा-यांचाही समावेश असतो. अशाप्रकारे हे अभिसरण चक्र चालू असते. ह्या चक्राचा आसपासच्या प्रदेशातील पर्जन्यमानाशी निकटचा संबंध आहे. जर्कनेज़ यांचा वादळांचाही अभ्यास होता. १९३३ मध्ये भूपृष्ठीय दाबातील बदल हा वादळ निर्मितीचा निर्देशक असू शकतो असे त्यांनी दाखवून दिले. 

आकृती ५. ३५ अंश उत्तर अक्षवृत्तावर १० मीटर प्रति सेकंद वेगाने वाहणाऱ्या वाऱ्याने
निर्माण केलेला एकमन प्रवाह व एकमन स्तर. Stewart, R.H., ‘Introduction to Oceanography’, Chapter 9, Texas A and M University येथून सुधारित.  

विसाव्या शतकामध्ये समुद्रशास्त्र ही हवामानशास्त्राची एक उपशाखा निर्माण केली गेली. ह्या शास्त्रशाखेमध्ये विसाव्या शतकात मोठी प्रगती होऊन अनेक सिद्धांत मांडले गेले, अनेक प्रयोग केले गेले व मोठ्या प्रमाणात संशोधन झाले, होत आहे. ह्या उपशाखेमध्ये समुद्रपृष्ठाच्या तापमानाचा किना-याजवळील प्रदेशांच्या हवामानावर तसेच जागतिक हवामानावर होणारा परिणाम, समुद्र व जमिनीवरच्या वातावरणातील अन्योन्यक्रिया, वगैरे, अशा अनेक विषयांचा सखोल अभ्यास विसाव्या शतकात होऊन समुद्राचे वातावरणीय अभिसरणाच्या व पर्यायाने जागतिक हवामानाच्या दृष्टीकोणातून असलेले महत्त्व ब-याच प्रमाणात समजले. समुद्रप्रवाहांच्या स्थितीगतीविषयक संशोधनामुळे वॉलफ्रिड एकमन (१८७४ ते १९५४) यांचे नाव समुद्रशास्त्रामध्ये अजरामर झाले आहे. समीकरणांच्या साहाय्याने एकमनने वा-यामुळे समुद्रामधील ऊर्ध्व-अधर दिशेत प्रवाह कसे तयार होतात ह्यासंबंधी सिद्धांत मांडला. वा-याचा दाब समुद्रपृष्ठावर अधिक असतो व तो समुद्रामध्ये  जसजसे खोल जावे तसतसा कमी होत जातो. वा-याच्या दाबाच्या दिशेनुसार पृष्ठीय पाणी वाहते. मात्र जसजसे खोल जावे तसतशी पाण्याच्या प्रवाहाची दिशाही बदलते व काही ठराविक खोलीवर पाण्याचा प्रवाह हा पृष्ठावरील पाण्याच्या प्रवाहाच्या विरूद्ध दिशेत वाहतो. ही खोली किती असेल ते पृष्ठीय वा-याच्या दाबावर ठरते. पाण्याच्या पृष्ठापासून जेथे पाण्याच्या प्रवाहाची दिशा उलट होते तोपर्यंतच्या स्तरास ‘एकमन स्तर’ असे म्हणतात (आकृती ५). एकमनने असे सिद्ध केले की वा-याच्या दाबाचा समुद्रपाण्यावर उभ्या (ऊर्ध्व-अधर) दिशेत होणारा परिणाम अक्षांशानुसार बदलतो.

आकृती ६. ध्रुवीय व उपविषुववृत्तीय जेट प्रवाहांचे स्थान. http://www.physicalgeography.net येथून सुधारित.

दुस-या महायुद्धाच्या काळात क्षेपणास्त्रे घेऊन आकाशात युद्धविमाने उडविणा-या विमानचालकांना प्रथम वातावरणातील जेट प्रवाहांचा शोध लागला. जेट प्रवाह म्हणजे वातावरणाच्या वरच्या स्तरांत वेगाने वाहणा-या वा-यांचा प्रवाह. ह्या वा-यांचे त्यांच्या स्थानांनुसार ध्रुवीय जेट आणि उपविषुववृत्तीय जेट असे दोन प्रकार आहेत (आकृती ६). ध्रुवीय जेट प्रवाहाचा वेग उपविषुववृत्तीय जेट प्रवाहाच्या तुलनेत बराच जास्त असतो.

आकृती ७. आंतरविषुववृत्तीय ऊर्ध्वप्रवाह प्रदेशाचे जानेवारी व जुलै महिन्यातील स्थान.
http://www.newmediastudio.org/ येथून सुधारित.

विषुववृत्तीय प्रदेशांमध्ये भूपृष्ठाजवळील वातावरणीय स्तरांमध्ये ईशान्य व अग्नेय व्यापारी वा-यांची एकमेकांशी टक्कर होऊन हवा ऊर्ध्वदिशेने वाहते. हा टक्कर होणारा प्रदेश ‘आंतरविषुववृत्तीय ऊर्ध्वप्रवाह प्रदेश’ (Intertropical Convergence Zone (ITCZ)) म्हणून ओळखला जातो (आकृती ७). ह्या प्रदेशाचे वास्तव्य कायम विषुववृत्तानजिक असले तरी ते ऋतूनुसार व जमीन-पाण्याच्या वितरणानुसार बदलते. उत्तर गोलार्धातील उन्हाळ्याच्या दिवसांत हा प्रदेश विषुववृत्ताच्या उत्तरेस सरकतो, तर दक्षिण गोलार्धातील उन्हाळ्याच्या दिवसांत हा प्रदेश विषुववृत्ताच्या दक्षिणेस सरकतो. ह्या प्रदेशामध्ये वारे ऊर्ध्वदिशेने वाहत असल्याने मेघनिर्मितीस व पर्यायाने पर्जन्यास चालना मिळते. विषुववृत्तीय प्रदेशांतील पर्जन्यमान ठरविण्यामध्ये आंतरविषुववृत्तीय ऊर्ध्वप्रवाह प्रदेशाच्या सरकण्याचा मोठा वाटा असतो. विसाव्या शतकामध्ये ह्या प्रदेशाच्या नेमक्या ठिकाणाच्या नोंदींचा हवामान अंदाज करण्यासाठी वापर होऊ लागला.

विसाव्या शतकामध्ये जागतिक वातावरणामध्ये कार्यरत असणा-या विविध अभिसरण चक्रांचा, वातावरणीय घटनांचा शोध लागला आणि ह्या घटना का आणि कशा घडतात हे जाणून घेण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात संशोधन झाले, अजूनही होत आहे. ह्यातील काही ठळक घटना म्हणजे एल् निन्यो व ला निन्या (विषुववृत्तीय प्रशांत महासागराचे तापमान-दाब आणि दक्षिण आंदोलन ह्याचा दृढसंबंध असल्याने एल निन्यो व दक्षिण कंपन मिळून तयार होणा-या संयुक्त घटनेस एन्सो- ENSO: El Nino – Southern Oscillation- असे म्हटले जाते), द्विवार्षिक आंदोलने (Quasi Biennial Oscillations), ध्रुवीय कोन(Polar Vortex) , उत्तर अटलांटिक आंदोलने (North Atlantic Oscillations), आर्क्टिक आंदोलने (arctic Oscillations) वगैरे. ह्या हवामानीय घटना विविध प्रदेशांमध्ये घडत असतात, त्यांची भौगोलिक व्याप्ती व कालव्याप्ती भिन्न आहेत, मात्र वातावरणीय अभिसरणामुळे ह्या सर्व घटना आणि जागतिक हवामान ह्यांचा निकटचा संबंध आहे.

ह्यापुढे – विसाव्या शतकातील गरूडझेप – उत्तरार्ध

१९ व्या शतकातील प्रगती

 ह्याआधीचे भाग – प्रस्तावना
                             प्राचीन काळातील वाराविचार
                             मध्ययुगीन अभिसरणविचार
                             १५ वे ते १८ वे शतक

वातावरणीय अभिसरण -५
१९ व्या शतकातील प्रगती

उष्णकटिबंधातील (Tropical Region) प्रदेशामधील तापलेली हवा उर्ध्वदिशेने जाते व त्यामुळे भूपृष्ठाजवळील हवेचा दाब कमी होऊन उत्तर व दक्षिण दिशांकडून विषुववृत्ताच्या दिशेने हवा वाहते. उष्णकटिबंधातील ऊर्ध्वदिशेला गेलेली हवा ही वातावरणाच्या वरच्या स्तरांमध्ये पृष्ठालगतच्या हवेच्या विरुद्ध दिशेने, म्हणजे ध्रुवाच्या दिशेने प्रवास करते. ही वर गेलेली तप्त हवा थंड होऊन ध्रुवीय प्रदेशापर्यंत न जाता साधारण ३० अंश अक्षवृत्तावर खाली उतरते. अशा पद्धतीने विषुववृत्त व ३० अंश अक्षवृत्तांदरम्यान हवेचे एक चक्र (cell) कार्यरत असते. ह्या चक्राचे नियमन हे औष्णिक (thermal) स्वरूपाचे असते असा सिद्धांत जॉर्ज हॅडलीने मांडला. हॅडलीच्या स्मृतीप्रीत्यर्थ हवेच्या ह्या चक्रास हॅडली चक्र (Hadley Cell) असे म्हटले जाते (आकृती २). उषणकटिबंधातील अभिसरणाचे स्पष्टीकरण अशाप्रकारे देणे शक्य झाले असले तरी समशीतोष्ण तसेच ध्रुवीय प्रदेशातील अभिसरणाचे स्पष्टीकरण करण्याचे आव्हान एकोणीसाव्या शतकातील शास्त्रज्ञांपुढे होते.

आकृती २. वातावरणीय अभिसरणाचे त्रिचक्र प्रारूप. www.met.tamu.edu येथील आकृतीवरून सुधारित.

एकोणीसाव्या शतकाच्या सुरुवातीस जॉन डाल्टन ने अंशी दाबाचा (partial pressure) नियम सिद्ध केला. जॉन डाल्टन (१७६६ ते १८४४) हा ब्रिटिश रसायन-भौतिकी तज्ज्ञ. अंशी दाबाचा नियम असे सांगतो की वायूच्या मिश्रणाचा दाब हा त्या मिश्रणातील वायूंनी स्वतंत्ररितीने दिलेल्या दाबाच्या बेरजे एवढा असतो. थोडक्यात,

वायूंच्या मिश्रणाचा एकूण दाब = वायू क्र. १ चा दाब + वायू क्र. २ चा दाब + —– + वायू क्र. क्ष चा दाब 

हवामानशास्त्रज्ञांना ह्या नियमाचा वापर हवेतील बाष्पाचे प्रमाण मोजण्यासाठी, तसेच वातावरणाबद्दलचे औष्णिकगतिविषयक (thermodynamic) ज्ञान वाढविण्यासाठी होऊ लागला.

ब्रिटिश शास्त्रज्ञ जेम्स प्रेस्कॉट ज्यूल्स (१८१८ ते १८८९) ह्याने औष्णिक व गतिज उर्जा यांच्या परस्परसंबंधाचा अभ्यास केला. ह्या अभ्यासाचे निष्कर्ष त्याने नियमांच्या स्वरूपात मांडले, तेच औष्णिकगतिशास्त्राचे नियम (laws of thermodynamics). ह्या नियमांना हवामानशास्त्रामध्ये मोठेच महत्त्व आहे. वातावरणीय अभिसरण ह्या नियमांनुसार होत असते. औष्णिकगतिशास्त्राचा पहिला नियम हा ऊर्जा अक्षय्यतेचा नियम (Law of Conservation of Energy) म्हणूनही ओळखला जातो, जो वातावरणीय अभिसरणाचे कोडे सोडविण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतो.

एकोणीसाव्या शतकाच्या सुरूवातील ‘द्रव स्थितिगतिशास्त्र’ (fluid dynamics) व ‘जलस्थितिगतिशास्त्र’ (Hydrodynamics) ह्या नवीन शास्त्रशाखा उदयास आल्या. ह्या शाखांच्या प्रगतीस हातभार लावणा-या अनेक शास्त्रज्ञांनी वातावरणीय अभिसरणाच्या आकलनातील प्रगतीस प्रत्यक्ष-अप्रत्यक्षरित्या चालना दिली. इंग्लिश भौतिकशास्त्रज्ञ व गणितज्ञ सर ओसबॉर्न रेनोल्ड्स (१८४२ ते १९१२), फ्रेंचच पंडित क्लॉड लुइस मरी हेन्री नेवियर (१७८५ ते १८३६) आणि इंग्लिश शास्त्रज्ञ जॉर्ज गॅब्रिएल स्टोक्स (१८१९ ते १९०३) ह्या तीन शास्त्रज्ञांनी ‘द्रव स्थितिगतिशास्त्र’ शाखेमधे मोठे योगदान दिले आहे. नळीतून वाहणा-या द्रवासंदर्भात रेनॉल्डने असे दाखवून दिले की द्रवाची घनता (घ), द्रवाची गती (ग) आणि नळीचा व्यास (न) ह्या तीन राशींच्या गुणाकाराचे त्या द्रवाच्या स्थितिज विष्यंदितेशी (व) (विष्यंदिता = viscosity, स्थितीज विष्यंदिता = dynamic viscosity) गुणोत्तर घेतल्यास मिळणारा अंक हा एक महत्त्वाचा अंक असून तो त्या द्रवाच्या वाहण्याविषयी महत्त्वाची माहिती पुरवतो. ह्या महत्त्वपूर्ण अंकाला रेनॉल्डचा अंक (र) असे म्हणतात. थोडक्यात,

र = (घ x ग x न) / (व)

‘र’ हा मितिविरहित (dimensionless) अंक आहे. एखाद्या वाहत्या द्रवासाठी ‘र’ ची किंमत ३० पेक्षा कमी असल्यास द्रवाचा प्रवाह संथ-सलग ( laminar अथवा Poiseuille प्रवाह), तर ‘र’ ची किंमत ३० पेक्षा अधिक असल्यास प्रवाह खळाळता, उसळणारा (Turbulant) असतो.

नेवियर व स्टोक्स ह्या दोन्ही शास्त्रज्ञांनी मांडलेली द्रवस्थितिगतिशास्त्रातील व हवामानशास्त्रातील दोन महत्त्वाची समीकरणे हा एकोणीसाव्या शतकातील हवामानशास्त्रातील प्रगतीचा एक महत्त्वाचा टप्पा. वातावरण वा हवा हा एक प्रवाही पदार्थ असल्याने द्रवस्थितिगतिशास्त्रातील प्रगतीचा प्रत्येक टप्पा हा वातावरणीय अभिसरणाचे आकलन वाढविण्यास हातभार लावत असतो.

अठराव्या शतकापर्यंत हवामान नोंदी ह्या भूपृष्ठालगतच्या हवामानाच्या नोंदी असत. तप्तवायूच्या फुग्याची निर्मिती १८ व्या शतकाच्या अखेरीस झाली असली तरी ह्या फुग्यांतून हवामानमापक उपकरणे पाठवणे शक्य झाले नव्हते. अशा फुग्यातून पाठवलेली उपकरणे वातावरणाच्या वरच्या स्तरांपर्यंत पोहोचल्यावर उपकरणांनी घेतलेल्या हवामानाच्या नोंदी ह्या उपकरणांमध्ये साठवून ठेवणे, ही उपकरणे सुखरूप जमीनीवर आणणे, तशी आणता आल्यास उपकरणांनी साठवलेल्या नोंदी उतरवून घेता येणे, अशा असंख्य अडचणी त्यावेळी होत्या. तरीही फुग्यांमधून वातावरणाच्या वरच्या स्तरांत उपकरणे पाठवण्याचे काही प्रयत्न त्यावेळी लोकांनी केले होते. १९ व्या शतकामध्ये वातावरणाच्या वरच्या स्तरांतील हवामान नोंदींची आवश्यकता शास्त्रीय जगाला पटलेली होती. वातावरणीय अभिसरण जाणून घेण्यासाठी ह्या नोंदी अत्यावश्यक होत्या. फुग्यातून उपकरणे पाठवून अशा नोंदी मिळविण्याच्या पद्धतीत ह्या काळात अनेक सुधारणा झाल्या. १९ व्या शतकाच्या मध्यापर्यंत असे फुगे वातावरणात सोडून हवामाननोंदी मिळविण्याचे अनेक प्रयत्न यशस्वी ठरले आणि नियमितपणे हवेच्या वरच्या स्तरातील हवामानाच्या नोंदी ठेवण्याची परंपरा सुरू झाली. ब्रिटिश शास्त्रज्ञ जेम्स ग्लेइशर (१८४८ ते १९२८) यांनी १८६२ ते १८६६ च्या दरम्यान २८ फुग्यांच्या झेपा (flights) यशस्वी करून वातावरणीय घटकांच्या नोंदी मिळविल्या.

वातावरणाच्या वरच्या स्तरांतील हवामान नोंदींबरोवरच सागरीपृष्ठावरील वातावरणाच्या नोंदी मिळविणेही आवश्यक आहे ह्याची शास्त्रज्ञांना एव्हाना खात्री पटली होती. त्यावेळी बोटींवर शास्त्रीय उपकरणे ठेवून बोटीवरील लोकांनी सागरी पाण्याच्या व सागरीपृष्ठावरील हवामानाच्या नोंदी ठेवणे हा एकमेव पर्याय उपलब्ध होता.  

अमेरिकी हवामानतज्ञ विल्यम रेड्फील्ड (१७८९ ते १८५७) ह्यांनी अमेरिका खंडाला धडक देणा-या चक्रीवादळांची निरीक्षणे केली. त्यांचे निष्कर्ष १८३१ आणि १८३३ मधे दोन शोधनिबंधांद्वारे प्रसिद्ध झाले. त्यांच्या निष्कर्षांनुसार प्रत्येक चक्रीवादळाशी संबंधित असा वा-याचा एक आकृतिबंध (wind system) असतो.  चक्रीवादळाच्या मध्यभागी शांत प्रदेश (वादळाचा डोळा) असतो तर ह्या शांत प्रदेशाच्या भोवतीच्या प्रदेशात घड्याळाच्या विरुद्ध दिशेने वारे वाहत असतात. चक्रीवादळाची गती खूप नसली तरी ह्या वा-यांची गती मात्र खूपच असते.

१८४८ मधे लॉर्ड विल्यम थॉमस केल्विन ने तापमान मोजण्याची नवीन निरपेक्ष (absolute) मापनश्रेणी तयार केली. आज ही मापनश्रेणी विशेषतः शास्त्रीय समीकरणांमध्ये व आकडमोडींमध्ये प्रमाणित तापमान परिस्थिती ठरविण्यासाठी वापरली जाते.

हॅडलीच्या वातावरणीय अभिसरणविषयक संकल्पनांमध्ये एकोणीसाव्या शतकामध्ये दोन मोठ्या सुधारणा करण्यात आल्या. ह्या सुधारणा फ्रेंच शास्त्रज्ञ गॅस्पार्ड-गुस्ताव कॉरिऑलिस (१७९२ ते १८४३) व अमेरिकी शास्त्रज्ञ विल्यम फेरेल (१८१७-१८९१) ह्या दोन शास्त्रज्ञांच्या वातावरणीय हालचालींच्या अभ्यासावर आधारित होत्या. १८५६ मधे फेरेलचा ‘वारे व समुद्रपवाह यांविषयी’ असे शीर्षक असलेला निबंध प्रसिद्ध झाला. हा निबंध म्हणजे हवामानशास्त्रज्ञांच्या हातात आलेली सोन्याची खाणच. फेरेल ने लागोपाठ १८८२, १८८४, १८८६ आणि १८८९ मधे वातावरण आणि हवामानविषयक शोधनिबंध प्रसिद्ध करून हवामानशास्त्रीय प्रगतीमध्ये मोठीच भर घातली. दोन्ही गोलार्धातील ३० अंश अक्षवृत्त आणि ६० अंश अक्षवृत्तांदरम्यान आढळणारे वातावरणीय अभिसरणचक्र हे फेरेल च्या नावाने ओळखले जाते. हे ‘फेरेल चक्र’ दुय्यम मानले जाते कारण ह्या चक्राचे सामर्थ्य आणि अस्तित्व हे ‘हॅडली चक्र’ आणि ‘ध्रुवीय चक्रा’वर अवलंबून असते (आकृती २). फेरेल चक्राचे अस्तित्व हे उप-उष्णकटिबंधीय अधिक दाबाचा पट्टा (subtropical high) ते ध्रुवीय कमी दाबाचा पट्टा (polar low) ह्या दोन पट्ट्यांदरम्यान आढळते.

कॉरिऑलिस ने असे दाखवून दिले की न्यूटनचे स्थिर संदर्भचौकटीतील (frame of reference) गतिविषयक नियम फिरत्या संदर्भचौकटीमधील (rotating frame of reference) वस्तूंसाठी वापरावयाचे असतील तर त्या समीकरणांमध्ये जडत्वीय बलाचा (inertial force) अंतर्भाव करणे जरूरीचे आहे. पृथ्वी स्वतःभोवती फिरते. पृथ्वीवरील वस्तूंच्या पृथ्वीसापेक्ष हालचालींची समीकरणे मांडायची झाली तर त्या समीकरणांमध्ये पृथ्वी फिरत असल्याने घडणारे परिणाम दाखविणारा घटक अंतर्भूत केला पाहिजे. कॉरिऑलिसच्या ह्या सिद्धांतामुळॆ वा-यांच्या दिशाविषयक कोड्यांची उत्तरे चुटकीसरशी सापडली. कॉरिऑलीस च्या सिद्धांतानुसार वाहणारी हवा ही उत्तर गोलार्धामधे मूळ दिशेच्या उजवीकडे तर दक्षिण गोलार्धामधे मूळ दिशेच्या डावीकडे ढकलली जाते (आकृती ३). हा ढकलले जाण्याचा परिणाम पृथ्वीच्या स्वतःभोवती फिरण्याच्या क्रियेतून निर्माण झालेल्या बलामुले असतो ज्याला आता आपण ‘कॉरिऑलिस बल’ (Coriolis Force) म्हणून ओळखतो.

फेरेल चक्रातील ३० अंश अक्षवृत्तांकडून ध्रुवाकडे जाणारी भूपृष्ठालगतची हवा कॉरिऑलिस बलामुळे पूर्वेला वळते. कॉरिऑलीसच्या सिद्धांताने हे दाखवून दिले की कॉरिओलीस बल हे जसजसे विषुववृताकडे जाऊ तसतसे कमी होत जाऊन प्रत्यक्ष विषुववृत्तावर शून्य असते, तसेच हे बल भूपृष्ठापासून जसजसे दूर जावे तसेही कमी होत जाते.

हॅडली चक्राप्रमाणे ध्रुवीय चक्राचे नियमनही औष्णिक स्वरूपाचे असल्याचे ह्याच शतकामध्ये सिद्ध झाले. ध्रुवीय चक्रामधे  ६० अंश (कमी दाबाचा प्रदेश) अक्षवृत्तांच्या आसपासच्या प्रदेशातील हवा ही ध्रुवांच्या तुलनेत अधिक तापत असल्यामुळे वर जाऊन धृवांच्या दिशेने जाते तर ध्रुवांकडून ह्या अक्षवृत्तांच्या दिशेने पृष्ठालगतच्या हवेचा प्रवाह वाहतो. मात्र ध्रुवीय चक्राची खोली हॅडली चक्राच्या तुलनेत बरीच कमी असते. 

आकृती ३. कॉरिऑलिस बलामुळे हलणारी वस्तू उत्तर गोलार्धात मूळ दिशेच्या उजवीकडे तर दक्षिण गोलार्धात मूळ दिशेच्या डावीकडे ढकलली जाते.

एकोणीसाव्या शतकामध्ये निर्माण झालेल्या तारायंत्राचा (Telegraph) वापर एखाद्या ठिकाणच्या हवामान नोंदी दुस-या ठिकाणी पाठवण्यासाठी होऊ लागला आणि जागतिक हवामानाचा आढावा घेण्याचे प्रयत्न सुरू झाले. हवामान नोंदी जास्तीतजास्त अचूकतेने करण्याबरोबरच जगातील हवामानतज्ज्ञांचा एकमेकांशी होणारा संपर्कही हवामानशास्त्राच्या प्रगतीस मोठ्या प्रमाणात कारणीभूत ठरला. अठराव्या शतकाच्या अखेरीस मान्यता पावलेल्या वातावरणाभिसरणाच्या हॅडली प्रारूपामध्ये बदल होऊन एकोणीसाव्या शतकाच्या अखेरीपर्यंत वातावरणाभिसरणाचे ‘त्रिचक्र प्रारूप – हॅडली, फेरेल व ध्रुवीय चक्र’ (आकृती २) सर्वत्र मान्य झाले. 

विसाव्या शतकामध्ये हवामानशास्त्राच्या प्रगतीने मोठी झेप घेतली, त्याबद्दल पुढील दोन लेखांमध्ये विस्ताराने पाहू. 

ह्यानंतर – विसाव्या शतकातील गरूडझेप – पूर्वार्ध