রসায়ন দ্বিতীয় পত্র · একাদশ-দ্বাদশ · অধ্যায় ১ · ১.১ থেকে ১.২

বায়ুমণ্ডলের গঠন, উপাদান ও ঘূর্ণিঝড়।

আকাশের দিকে তাকালে কিছুই দেখা যায় না, অথচ তোমার মাথার ওপর ৫০০ km এরও বেশি উঁচু পর্যন্ত গ্যাসের একটা আবরণী আছে। সেটাই তোমার শ্বাস, তোমার আবহাওয়া, সূর্যের UV রশ্মির বিরুদ্ধে তোমার ঢাল। আবার সেখান থেকেই জন্মায় সিডরের মতো ঘূর্ণিঝড়। চলো দেখি, অদৃশ্য আবরণীটার ভেতরটা কেমন।

১. বায়ুমণ্ডল কী দিয়ে গড়া

পৃথিবীর চারদিকে গ্যাসের যে অদৃশ্য আবরণী ভূ-পৃষ্ঠ থেকে প্রায় ৫০০ km এর অধিক উচ্চতা পর্যন্ত ছড়িয়ে আছে, তার নাম বায়ুমণ্ডল (atmosphere)। শুষ্ক বায়ুর প্রধান উপাদান নাইট্রোজেন N₂ ৭৮.০৯%, অক্সিজেন O₂ ২০.৯৪% আর কার্বন ডাই-অক্সাইড CO₂ ০.০৩৩%। বাকিটুকু জলীয় বাষ্প, নিষ্ক্রিয় গ্যাস এবং নাইট্রোজেন ও সালফারের নানা গ্যাস।

এই গ্যাস সমানভাবে ছড়ানো নেই। প্রায় ৭৫% থাকে ভূপৃষ্ঠ থেকে ১১ km এর মধ্যে, আর ৯৯% থাকে ৩০ km এর মধ্যে। ভূপৃষ্ঠে এই আবরণী চাপ দেয় প্রতি বর্গ ইঞ্চিতে ১৪.৭ পাউন্ড, বা প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে ১.০৩৩ kg। সমুদ্র সমতলে সেই চাপই ৭৬০ mm(Hg) বা ১ atm।

যত ওপরে উঠবে, বায়ু তত পাতলা: ঘনত্ব আর চাপ দুটোই কমে। ১৫ km উচ্চতায় চাপ প্রায় ১০০ mm(Hg), আর ১০০ km এর ওপরে মাত্র ৩.০×১০⁻⁷ atm।

CO₂ আর জলীয় বাষ্প পরিমাণে কম হলেও কাজে বড়। এরা সূর্যরশ্মির তাপ ধরে রেখে পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা প্রায় ১৫°C রাখে। এরা না থাকলে সেটা হতো −৩০°C।

২. চার স্তর, চার গল্প

একটা বেলুন নিয়ে মাটি থেকে ৫০০ km পর্যন্ত ওঠো। স্তর, তাপমাত্রা আর চাপ কীভাবে বদলায় দেখো, তারপর ওজোন স্তরটা সরিয়ে দেখো।

চাপ আর তাপমাত্রা কীভাবে বদলায়, তা দেখে বায়ুমণ্ডলকে চার স্তরে ভাগ করা হয়। নিচ থেকে ওপরে: ট্রপোস্ফিয়ার, স্ট্র্যাটোস্ফিয়ার, মেসোস্ফিয়ার ও থার্মোস্ফিয়ার।

ট্রপোস্ফিয়ার ভূপৃষ্ঠ থেকে ১৫ km পর্যন্ত। এখানে চাপ ৭৬০ থেকে নেমে প্রায় ১০০ mm(Hg) হয়, আর তাপমাত্রা প্রতি km এ ৭°C করে কমে ১২ km এ প্রায় −৫৫°C (২১৮ K) এ পৌঁছায়। ঝড়, ঝঞ্ঝা এখানেই ঘটে আর প্রায় সব বিমান এখানেই চলে, তাই এর আরেক নাম ক্ষুব্ধমণ্ডল।

স্ট্র্যাটোস্ফিয়ার ১৫ km থেকে ৫০ km, অর্থাৎ ৩৫ km পুরু। চাপ ১০ থেকে ১ mm(Hg) এ নামে, কিন্তু তাপমাত্রা চলে উল্টো পথে: −৫৫°C থেকে বেড়ে ৫০ km এ ২°C (২৭৫ K)। কারণ ওজোন স্তর এখানে UV রশ্মি শোষণ করে। এখানে ঝড়বৃষ্টি নেই, আবহাওয়া শুষ্ক ও শান্ত, তাই নাম শান্তমণ্ডল, আর জেট বিমান চলে এই স্তর দিয়ে।

মেসোস্ফিয়ার ৫০ km থেকে ৮৫ km। এখানে তাপমাত্রা আবার কমে, কারণ UV রশ্মি আর তাপ উৎপন্নকারী রাসায়নিক পদার্থ এখানে নেই। ৮৩ km এ সেটা −৯৩°C (১৮০ K) এ নামে, যা বায়ুমণ্ডলের শীতলতম জায়গা।

থার্মোস্ফিয়ার ৮৫ km থেকে ৫০০ km। তাপমাত্রা −৯৩°C থেকে বেড়ে ৪২৭°C থেকে ১৭২৭°C (৭০০ K থেকে ২০০০ K) হয়। উচ্চশক্তির UV এখানে গ্যাসকে আয়নিত করে, তাই একে আয়নোস্ফিয়ারও বলে। এবার চার স্তরের বৈশিষ্ট্য মিলিয়ে নাও।

ট্রপোস্ফিয়ার আর স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারের মাঝের পাতলা স্তরটার নাম ট্রপোপাউজ। উচ্চতার সাথে তাপমাত্রা বদলের হারকে বলে ল্যাপস রেট। তাপমাত্রা কমলে (ট্রপো আর মেসোতে) সেটা পজিটিভ, বাড়লে (স্ট্র্যাটোতে) নেগেটিভ। হাতল টেনে নিজেই ওপরে উঠে দেখো।

৩. ওজোন স্তর: UV এর বিরুদ্ধে ঢাল

ওজোন স্তর ভূপৃষ্ঠ থেকে প্রায় ২০-৪০ km উচ্চতায়, স্ট্র্যাটোস্ফিয়ারে থাকে। সূর্যের UV রশ্মি শোষণ করে এই স্তর প্রাণিকুলকে রক্ষা করে।

ওজোন তৈরি আর ভাঙা চলতেই থাকে। প্রথমে UV রশ্মি O₂ কে ভাঙে: O₂(g) --UV--> 2O(g)। তারপর O পরমাণু আরেকটা O₂ এর সাথে মিলে ওজোন বানায়: M + O(g) + O₂(g) → O₃(g) + M, যেখানে M যেকোনো কণা, যে অবশিষ্ট শক্তি শুষে নেয়। আবার ওজোন নিজেই UV শোষণ করে ভেঙে যায়: O₃(g) --UV--> O₂(g) + O(g)। তিনটা কার্ড উল্টে দেখো।

ওজোনের ঢাল না থাকলে UV রশ্মি রাসায়নিক বন্ধন ভাঙে, জৈব প্রক্রিয়া নষ্ট করে, চোখে ক্যাটারেক্ট আর ত্বকে ক্যান্সার বাড়ায়। মজার কথা, ওজোনের জায়গা বদলালে ভূমিকাও বদলায়: ভূপৃষ্ঠের কাছে, ট্রপোস্ফিয়ারে, ওজোন বায়ুদূষক এবং গ্রিন হাউস গ্যাসের কাজ করে।

৪. সংযুক্তি ধরে আরেক ভাগ

গ্যাসের সংযুক্তি ধরলে বায়ুমণ্ডল দুই ভাগ। হোমোস্ফিয়ার প্রায় ৮৫ km পর্যন্ত: ট্রপো, স্ট্র্যাটো ও মেসো, যেখানে গ্যাসের সংযুক্তি প্রায় স্থির। ৮৫ km এর ওপরে হেটারোস্ফিয়ার: থার্মো ও এক্সোস্ফিয়ার।

হেটারোস্ফিয়ারে গ্যাস ভর অনুযায়ী থাকে থাকে সাজানো: নিচে O₂ ও N₂, তার ওপরে O পরমাণু, এরপর He, সবচেয়ে ওপরে মুক্ত H। আয়নোস্ফিয়ারে আয়ন থাকে O⁺, NO⁺, O₂⁺ ও N₂⁺।

৫. ঘূর্ণিঝড় আর জলোচ্ছ্বাস

ঘূর্ণিঝড় আর জলোচ্ছ্বাস সৃষ্টিতে প্রভাব ফেলে বায়ুমণ্ডলের তাপমাত্রা, চাপ, বায়ুর ঘনত্ব আর সামুদ্রিক জলীয় বাষ্পের অবস্থা। গোড়ার কথা: সূর্যের তাপে বায়ুর ঘনত্ব কমে নিম্নচাপ তৈরি হয়, আর নিম্নচাপ হলেই সাইক্লোন ও জলোচ্ছ্বাসের মতো দুর্যোগের সুযোগ আসে।

ছোট নমুনা রোজই দেখা যায়। দিনে স্থলভাগ দ্রুত গরম হয়ে নিম্নচাপ বানায়, তাই জলভাগ থেকে সমুদ্র বায়ু স্থলে বয়। রাতে উল্টো: স্থলবায়ু সমুদ্রের দিকে বয়।

ঘূর্ণিঝড়ের মূল কারণ দুটো: গভীর সমুদ্রের পানির উচ্চ তাপমাত্রা (২৭°C বা ৮০°F এর বেশি) আর সমুদ্রের বায়ুমণ্ডলে নিম্নচাপ। এর জন্মভূমি বিষুবরেখার উত্তরে ৫° থেকে ২০° অক্ষাংশের মধ্যে সামুদ্রিক অঞ্চল।

গরম সাগরের ওপর একটা ঘূর্ণিঝড় কীভাবে জন্মায়, ধাপে ধাপে চালিয়ে দেখো।

গঠনের ক্রমটা মাথায় গেঁথে নাও। নিচের ধাপগুলো ক্রমে সাজাও।

ঘূর্ণিঝড় বা সাইক্লোন হলো স্থলভাগের দিকে অগ্রসরমান সামুদ্রিক চক্রাকার ঝড়, যার গতিবেগ কমপক্ষে ঘণ্টায় ৬৩ km (৪০ মাইল)। সমুদ্রে একে সাইক্লোন, হারিকেন বা টাইফুন বলে, আর স্থলে টর্নেডো বা কালবৈশাখী। সাইক্লোন শব্দটা এসেছে গ্রিক Kyklos থেকে, যার অর্থ সাপের কুণ্ডলী (coil of snakes)।

একটা সাইক্লোন টিকে থাকে ২ থেকে ৬ দিন। ১৯৯১ সালে বাংলাদেশে আঘাত হানা সাইক্লোনের গতিবেগ ছিল ঘণ্টায় ২২৫ km।

জলোচ্ছ্বাস (storm-surge) ঘূর্ণিঝড়ের মারাত্মক দিক। সমুদ্রতলে ভূমিকম্প, ভূমিধস বা অগ্ন্যুৎপাতে যে জলোচ্ছ্বাস হয়, তার নাম সুনামি। ২০০৪ সালের ২৬ ডিসেম্বর সুমাত্রার কাছে ভারত মহাসাগরে এমন সুনামি হয়েছিল।

টর্নেডো সাইক্লোনের চেয়ে অনেক ছোট: প্রস্থ কয়েক মিটার, দৈর্ঘ্য ৫ থেকে ৩০ km। বাংলাদেশে চৈত্র-বৈশাখে স্থলভাগে টর্নেডো ও কালবৈশাখী হয়।

বইয়ের সারণিতে নামী ঝড়গুলো: সাইক্লোন ১৯৭০ (ভোলা) ও ১৯৯১ (দক্ষিণ উপকূল); ক্যাটরিনা (হারিকেন) ২০০৫, যুক্তরাষ্ট্র; সিডর (সাইক্লোন) ২০০৭, বাংলাদেশ; স্যান্ডি (হারিকেন) ২০১২, নিউইয়র্ক; মহাসেন (জলোচ্ছ্বাস) ২০১৩, বাংলাদেশ ও ভারত।

৬. মিলিয়ে দেখো

তিনটা প্রশ্ন, পরীক্ষার ধাঁচে। প্রথমটা দিয়ে শুরু।

দ্বিতীয়টা স্তরগুলো নিয়ে।

শেষটায় ধীরে পড়ো।

পুরো নোটটা সাতটা কার্ডে।

সূত্র: রসায়ন দ্বিতীয় পত্র, একাদশ-দ্বাদশ শ্রেণি (এনসিটিবি), অধ্যায় ১ “পরিবেশ রসায়ন”, অনুচ্ছেদ ১.১ থেকে ১.২।