United Grade 9 Earth and Space Science
अध्याय: 5
1. Space systems
Nuclear fusion in the Sun and energy to Earth · Big Bang evidence · Stellar nucleosynthesis · Orbital motion and Kepler’s laws
- ब्रह्मांड विज्ञान: फैलता ब्रह्मांड और बिग बैंग – ब्रह्मांड विज्ञान (कॉस्मोलॉजी) पूरे ब्रह्मांड की बनावट, इतिहास और भविष्य का अध्ययन है। आकाशगंगाएँ समूहों, गुच्छों और तंतुओं में विशाल रिक्तियों के चारों ओर जुटती हैं। दूर की आकाशगंगाएँ हमसे दूर जा रही हैं, और जितनी दूर उतनी तेज़ (हबल का नियम, v = H₀d), क्योंकि अंतरिक्ष ख़ुद फैल रहा है। इस फैलाव को उल्टा चलाने पर लगभग 13.8 अरब साल पहले की गर्म, घनी शुरुआत मिलती है: बिग बैंग। इसके मुख्य प्रमाण हैं रेडशिफ़्ट, कॉस्मिक माइक्रोवेव बैकग्राउंड और हाइड्रोजन-हीलियम की मात्रा। ब्रह्मांड का ज़्यादातर हिस्सा डार्क मैटर और डार्क एनर्जी है।
- केप्लर के ग्रहीय गति के नियम – केप्लर ने ग्रहों की चाल के तीन नियम दिए। 1) हर ग्रह दीर्घवृत्त (ellipse) में घूमता है और सूर्य उसके एक फोकस पर होता है। 2) सूर्य से ग्रह तक की रेखा बराबर समय में बराबर क्षेत्रफल घेरती है, इसलिए ग्रह सूर्य के पास तेज़ चलता है। 3) परिक्रमण काल का वर्ग (T²) अर्ध-दीर्घ अक्ष के घन (a³) के समानुपाती है। दूसरा नियम असल में कोणीय संवेग का संरक्षण है, और तीसरा नियम न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण नियम से निकलता है।
2. History of Earth
Ages of crust and plate tectonics · Early Earth history from rocks and meteorites · Surface features from internal and surface processes
- महासागरों और महाद्वीपों का वितरण: विस्थापन, विस्तार और प्लेटें – 1912 में अल्फ्रेड वेगनर ने कहा कि सारे महाद्वीप कभी एक भूखंड पैंजिया थे, जो एक महासागर पैंथालासा से घिरा था, और वे धीरे-धीरे अलग हुए। मिलते तट, चट्टानें, जीवाश्म, हिमनद जमाव और प्लेसर सोना उनके पक्ष में थे, पर वे बल नहीं समझा सके। समुद्र तल के मानचित्रण से कटक, मैदान और खाइयाँ मिलीं; फिर हैरी हेस ने सागरीय अधस्तल विस्तार दिया: मध्य-महासागरीय कटक पर नई भूपर्पटी बनती है और खाइयों में पुरानी डूबती है। इससे प्लेट विवर्तनिकी बनी: स्थलमंडल कठोर प्लेटों में टूटा है जो नरम दुर्बलतामंडल पर चलती हैं और अपसारी, अभिसारी और रूपांतर सीमाओं पर मिलती हैं। भारतीय प्लेट दक्षिण से अलग होकर उत्तर बढ़ी और एशिया से टकराकर हिमालय उठाया।
- रेडियोधर्मिता: अल्फ़ा, बीटा, गामा और अर्ध-आयु – कुछ परमाणुओं के नाभिक अस्थायी होते हैं। वे स्थायी बनने के लिए अपने आप, यादृच्छिक ढंग से विकिरण छोड़ते हैं। इसे रेडियोधर्मी क्षय कहते हैं। अल्फ़ा (2 प्रोटॉन + 2 न्यूट्रॉन), बीटा (तेज़ इलेक्ट्रॉन) और गामा (ऊर्जा की तरंग) मुख्य तीन प्रकार हैं। अर्ध-आयु वह समय है जिसमें आधे अस्थायी नाभिक क्षय हो जाते हैं।
3. Earth's systems
Feedbacks among Earth systems · Earth’s interior and mantle convection · Properties of water in Earth processes · Carbon cycle through Earth systems · Coevolution of life and Earth systems
- पृथ्वी एक तंत्र: मंडल और ऊर्जा – पृथ्वी एक बड़ी मशीन जैसी है, जिसके पाँच हिस्से हैं: चट्टान (भूमंडल), पानी (जलमंडल), बर्फ (हिममंडल), हवा (वायुमंडल) और जीवन (जीवमंडल)। इस मशीन को सूर्य चलाता है। सूर्य की ऊर्जा कई तरह की किरणों में आती है, जिसे विद्युतचुंबकीय स्पेक्ट्रम कहते हैं। सूर्य पृथ्वी को बराबर गर्म नहीं करता, इसी से पवनें, समीर और महासागरीय धाराएँ बनती हैं। पानी, कार्बन, नाइट्रोजन और ऑक्सीजन मंडलों के बीच गोल-गोल घूमते हैं। इंसान अब इन चक्रों को बदल रहा है, इसलिए हमें पृथ्वी का ध्यान रखना है।
- महासागरों और महाद्वीपों का वितरण: विस्थापन, विस्तार और प्लेटें – 1912 में अल्फ्रेड वेगनर ने कहा कि सारे महाद्वीप कभी एक भूखंड पैंजिया थे, जो एक महासागर पैंथालासा से घिरा था, और वे धीरे-धीरे अलग हुए। मिलते तट, चट्टानें, जीवाश्म, हिमनद जमाव और प्लेसर सोना उनके पक्ष में थे, पर वे बल नहीं समझा सके। समुद्र तल के मानचित्रण से कटक, मैदान और खाइयाँ मिलीं; फिर हैरी हेस ने सागरीय अधस्तल विस्तार दिया: मध्य-महासागरीय कटक पर नई भूपर्पटी बनती है और खाइयों में पुरानी डूबती है। इससे प्लेट विवर्तनिकी बनी: स्थलमंडल कठोर प्लेटों में टूटा है जो नरम दुर्बलतामंडल पर चलती हैं और अपसारी, अभिसारी और रूपांतर सीमाओं पर मिलती हैं। भारतीय प्लेट दक्षिण से अलग होकर उत्तर बढ़ी और एशिया से टकराकर हिमालय उठाया।
- वायुमंडल में जल – हवा में हमेशा कुछ पानी अदृश्य वाष्प के रूप में होता है; इसकी मात्रा आर्द्रता है। निरपेक्ष आर्द्रता हवा के आयतन में वाष्प का असली वज़न है; सापेक्ष आर्द्रता बताती है कि उस तापमान पर जितनी वाष्प रख सकती है उसकी तुलना में हवा कितनी भरी है। पानी वाष्पीकरण से वाष्प बनता है (गर्मी लेता है) और हवा ओसांक तक ठंडी होने पर संघनन से फिर पानी (गर्मी देता है)। ज़मीन के पास संघनन से ओस, तुषार, कुहासा और कोहरा; ऊपर बादल बनते हैं: पक्षाभ, कपासी, स्तरी और वर्षा मेघ। बूँदें भारी होकर वर्षण बनकर गिरती हैं: बारिश, हिम, सहिम वृष्टि या ओले। वर्षा तीन तरह से होती है: संवहनीय, पर्वतीय और चक्रवाती (वाताग्री)। वर्षा विषुवत और पवनमुखी तटों पर सबसे ज़्यादा, और उपोष्ण मरुस्थलों, महाद्वीपों के भीतर और ध्रुवों पर सबसे कम है।
- कार्बन चक्र: कार्बन कहाँ रहता है और कैसे घूमता है – कार्बन हवा, जीवों, मिट्टी, महासागर और चट्टानों के बीच घूमता रहता है। इन जगहों को भंडार कहते हैं और कार्बन के आने-जाने को प्रवाह। प्रकाश संश्लेषण हवा से कार्बन डाइऑक्साइड निकालता है; श्वसन, अपघटन और दहन उसे वापस देते हैं। महासागर बहुत बड़ी मात्रा में कार्बन लेता और छोड़ता है। लाखों सालों में कार्बन चट्टानों और जीवाश्म ईंधन में बंद हो जाता है, और ज्वालामुखी व अपक्षय उसे धीरे-धीरे लौटाते हैं। आज मनुष्य ईंधन जलाकर और जंगल काटकर इतना कार्बन जोड़ रहे हैं कि प्राकृतिक भंडार उसे सोख नहीं पाते, इसलिए हवा में CO₂ बढ़ रही है और पृथ्वी गरम हो रही है।
4. Weather and climate
Energy flow and climate change drivers · Climate model forecasts
- मौसम और जलवायु: वायुमंडल से मानसून तक – वायुमंडल पृथ्वी के चारों ओर हवा का कंबल है: 78% नाइट्रोजन, 21% ऑक्सीजन और 1% अन्य गैसें। इसकी पाँच परतें हैं; सारा मौसम सबसे नीचे क्षोभमंडल में बनता है। मौसम किसी एक दिन की हवा का हाल है: तापमान, दाब, हवा, आर्द्रता, बादल और वर्षा। जलवायु 30 या ज़्यादा सालों के मौसम का औसत है। भारत में चार ऋतुएँ हैं और ज़्यादातर वर्षा मानसूनी हवाएँ लाती हैं। ईंधन जलाने से कार्बन डाइऑक्साइड बढ़ती है, जो धरती को गरम करती है और बाढ़ व लू बढ़ाती है। हमारी ज़िंदगी से कितनी यह गैस बनती है, वह हमारा कार्बन फ़ुटप्रिंट है।
- जलवायु परिवर्तन और हरितगृह प्रभाव – जलवायु किसी जगह का लगभग 30 साल का औसत मौसम है। कार्बन डाइऑक्साइड और मीथेन जैसी हरितगृह गैसें पृथ्वी से निकलने वाली कुछ ऊष्मा रोक लेती हैं। मनुष्यों ने ईंधन जलाकर और जंगल काटकर ये गैसें बहुत बढ़ा दी हैं, इसलिए पृथ्वी गर्म हो रही है। इससे बर्फ़ पिघलती है, समुद्र तल बढ़ता है और मौसम उग्र होता है। हम गैसें घटा सकते हैं (शमन) और बदलाव के लिए तैयार हो सकते हैं (अनुकूलन)।
5. Human sustainability
Resources, hazards and human civilization · Cost-benefit of resource extraction · Sustainability of human populations · Solutions to reduce human impact · Computational models of human impact
- प्राकृतिक संसाधन (Natural Resources) – प्राकृतिक संसाधन वे उपयोगी चीज़ें हैं जो हम प्रकृति से लेते हैं: धूप, पवन, पानी, मिट्टी, वन, खनिज, तेल, गैस और कोयला। नवीकरणीय संसाधन इंसान के जीवनकाल में फिर बन जाते हैं; अनवीकरणीय बनने में करोड़ों साल लगे और उपयोग से ख़त्म होते हैं। संसाधन असमान रूप से बँटे हैं क्योंकि वे वहीं बने जहाँ अतीत में ख़ास भूवैज्ञानिक प्रक्रियाएँ हुईं (पुराने समुद्र, ज्वालामुखी, पर्वत बनना)। इनके उपयोग से ऊर्जा, रोज़गार और सामग्री जैसे लाभ हैं, पर प्रदूषण, आवास का नुकसान और ख़तरे जैसी लागत भी, इसलिए समाज दोनों को तौलकर सतत उपयोग की कोशिश करता है।