नाम कक्षा दिनांक

EARTH EXPLAINED · पाठ मार्गदर्शिका

हरिकेन क्यों घूमते हैं

इंजन, आँख और कोरिओलिस प्रभाव

वीडियो 9:50स्तर कक्षा 6–12 (अमेरिकी स्कूल प्रणाली) · विश्वविद्यालय स्तर का प्रारंभिक मौसम विज्ञानमानक MS-ESS2-4, MS-ESS2-5, MS-ESS2-6, MS-ESS3-2, HS-ESS3-1
भाषा हिन्दी

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हरिकेन को ऊर्जा कहाँ से मिलती है, और भूमध्य रेखा के उत्तर में हर हरिकेन वामावर्त क्यों घूमता है, जबकि उसके दक्षिण में हर हरिकेन दक्षिणावर्त घूमता है?

हरिकेन एक ऊष्मा इंजन है जो गर्म समुद्री पानी से चलता है और अपना घुमाव घूमती हुई पृथ्वी से पाता है। यह पाठ एपिसोड के क्रम में चलता है: ईंधन (कम से कम 26.5 °C का समुद्री पानी) और वाष्पन व संघनन के उस चक्र से, जो ख़ुद को ईंधन देता रहता है, कोरिओलिस प्रभाव तक, जो भीतर आती हवा को लपेटकर सर्पिल बना देता है, और फिर शांत आँख और उसके चारों ओर की प्रचंड आईवॉल तक। इसके बाद यह लोगों की ओर मुड़ता है: तूफ़ानों के नाम क्यों होते हैं, 1900 के गैल्वेस्टन हरिकेन और 2005 के हरिकेन कैटरीना ने तूफ़ानी लहर के बारे में क्या दिखाया, और तीन दिन के मार्ग पूर्वानुमान 1990 में 350 मील से अधिक की चूक से सुधरकर 2020 के दशक के मध्य में लगभग 100 मील की चूक तक कैसे पहुँचे, जबकि अचानक शक्तिशाली होने का पूर्वानुमान अब भी कठिन बना हुआ है।

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16 और भाषाओं में उपशीर्षक

सीखने के उद्देश्य इस पाठ के बाद, छात्र ये कर सकेंगे:

  1. समझाइए कि हरिकेन एक ऊष्मा इंजन की तरह कैसे काम करता है: गर्म पानी वाष्पित होता है, नम हवा ऊपर उठती है, उसकी जलवाष्प संघनित होती है, और निकली हुई ऊष्मा हवा को और तेज़ी से ऊपर ले जाती है, जिससे और नम हवा भीतर खिंचती है।
  2. हरिकेन को समुद्र की जिन परिस्थितियों की ज़रूरत होती है, उन्हें बताइए (समुद्र की सतह कम से कम 26.5 °C, यानी लगभग 80 °F, और लगभग 50 m की गहराई तक गर्म), और उनकी मदद से समझाइए कि अटलांटिक का हरिकेन मौसम गर्मियों के अंत में चरम पर क्यों होता है।
  3. कोरिओलिस प्रभाव का वर्णन कीजिए और उसकी मदद से अनुमान लगाइए कि हर गोलार्ध में तूफ़ान किस दिशा में घूमता है, और समझाइए कि हरिकेन भूमध्य रेखा के लगभग 5° के भीतर लगभग कभी क्यों नहीं बनते।
  4. एक परिपक्व हरिकेन की संरचना का वर्णन कीजिए, जिसमें सर्पिल पट्टियाँ, आईवॉल और आँख शामिल हैं, और समझाइए कि आँख के गुज़रते समय हवा क्यों थम जाती है और फिर उल्टी दिशा से क्यों लौट आती है।
  5. समझाइए कि उष्णकटिबंधीय चक्रवातों के नाम क्यों रखे जाते हैं, अटलांटिक की नाम-सूचियाँ बारी-बारी से कैसे इस्तेमाल होती हैं, और कुछ नाम हमेशा के लिए क्यों हटा दिए जाते हैं।
  6. 1900 के गैल्वेस्टन हरिकेन और 2005 के हरिकेन कैटरीना की तुलना कीजिए, और उनकी मदद से समझाइए कि अक्सर केवल हवा की श्रेणी नहीं, बल्कि तूफ़ानी लहर तय करती है कि कोई हरिकेन कितना घातक होगा।
  7. पूर्वानुमान शंकु की सही व्याख्या कीजिए, और रैपिड इंटेंसिफ़िकेशन को उदाहरण के रूप में लेकर आँकिए कि मार्ग के पूर्वानुमान ताक़त के पूर्वानुमानों की तुलना में कितने सुधरे हैं।

देखने से पहले

मुख्य शब्दावली ★ बड़ी कक्षाओं के छात्रों के लिए अतिरिक्त शब्द

उष्णकटिबंधीय चक्रवात
एक बड़ा, घूमता हुआ तूफ़ानी तंत्र जिसका केंद्र गर्म होता है और जो उष्णकटिबंधीय या उपोष्णकटिबंधीय समुद्रों के ऊपर बनता है। जब इसकी लगातार चलने वाली हवाएँ 74 mph (119 km/h) तक पहुँच जाती हैं, तो अटलांटिक और पूर्वी व मध्य उत्तरी प्रशांत में इसे हरिकेन, पश्चिमी उत्तरी प्रशांत में टाइफ़ून, और दक्षिणी प्रशांत व हिंद महासागर में चक्रवात (साइक्लोन) कहा जाता है।
ऊष्मा इंजन
ऐसा तंत्र जो ऊष्मा को गति में बदलता है। हरिकेन गर्म समुद्री सतह से ऊष्मा लेता है और उसके एक छोटे हिस्से को हवा में बदल देता है।
संघनन
जलवाष्प का तरल बूँदों में बदलना, जिससे बादल बनता है। इसमें वह ऊष्मा निकलती है जो पानी के वाष्पित होते समय सोखी गई थी, और यही ऊष्मा हरिकेन की ऊर्जा का मुख्य स्रोत है।
कोरिओलिस प्रभाव
घूमती हुई पृथ्वी की सतह पर लंबी दूरी तय करने वाली किसी भी चीज़ का आभासी विक्षेपण: उत्तरी गोलार्ध में दाईं ओर और दक्षिणी गोलार्ध में बाईं ओर। भूमध्य रेखा पर यह शून्य होता है और ध्रुवों पर सबसे प्रबल।
सर्पिल पट्टियाँ
बादलों और बारिश की लंबी, घुमावदार पट्टियाँ जो सर्पिल बनाती हुई हरिकेन के केंद्र की ओर जाती हैं; उनका घुमाव दिखाता है कि तूफ़ान किस दिशा में घूम रहा है।
आँख
किसी शक्तिशाली हरिकेन के केंद्र में धीमी हवाओं वाला लगभग गोल क्षेत्र, जो आम तौर पर 30 से 60 km चौड़ा होता है। इसके अंदर हवा नीचे बैठती है, इसलिए आसमान कुछ हद तक साफ़ हो सकता है।
आईवॉल
आँख के चारों ओर ऊँचे गरज वाले तूफ़ानी बादलों का घेरा, जहाँ हरिकेन की सबसे तेज़ हवाएँ और सबसे भारी बारिश होती है।
मिलीबार
वायुदाब की एक इकाई, जो एक हेक्टोपास्कल (hPa) के बराबर है। समुद्र तल पर औसत दाब लगभग 1,013 mb होता है; समुद्र तल पर अब तक मापा गया सबसे कम दाब, 870 mb, 1979 में टाइफ़ून टिप की आँख में दर्ज हुआ था।
तूफ़ानी लहर
सामान्य ज्वार से ऊपर समुद्र का उठना, जिसे मुख्य रूप से तूफ़ान की हवाएँ तट की ओर धकेलती हैं। यह आम तौर पर हरिकेन का सबसे घातक हिस्सा होता है।
तटबंध
नदी, झील या समुद्र के पानी को रोकने के लिए बनाया गया मिट्टी का बाँध या दीवार। 2005 में न्यू ऑरलियन्स में तटबंध और बाढ़-रोधी दीवारें टूट गईं, और झील व नहरों के पानी ने शहर के अधिकांश हिस्से को डुबो दिया।
अनिश्चितता का शंकु
पूर्वानुमान का वह चित्र जो दिखाता है कि तूफ़ान का केंद्र संभवतः कहाँ जाएगा। लगभग तीन में से दो बार केंद्र इसके अंदर ही रहता है। यह न तो तूफ़ान का आकार दिखाता है और न ही यह कि उसका असर कहाँ-कहाँ महसूस होगा।
रैपिड इंटेंसिफ़िकेशन (तेज़ी से तीव्र होना)
24 घंटों के भीतर किसी उष्णकटिबंधीय चक्रवात की अधिकतम लगातार हवाओं में कम से कम 30 नॉट (35 mph, 55 km/h) की बढ़ोतरी।
हटाया गया नाम
तूफ़ान का ऐसा नाम जिसे विश्व मौसम विज्ञान संगठन बारी-बारी से इस्तेमाल होने वाली सूचियों से हटा देता है, क्योंकि वह तूफ़ान इतना घातक या इतना महँगा था कि उस नाम का दोबारा इस्तेमाल अनुचित होगा।
गुप्त ऊष्मा★
वह ऊष्मा जो पानी के वाष्पित होने पर सोखी जाती है और वाष्प के संघनित होने पर फिर से निकलती है, हर किलोग्राम पानी के लिए लगभग 2,500,000 जूल। यह ऊर्जा को समुद्र की सतह से तूफ़ान के अंदर ले जाती है।
दाब प्रवणता बल★
हवा पर ऊँचे दाब से कम दाब की ओर लगने वाला धक्का। यह हवा को हरिकेन के केंद्र की ओर ले जाता है; फिर कोरिओलिस प्रभाव इस भीतरी प्रवाह को मोड़कर घूर्णन में बदल देता है।
सैफ़िर-सिम्पसन हरिकेन पवन पैमाना★
किसी हरिकेन की 1 से 5 तक की रेटिंग, जो केवल उसकी अधिकतम लगातार हवा पर आधारित होती है: श्रेणी 1 (74 से 95 mph, 119 से 153 km/h) से श्रेणी 5 (157 mph, 252 km/h, या उससे अधिक) तक। इसमें तूफ़ानी लहर, बारिश से आने वाली बाढ़ या बवंडरों को शामिल नहीं किया जाता।

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0:00इंजन

हरिकेन एक ऊष्मा इंजन है जो गर्म समुद्री पानी से चलता है: कम से कम 26.5 °C (लगभग 80 °F), और लगभग 50 मीटर की गहराई तक गर्म। वाष्पन, ऊपर उठती हवा और संघनन एक-दूसरे को ईंधन देते हैं, और एक ही दिन में एक औसत हरिकेन उतनी ऊष्मा छोड़ता है जो दुनिया में बनने वाली सारी बिजली से सौ गुना से भी अधिक होती है।

1:46यह क्यों घूमता है

हवा केंद्र के कम दाब की ओर बहती है, और कोरिओलिस प्रभाव उसे उत्तरी गोलार्ध में दाईं ओर और दक्षिणी गोलार्ध में बाईं ओर मोड़ देता है, इसलिए तूफ़ान उत्तर में वामावर्त और दक्षिण में दक्षिणावर्त घूमते हैं। भूमध्य रेखा के लगभग 5° के भीतर यह प्रभाव इतना कमज़ोर होता है कि किसी तूफ़ान को घुमाना शुरू नहीं कर सकता।

3:10आँख

हरिकेन पेट्रीशिया (2015), जिसकी 215 mph (345 km/h) की हवाएँ किसी हरिकेन में मापी गई सबसे तेज़ हवाएँ हैं, और इसाबेल (2003) की आँख: आँख में नीचे बैठती हवा और धीमी हवाएँ, आईवॉल में सबसे तेज़ हवाएँ। टाइफ़ून टिप (1979) के नाम समुद्र तल पर सबसे कम दाब, 870 mb, और सबसे बड़े आकार, लगभग 2,220 km चौड़ाई, के रिकॉर्ड हैं।

4:29नाम

अटलांटिक तूफ़ानों के नाम 1950 से रखे जा रहे हैं; 1953 से महिलाओं के नाम रखे गए और 1979 में पुरुषों के नाम जोड़े गए। 21 नामों की छह सूचियाँ बारी-बारी से इस्तेमाल होती हैं, इसलिए हर नाम हर छह साल में लौटता है, जब तक कि कोई तूफ़ान इतना घातक या इतना महँगा न हो कि उसका नाम हटा दिया जाए।

5:311900 और 2005

1900 में 15 फ़ुट से अधिक ऊँची तूफ़ानी लहर गैल्वेस्टन पर फैल गई, जहाँ कोई नहीं देख सकता था कि तूफ़ान कितना शक्तिशाली हो चुका है, और कम से कम 8,000 लोग मारे गए; शहर को एक समुद्री दीवार के पीछे फिर से बनाया गया और उसकी ज़मीन ऊपर उठाई गई। 2005 में, जैसे-जैसे कैटरीना की तूफ़ानी लहर ऊपर उठी, न्यू ऑरलियन्स के तटबंध और बाढ़-रोधी दीवारें टूट गईं और शहर का 80 प्रतिशत हिस्सा डूब गया: कुल मिलाकर लगभग 1,400 मौतें और 125,000,000,000 डॉलर का नुकसान।

7:18पूर्वानुमान

पूर्वानुमान शंकु यह दिखाता है कि केंद्र संभवतः कहाँ जाएगा, तूफ़ान का आकार नहीं। तीन दिन के मार्ग पूर्वानुमान की त्रुटियाँ 1990 में 350 मील से अधिक से घटकर 2020 के दशक के मध्य में लगभग 100 मील रह गईं, लेकिन रैपिड इंटेंसिफ़िकेशन, जैसा हरिकेन मिल्टन (2024) में हुआ, का पूर्वानुमान अब भी कठिन है।

8:28अब भी घूम रहा है

दक्षिणी प्रशांत में चक्रवात विंस्टन (2016) उसी इंजन से चलते हुए दक्षिणावर्त घूमता है। सारांश: गर्म पानी पर चलने वाला ऊष्मा इंजन, पृथ्वी के घूर्णन से मिला घुमाव, और ऐसे मार्ग पूर्वानुमान जो ताक़त के पूर्वानुमानों से कहीं बेहतर हैं।

आम भ्रांतियाँ शिक्षक के लिए

भ्रांतिकोरिओलिस प्रभाव के कारण शौचालयों और सिंकों का पानी उत्तरी गोलार्ध में एक दिशा में और दक्षिणी गोलार्ध में दूसरी दिशा में घूमकर निकलता है।

प्रमाण क्या दिखाते हैंकोरिओलिस प्रभाव केवल उन गतियों के लिए मायने रखता है जो बड़ी हों और लंबे समय तक चलें, जैसे वे हवाएँ जो कई घंटों में सैकड़ों किलोमीटर की दूरी तय करती हैं। किसी सिंक या शौचालय में यह इतना कमज़ोर होता है, हज़ारों गुना, कि कटोरे के आकार और पानी डालने या फ़्लश करने के तरीके का मुकाबला नहीं कर पाता। केवल सावधानी से नियंत्रित प्रयोगों में, जिनमें पानी को कई घंटों तक स्थिर होने दिया गया, यह दिखाया जा सका है कि पृथ्वी का घूर्णन बहकर निकलते पानी के भँवर की दिशा तय करता है।

भ्रांतिआँख हरिकेन का सबसे प्रचंड हिस्सा होती है, या, जब हवा अचानक थम जाती है, तो तूफ़ान ख़त्म हो चुका होता है।

प्रमाण क्या दिखाते हैंआँख के अंदर हवा नीचे बैठ रही होती है और हवा धीमी होती है; सबसे तेज़ हवाएँ उसे घेरने वाली आईवॉल में होती हैं। जब आँख किसी कस्बे के ऊपर से गुज़रती है, तो यह शांति अस्थायी होती है: आईवॉल का दूसरा हिस्सा आ पहुँचता है और हवा उल्टी दिशा से उतनी ही तेज़ी से लौट आती है। जो लोग शांति के दौरान बाहर निकलते हैं, वे खुले में फँस सकते हैं।

भ्रांतिकिसी तूफ़ान की श्रेणी बता देती है कि वह कितना ख़तरनाक है।

प्रमाण क्या दिखाते हैंसैफ़िर-सिम्पसन श्रेणी केवल सबसे तेज़ लगातार हवा पर आधारित होती है। यह तूफ़ानी लहर के बारे में कुछ नहीं बताती, जो आम तौर पर सबसे घातक ख़तरा होती है, और न ही बारिश से आने वाली बाढ़ के बारे में। तट से टकराते समय कैटरीना श्रेणी 3 का था, जो उसके श्रेणी 5 के चरम से कमज़ोर था, फिर भी जैसे-जैसे उसकी तूफ़ानी लहर ऊपर उठी, न्यू ऑरलियन्स की सुरक्षा व्यवस्थाएँ टूट गईं और शहर का 80 प्रतिशत हिस्सा डूब गया।

भ्रांतिपूर्वानुमान शंकु दिखाता है कि तूफ़ान कितना बड़ा है, और शंकु के बाहर की जगहें सुरक्षित हैं।

प्रमाण क्या दिखाते हैंशंकु केवल तूफ़ान के केंद्र का संभावित रास्ता दिखाता है, और लगभग तीन में से एक बार केंद्र शंकु से बाहर निकल जाता है। तेज़ हवाएँ, तूफ़ानी लहर और भारी बारिश अक्सर केंद्र से बहुत दूर तक, और शंकु से काफ़ी बाहर तक पहुँचती हैं।

भ्रांतिचूँकि पूर्वानुमानकर्ता तीन दिन पहले किसी तूफ़ान के रास्ते का अनुमान लगभग 100 मील के भीतर लगा सकते हैं, इसलिए वे उसकी ताक़त का अनुमान भी उतनी ही अच्छी तरह लगा सकते हैं।

प्रमाण क्या दिखाते हैं1990 के बाद से मार्ग के पूर्वानुमान तीन गुना से अधिक बेहतर हुए हैं, लेकिन तीव्रता के पूर्वानुमान कहीं धीरे सुधरे हैं। रैपिड इंटेंसिफ़िकेशन सबसे कठिन मामला है: 2024 में मिल्टन लगभग एक दिन में श्रेणी 1 से श्रेणी 5 तक पहुँच गया, और 2015 में पेट्रीशिया की हवाएँ 24 घंटों में 105 नॉट (लगभग 120 mph) बढ़ गईं, जो उसके पूर्वानुमानों से कहीं तेज़ था।

चर्चा के प्रश्न

  1. एपिसोड कहता है कि हरिकेन गर्म पानी से ‘चलता’ है। जब कोई हरिकेन ज़मीन के ऊपर या ठंडे पानी के ऊपर पहुँचता है, तो उसका क्या होता है, और क्यों?
  2. किसी उपग्रह तस्वीर को देखकर आप बता सकते हैं कि हरिकेन किस गोलार्ध में है। समझाइए कैसे। किसी हरिकेन का भूमध्य रेखा को पार करना इतना दुर्लभ क्यों है?
  3. 1900 में गैल्वेस्टन में कोई नहीं देख सकता था कि खाड़ी में तूफ़ान कितना शक्तिशाली हो चुका था। उन तकनीकों की सूची बनाइए जो आज गैल्वेस्टन को चेतावनी देंगी। आपके विचार से इनमें सबसे ज़्यादा मायने कौन-सी रखती है, और क्यों?
  4. तट से टकराते समय कैटरीना अपने चरम की तुलना में कमज़ोर था, फिर भी वह कई अधिक शक्तिशाली तूफ़ानों से कहीं ज़्यादा घातक और महँगा साबित हुआ। इससे हरिकेन के ख़तरे को लोगों तक पहुँचाने के हमारे तरीकों के बारे में क्या पता चलता है? आप एक बेहतर चेतावनी संदेश कैसे तैयार करेंगे?
  5. गैल्वेस्टन ने 1900 का जवाब एक समुद्री दीवार बनाकर और शहर को ऊपर उठाकर दिया; न्यू ऑरलियन्स ने 2005 का जवाब तटबंधों, फाटकों और पंपों की 14,500,000,000 डॉलर की प्रणाली से दिया। इंजीनियरिंग से किसी शहर की रक्षा करने की ख़ूबियाँ और सीमाएँ क्या हैं? कोई तटीय समुदाय और क्या कर सकता है?
  6. तूफ़ान कहाँ जाएगा, इसके पूर्वानुमान, वह कितना शक्तिशाली होगा, इसके पूर्वानुमानों की तुलना में कहीं अधिक सुधरे हैं। अगर आप आपदा प्रबंधन अधिकारी होते और कोई तूफ़ान एक दिन में श्रेणी 1 से श्रेणी 5 तक पहुँच सकता, तो इससे निकासी के बारे में आपके फ़ैसले कैसे बदलते?

प्रश्नोत्तरी एक उत्तर चुनें; जाँच अपने आप होगी

1.एपिसोड के अनुसार, हरिकेन को समुद्र से क्या चाहिए?

2.हरिकेन के इंजन में कौन-सी चीज़ वह ऊष्मा छोड़ती है जो हवा को और भी तेज़ी से ऊपर उठाती है?

3.हवा हरिकेन के कम दाब वाले केंद्र की ओर बहती है। उत्तरी गोलार्ध में कोरिओलिस प्रभाव उसके साथ क्या करता है?

4.हरिकेन भूमध्य रेखा के लगभग 5° (लगभग 550 km) के भीतर लगभग कभी क्यों नहीं बनते?

5.हरिकेन की सबसे तेज़ हवाएँ कहाँ होती हैं?

6.विश्व मौसम विज्ञान संगठन किसी तूफ़ान का नाम क्यों हटा देता है?

7.हरिकेन कैटरीना के बाद न्यू ऑरलियन्स को डुबोने वाला अधिकांश पानी कहाँ से आया?

8.हरिकेन के पूर्वानुमान में शंकु क्या दिखाता है?

9.पूर्वानुमानकर्ता इसे रैपिड इंटेंसिफ़िकेशन तब कहते हैं जब 24 घंटों में तूफ़ान की अधिकतम हवाएँ कम से कम कितनी बढ़ जाएँ?

10.दक्षिणी प्रशांत में चक्रवात विंस्टन (2016) दक्षिणावर्त घूमा। क्यों?

लिखित उत्तर

1. हरिकेन के ऊष्मा इंजन का नामांकित चित्र बनाइए। उसमें गर्म समुद्री सतह, वाष्पन, ऊपर उठती नम हवा, संघनित होकर बादल बनना, ऊष्मा का निकलना, और सतह पर नई हवा का भीतर आना दिखाइए। दो या तीन वाक्यों में समझाइए कि यह चक्र ख़ुद को ईंधन क्यों देता रहता है, और इसे क्या रोकेगा।

एक अच्छे उत्तर में क्या होता है

एक अच्छे उत्तर में दिखाया जाता है कि गर्म पानी (कम से कम 26.5 °C) वाष्पित होता है; नम हवा ऊपर उठती है; वाष्प संघनित होकर ऊँचे बादल बनाती है और ऊष्मा छोड़ती है; गर्म हुई हवा और तेज़ी से ऊपर उठती है, जिससे सतह पर दाब घटता है; और उसकी जगह लेने के लिए समुद्र के ऊपर से और नम हवा भीतर बहकर आती है, जिससे चक्र पूरा होता है। यह चक्र तब रुकता है जब गर्म, नम हवा की आपूर्ति कट जाती है: ज़मीन के ऊपर, ठंडे पानी के ऊपर, या जब तूफ़ान गर्म पानी की उथली परत के नीचे से ठंडा पानी ऊपर मथ लाता है।

2. समझाइए कि हरिकेन उत्तरी गोलार्ध में वामावर्त और दक्षिणी गोलार्ध में दक्षिणावर्त क्यों घूमते हैं, और वे भूमध्य रेखा पर लगभग कभी क्यों नहीं बनते।

एक अच्छे उत्तर में क्या होता है

हवा हर तरफ़ से केंद्र के कम दाब की ओर बहती है। क्योंकि पृथ्वी घूम रही है, इसकी सतह पर लंबी दूरी तय करने वाली हवा विक्षेपित होती है, उत्तरी गोलार्ध में दाईं ओर और दक्षिणी गोलार्ध में बाईं ओर (कोरिओलिस प्रभाव)। इसलिए भीतर आती हवा केंद्र तक पहुँचने के बजाय उसके चारों ओर मुड़ती है, और तूफ़ान को उत्तर में वामावर्त और दक्षिण में दक्षिणावर्त सर्पिल में लपेट देती है। भूमध्य रेखा पर विक्षेपण शून्य होता है और उसके लगभग 5° के भीतर इतना कमज़ोर होता है कि किसी तूफ़ान को घुमाना शुरू नहीं कर सकता, इसलिए हरिकेन वहाँ लगभग कभी नहीं बनते और न ही एक गोलार्ध से दूसरे गोलार्ध में जाते हैं।

3. गैल्वेस्टन (1900) और कैटरीना (2005) को प्रमाण के रूप में लेकर समझाइए कि केवल किसी हरिकेन की श्रेणी से यह क्यों पता नहीं चलता कि वह कितना ख़तरनाक होगा, और बताइए कि बाद में दोनों शहरों ने क्या कदम उठाए।

एक अच्छे उत्तर में क्या होता है

श्रेणी केवल सबसे तेज़ लगातार हवा को मापती है। दोनों आपदाओं में अधिकांश मौतें पानी से हुईं: गैल्वेस्टन में 15 फ़ुट से अधिक ऊँची तूफ़ानी लहर रेत के एक निचले द्वीप पर फैल गई और कम से कम 8,000 लोगों की जान ले ली; न्यू ऑरलियन्स में कैटरीना श्रेणी 3 के रूप में तट से टकराया, जो उसके श्रेणी 5 के चरम से कमज़ोर था, लेकिन जैसे-जैसे उसकी तूफ़ानी लहर ऊपर उठी, तटबंध और बाढ़-रोधी दीवारें टूट गईं और उस शहर का 80 प्रतिशत हिस्सा डूब गया जो बड़े पैमाने पर समुद्र तल से नीचे है, और कुल मिलाकर लगभग 1,400 लोग मारे गए। तूफ़ानी लहर केवल हवा की गति पर नहीं, बल्कि तूफ़ान के आकार, उसके रास्ते और तट व समुद्र तल की बनावट पर निर्भर करती है। गैल्वेस्टन ने 17 फ़ुट ऊँची समुद्री दीवार बनाई और शहर के बड़े हिस्से को जैक पर ऊपर उठाया; न्यू ऑरलियन्स ने तटबंधों, फाटकों और पंपों की 14,500,000,000 डॉलर की प्रणाली बनाई।

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भूमध्य रेखा पर तूफ़ान क्यों नहीं बनते

कोरिओलिस प्रभाव की प्रबलता कोरिओलिस पैरामीटर, f = 2Ω sin φ, से मापी जाती है, जहाँ Ω = 7.29 × 10-5 rad/s पृथ्वी के घूर्णन की दर है और φ अक्षांश है। U गति और L आकार वाले किसी प्रवाह के लिए घूर्णन मायने रखता है या नहीं, यह रॉस्बी संख्या, Ro = U / (f L), से आँका जाता है: जब Ro लगभग 1 या उससे कम हो, तो घूर्णन हावी रहता है।

प्रश्नभूमध्य रेखा पर, 5° पर और 20° अक्षांश पर f की गणना कीजिए। U = 10 m/s और L = 500 km वाले एक विकसित होते तूफ़ान के लिए 5° और 20° पर Ro ज्ञात कीजिए। फिर 45° अक्षांश पर सिंक से बहकर निकलते पानी (U = 0.1 m/s, L = 0.3 m) के लिए Ro ज्ञात कीजिए, और समझाइए कि आपके उत्तर एपिसोड के दावों और शौचालय वाले मिथक के बारे में क्या बताते हैं।

हल सहित उत्तर

भूमध्य रेखा पर f = 0; 5° पर f = 2 × 7.29 × 10-5 × sin 5° ≈ 1.27 × 10-5 s⁻¹; और 20° पर f ≈ 4.99 × 10-5 s⁻¹, जो लगभग चार गुना बड़ा है। तूफ़ान के लिए 5° पर Ro ≈ 10 ÷ (1.27 × 10-5 × 5 × 105) ≈ 1.6, लेकिन 20° पर Ro ≈ 0.4, जहाँ घूर्णन प्रवाह को नियंत्रित करता है। भूमध्य रेखा पर Ro अनंत है: वहाँ कोई विक्षेपण होता ही नहीं। सिंक के लिए f ≈ 1.03 × 10-4 s⁻¹ और Ro ≈ 0.1 ÷ (1.03 × 10-4 × 0.3) ≈ 3,000: बेसिन के आकार और उसे भरने के तरीके की तुलना में पृथ्वी का घूर्णन अप्रासंगिक है। (हरिकेन के शीर्ष के पास, तूफ़ान से बाहर बहती हवा इसी कारण उल्टी दिशा में घूमती है, यानी उत्तरी गोलार्ध में दक्षिणावर्त।)

बारिश के एक दिन का ऊर्जा बजट

संघनित होने वाले जलवाष्प का हर किलोग्राम अपनी गुप्त ऊष्मा छोड़ता है, लगभग L = 2.5 × 106 J/kg। एक मानक अनुमान यह मानता है कि एक औसत हरिकेन 665 km त्रिज्या वाले वृत्त पर प्रतिदिन 1.5 cm बारिश करता है। 2024 में दुनिया की बिजली की माँग 30,000 TWh को पार कर गई (Ember, 2025)।

प्रश्नएक दिन में गिरने वाली बारिश का द्रव्यमान, उसके संघनन से निकली ऊष्मा जूल प्रति दिन और वाट में, और दुनिया की औसत विद्युत शक्ति वाट में ज्ञात कीजिए। एपिसोड के इस दावे की जाँच कीजिए कि एक औसत हरिकेन एक दिन में उतनी ऊष्मा छोड़ता है जो दुनिया में बनने वाली सारी बिजली से सौ गुना से भी अधिक है।

हल सहित उत्तर

क्षेत्रफल = π × (6.65 × 105 m)² ≈ 1.39 × 1012 m²; बारिश का आयतन = 0.015 m × 1.39 × 1012 m² ≈ 2.1 × 1010 m³, यानी लगभग 2.1 × 1013 kg का द्रव्यमान। निकली ऊष्मा ≈ 2.1 × 1013 kg × 2.5 × 106 J/kg ≈ 5.2 × 1019 J प्रति दिन, या 5.2 × 1019 ÷ 86,400 s ≈ 6.0 × 1014 W। दुनिया की बिजली: 30,000 TWh = 1.08 × 1020 J प्रति वर्ष, यानी औसतन लगभग 3.4 × 1012 W। अनुपात लगभग 6.0 × 1014 ÷ 3.4 × 1012 ≈ 175 है, जो ‘सौ गुना से भी अधिक’ से मेल खाता है। इस ऊष्मा का केवल एक छोटा हिस्सा ही हवा में बदलता है; अगला प्रश्न अनुमान लगाता है कि कितना।

हवा की गति में हर कदम इतना मायने क्यों रखता है

किसी दीवार पर हवा का बल हवा की गति के वर्ग, V², के साथ बढ़ता है, और जिस दर से हवा ऊर्जा ले जाती और क्षयित करती है, वह उसके घन, V³, के साथ बढ़ती है। समुद्र की सतह पर घर्षण से हरिकेन की हवाओं द्वारा क्षयित शक्ति का अनुमान P ≈ ρ CD V³ A के रूप में लगाया जा सकता है, जहाँ वायु घनत्व ρ ≈ 1.2 kg/m³, ड्रैग गुणांक CD ≈ 2 × 10-3 है और A तेज़ हवा वाला क्षेत्रफल है।

प्रश्नश्रेणी 5 की निचली सीमा (157 mph) पर हवा के बल और ऊर्जा प्रवाह की तुलना श्रेणी 1 की निचली सीमा (74 mph) पर उनके मानों से कीजिए। यही तुलना कैटरीना के लिए उसके चरम (175 mph) और लुइज़ियाना में तट से टकराने (125 mph) के समय कीजिए। फिर 50 km त्रिज्या वाले तूफ़ानी कोर के लिए, जिसमें हवा औसतन 40 m/s हो, P का अनुमान लगाइए, और उसकी तुलना पिछले प्रश्न में बारिश से निकली ऊष्मा से कीजिए।

हल सहित उत्तर

157 ÷ 74 ≈ 2.1, इसलिए बल लगभग 2.1² ≈ 4.5 गुना बड़ा और ऊर्जा प्रवाह लगभग 2.1³ ≈ 9.5 गुना बड़ा है। कैटरीना के लिए 175 ÷ 125 = 1.4: उसके चरम पर लगभग 2.0 गुना बल और 2.7 गुना ऊर्जा प्रवाह; इसीलिए तट से टकराने से पहले कमज़ोर होना हवा से होने वाले नुकसान के लिए मायने रखता था, भले ही तूफ़ानी लहर तब भी विनाशकारी थी। P ≈ 1.2 × 2 × 10-3 × (40)³ × π × (5 × 104)² ≈ 154 W/m² × 7.9 × 109 m² ≈ 1.2 × 1012 W, जो दुनिया की औसत विद्युत शक्ति के लगभग एक-तिहाई के बराबर है, लेकिन संघनन से निकली 6.0 × 1014 W ऊष्मा का केवल लगभग 0.2 प्रतिशत। उस ऊष्मा का अधिकांश हिस्सा ऊपर और तूफ़ान से बाहर ले जाया जाता है और अंततः अंतरिक्ष में विकिरित हो जाता है; हरिकेन एक शक्तिशाली इंजन है, पर कुशल इंजन नहीं।

पूर्वानुमान कितने बेहतर हुए हैं?

नेशनल हरिकेन सेंटर हर साल अपने आधिकारिक पूर्वानुमानों की औसत त्रुटि नॉटिकल मील में प्रकाशित करता है (1 n mi = 1.151 सामान्य मील = 1.852 km)। सभी अटलांटिक उष्णकटिबंधीय चक्रवातों के लिए, 72 घंटे के मार्ग पूर्वानुमान की औसत त्रुटि 1990 में 312.3 n mi और 2022 में 78.1 n mi थी; 2020 से 2025 तक का औसत 89.4 n mi था।

प्रश्न1990 की त्रुटि और 2020–2025 के औसत को सामान्य मील और किलोमीटर में बदलिए। त्रुटि कितने प्रतिशत घटी, और कितने गुना? इससे सुधार की औसत वार्षिक दर कितनी निकलती है? अगर किसी पूर्वानुमानित स्थिति के आसपास अनिश्चितता का क्षेत्रफल त्रुटि के वर्ग के अनुपात में बदलता है, तो अब वह क्षेत्रफल कितना छोटा है?

हल सहित उत्तर

1990: 312.3 × 1.151 ≈ 359 mi (578 km); 2020–2025: 89.4 × 1.151 ≈ 103 mi (166 km), जो एपिसोड के ‘350 से अधिक’ और ‘लगभग सौ’ से मेल खाता है। त्रुटि (312.3 − 89.4) ÷ 312.3 ≈ 71 प्रतिशत घटी, यानी 3.5 गुना: ‘तीन गुना से अधिक’। लगभग 32 वर्षों में 3.5 गुना का अर्थ है (1/3.5)^(1/32) ≈ 0.962, यानी हर साल लगभग 4 प्रतिशत सुधार। क्षेत्रफल वर्ग के अनुपात में बदलता है: 3.5² ≈ 12 गुना छोटा। सबसे अच्छे एकल वर्ष, 2024, में त्रुटि 66.9 n mi (लगभग 77 mi) तक पहुँची, यानी लगभग 4.7 गुना। साल-दर-साल के मान हर मौसम के तूफ़ानों के साथ बदलते हैं: 2023 का औसत 111 n mi था।

तूफ़ानी लहर का कितना हिस्सा कम दाब के कारण होता है?

कम वायुदाब अपने नीचे समुद्र की सतह को Δh = Δp / (ρ g) जितना ऊपर उठने देता है, जहाँ समुद्री पानी का घनत्व ρ = 1,025 kg/m³ और g = 9.81 m/s² है। इसे ‘इनवर्स बैरोमीटर’ (उल्टे बैरोमीटर का) प्रभाव कहते हैं। तूफ़ानी लहर का बाकी हिस्सा हवा द्वारा इकट्ठा किया गया पानी होता है, जो किसी चौड़े, उथले महाद्वीपीय शेल्फ़ के ऊपर सबसे अधिक होता है।

प्रश्नदिखाइए कि इनवर्स बैरोमीटर दाब में हर हेक्टोपास्कल (मिलीबार) की गिरावट पर समुद्र को लगभग 1 cm ऊपर उठाता है। लुइज़ियाना में तट से टकराते समय कैटरीना का केंद्रीय दाब 920 mb था; आसपास का दाब 1,010 mb मान लीजिए। तूफ़ानी लहर के दाब वाले हिस्से का अनुमान लगाइए, और उसकी तुलना मापी गई सबसे ऊँची तूफ़ानी लहर से कीजिए, जो पास क्रिश्चियन, मिसिसिपी में 27.8 फ़ुट (8.5 m) थी। टाइफ़ून टिप के 870 mb से क्या मिलता है?

हल सहित उत्तर

1 hPa = 100 Pa, इसलिए Δh = 100 ÷ (1,025 × 9.81) ≈ 0.0099 m ≈ 1 cm प्रति hPa। कैटरीना के लिए Δp ≈ 90 hPa से लगभग 0.9 m (3 ft) मिलता है, जो 8.5 m की तूफ़ानी लहर का लगभग दसवाँ हिस्सा है; बाकी हिस्से को उथली, धीरे-धीरे ढलती खाड़ी की शेल्फ़ के ऊपर हवा ने तट की ओर धकेला। टिप की 140 hPa की गिरावट से केवल लगभग 1.4 m मिलता है। बड़ी तूफ़ानी लहरें केंद्रीय दाब से नहीं, बल्कि हवा, तूफ़ान के आकार और तट की बनावट से बनती हैं।

मानकों से संरेखण

Next Generation Science Standards (NGSS, संयुक्त राज्य अमेरिका)

MS-ESS2-4

सूर्य की ऊर्जा और गुरुत्व बल से संचालित, पृथ्वी के तंत्रों में पानी के चक्रण का वर्णन करने के लिए एक मॉडल विकसित कीजिए।

इस एपिसोड में: हरिकेन का इंजन: गर्म समुद्र से वाष्पन, आईवॉल में संघनन, और बारिश।

MS-ESS2-5

इस बात के प्रमाण के लिए आँकड़े एकत्र कीजिए कि वायुराशियों की गतियाँ और जटिल अंतःक्रियाएँ मौसम की परिस्थितियों में किस प्रकार परिवर्तन लाती हैं।

इस एपिसोड में: ऊँचे दाब से कम दाब की ओर बहकर तूफ़ान में जाती हवा; आँख के गुज़रते समय शांति और हवा की दिशा का उलटना; संभाव्य सीमाओं के भीतर पूर्वानुमान (शंकु)।

MS-ESS2-6

एक मॉडल विकसित कीजिए और उसका उपयोग करके वर्णन कीजिए कि पृथ्वी का असमान तापन और घूर्णन वायुमंडलीय और महासागरीय परिसंचरण के उन पैटर्नों को कैसे जन्म देते हैं जो क्षेत्रीय जलवायु तय करते हैं।

इस एपिसोड में: कोरिओलिस प्रभाव, दोनों गोलार्धों में विपरीत घुमाव, और हरिकेनों को गर्म उष्णकटिबंधीय समुद्र की ज़रूरत क्यों होती है।

MS-ESS3-2

भविष्य की विनाशकारी घटनाओं का पूर्वानुमान लगाने और उनके प्रभावों को कम करने वाली तकनीकों के विकास में मदद के लिए प्राकृतिक आपदाओं से जुड़े आँकड़ों का विश्लेषण और व्याख्या कीजिए।

इस एपिसोड में: उपग्रह, हरिकेन हंटर विमान और मॉडल; 1990 से मार्ग-त्रुटि के आँकड़े; समुद्री दीवारें, तटबंध और पंप।

HS-ESS3-1

प्रमाण के आधार पर व्याख्या तैयार कीजिए कि प्राकृतिक संसाधनों की उपलब्धता, प्राकृतिक आपदाओं की घटनाओं और जलवायु में बदलावों ने मानवीय गतिविधियों को कैसे प्रभावित किया है।

इस एपिसोड में: गैल्वेस्टन की समुद्री दीवार और ज़मीन का स्तर ऊँचा करना, कैटरीना के बाद न्यू ऑरलियन्स, और तूफ़ानों के नाम हटाया जाना।

Advanced Placement (AP, संयुक्त राज्य अमेरिका)

विश्वविद्यालय पाठ्यक्रम

प्रारंभिक मौसम विज्ञान

दाब प्रवणता बल और कोरिओलिस प्रभाव; कोरिओलिस पैरामीटर और रॉस्बी संख्या; उष्णकटिबंधीय चक्रवात की संरचना (आँख, आईवॉल, सर्पिल पट्टियाँ); गुप्त ऊष्मा और नम संवहन

उष्णकटिबंधीय मौसम विज्ञान और जलवायु

उष्णकटिबंधीय चक्रवात बनने की परिस्थितियाँ; ऊष्मा इंजन के रूप में हरिकेन; रैपिड इंटेंसिफ़िकेशन; पूर्वानुमानों का सत्यापन, और मार्ग बनाम तीव्रता के पूर्वानुमान की क्षमता

तटीय आपदाएँ और समुद्र विज्ञान

तूफ़ानी लहर, हवा से पानी का चढ़ना और इनवर्स बैरोमीटर प्रभाव; सैफ़िर-सिम्पसन पैमाने की सीमाएँ; तटीय सुरक्षा और जोखिम के बारे में संवाद

प्रतिलेख हिंदी में वर्णन, जैसा उपशीर्षकों में है

0:00इंजन

यह सितंबर 2003 में अटलांटिक में हरिकेन इसाबेल है: श्रेणी 5 का एक तूफ़ान, एक देश जितना बड़ा घूमता हुआ इंजन। अगर आप इसकी सर्पिल पट्टियों पर नज़र डालें, तो आप देखेंगे कि सतह के पास की सभी हवाएँ एक ही दिशा में घूमती हैं, वामावर्त। भूमध्य रेखा के उत्तर में हर हरिकेन इसी तरह घूमता है, और इसके दक्षिण में हर एक उल्टी दिशा में घूमता है। यह पैटर्न संयोग नहीं है। इसे ग्रह ख़ुद बनाता है।

0:27इस व्याख्यान में, हम जानेंगे कि हरिकेन किस ईंधन से चलता है, यह जिस तरह घूमता है, उसी तरह क्यों घूमता है, और इसकी आँख के अंदर क्या होता है। हम उन दो तूफ़ानों के समय में लौटेंगे जिन्होंने अमेरिका को बदल दिया, और देखेंगे कि जो पूर्वानुमान कभी 350 मील से अधिक चूक जाते थे, वे अब लगभग 100 मील ही चूकते हैं।

0:44हम ईंधन से शुरू करेंगे। हरिकेन एक ऊष्मा इंजन है, और यह गर्म पानी से चलता है। समुद्र की सतह का तापमान कम से कम 26.5 °C, यानी लगभग 80 °F, होना चाहिए। और पानी लगभग 50 मीटर की गहराई तक उतना ही गर्म रहना चाहिए। यह नक्शा अगस्त 2005 के अंत में समुद्र को दिखाता है, जिसमें सबसे गर्म पानी लाल रंग में है। इससे यह भी पता चलता है कि यह मौसम गर्मियों के अंत में चरम पर क्यों होता है, जब समुद्र को सूर्य की गर्मी सोखने के लिए कई महीने मिल चुके होते हैं।

1:13यह इंजन इस तरह काम करता है। गर्म पानी वाष्पित होता है, और उसके ऊपर की नम हवा ऊपर उठती है। जैसे-जैसे हवा ऊपर चढ़ती है, उसकी जलवाष्प संघनित होकर बादल बन जाती है, और संघनन से ऊष्मा निकलती है। यह ऊष्मा हवा को और भी तेज़ी से ऊपर उठाती है, जिससे समुद्र से और नम हवा खिंचकर आती है, इसलिए यह चक्र ख़ुद को लगातार ईंधन देता रहता है। एक ही दिन में, एक औसत हरिकेन उतनी ऊष्मा छोड़ता है जो दुनिया में बनने वाली सारी बिजली से 100 गुना से भी अधिक होती है।

1:46यह क्यों घूमता है

अब बारी है घूमने की। हवा हर तरफ़ से तूफ़ान के केंद्र के कम दबाव की ओर तेज़ी से बढ़ती है, और अगर ग्रह स्थिर होता, तो वह सीधे अंदर बहती। लेकिन पृथ्वी घूम रही है, और जो कुछ भी इसकी सतह पर लंबी दूरी तय करता है, वह मुड़ जाता है, उत्तरी गोलार्ध में दाईं ओर और दक्षिणी गोलार्ध में बाईं ओर। इसका कारण यह है। भूमध्य रेखा पर ज़मीन लगभग 1,670 किलोमीटर प्रति घंटे की गति से पूर्व की ओर घूमती है, जबकि ध्रुवों के पास की ज़मीन मुश्किल से हिलती है। ध्रुव की ओर बहती हवा पूर्व की ओर का अपना घुमाव अपने साथ ले जाती है, और धुरी के और क़रीब पहुँचने पर वही घुमाव उसे और भी तेज़ ले जाता है, इसलिए वह अपने नीचे की ज़मीन से आगे निकल जाती है, और उसका रास्ता मुड़ जाता है। इस विक्षेपण को कोरिओलिस प्रभाव कहा जाता है।

2:30परिणामस्वरूप, हवा कभी सीधे केंद्र तक नहीं पहुँचती। वह उसके चारों ओर मुड़ जाती है, और पूरा तूफ़ान ख़ुद को एक सर्पिल में लपेट लेता है, उत्तर में वामावर्त और दक्षिण में दक्षिणावर्त। यह जान लेने के बाद, किसी हरिकेन की कोई भी उपग्रह तस्वीर आपको बता देती है कि वह किस गोलार्ध में है।

2:47हालाँकि, ठीक भूमध्य रेखा पर, कोई भी पार्श्व विक्षेपण नहीं होता। इसके लगभग 5 डिग्री के भीतर, यानी दोनों ओर लगभग 550 किलोमीटर तक, कोरिओलिस प्रभाव इतना कमज़ोर होता है कि किसी तूफ़ान को घुमाना शुरू नहीं कर सकता। इसीलिए हरिकेन वहाँ लगभग कभी नहीं बनते, और लगभग कभी एक गोलार्ध से दूसरे गोलार्ध में नहीं जाते।

3:10आँख

अब आइए एक तूफ़ान के केंद्र के अंदर झाँकें। यह अक्टूबर 2015 में मेक्सिको के तट के पास हरिकेन पेट्रीशिया है। इसकी हवाएँ 345 किलोमीटर प्रति घंटा, यानी 215 मील प्रति घंटा, तक पहुँचीं, जो किसी भी हरिकेन के लिए दर्ज की गई सबसे तेज़ हवाएँ हैं। इसके केंद्र में बादलों में एक छेद है: आँख।

3:30यह रही इसाबेल की आँख, क़रीब से। इसके अंदर हवा नीचे बैठ रही होती है, इसलिए हवा धीमी होती है और आसमान साफ़ भी हो सकता है। आप जो भँवर देख रहे हैं वे मेसोवोर्टिसेज़ हैं, यानी हवा के छोटे भँवर जो आँख के अंदर ही घूम रहे हैं। हरिकेन की आँख आम तौर पर 30 से 60 किलोमीटर चौड़ी होती है, और उसके चारों ओर आईवॉल होती है, ऊँचे बादलों का एक घेरा जहाँ हवाएँ सबसे तेज़ चलती हैं। जब आँख किसी कस्बे के ऊपर से गुज़रती है, तो हवा अचानक थम जाती है, और फिर उतनी ही तेज़ी से उल्टी दिशा से लौट आती है।

4:02समुद्र तल पर अब तक मापा गया सबसे कम वायुदाब एक आँख के अंदर दर्ज किया गया था। 1979 में पश्चिमी प्रशांत में टाइफ़ून टिप का दबाव गिरकर 870 मिलीबार तक पहुँच गया। टिप अब तक दर्ज किया गया सबसे बड़ा उष्णकटिबंधीय चक्रवात भी था, जिसकी चौड़ाई लगभग 2,200 किलोमीटर थी। अगर इसे उत्तरी अमेरिका के ऊपर रखा जाए, तो यह संयुक्त राज्य अमेरिका की आधी चौड़ाई को ढक लेता।

4:29नाम

आख़िर तूफ़ानों के नाम क्यों होते हैं? पूर्वानुमानकर्ता अक्सर एक साथ कई तूफ़ानों पर नज़र रख रहे होते थे, और रेडियो पर लंबे विवरण आसानी से गड़बड़ा जाते थे। अटलांटिक तूफ़ानों के नाम पहली बार 1950 में रखे गए, उस समय की रेडियो वर्णमाला का उपयोग करके: एबल, बेकर, चार्ली। महिलाओं के नाम 1953 में शुरू किए गए, और पुरुषों के नाम 1979 में सूचियों में जोड़े गए।

4:54जब एक साथ कई तूफ़ान सक्रिय हों, तब नामों से सचमुच फ़र्क पड़ता है। 14 सितंबर, 2020 को, अटलांटिक में एक ही समय पर पाँच उष्णकटिबंधीय चक्रवात घूम रहे थे, ऐसा पहले केवल एक बार, 1971 में, देखा गया था। विश्व मौसम विज्ञान संगठन अटलांटिक के लिए नामों की छह सूचियाँ रखता है, जिनका बारी-बारी से उपयोग होता है, इसलिए हर नाम हर छह साल में लौटकर आता है। अपवाद वह तूफ़ान होता है जो इतना घातक या इतना महँगा हो कि उसका नाम हमेशा के लिए हटा दिया जाए, जैसा कैटरीना, मारिया, इयान और हेलेन के साथ हुआ।

5:311900 और 2005

उन दो तूफ़ानों में से पहला 8 सितंबर, 1900 को आया। गैल्वेस्टन, टेक्सास, तब राज्य के सबसे अमीर शहरों में से एक था, जो रेत के एक द्वीप पर बसा था जिसका सबसे ऊँचा बिंदु समुद्र से 9 फ़ुट से भी कम ऊँचा था। न उपग्रह थे, न रडार, और समुद्र में जहाज़ों के पास रेडियो नहीं था, इसलिए कोई नहीं देख सकता था कि खाड़ी में तूफ़ान कितना शक्तिशाली हो चुका था।

5:54समुद्र 15 फ़ुट से अधिक ऊपर उठा और लगभग पूरे द्वीप पर फैल गया। सुबह तक, कम से कम 8,000 लोग मारे जा चुके थे, और यह आज भी अमेरिका के इतिहास की सबसे घातक प्राकृतिक आपदा है। गैल्वेस्टन को 17 फ़ुट ऊँची समुद्री दीवार के पीछे फिर से बनाया गया, और फिर शहर के बड़े हिस्से को, एक-एक घर करके, जैक की मदद से ऊपर उठाया गया।

6:15एक सौ पाँच साल बाद आया कैटरीना। 28 अगस्त, 2005 को, यह खाड़ी के बीच में श्रेणी 5 का तूफ़ान था, जिसकी हवाएँ 175 मील प्रति घंटे की थीं। लुइज़ियाना से फ़्लोरिडा तक का पूरा तट इसके रास्ते में था।

6:30कैटरीना अगली सुबह लुइज़ियाना के तट से टकराया, तब तक कमज़ोर होकर, श्रेणी 3 के तूफ़ान के रूप में। लेकिन न्यू ऑरलियन्स का बड़ा हिस्सा तटबंधों के पीछे समुद्र तल से नीचे स्थित है, और जैसे-जैसे तूफ़ानी लहर ऊपर उठी, तटबंध और बाढ़-रोधी दीवारें लगभग 50 जगहों पर टूट गईं। शहर का अस्सी प्रतिशत हिस्सा पानी में डूब गया। कुल मिलाकर, लगभग 1,400 लोग मारे गए, और नुकसान 125,000,000,000 डॉलर का हुआ।

6:56उस पानी का अधिकांश हिस्सा आसमान से नहीं गिरा था। जब बाढ़-रोधी दीवारें टूटीं, तो यह झील और नहरों से अंदर भर आया। तब से, शहर को तटबंधों, फाटकों और पंपों की 14,500,000,000 डॉलर की एक प्रणाली से घेर दिया गया है, जो आर्मी कोर ऑफ़ इंजीनियर्स द्वारा अब तक बनाई गई सबसे बड़ी सिविल निर्माण परियोजनाओं में से एक है।

7:18पूर्वानुमान

आधुनिक पूर्वानुमानकर्ता इन तूफ़ानों को आते हुए उससे कहीं बेहतर देख सकते हैं, जितना गैल्वेस्टन में कोई देख सकता था। अब हर पूर्वानुमान के साथ एक शंकु होता है, इस तरह का। यह शंकु तूफ़ान का आकार नहीं दिखाता। यह दिखाता है कि केंद्र संभवतः कहाँ जाएगा, और तीन में से दो बार केंद्र इसके अंदर ही रहता है।

7:371990 में, नेशनल हरिकेन सेंटर के तीन दिन के पूर्वानुमान तूफ़ान की स्थिति को औसतन 350 मील से अधिक चूक जाते थे। 2020 के दशक के मध्य तक, औसत चूक लगभग 100 मील रह गई। यह सुधार उपग्रहों से, आईवॉल के बीच से सीधे उड़ने वाले हरिकेन हंटर विमानों से, और शक्तिशाली सुपरकंप्यूटरों पर चलने वाले कंप्यूटर मॉडलों से आया।

8:01जिसका पूर्वानुमान लगाना अब भी कठिन है, वह है ताक़त। बहुत गर्म पानी के ऊपर, कुछ तूफ़ान आश्चर्यजनक रूप से तेज़ी से शक्तिशाली हो जाते हैं, इस प्रक्रिया को पूर्वानुमानकर्ता रैपिड इंटेंसिफ़िकेशन कहते हैं, जिसकी परिभाषा है एक ही दिन के भीतर हवाओं की गति में कम से कम 35 मील प्रति घंटे की बढ़ोतरी। अक्टूबर 2024 में, फ़्लोरिडा की ओर बढ़ते हुए हरिकेन मिल्टन लगभग एक दिन में श्रेणी 1 से श्रेणी 5 तक पहुँच गया।

8:28अब भी घूम रहा है

अब दुनिया के दूसरी तरफ़ देखिए। यह फ़रवरी 2016 में दक्षिणी प्रशांत में चक्रवात विंस्टन है, उसके दो दिन पहले, जब यह दक्षिणी गोलार्ध में अब तक दर्ज किए गए सबसे शक्तिशाली तूफ़ानों में से एक बनकर फ़िजी से टकराया। यह उसी गर्म पानी और उसी इंजन से चलता है, लेकिन इसके सर्पिल को देखिए। यह दक्षिणावर्त घूमता है।

8:48तो, याद रखने लायक तीन बातें। पहली, हरिकेन एक ऊष्मा इंजन है जो कम से कम 26.5 °C के गर्म समुद्री पानी से चलता है। दूसरी, पृथ्वी का घूर्णन इसे इसका घुमाव देता है, भूमध्य रेखा के उत्तर में वामावर्त और दक्षिण में दक्षिणावर्त, और इसीलिए हरिकेन ठीक भूमध्य रेखा पर लगभग कभी नहीं बनते। और तीसरी, तूफ़ान कहाँ जाएगा, इसके पूर्वानुमान 1990 के बाद से तीन गुना से अधिक बेहतर हुए हैं, लेकिन वह कितना शक्तिशाली होगा, यह अब भी कठिन हिस्सा है।

9:19अगली बार जब आप अंतरिक्ष से कोई हरिकेन देखें, तो देखिए कि वह किस तरह घूमता है। अगर वह वामावर्त घूमता है, तो वह भूमध्य रेखा के उत्तर में है, और अगर दक्षिणावर्त घूमता है, तो उसके दक्षिण में। और याद रखिए कि वह किससे चलता है: अपने नीचे के गर्म समुद्र से, जिसे एक ऐसा ग्रह घुमाता है जो कभी घूमना बंद नहीं करता। Earth Explained देखने के लिए धन्यवाद। अगली कहानी के लिए सब्सक्राइब करें, और EarthWatch 24-7 पर पृथ्वी को हर समय लाइव देखें।

स्रोत

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एपिसोड के चित्र: USGS, NOAA और NASA (सार्वजनिक डोमेन), NASA GIBS के माध्यम से NASA/USGS Landsat के मानचित्रों के साथ; एनिमेशन EarthWatch 24-7 द्वारा। पूरा श्रेय: earthwatch247.com/credits.html.

इस पाठ का उद्धरण दें

EarthWatch 24-7. (2026). हरिकेन क्यों घूमते हैं: इंजन, आँख और कोरिओलिस प्रभाव [वीडियो पाठ]. Earth Explained: हरिकेन. https://earthwatch247.com/learn/hurricanes/hi/

उत्तर कुंजी

  1. C. हरिकेन गर्म पानी से चलने वाला ऊष्मा इंजन है; समुद्र की सतह कम से कम 26.5 °C होनी चाहिए, और यह गर्मी लगभग 50 m की गहराई तक होनी चाहिए, ताकि तूफ़ान का अपना मिश्रण नीचे से ठंडा पानी ऊपर न ले आए।
  2. A. समुद्री पानी के वाष्पित होने पर सोखी गई ऊष्मा तब निकलती है जब वाष्प संघनित होकर बादल बनती है। वह ऊष्मा ऊपर उठती हवा को गर्म करती है, जो और तेज़ी से उठती है और समुद्र से और नम हवा भीतर खींचती है।
  3. D. भूमध्य रेखा के उत्तर में चलती हवा दाईं ओर मुड़ जाती है, इसलिए वह केंद्र तक पहुँचने के बजाय उसके चारों ओर मुड़ती है, और तूफ़ान वामावर्त लिपट जाता है।
  4. B. भूमध्य रेखा पर कोरिओलिस प्रभाव शून्य होता है और अक्षांश के साथ बढ़ता है। भूमध्य रेखा के पास यह इतना कमज़ोर होता है कि भीतर आती हवा को घूमते तूफ़ान में नहीं बदल पाता, भले ही पानी गर्म हो।
  5. A. आँख में हवा नीचे बैठती है और हवा धीमी होती है। सबसे तेज़ हवाएँ उसे घेरने वाली आईवॉल में चलती हैं।
  6. C. छह सूचियाँ बारी-बारी से इस्तेमाल होती हैं, इसलिए हर नाम आम तौर पर हर छह साल में लौटता है। कैटरीना, मारिया, इयान और हेलेन जैसे नाम असाधारण रूप से घातक या महँगे तूफ़ानों के बाद हटा दिए गए।
  7. B. न्यू ऑरलियन्स का बड़ा हिस्सा तटबंधों के पीछे समुद्र तल से नीचे स्थित है। जैसे-जैसे कैटरीना की तूफ़ानी लहर ऊपर उठी, वे लगभग पचास जगहों पर टूट गए, और झील व नहरों के पानी ने शहर के लगभग 80 प्रतिशत हिस्से को डुबो दिया।
  8. D. शंकु पिछले पूर्वानुमानों की त्रुटियों के आधार पर बनाया जाता है। यह दिखाता है कि केंद्र संभवतः कहाँ जाएगा, न कि तूफ़ान का आकार या यह कि उसका असर कहाँ तक पहुँचेगा।
  9. C. इसकी परिभाषा है एक दिन में कम से कम 30 नॉट (35 mph) की बढ़ोतरी। 2024 में मिल्टन इससे बहुत आगे निकल गया: उसकी हवाएँ 24 घंटों में 70 नॉट से बढ़कर 150 नॉट हो गईं, यानी श्रेणी 1 से श्रेणी 5।
  10. A. विंस्टन उसी गर्म पानी वाले इंजन से चलता था; केवल कोरिओलिस विक्षेपण की दिशा अलग है, इसलिए दक्षिणी तूफ़ान उल्टी दिशा में घूमते हैं।

लिखित उत्तर

  1. एक अच्छे उत्तर में दिखाया जाता है कि गर्म पानी (कम से कम 26.5 °C) वाष्पित होता है; नम हवा ऊपर उठती है; वाष्प संघनित होकर ऊँचे बादल बनाती है और ऊष्मा छोड़ती है; गर्म हुई हवा और तेज़ी से ऊपर उठती है, जिससे सतह पर दाब घटता है; और उसकी जगह लेने के लिए समुद्र के ऊपर से और नम हवा भीतर बहकर आती है, जिससे चक्र पूरा होता है। यह चक्र तब रुकता है जब गर्म, नम हवा की आपूर्ति कट जाती है: ज़मीन के ऊपर, ठंडे पानी के ऊपर, या जब तूफ़ान गर्म पानी की उथली परत के नीचे से ठंडा पानी ऊपर मथ लाता है।
  2. हवा हर तरफ़ से केंद्र के कम दाब की ओर बहती है। क्योंकि पृथ्वी घूम रही है, इसकी सतह पर लंबी दूरी तय करने वाली हवा विक्षेपित होती है, उत्तरी गोलार्ध में दाईं ओर और दक्षिणी गोलार्ध में बाईं ओर (कोरिओलिस प्रभाव)। इसलिए भीतर आती हवा केंद्र तक पहुँचने के बजाय उसके चारों ओर मुड़ती है, और तूफ़ान को उत्तर में वामावर्त और दक्षिण में दक्षिणावर्त सर्पिल में लपेट देती है। भूमध्य रेखा पर विक्षेपण शून्य होता है और उसके लगभग 5° के भीतर इतना कमज़ोर होता है कि किसी तूफ़ान को घुमाना शुरू नहीं कर सकता, इसलिए हरिकेन वहाँ लगभग कभी नहीं बनते और न ही एक गोलार्ध से दूसरे गोलार्ध में जाते हैं।
  3. श्रेणी केवल सबसे तेज़ लगातार हवा को मापती है। दोनों आपदाओं में अधिकांश मौतें पानी से हुईं: गैल्वेस्टन में 15 फ़ुट से अधिक ऊँची तूफ़ानी लहर रेत के एक निचले द्वीप पर फैल गई और कम से कम 8,000 लोगों की जान ले ली; न्यू ऑरलियन्स में कैटरीना श्रेणी 3 के रूप में तट से टकराया, जो उसके श्रेणी 5 के चरम से कमज़ोर था, लेकिन जैसे-जैसे उसकी तूफ़ानी लहर ऊपर उठी, तटबंध और बाढ़-रोधी दीवारें टूट गईं और उस शहर का 80 प्रतिशत हिस्सा डूब गया जो बड़े पैमाने पर समुद्र तल से नीचे है, और कुल मिलाकर लगभग 1,400 लोग मारे गए। तूफ़ानी लहर केवल हवा की गति पर नहीं, बल्कि तूफ़ान के आकार, उसके रास्ते और तट व समुद्र तल की बनावट पर निर्भर करती है। गैल्वेस्टन ने 17 फ़ुट ऊँची समुद्री दीवार बनाई और शहर के बड़े हिस्से को जैक पर ऊपर उठाया; न्यू ऑरलियन्स ने तटबंधों, फाटकों और पंपों की 14,500,000,000 डॉलर की प्रणाली बनाई।

और गहराई से

  1. भूमध्य रेखा पर तूफ़ान क्यों नहीं बनते: भूमध्य रेखा पर f = 0; 5° पर f = 2 × 7.29 × 10-5 × sin 5° ≈ 1.27 × 10-5 s⁻¹; और 20° पर f ≈ 4.99 × 10-5 s⁻¹, जो लगभग चार गुना बड़ा है। तूफ़ान के लिए 5° पर Ro ≈ 10 ÷ (1.27 × 10-5 × 5 × 105) ≈ 1.6, लेकिन 20° पर Ro ≈ 0.4, जहाँ घूर्णन प्रवाह को नियंत्रित करता है। भूमध्य रेखा पर Ro अनंत है: वहाँ कोई विक्षेपण होता ही नहीं। सिंक के लिए f ≈ 1.03 × 10-4 s⁻¹ और Ro ≈ 0.1 ÷ (1.03 × 10-4 × 0.3) ≈ 3,000: बेसिन के आकार और उसे भरने के तरीके की तुलना में पृथ्वी का घूर्णन अप्रासंगिक है। (हरिकेन के शीर्ष के पास, तूफ़ान से बाहर बहती हवा इसी कारण उल्टी दिशा में घूमती है, यानी उत्तरी गोलार्ध में दक्षिणावर्त।)
  2. बारिश के एक दिन का ऊर्जा बजट: क्षेत्रफल = π × (6.65 × 105 m)² ≈ 1.39 × 1012 m²; बारिश का आयतन = 0.015 m × 1.39 × 1012 m² ≈ 2.1 × 1010 m³, यानी लगभग 2.1 × 1013 kg का द्रव्यमान। निकली ऊष्मा ≈ 2.1 × 1013 kg × 2.5 × 106 J/kg ≈ 5.2 × 1019 J प्रति दिन, या 5.2 × 1019 ÷ 86,400 s ≈ 6.0 × 1014 W। दुनिया की बिजली: 30,000 TWh = 1.08 × 1020 J प्रति वर्ष, यानी औसतन लगभग 3.4 × 1012 W। अनुपात लगभग 6.0 × 1014 ÷ 3.4 × 1012 ≈ 175 है, जो ‘सौ गुना से भी अधिक’ से मेल खाता है। इस ऊष्मा का केवल एक छोटा हिस्सा ही हवा में बदलता है; अगला प्रश्न अनुमान लगाता है कि कितना।
  3. हवा की गति में हर कदम इतना मायने क्यों रखता है: 157 ÷ 74 ≈ 2.1, इसलिए बल लगभग 2.1² ≈ 4.5 गुना बड़ा और ऊर्जा प्रवाह लगभग 2.1³ ≈ 9.5 गुना बड़ा है। कैटरीना के लिए 175 ÷ 125 = 1.4: उसके चरम पर लगभग 2.0 गुना बल और 2.7 गुना ऊर्जा प्रवाह; इसीलिए तट से टकराने से पहले कमज़ोर होना हवा से होने वाले नुकसान के लिए मायने रखता था, भले ही तूफ़ानी लहर तब भी विनाशकारी थी। P ≈ 1.2 × 2 × 10-3 × (40)³ × π × (5 × 104)² ≈ 154 W/m² × 7.9 × 109 m² ≈ 1.2 × 1012 W, जो दुनिया की औसत विद्युत शक्ति के लगभग एक-तिहाई के बराबर है, लेकिन संघनन से निकली 6.0 × 1014 W ऊष्मा का केवल लगभग 0.2 प्रतिशत। उस ऊष्मा का अधिकांश हिस्सा ऊपर और तूफ़ान से बाहर ले जाया जाता है और अंततः अंतरिक्ष में विकिरित हो जाता है; हरिकेन एक शक्तिशाली इंजन है, पर कुशल इंजन नहीं।
  4. पूर्वानुमान कितने बेहतर हुए हैं?: 1990: 312.3 × 1.151 ≈ 359 mi (578 km); 2020–2025: 89.4 × 1.151 ≈ 103 mi (166 km), जो एपिसोड के ‘350 से अधिक’ और ‘लगभग सौ’ से मेल खाता है। त्रुटि (312.3 − 89.4) ÷ 312.3 ≈ 71 प्रतिशत घटी, यानी 3.5 गुना: ‘तीन गुना से अधिक’। लगभग 32 वर्षों में 3.5 गुना का अर्थ है (1/3.5)^(1/32) ≈ 0.962, यानी हर साल लगभग 4 प्रतिशत सुधार। क्षेत्रफल वर्ग के अनुपात में बदलता है: 3.5² ≈ 12 गुना छोटा। सबसे अच्छे एकल वर्ष, 2024, में त्रुटि 66.9 n mi (लगभग 77 mi) तक पहुँची, यानी लगभग 4.7 गुना। साल-दर-साल के मान हर मौसम के तूफ़ानों के साथ बदलते हैं: 2023 का औसत 111 n mi था।
  5. तूफ़ानी लहर का कितना हिस्सा कम दाब के कारण होता है?: 1 hPa = 100 Pa, इसलिए Δh = 100 ÷ (1,025 × 9.81) ≈ 0.0099 m ≈ 1 cm प्रति hPa। कैटरीना के लिए Δp ≈ 90 hPa से लगभग 0.9 m (3 ft) मिलता है, जो 8.5 m की तूफ़ानी लहर का लगभग दसवाँ हिस्सा है; बाकी हिस्से को उथली, धीरे-धीरे ढलती खाड़ी की शेल्फ़ के ऊपर हवा ने तट की ओर धकेला। टिप की 140 hPa की गिरावट से केवल लगभग 1.4 m मिलता है। बड़ी तूफ़ानी लहरें केंद्रीय दाब से नहीं, बल्कि हवा, तूफ़ान के आकार और तट की बनावट से बनती हैं।