পৃথিবী যে কারণে গরম হয়

গরম চা কীভাবে ঠান্ডা হলো? শুরুতে চায়ের ভেতর এমন একটা কিছু ছিল, যা এখন নেই, একে আমরা তাপ বলি। তাপ একধরনের শক্তি, অন্যভাবে বলা যায় শক্তির একটি রূপ হলো তাপ। আর ঠান্ডা বা গরমের যে অনুভূতি, তাকে বলি তাপমাত্রা। একটি বস্তু শূন্য কেলভিনের (প্রায় মাইনাস ২৭৩ ডিগ্রি সেলসিয়াস) ওপর থাকলেই তাপ বিকিরণ করতে থাকে। এই বিকিরণের মাত্রা নির্ভর করে বস্তুর তাপমাত্রার ওপর, বস্তুর তাপের ওপর নয়। বিকিরণ করার মানে হলো, তাপ হারানো। কাপের চা তাপ বিকিরণ করে ঠান্ডা হয়ে গেছে।

বিকিরণ ছাড়াও একটি বস্তু আরও দুটি উপায়ে তাপ হারাতে পারে, যেগুলোকে পরিচলন এবং পরিবহন বলে। পৃথিবী কেন গরম, এর ব্যাখ্যার জন্য মূলত বিকিরণই প্রয়োজন) এবং তাপ গ্রহণ করে বা শোষণ করে। কোথা থেকে তাপ গ্রহণ করে? বস্তুর পরিবেশ থেকে। যেমন কোক তাপ গ্রহণ করেছে আশপাশের বাতাস থেকে, আসলে পুরো পরিবেশ থেকেই, যে পরিবেশে আছে টেবিল–চেয়ার, ঘরের দেয়াল।

তার মানে কোকভর্তি কাপের আশপাশে যা কিছু আছে এর সব কিছু থেকেই কোক তাপ গ্রহণ করেছে। কোক তাপ হারিয়েছে এবং কোক তাপ গ্রহণ করেছে; কিন্তু কোক বেশি তাপ গ্রহণ করেছে এবং তাপ অল্প হারিয়েছে। সে জন্যই কোকের তাপমাত্রা বেড়ে গেছে। অন্যদিকে চা তাপ বেশি হারিয়েছে এবং অল্প তাপ গ্রহণ করেছে। তাপ বেশি গ্রহণ করবে, না তাপ বেশি হারাবে, তা নির্ভর করে বস্তুর তাপমাত্রা এবং পরিবেশের তাপমাত্রার পার্থক্যের ওপর।

সারাক্ষণই একটি বস্তু এবং এর পরিবেশের মধ্যে তাপের আদান-প্রদান চলছে। এমনকি যখন বস্তু এবং পরিবেশ দুটোই একই তাপমাত্রায় তখনো তাপের আদান–প্রদান চলছে। এ অবস্থায় বস্তু যে হারে তাপ হারাচ্ছে ঠিকই একই হারে তাপ গ্রহণ করছে। ফলে বস্তুর তাপমাত্রার কোনো হেরফের হচ্ছে না। এর মানে হলো প্রতিটি বস্তুই একই সঙ্গে তাপ হারাচ্ছে এবং তাপ গ্রহণ করছে (তাপ হারাতে হলে বস্তুর তাপমাত্রা অবশ্যই শূন্য কেলভিনের বেশি হতে হবে)।

এবার চলে যাই বিকিরণে। বিকিরণ হলো তরঙ্গের মাধ্যমে তাপ নির্গত করা। আলো যেমন তরঙ্গ, ঠিক তেমনি তরঙ্গ দিয়ে একটি বস্তু তাপ বিকিরণ করে। একটি তরঙ্গের দুটি বৈশিষ্ট্য আছে, একটি হলো এর তরঙ্গদৈর্ঘ্য এবং অন্যটি কম্পাঙ্ক। বিকিরিত তাপের বেগ আলোর বেগের সমান। তার মানে তরঙ্গদৈর্ঘ্যকে কম্পনসংখ্যা দিয়ে গুণ করলেই আমরা তরঙ্গ বা আলোর বেগ বের করতে পারি। শূন্য মাধ্যমে আলো ১ সেকেন্ডে প্রায় ৩ লাখ কিলোমিটার যায়।

পৃথিবীর চারদিকে যে বায়ুমণ্ডল, তা অনেকটাই কাচের মতো কাজ করে। পৃথিবীর চারদিক বায়ুমণ্ডল প্রায় এক শ কিলোমিটার বিস্তৃত বলে ধরা হয়। কিন্তু এর বেশির ভাগই (ভর অনুপাতে প্রায় ৯০ শতাংশ) আছে ১৬ কিলোমিটার উচ্চতার মধ্যে। এর ভেতর দিয়ে ছোট তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তরঙ্গ যাতায়াত করতে পারে, কিন্তু বড় তরঙ্গদৈর্ঘ্যের তরঙ্গ অত সহজে যাতায়াত করতে পারে না। বায়ুমণ্ডলের কারণে সূর্যের আলোর বড় একটি অংশ প্রতিফলিত হয়ে মহাশূন্যে ফিরে যায়।

কিছু অংশ বায়ুমণ্ডল ভেদ করে পৃথিবীতে আসে। এতে পৃথিবী (মাটি, নদী, গাছ ইত্যাদি) তাপ গ্রহণ করে গরম হয়। গরম হলেই তাপ বিকিরণ শুরু করে, যার তরঙ্গদৈর্ঘ্য বড়, এদের বেশির ভাগই বায়ুমণ্ডল ভেদ করে পৃথিবীর বাইরে যেতে পারে না। ফলে পৃথিবী গরম থাকে। সহজভাবে বলতে গেলে বায়ুমণ্ডল হলো পৃথিবীর কম্বল, যা পৃথিবীর তাপ ধরে রাখে।

এ কারণেই পৃথিবী বেশ গরম, যা আমাদের জন্য সহনীয়। পৃথিবীর চারপাশে যদি বায়ুমণ্ডল না থাকত, তাহলে দিনের বেলায় সরাসরি সূর্যের আলোতে তাপমাত্রা এমন হতো যে আমরা পুড়ে ছাই হয়ে যেতাম, আর রাতের বেলায় তাপমাত্রা এত কম হতো যে আমরা সবাই শক্ত বরফ হয়ে যেতাম।

বায়ুমণ্ডলে অনেক ধরনের মৌল এবং যৌগ আছে। যেগুলো তাপ চলাচলে ভূমিকা রাখে। এদের মধ্যে একটি হলো কার্বন ডাই অক্সাইড। বায়ুমণ্ডলে কার্বন ডাই অক্সাইডের পরিমাণ বেড়ে গেলে তাপ সহজে বায়ুমণ্ডল ভেদ করে মহাশূন্যে যেতে পারে না। ফলে তাপ পৃথিবীতেই আটকা পড়ে থাকে এবং পৃথিবীর গড় তাপমাত্রা বাড়িয়ে দেয়। বায়ুমণ্ডলে কার্বনের জোগান দেয় প্রাণিজগৎ (নিশ্বাস) এবং কলকারখানা।

কার্বনের পরিমাণ বেড়ে গেলে পৃথিবীর তাপমাত্রা বেড়ে যাবে। যেটুকু বাড়বে তা আমাদের সহ্যক্ষমতার মধ্যেই থাকবে। কিন্তু পৃথিবীর পানির একটা অংশ জমাট বরফ হয়ে আছে (পর্বতগুলোতে এবং মেরু অঞ্চলে জমে থাকা বরফ)। সামান্য তাপমাত্রা বাড়তেই জমাট বরফ একটু বেশি হারে গলতে থাকবে এবং নদীপথে এসে সমুদ্রে পানির উচ্চতা বাড়িয়ে দেবে। ধারণা করা হয়, এর ফলে পৃথিবীর নিচু অঞ্চলগুলো ডুবে যাবে।

তখন নানা ধরনের প্রাকৃতিক বিপর্যয় দেখা দেবে। পৃথিবী (আসলে মহাবিশ্বই) চমৎকার একটি তাপীয় সাম্যাবস্থায় আছে, এর সাম্যতা সামান্য নষ্ট হলেই বড় বিপর্যয় নেমে আসতে পারে এবং অনেক অনেক দিন পর নতুন করে ভিন্ন একটি সাম্যাবস্থা তৈরি হতে পারে। যে সাম্যাবস্থায় মানুষের অস্তিত্ব না–ও থাকতে পারে।