ভূপৃষ্ঠের উচ্চতা এবং বায়ুমণ্ডলের চাপের পরিবর্তন

উচ্চতার সঙ্গে বায়ুমণ্ডলীয় চাপের পরিবর্তন বোঝার মূল কথা হলো, কোনো স্থানের বায়ুচাপ আসে তার ওপরের বাতাসের ওজন থেকে। সমুদ্রপৃষ্ঠ থেকে পাহাড়ের দিকে উঠলে মাথার ওপর থাকা বাতাসের পরিমাণ কমে। ফলে ওপরের বায়ুস্তম্ভের ওজন কমে এবং বায়ুমণ্ডলীয় চাপও কমে যায়।

বাতাসকে চাপ দিয়ে সংকুচিত করা যায়। ভূপৃষ্ঠের কাছে ওপরের অনেক বাতাসের চাপে অণুগুলো তুলনামূলক কাছাকাছি থাকে, তাই ঘনত্ব বেশি। ওপরে উঠলে চাপ কমে, অণুগুলোর মধ্যবর্তী দূরত্ব বাড়ে এবং একই আয়তনে অণুর সংখ্যা কমে। এই অবস্থাকেই সাধারণভাবে পাতলা বাতাস বলা হয়।

প্রায় 5 km উচ্চতায় বায়ুচাপ সমুদ্রপৃষ্ঠের প্রায় অর্ধেক হয়। তবে পরের 5 km-এ আগের সমান পরিমাণ চাপ কমে শূন্য হয়ে যায় না। কারণ ওপরের বাতাসের ঘনত্বও কম; সমান উচ্চতার একটি ওপরের স্তরের ওজন নিচের স্তরের তুলনায় কম। তাই উচ্চতার সঙ্গে চাপ সমান হারে কমে না।

ধরা যাক, একটি সরল হিসাবের জন্য সমুদ্রপৃষ্ঠের চাপ $P_0=100000\,\mathrm{Pa}$ নেওয়া হলো। এখানে $P_0$ প্রাথমিক চাপ এবং $P$ উচ্চতায় চাপ; উভয়ের SI একক Pa। প্রায় 5 km উচ্চতায় অর্ধেক চাপ ধরলে:

• অবশিষ্ট চাপ $P=0.50P_0=0.50\times100000=50000\,\mathrm{Pa}$।
• চাপের হ্রাস $P_0-P=50000\,\mathrm{Pa}$।

এই আনুমানিক হিসাব দিয়ে সব উচ্চতার চাপ নির্ণয় করা যাবে না।

বাংলাদেশের সমতল এলাকা থেকে উঁচু পাহাড়ে গেলে বাতাসের এই পরিবর্তনের ধারণা কাজে লাগে। খুব উঁচু পর্বতে প্রতি শ্বাসে আগের সমান আয়তনের বাতাস নিলেও অক্সিজেনের অণু কম পাওয়া যায়। এর অর্থ অক্সিজেনের শতকরা অনুপাতই অবশ্যই কমেছে, তা নয়। এভারেস্টের প্রায় 8.85 km উচ্চতায় চাপ সমুদ্রপৃষ্ঠের প্রায় 35%; সেখানে পর্বতারোহীরা অতিরিক্ত অক্সিজেন ব্যবহার করেন।

কম ঘন বাতাসে ঘর্ষণ কম বলে যাত্রীবাহী বিমান অনেক ওপরে চলে। কিন্তু প্রচলিত বিমানের ইঞ্জিনের জ্বালানি পোড়াতে অক্সিজেন লাগে, তাই আরও ওপরে যাওয়ার সীমা আছে। যাত্রীকক্ষের চাপ নিয়ন্ত্রিত রাখা হয়।

সাধারণ ভুল হলো প্রতি কিলোমিটারে চাপ একই পরিমাণ কমে মনে করা।

মনে রাখো: উচ্চতা বাড়লে ওপরের বাতাসের ওজন ও স্থানীয় বায়ুর ঘনত্ব কমে, তাই বায়ুচাপ কমে।