====== মেঘ ======
যেকোনো গ্রহের স্বাস্থ্যের জন্য মেঘ খুব গুরুত্বপূর্ণ। পৃথিবীর মেঘ তার [[albedo|এলবিডো]] নিয়ন্ত্রণ করে, কারণ সমুদ্র বা ভূমির চেয়ে মেঘ সূর্যের আলো বেশি প্রতিফলন করে। পৃথিবীর সার্ফেসের কত পার্সেন্ট মেঘে ঢাকা তার উপর নির্ভর করবে কত পার্সেন্ট সানলাইট প্রতিফলিত হচ্ছে, মানে পৃথিবী কতটা ঠাণ্ডা থাকছে।

{{https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/Cloud_types_en.svg/1024px-Cloud_types_en.svg.png?nolink}}

উপরে পৃথিবীর [[atmosphere|বায়ুমণ্ডলের]] প্রধান ১০ ধরনের ক্লাউড দেখানো হয়েছে। লো এল্টিচুডে পাওয়া যায় কিউমুলাস, স্ট্রেটাস, স্ট্রেটোকিউমুলাস। মিড এল্টিচুডে আছে এল্টোকিউমুলাস, এল্টোস্ট্রেটাস। হাই এল্টিচুডে দেখা যায় সিরোকিউমুলাস, সিরোস্ট্রেটাস, সিরাস। এছাড়া কিউমুলোনিম্বাস মেঘ সব হাইটে পাওয়া যায়, এবং নিম্বোস্ট্রেটাস লো থেকে মিড এল্টিচুড পর্যন্ত থাকতে পারে। কিউমুলাস উপরের লেয়ারেও পাওয়া যেতে পারে। এবং এই ফ্লাফি কিউমুলাস মেঘ কিভাবে গঠিত হয় তাই এখন দেখব ফিজিক্সের মাধ্যমে।

ধরা যাক একক ভরের ($m=1$ kg) এক পার্সেল গ্যাস এডায়াবেটিক প্রসেসে উপরের দিকে উঠছে, মানে তার ভিতর থেকে বাইরে বা বাইরে থেকে ভিতরে কোনো তাপ প্রবাহিত হচ্ছে না। এই গ্যাসকে অবশ্যই থার্মোডায়নামিক্সের প্রথম সূত্র মানতে হবে যা বলে,

$$ dQ = C_VdT+pdV $$

যেখানে $Q$ হিট, $P$ তার চাপ, $V$ ভলিউম, $T$ তাপমাত্রা, এবং $C_V$ হচ্ছে কন্সটেন্ট ভলিউমে তার স্পেসিফিক হিট ক্যাপাসিটি। এডায়াবেটিক প্রসেস বলে $dQ=0$। এখন আইডিয়াল গ্যাস ল থেকে লেখা যায়

$$ PV = nRT = \frac{m}{M_m}RT = \frac{RT}{M_m} $$

যেখানে $n=m/M_m$ মোল সংখ্যা, $m$ গ্যাসের মোট ভর, আর $M_m$ মোলার ম্যাস বা প্রতি মোলের ভর। এখানে প্রেশার ভলিউম বা টেম্পারেচার হালকা পাল্টালেও ($\delta$) সমীকরণ সত্য থাকবে, মানে

$$ (P + \delta P)(V + \delta V) = \frac{R(T + \delta T)}{M_m} $$

যেখানে ছোট মান ($\delta P\delta V$) ইগ্নর করলে এবং এটা থেকে আগের ইকুয়েশন সাবট্রাক্ট করলে নিচের ফর্ম পাওয়া যাবে।

$$ P\,dV + V\,dP = \frac{R}{M_m} dT $$

যার মধ্যে $\delta$ সিম্বলের বদলে ইনফিনিটেসিমাল পরিবর্তন বুঝাতে $d$ ইউজ করা হয়েছে। এই ইকুয়েশনের সাথে থার্মোডায়নামিক্সের প্রথম সূত্রের সমীকরণ মিলিয়ে লেখা যায়,

$$ 0 = C_V\,dT + \left( \frac{R}{M_m} dT - V\,dP \right) = C_P\,dT - V\,dP $$

কারণ $C_P-C_V=R/M_m$, যেখানে $C_P$ কনস্টেন্ট প্রেশারে গ্যাসটার স্পেসিফিক হিট ক্যাপাসিটি। এই গ্যাস যখন উপরে উঠবে তখন তার প্রেশার বাইরের বায়ুমণ্ডলের প্রেশারের সমান হতে হবে, কারণ নাহলে গ্যাস দ্রুত প্রসারিত বা সংকুচিত হয়ে প্রেশারের ভারসাম্য প্রতিষ্ঠা করত। তার মানে গ্যাসটা [[hydrostatic-equilibrium|হাইড্রোস্টেটিক ইকুইলিব্রিয়ামের]] সমীকরণ মেনে চলবে, মানে তার $dP=-\rho g\,dz$ হবে। এর সাথে আগের সমীকরণ মিলালে পাওয়া যায়

$$ C_P\,dT + V\rho g\,dz = 0 \Rightarrow \frac{dT}{dz} = -\frac{g}{C_P} $$

কারণ $V\rho=1$, যেহেতু গ্যাস একক ভরের। এই হলো গ্যাসটার টেম্পারেচার গ্রেডিয়েন্ট, যাকে এডায়াবেটিক ল্যাপ্স রেট বলা হয়। অনেক গ্রহের ট্রপোস্ফিয়ারের তাপমাত্রা সার্ফেস থেকে উপরের দিকে যেভাবে কমে তা এই সমীকরণ দিয়ে ব্যাখ্যা করা যায়। পৃথিবীর ক্ষেত্রে অবশ্য বাষ্প জমে মেঘ হওয়ার সময় নির্গত সুপ্ততাপ হিসাব করতে হয়, তবে সেটা ছোট কারেকশন। মোটা দাগে ১০ কিমির মধ্যে এই গ্রেডিয়েন্ট সত্য। এর ব্যাখ্যাটা এই রকম।

যেকোনো ডেরিভেটিভ $dy/dx$ একটা প্লট হিসেবে ভিজুয়ালাইজ করা যায়, যার হরিজন্টাল অক্ষে $x$ আর ভার্টিকেল অক্ষে $y$ থাকে। এডায়াবেটিক গ্রেডিয়েন্টের জন্য এক্স অক্ষে হাইট এবং ওয়াই অক্ষে টেম্পারেচার প্লট করলে একটা সরলরেখা পাওয়া যাবে যার স্লোপ নেগেটিভ, মানে হাইটের সাথে তাপমাত্রা কমে। স্লোপের মানটা (গ্রেডিয়েন্ট) নির্ধারিত হয় মহাকর্ষত্বরণ ও হিট ক্যাপাসিটি দিয়ে।