हवा

पृथ्वीभोवतीच्या वातावरणातील विविध वायूंचे यांत्रिक मिश्रण म्हणजे हवा होय. निसर्गातील हवा, पाणी व भूपृष्ठ या तीन घटकांमधील परस्परसंबंधांमुळे पृथ्वीवर जीवसृष्टी निर्माण झाली. पावसाळी हवा, दमट हवा व वादळी हवा या शब्दप्रयोगांत हवा हा शब्द हवामान या अर्थी वापरलेला आढळतो.

हवेतील प्रमाण जवळजवळ स्थिर असलेल्या वायूंचा एक गट आहे. या गटातील वायू व त्यांचे हवेच्या घनफळातील शेकडा प्रमाण कंसात पुढे दिले आहे
नायट्रोजन (७८.०८४)
ऑक्सिजन (२०.९४६)
आर्गॉन (०.९३४)
निऑन (०.००१८),
हीलियम (०.०००५२४)
मिथेन (०.०००२)
क्रिप्टॉन (०.०००११४)
हायड्रोजन (०.००००५)
नायट्रस ऑक्साइड (०.००००५)
झेनॉन (०.०००००८७).

हवेच्या संघटनातील हा एकसारखेपणा वातावरणीय हालचालींशी निगडित असलेल्या मिश्रणाच्या क्रियेमुळे टिकून राहतो. तथापि, सु. ९० किमी.पेक्षा अधिक उंचीवर मिश्रणापेक्षा विसरण प्रक्रिया अधिक महत्त्वाची ठरत असल्याने विशेषतः हायड्रोजन व हीलियम यांच्यासारखे अधिक हलके वायू या पातळीच्या वर अधिक विपुल प्रमाणात असतात.

पाण्याची वाफ, कार्बन डाय-ऑक्साइड, ओझोन व नायट्रोजन डाय-ऑक्साइड या वायूंचे हवेतील प्रमाण बदलणारे असून त्यांचा हवेतील शेकडा प्रमाणाचा पल्ला पुढे दिला आहे :

पाण्याची वाफ (०–७),
कार्बन डाय-ऑक्साइड (०.०१–०.१ सरासरी सु. ०.०३२),
ओझोन (०–०.१),
सल्फर डाय-ऑक्साइड (०–०.०००१) आणि नायट्रोजन डाय-ऑक्साइड (०.०००००२).

यांशिवाय हवेत अमोनिया व कार्बन मोनॉक्साइड हेही वायू अत्यल्प बदलत्या प्रमाणात असतात. अर्थात, हे वायू हवेत सापेक्षतः अल्प प्रमाणात आढळत असले, तरी भूपृष्ठावरील जीवसृष्टी टिकून राहण्याच्या दृष्टीने अतिशय महत्त्वाचे आहेत. जीवसृष्टी-साठी ऑक्सिजन, पाणी व अन्न या अत्यावश्यक गोष्टी असून यांपैकी ऑक्सिजन हवेतून मिळतो. पाण्याची वाफ ही पाऊस, हिमवृष्टी इत्यादींचा स्रोत असून ती अवरक्त प्रारणाचे शोषण व उत्सर्जन होण्याच्या दृष्टीने महत्त्वाची आहे. वनस्पतींत कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू ⇨ प्रकाशसंश्लेषणा साठी महत्त्वाचा असून त्यातून अन्ननिर्मिती होते. तसेच त्याच्या-मुळे अवरक्त प्रारणाचे उत्सर्जन वा शोषणही होते. ओझोन मुख्यत्वे भूपृष्ठापासून १०–५० किमी. उंचीवरील पट्ट्यात आढळतो. सूर्यापासून येणाऱ्या हानीकारक जंबुपार प्रारणाचे त्याच्यात प्रभावीपणे शोषण होते. तसेच ओझोनामुळे ३,००० अँगस्ट्रॉमपेक्षा कमी तरंगलांबीच्या सर्व प्रारणापासून पृथ्वीचे ढालीप्रमाणे रक्षण होते. परिणामी या प्रारणापासून जीवसृष्टीचे रक्षण होते.

हवेतील बाष्पापासून ढग तयार होतात. ढगांतील प्रक्रियांमुळे पाऊस, वादळ आणि वीज पडणे यांसारखे आविष्कार घडतात. पाणी वातावरणात वायू , द्रव व घन या तीनही रूपांत असू शकते. खनिज इंधनांच्या वाढत्या वापरामुळे वातावरणातील कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे प्रमाण सातत्याने वाढत आहे. त्यामुळे पृथ्वीवरील तापमानात वाढ होत आहे. सूर्यप्रकाशात हरित वनस्पती कार्बन डाय-ऑक्साइड अन्ननिर्मितीसाठी वापरून ऑक्सिजन हवेत सोडतात. मात्र, वाढत्या लोकसंख्येमुळे जंगले मोठ्या प्रमाणात तोडली गेल्यानेही कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे प्रमाण वाढत आहे. अशा रीतीने प्रदूषणात भर पडत आहे. शिवाय वाऱ्यामुळे धुळीचे, मातीचे व रेतीचे सूक्ष्मकण वातावरणात मिसळूनही नैसर्गिक रीतीने प्रदूषण होते. तसेच समुद्रावरील वारे वा लाटा यांच्यामुळे हवेत पाण्याचे तुषार उडतात व त्यांच्या बाष्पीभवनामुळे त्यांतील लवणाचे कण हवेत तरंगत राहूनही प्रदूषण होते.

हवेचा दाब, हवेचे तापमान व तिच्यातील आर्द्रता यांवर हवेची घनता अवलंबून असते. भूपृष्ठापासून वाढत्या उंचीमुळे हवेचा दाब, तापमान व तिच्यातील बाष्प यांची घट होते. दाब कमी झाला की हवेची घनता कमी होते. हवेचे तापमान व तिच्यातील बाष्प कमी झाले म्हणजे तिची घनता वाढते परंतु वाढत्या उंचीमुळे दाब बराच कमी झाल्याने वातावरणात हवेची घनता वाढत्या उंचीमुळे नेहमी कमी होते. हवेची घनता १०० किमी.पेक्षा अधिक उंचीवर नगण्य असते. सरासरी सागरी पृष्ठावर हवेची घनता दर घनमीटरला सु. १,२२५ ग्रॅ. एवढी असते. साधारणपणे वाढत्या उंचीबरोबर हवेचा दाब व तापमान कमी होत जातात.

रेडिओ, रडार, रॉकेट, कृत्रिम उपग्रह आणि आंतरग्रहीय एषण्या यांच्यामार्फत वातावरणाच्या वरील भागाच्या आणि बाह्य अवकाशाच्या संक्रमण पट्ट्याच्या अनुसंधानाला प्रोत्साहन मिळत आहे.

हवेच्या काही बाबी अभियांत्रिकीमध्ये महत्त्वाच्या आहेत. विविध खाणकाम यंत्रे व छिद्रण यंत्रे, हवाई गतिरोधक, स्वयंचलित वाहनांतील हवा-संधारण यंत्रणा व इतर प्रयुक्त्या यांमध्ये वातशक्तिचलित सामग्री सामान्यपणे प्रेरणा व ऊर्जा प्रेषित करते. हवेत उडणाऱ्या विमानावर लागू होणाऱ्या प्रेरणा व परिबले यांचा अभ्यास ⇨ वायुगतिकी चे खास अध्ययन क्षेत्र आहे.