पावसाळ्यातील विजांचा अभ्यास

पृथ्वीवर प्रत्येक सेकंदाला ५० ते १०० विजा कोसळत असतात, तसेच २००० पेक्षा जास्त विजांनी भरलेली वादळे घोंगावत असतात. वीज कधी आणि कोठे कोसळेल, याचे पूर्वानुमान करता येत नाही. विजांचे कडाडणे थोपविणे किंवा त्यांच्यावर नियंत्रण मिळविणेही अद्याप शक्य झालेले नाही. मात्र विजांकडे दुर्लक्ष करणे म्हणजे केवळ विध्वंस ठरू शकतो. वीज ही एक नैसर्गिक आपत्तीच मानायला हवी.

विजा म्हणजे मॉन्सून-दूतच…

मॉन्सून सक्रिय झाल्यानंतर वातावरण संतुलित बनते. त्या वेळी विजा चमकत नाहीत. मॉन्सूनपूर्व आणि मॉन्सूनोत्तर काळातच असंतुलित वातावरणाने विजा चमकतात. हवेतील वाढलेले बाष्प, वरच्या बाजूस जाणारा हवेचा प्रचंड झोत आणि उष्णतेने होणारे अभिसरण यामुळे बनणाऱ्या ‘क्युमुलोनिंबस’ प्रकारच्या ढगांतून विजांची निर्मिती होते. उष्णतेने मुख्यतः दुपारनंतर विजांच्या वादळांना सुरवात होते. परंतु अनेकदा वातावरणातील थंड हवा रात्रीच्या वेळी खाली येऊ लागल्याने रात्री उशिरा किंवा पहाटेदेखील विजांची वादळे होतात. खंडित (ब्रेक) मॉन्सून काळातही विजा आढळतात. भारतात मार्च, एप्रिल व मे महिन्यांत क्रमाने वाढत जाणारी वादळांची संख्या चांगल्या मॉन्सूनचा पाऊस दर्शवितात. जास्त विजा म्हणजे चांगला पाऊस. म्हणून मॉन्सूनपूर्व विजा या मॉन्सूनच्या स्वरूपाबद्दल माहिती देणाऱ्या ‘दूत’ आहेत. स्थानिक हवामानातील बदलामुळेही मॉन्सून नसताना अचानक, अवेळी विजा क्वचितच दिसून येतात.
क्युमुलोनिंबस ढगांतूनच नव्हे, तर ज्वालामुखीच्या मुखाशी, राखेच्या ढगांत, वणव्याच्या आगीत, अणुबाँबच्या स्फोटानंतर उसळणाऱ्या मशरूम आकाराच्या ढगाच्या छत्रीत, वाळूंच्या वादळात, चक्रीवादळांमध्ये आणि हिमवादळातही (स्नो स्टॉर्म्स) विजा चमकतात. शुक्र, गुरू, शनी, युरेनस आणि नेपच्यून या ग्रहांवरही विजांची वादळे होतात.

विजा म्हणजे विद्युत उदासीनीकरण

वीज चमकणे ही एक विद्युत उदासीनीकरणाची नैसर्गिक प्रक्रिया होय. क्युमुलोनिंबस ढग जमिनीपासून दोन किलोमीटरवर अंतरापासून सुरू होऊन बारा किलोमीटरपेक्षा अधिक उंचीपर्यंत वाढत जातात. हे राक्षसी काळे ढग, त्यांच्या उंचीपेक्षा अनेक पट विस्तीर्ण असतात. अर्ध गोठलेले पाणी, बाष्प आणि बर्फाचे कण यांच्या परस्पर घर्षणातून धन व ऋण विद्युतभार (चार्ज) निर्माण होतो. ढगांतील वेगवेगळ्या भागांत हा विद्युतभार संचयित होऊन एखाद्या ‘बॅटरी-सेलसारखी रचना बनते. सामान्यतः दुर्वाहक मानली जाणारी हवा भेदत मग हा विद्युतभार उदासीनीकरणासाठी स्थानांतरित होतो. यालाच आपण वीज म्हणतो.
दोन ढगांच्या टकरीमुळे किंवा घर्षणातून नव्हे, तर ढगाकडून ढगाकडे अथवा ढगाकडून जमिनीकडे किंवा हवेत वाहणाऱ्या विद्युत प्रवाहामुळे विजांची निर्मिती होते. तुलना करता असे आढळते, की जेव्हा ढगाकडून ढगाकडे जाणाऱ्या १० विजा चमकतात तेव्हा केवळ एक वीज ढगाकडून जमिनीवर पडते. सन १७५० मध्ये बेंजामिन फ्रँकलिन यांनी सर्वप्रथम शास्त्रशुद्ध पद्धतीने संशोधन करून विजा म्हणजे विद्युतशक्ती असल्याचे सिद्ध केले.
विजांचे विविध प्रकार आकाशात चमकणाऱ्या विजेचे अनेक प्रकार आहेत. सळसळत्या नागमोडी धावणाऱ्या विजा नेहमीच दिसतात. मात्र माळेत ओवलेल्या मण्यांसारखे तुटक-तुटक पडणाऱ्या विजाही असतात. एखाद्या दोऱ्यासारखी हवेबरोबर झुलत सरकणारीही वीज दिसते. अनेकदा विजेचे चेंडू अथवा गोळेही पडतात किंवा हवेत पुढे सरकताना आढळतात. ढगाकडून धन विद्युतभार स्थानांतरित झाल्यास धन वीज (पॉझिटिव्ह लायटनिंग) व ऋण विद्युतभार स्थानांतरित झाल्यास ऋण वीज (निगेटिव्ह लायटनिंग) असे संबोधतात. जमिनीवर पडणाऱ्या दहापैकी आठ विजा ऋण असतात. धन विजांमध्ये जास्त ‘करंट असतो त्यामुळे त्या जास्त विध्वंसक ठरतात.

विजा, ध्वनी आणि प्रकाश

विजा चमकतात तेव्हा हवेला जाळत जाणाऱ्या विद्युतप्रवाहामुळे प्रकाश, तर हवेच्या आकुंचन – प्रसरणाने ध्वनी उत्पन्न होतो. प्रकाश एका सेकंदाला ३०० लाख मीटर एवढ्या वेगाने, तर ध्वनी ३४० मीटर प्रतिसेकंद वेगाने हवेतून प्रवास करतो. प्रकाश व ध्वनी वेगातील या तफावतीमुळे विजा चमकल्याचे आपण आधी पाहतो आणि त्यांचा आवाज नंतर ऐकू येतो. वीज चमकल्यानंतर त्या ठिकाणी पोकळी निर्माण होते. ती भरून काढण्यासाठी अचानक होणाऱ्या हवेच्या आकुंचनामुळे बनलेल्या हवेच्या लाटा एकमेकांवर आदळतात आणि हवेतील कंपनामुळे स्फोटासारखा आवाज ऐकू येतो.

बिनआवाजी आणि कोरड्या विजा

वळवाच्या पावसाआधी ‘उन्हाळी विजा (हिट लायटनिंग) चमकताना दिसल्या तरी त्या बिनआवाजाच्या असतात, तसेच २५ ते ३० किलोमीटर लांब अंतरावर चमकणाऱ्या विजा आपल्याला दिसू शकतात. मात्र, आपल्याला ऐकू येण्याआधीच त्यांचा आवाज क्षीण होऊन हवेत विरून जातो.
पावसाचे थेंब जमिनीवर पोचण्याआधीच जेव्हा उष्णतेने त्यांचे बाष्पीभवन होते, अशा वेळी चमकणाऱ्या विजांना पावसाअभावी ‘कोरड्या विजा’ (ड्राय लायटनिंग) म्हणतात. या दोन्ही प्रकारच्याही विजा प्राणघातकच असतात.

नागमोडी विजा

विजेचा प्रवाह हवेतून पुढे सरकताना नेहमी कमी रोध (Resistance) असलेला मार्ग निवडतात. हवेचा रोध सर्वत्र सारखा नसतो. त्यामुळे सरळ रेषेऐवजी अनेक शाखा – उपशाखांसह विजा वेड्यावाकड्या नागमोडी दिसतात.

ऊर्जास्रोत विजा

वीज म्हणजे ऊर्जेचा विपुल स्रोतही आहे. सूर्याच्या बाह्य कवचाचे तापमान ५००० अंश सेल्सिअस असते. धातूला वेल्डिंग करताना तयार होणाऱ्या ठिणगीचे तापमान २०,००० अंश से. असते. या तुलनेत विद्युल्लता म्हणजे ३०,००० अंश से. तापमानाचा सळसळता प्रवाहच असतो. विद्युतभार व तापमान जेवढे जास्त तेवढी वीज निळसर आणि शुभ्र दिसते. तुलनेत थोडे कमी तापमान असल्याने अथवा संधिप्रकाशात कधी कधी लालसर विजादेखील भासतात.
सर्वच विजा धोकादायकच असतात. आपण घरात वापरतो ती साधारणतः ५ ते १५ ‘अँपिअर’ची विद्युतधारा असते. मात्र वीज कडाडते तेव्हा एका सेकंदापेक्षा कमी कालावधीत २० हजारांपासून ते ४० लाख ‘अँपिअर’पर्यंतचा ‘करंट स्थानांतरित होतो. त्यामुळे पूर्वाभास होण्याआधीच वीज व्यक्तीवर आघार करते.
एक ते दहा अब्ज ज्यूल एवढी ऊर्जा असलेली विजेची केवळ एक शलाकेतील संपूर्ण ऊर्जा वापरल्यास एकाच वेळी २० वॉटचे पाच सीएफएल (Compact Fluorescent Lamp) विद्युत बल्ब कमीत कमी पाच महिन्यांपर्यंत अखंड तेवत राहू शकतात. मानव जातीच्या गेल्या अडीचशे वर्षांच्या अथक परिश्रमानंतरदेखील अद्याप ही ऊर्जा साठवून तिचा वापर करण्यात यश आलेले नाही. विजा चमकतात तेव्हा त्यांची अधिकांशशक्ती प्रकाश व ध्वनिनिर्मितीत खर्ची पडते. आकाशातील सर्व विजा झेलण्यासाठी असंख्य मनोऱ्यांची आवश्‍यकता आणि क्षणात येणारा ऊर्जेचा हा महापूर साठवू शकेल अशी चार्ज होणारी बॅटरी न बनविता येणे ही प्रमुख कारणे आहेत. असे असले तरी एक दिवस यात यश नक्की मिळेल, असा विश्‍वास शास्त्रज्ञांना आहे. त्यामुळे अद्यापही याविषयी संशोधन थांबलेले नाही. विजांच्या ऊर्जेचा वापर करणे शक्य झाल्यास घरगुती आणि औद्योगिक विजेच्या वापरास एवढी वीज उपलब्ध झालेली असेल, की वीजटंचाईने आपल्याकडे होणारे भारनियमन कायमचे बंद होईल.

विजा आणि जीवन

पृथ्वीवर मानव जीवन सुरू होण्याआधी म्हणजे ३० लाख वर्षांपूर्वीही विजा चमकायच्या. सन १९६७ मध्ये सान्चेझ (Sanchez) यांच्या सिद्धांतानुसार विजेच्या ठिणगीमुळेच वातावरणात हायड्रोजन सायनाइड (HCN) चे रेणू तयार झाले. त्यातूनच पुढे जीवन निर्मितीस पोषक वातावरण तयार होऊन सजीव-सृष्टी विकसित झाली. सौरवाऱ्यामुळे निर्माण होणाऱ्या अतिरिक्त ऊर्जेला संतुलित करण्याचे कार्यही विजांमुळे अप्रत्यक्षपणे अखंडित होत असते असे मानले जाते. हे संतुलन बिघडल्यास पृथ्वीवरील जीवसृष्टी होरपळून कायमची नष्ट होईल. झाडांच्या वाढीसाठी आवश्‍यक नायट्रोजनची संयुगे बनविण्याचे कामही विजा करतात. म्हणूनच जीवघेण्या असल्या तरीही विजा या जीवसृष्टीकरिता वरदानच आहेत.

(लेखक विजा-गारांचे संशोधक आहेत).
संपर्कः किरणकुमार जोहरे- ९९७०३६८००९
kkjohare@hotmail.com