વરસાદ અને ચોમાસાં વિશે વૈજ્ઞાનિક માહિતી

વીજળી અને મેઘગર્જના

પરેશ ૨. વૈદ્ય

માટીની મીઠી સુગંધ અને વરસાદના રોમાંચની સાથે જ ડરાવનારા વીજળીના ચમકારા પણ ચોમાસાનો જ અવિભાજ્ય હિસ્સો છે. સિનેમામાં ભલે માત્ર નાયિકાઓ જ વીજળી અને ગર્જનાથી ડરતી હોય, પણ પડદા બહારનાં જગતમા એવા પુરૃષો પણ છે જેને કુદરતના આ ચાબખા ડરાવે છે. આકાશમાં પ્રકાશ ફેલાવતી આ દામિનીથી ડર શા માટે લાગવો જોઈએ ! તેનો ઉત્તર એ છે કે ઉપરાઉપરી આડાઅવળા લિસોટા ખેંચતી આ વીજળી આપણાં ઘર કે આપણાં શરીર પર ત્રાટકી શકે છે; તેનો આ ડર છે.

માનવામાં ન આવે, પરંતુ આંકડા કહે છે કે આપણા દેશમાં ચોમાસાનાં પૂરમાં જેટલાં મૃત્યુ થાય છે તેના કરતાં વધારે મૃત્યુ વીજળી પડવાથી દર વર્ષે થાય છે. આવા જ આંકડા બીજે પણ હશે જ. છેલ્લાં બે ત્રણ વર્ષમાં તકલીફ વધી છે. ૨૦૧૭ના જૂનની ૨૨ અને ૨૩ તારીખે, માત્ર બે દિવસમાં ઉત્તર પ્રદેશ અને બિહાર મળી વીજળી પડવાથી ૭૭ મૃત્યુ થયાં. ઢોર મર્યાં તે વધારામાં. એ જ વરસે જુલાઈમાં ઓરિસ્સામાં બે દિવસમાં ૩૩ મરણ થયાં. પછીને વરસે ઉત્તર પ્રદેશ, બિહાર અને આંધ્ર મળી ૩૦૦ મૃત્યુ થયાં. ૨૦૨૧ના મે મહિનામાં આસામમાં જંગલમાં એક સ્થળે, એકીસાથે બચ્ચાં સહિત ૧૮ હાથી વીજળી ત્રાટકવાથી મરી ગયા. ઝૂંડમાં એક સાથે અડકીને ઊભા હશે તેવો અંદાજ છે. એ સમજી શકાય તેવું છે કે જેણે વીજળી પડતી જોઈ હોય તેમને જીવનભર તેનો ડર રહે પરંતુ ચોમાસાની પ્રક્રિયાનો આ ફરજિયાત હિસ્સો છે અને તેનાથી છૂટકો શક્ય નથી. હા, તેના વિષે વધુ જ્ઞાન મેળવી તેનાથી બચવાના ઉપાય વિશે વિચારી શકાય.

 

: કોષ્ટક – ૫:

ભારતમાં વીજળી પડવાથી થયેલાં મૃત્યુ

(વર્ષ ૨૦૧૯)

રાજ્ય

 મૃત્યુની સંખ્યા

ઉત્તરપ્રદેશ

 ૨૩૪
બિહાર

૧૭૦

ઓડિસા

 ૧૨૯

ઝારખંડ

 ૧૧૮
મધ્યપ્રદેશ

૧૦૨
મહારાષ્ટ્ર

૭૬

રાજસ્થાન

 ૬૧
આંધ્રપ્રદેશ

૫૮
કર્ણાટક

૫૭
(આંકડા Climate Resistant Systems Promotion Councilના સૌજન્યથી)

ગાજવીજનાં વાદળ :

વાંચકોએ એ વાત તો નોંધી હશે કે જ્યારે જ્યારે વરસાદ પડે ત્યારે હંમેશાં જ વીજળી અને ગડગડાટ હોય જ તેવું નથી. જેમકે ભારતના પશ્ચિમ કિનારાના દક્ષિણ ગુજરાતથી કેરાળા સુધીના પટ્ટામાં વરસાદની ઋતુ શરૂ થાય ત્યારે ગાજવીજ હોય છે. તે પછી ચોમાસું જાય ત્યારે ફરી એ જોવા મળે છે, પરંતુ વચ્ચેના ગાળામાં વરસાદ શાંતિથી પડે છે. એનો અર્થ કે ગાજવીજ અમુક ચોક્કસ સંયોગોમાં જ થાય છે. વાદળાં જ્યારે પવનની ગતિના કારણે ઉપર નીચે થાય કે આમતેમ ફંગોળાય તેને વીજળી જોડે સંબંધ છે. એ ખાસ પ્રકારનાં વાદળને અંગ્રેજીમાં ‘થંડર ક્લાઉડ’ કહે છે; આપણે તેને ગાજવીજનાં વાદળ કહીશું. પ્રકરણ-૪નાં પરિશિષ્ટમાં વાદળના પ્રકાર જોયા તેમાંથી આ ‘ક્યુમુલોનિમ્બસ’ પ્રકાર છે, જેમાં ગાજવીજ અને વીજળી થાય છે.

ધરતીની નજીક, વચ્ચે અને બહુ ઉપર એમ વાદળાના ત્રણ થર આપણે જોયાં તેમાં આ પ્રકાર પહેલા અને બીજા થરને ભેદી, તેની આરપાર જાય છે. (જુઓ ચિત્ર ‘૭ડ’: પરિશિષ્ટ) વિમાનમાંથી જુઓ તો એ ઘટાટોપ ટાવરની જેમ બહાર જતો દેખાય છે. ગરમ અને ભેજવાળી હવા ઉપર ચઢવા માંડે ત્યારે અમુક સંજોગોમાં એ બને છે.

એમ થવા પાછળ હવામાનની એક રસભરી ઘટના છે. પાણીની બાષ્પ બને તે વખતે ઉષ્મારૂપે ઊર્જા વપરાઈ હોય છે. આથી ભેજવાળી હવામાં આ ઊર્જા (ઉષ્મા) સંઘરાયેલી માની શકાય. હવે જ્યારે હવા ઉપર ચડે અને ઠંડી પડતાં ભેજ બહાર આવવા લાગે ત્યારે પેલી ઊર્જા પણ પાછી મળવા માંડે છે. એટલે એ ગરમીથી હવા વધુ ઉપર ધકેલાય છે. તે દરમિયાન એ ફરીથી ઠંડી થઈ ભેજ બહાર પાડે છે અને તેથી નવી ઉષ્મા બહાર પડે છે. તેથી વધુ ઉપર જાય છે અને ત્યાં વાદળ બને છે. એટલે ઉષ્ણતામાન અને ભેજના અમુક સંજોગોમાં ઉપર જનાર હવા વધુ ને વધુ ઉપર ગયા કરે છે.

છેવટે આસપાસનાં વાતાવરણ સાથે બરાબરી થઈ જાય કે ભેજ પૂરો થઈ જાય ત્યારે જ રોકાય છે. સામાન્ય રીતે ૫-૭ કિ.મી. ચઢી જતાં વાદળ અપવાદરૂપે ક્યારેક ૧૫ કિ.મી. સુધી પણ પહોંચે છે. ૨૬ જુલાઈ ૨૦૦૫ના રોજ મુંબઈમાં જળબંબાકાર થયો ત્યારે ક્યુમુલોનિમ્બસ વાદળનો એક વિસ્તાર ૯ કિ.મી. સુધી ઉપર ચાલ્યો ગયો હતો, જે સમુદ્ર કિનારામાં ઓછું બને છે.

વીજળી કેમ થાય ?

વાદળાં જ્યારે આ રીતે ફંગોળાય ત્યારે ઘર્ષણને કારણે તેમાં રહેલાં સૂક્ષ્મ જળકણો અને સૂક્ષ્મ બરફના કણોમાં વિદ્યુતભાર પેદા થાય છે. તેને ‘સ્થિત વિદ્યુત’ કહે છે. (તેને સમજવા માટે સાથેનું ચોકઠું જુઓ).

થાય એવું છે કે ધન સંજ્ઞાના વીજભારો વાદળાંને ઉપરને છેડે જમા થાય છે અને ઋણ વીજભારો તેના જમીન તરફના નીચેના ભાગમાં એકઠા થાય છે. સરવાળે આ રીતે થોડે થોડે કરીને જમા થયેલા બંને તરફના વીજભારો વચ્ચે હજારો વૉલ્ટનું વીજદબાણ પેદા થાય છે. સામસામા વીજભારો જોડાઈ જતા નથી કારણ કે સામાન્ય હવા વીજળીના અવાહક (ઈન્સ્યુલેટર)નું કામ કરે છે. એક સેન્ટીમીટર હવાનો થર દશ કિલોવૉટનું વીજદબાણ ખમી જાય છે; એટલે કે વીજભારનાં બે જૂથ વચ્ચે ડિસ્ચાર્જ થવા નથી દેતો.

સ્થિત વિદ્યુત

આટલો નાનો પ્રયોગ કરી જુઓ. છાપાના કાગળના પાંચ મિલીમીટર જેટલા નાના નાના ટુકડા કરો અને ટેબલ પર પાથરો. હવે એક દાંતીયો તમારા સૂકા વાળમાં ચાર–પાંચ વાર ફેરવીને તુરત આ ટુકડાઓ ઉપર ધરો. કાગળના ટુકડા ઉંચકાઈને દાંતીયાના દાંતાને વળગશે.

આનું કારણ છે કે ઘર્ષણથી દાંતીયામાં વિદ્યુતભાર પેદા થયો છે. તેને સ્થિત વિદ્યુત(Static Electricity) કહે છે. તેનો એક ગુણ છે કે ધન વિદ્યુતભાર(Charge)ને કોઈ સપાટી નજીક લાવે તો ત્યાં વિરુદ્ધ સંજ્ઞાનો એટલે કે ઋણ વીજભાર ઉત્પન્ન થાય છે. તેને પ્રેરિત(Induced) વીજભાર કહે છે. દાંતીયાની બાબતમાં ઋણ વીજભાર હોય છે જે કાગળમાં ધનવીજ ભાર પેદા કરે છે. વિરુદ્ધ નિશાનીવાળા વીજભાર વચ્ચે આકર્ષણ થાય, તેથી કાગળો દાંતીયા તરફ જાય છે. વીજભાર જો વહેવા લાગે તો વીજપ્રવાહ બને છે. ઘરમાં જે વીજળી છે તે આ રીતે વીજભારનો પ્રવાહ છે.

બે વાદળો વચ્ચે કે એક જ વાદળાંના બે કોષ્ઠ વચ્ચે જો વીજદબાણ એક હદથી વધી જાય તો હવાનું ‘ઈન્સ્યુલેશન’ ભેદીને વીજ વહી જાય છે. બે ઈલેક્ટ્રોડ વચ્ચે તણખો (સ્પાર્ક) થાય તેવો ચમકારો થાય છે, જેને આપણે વીજળી થવી કહીએ છીએ. રસોડામાં ગેસ-લાઈટરને દબાવતાં એક ‘સ્પાર્ક’ બહારની વર્તુળાકાર સપાટી પરથી ઊડીને કેન્દ્રમાં રાખેલી પીન તરફ જાય છે, તેવી જ આ ઘટના છે. પરંતુ વાદળામાંનો સ્પાર્ક કરોડો ઘણો વધુ શક્તિશાળી છે.

વીજળીનાં રૂપો

વીજળી ત્રણ સ્વરૂપે જોવા મળે છે. એક તો લાંબા લીસોટાઓવાળી જાણીતી વીજળી. બીજીમાં આકાશ આખું ચમકી ઉઠે છે પરંતુ લીસોટા દેખાતા નથી. તેની પાછળ પણ લીસોટાવાળો ડિસ્ચાર્જ જ કારણરૂપ છે, પરંતુ આપણી સામેનાં વાદળાંની પાછળ કે ઉપર એ થતો હોવાથી માત્ર ઝબકાર જ દેખાય છે. ક્યારેક ક્ષિતિજ પાસે વીજળી થતી હોય તો પણ આવા ઝબકાર દેખાય.

ત્રીજી ઘટના આપણાં મકાનની લેવલે દેખાતી ગોળા વીજળી છે. બહુ ઓછા લોકોએ એ જોઈ છે, પરંતુ એ વહેમ નથી. ટેનીસ બોલ કે તેથી નાનો એવો ગોળો આમ તેમ ભટકે છે અને ‘પટ્ટ’ કરીને ફૂટી જતો હોય અદૃશ્ય થઈ જાય છે. એમ લાગે છે કે ઉપરથી પડતી વીજળી અને તેની સામે જમીન પરથી ઉઠનારા ‘લીડર’ લીસોટાના મળવાનાં સ્થાન પાસે એ થતી હશે. બદલાતાં વીજક્ષેત્રની આસપાસ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ઉત્પન્ન થાય છે. તેની અસર હેઠળ આયનીકરણ થયેલ વાયુનો ગોળો મુસાફરી કરવા લાગતો હોય તેવું બને.

 મેઘગર્જના :

આ તો થઈ વીજળીના ચમકારાની વાત. તો મેઘ ગાજે છે તે ગડગડાટ શાથી થાય છે ? વીજભારની લેતીદેતી બહુ જ ઝડપથી થાય છે. કહો કે એક સેકન્ડના હજારમાં ભાગમાં પ્રચંડ વીજ પ્રવાહ વહેવાથી હવા બહુ જલદી ગરમ થાય છે અને વિસ્તરવાથી અચાનક જ તેનું કદ વધે છે. આજુબાજુની હવા પર આ રીતે દબાણ આવવાથી કડકડાટી થાય છે. વીજળીનો લીસોટો લાંબો હોવાથી તેના પ્રત્યેક ભાગ પરથી અવાજ ક્રમશઃ આપણા લગી પહોંચતો રહે છે. તેને કારણે ગડગડાટ લાંબો ચાલે છે.

આ ઉપરાંત વાદળાં, પર્વતો, ઈમારતો વગેરે પર અવાજનાં મોજાં અથડાઈને પડઘા પડે છે તે પણ ગડગડાટમાં જોડાય છે.

વીજળીનો પ્રકાશ તો તત્ક્ષણ દેખાય છે પરંતુ અવાજની ગતિ પ્રકાશ કરતાં ઘણી ઓછી હોવાથી મેઘગર્જનાને આપણા સુધી પહોંચતાં વાર લાગે છે. એક સેકન્ડે ૩૩૦ મીટર અવાજની ઝડપ છે. જેમ ચમકારાનું સ્થાન દૂર તેમ ચમકારા અને ગર્જના વચ્ચે સમયગાળો વધારે. આગલી વાર વીજળી થતી હોય ત્યારે ઘડિયાળ જોશો; દર ત્રણ સેકન્ડે એક કિલોમીટર એ હિસાબે વાદળાનું તમારાથી અંતર માપી શકશો.

વીજળી પડવી :

બે વાદળાં વચ્ચે વીજભાર વહે તેને ‘વીજળી થવી’ કહીએ છીએ, તે રીતે વાદળાં અને ધરતી વચ્ચે પણ વીજભાર પ્રવાસ કરી શકે. તેને ‘વીજળી પડવી’ કહેવાય. બહુ ઊંચાઈએ આવેલ વાદળામાંથી આવું બનવું સંભવ નથી, પરંતુ નીચાં વાદળો વખતે આમ બનવા પાછળ વીજપ્રેરણ(Induction)ની પ્રક્રિયા જવાબદાર છે. વાદળાંના તળિયે જે ઋણ વીજભાર છે તેના કારણે તેની નીચેની જમીન ઉપર વિરુદ્ધ સંજ્ઞાનો [એટલે કે ધન (+) સંજ્ઞાનો] વીજભાર ઉત્પન્ન થાય છે. વાદળું પ્રવાસ કરતું જાય તેમ તેના પડછાયાની જેમ ધરતી ઉપર ધનભારનો પટ્ટો બનતો જાય છે અને ચાલતો જાય છે. આ દરમિયાન મકાનો, ઝાડ, ટાવર એ બધાં પર પણ વીજભાર બનતો જાય છે.

આ વીજભાર અને વાદળાંના તળીયે બનેલ વીજભાર જો એકબીજાંને મળી જાય તો તેને ‘વીજળી પડવી’ કહે છે. આ ઘટના આપણી નજીક બનતી હોવાથી તેમાં માત્ર એક કડાકો થાય છે, ગડગડાટી થતી નથી. અનુભવથી વીજળી થવા અને પડવા વચ્ચેનો તફાવત સમજાય છે.

એક સેકન્ડે ૭૦૦૦ ફોટો લેતા કેમેરાથી વીજળી પડવાની ઘટનાનો અભ્યાસ કરનારાઓએ જોયું છે કે ઉપરથી નીચે લીસોટો આવે ત્યારે એક નાનો શો ચમકારો જમીનથી ઉપર તરફ જતો પણ દેખાય છે, એ બંને મળી જાયત્યારે બધો વીજભાર જમીનમાં સમાઈ જાય છે. શહેરોમાં વીજળી ઊંચા મકાન, કારખાનાની ચીમની કે ઝાડ પર પણ પડે છે. જેમ સ્થાન ઊંચું તેમ ડિસ્ચાર્જનો માર્ગ ટૂંકો થાય, તેથી કુદરત એ માર્ગ પસંદ કરે. ગામડામાં ખુલ્લામાં ચરતી ગાયો કે બકરી પર વીજળી પડવાનું બનતું હોય છે. તેનાં કારણનો અભ્યાસ નથી થયો, પરંતુ જમીન કરતાં ઊંચી સપાટી હોવા ઉપરાંત તેઓની અવાહક ખરી પણ એક કારણ હોઈ શકે. શક્ય છે કે વીજભારો તેનાં લાંબા શરીર પર જમા થતા હોય.

સલામતીના માર્ગો :

કુદરતનાં આ પ્રચંડ બળથી પૂરેપૂરા બચવાનું તો શક્ય નથી, પરંતુ માણસ પ્રયત્ન કરે છે. શહેરમાં વીજળી ગમે ત્યાં પડીને નુકશાન કરી શકે; તેના કરતાં એને સહેલો માર્ગ કરી આપવો તે એક ઉપાય છે. ઊંચા મકાનો પર અણીદાર ધાતુના તળીયા આ રીતે વીજળી ઝીલવા માટે મુકાય છે. અંગ્રેજીમાં તેને ‘લાઈટનીંગ એરેસ્ટર’ કહે છે. વાદળાંના વીજભારને પહેલાં તો એ પોતે છોડેલા વીજભારથી શિથિલ કરી દેવા પ્રયત્ન કરે છે. પરંતુ વીજદબાણ વધી જ જાય તો ડિસ્ચાર્જને જમીન લગી પહોંચવાનો સરળ રસ્તો કરી આપે છે. આ માટે સળીયાથી માંડી ધરતી સુધી ધાતુની પટ્ટી મુકાયેલી હોય છે, જે પડેલી વીજળીને જમીન સુધીનું ‘અર્થીંગ’ પૂરું પાડે છે. અમેરિકાનાં જાણીતાં એમ્પાયર સ્ટેટ બિલ્ડીંગ (જે ૧૨૫૦ ફૂટ ઊંચું છે.) ઉપર આ રીતે દર વર્ષે એક સો વાર વીજળી પડે છે અને જમીન સુધી પહોંચે છે !

અવકાશ રોકેટ છોડવાનું હોય અને આકાશમાં ગાજવીજનાં વાદળ હોય તો સોય જેવી અણીદાર ચીજોનો છંટકાવ વિમાન દ્વારા કરવામાં આવે છે, જે ધન અને ઋણ બંને વીજભારને આકર્ષી શિથિલ કરી નાંખે છે. વ્યવહારમાં આ માટે નાયલોનના દોરાઓને એલ્યુમિનિયમ ધાતુનું પડ ચડાવે છે. વીજળીની ઘટના આનાથી ૭૦ ટકા જેટલી ઘટી જાય છે.

શહેરની બહાર ખુલ્લામાં હો તો ઝાડ નીચે આશરો લેવો સલામત નથી, ખાસકરીને જો એકલું અટૂલું ઝાડ હોય તો. આજ વાત મોટાં મેદાનમાં ઊભેલા માણસને પણ લાગુ પડે તેથી ઊભડક બેસી જવું વધુ સલામત છે. ઊંચાં ઝાડોવાળા બગીચા કે વૃક્ષાચ્છાદિત રસ્તામાં વીજળી પડવાની સંભાવના(Probability) બધાં ઝાડ વચ્ચે વહેંચાઈ જવાથી જોખમ ઓછું થઈ જાય છે. મકાનમાં આશરો લેવો વધુ ઇચ્છનીય છે.

આગાહી થાય ?

વીજળી ક્યાં પડી શકે તેની આગાહી તો અસંભવ છે, પરંતુ ગાજવીજવાળાં વાદળ કઈ જગ્યા તરફ જશે તેટલું તો અગાઉથી જાણી શકાય. ભારતીય હવામાનખાતાંની વેબસાઈટ(www.imd.gov.in) પર હવે એ માહિતી મળે છે કે તમે જોતા હો તે ક્ષણે ભારતમાં ક્યાં ક્યાં વીજળી થઈ રહી છે. થોડા થોડા સમયાંતરે આ નકશો જોવાથી એ તોફાન ક્યાં જશે તેની આગાહી થઈ શકે. તે પછી નાગરિકો પોતાની સમજણ મુજબ તેનો ઉપયોગ કરી શકે. ગોવાળો પોતાનું ધણ ખુલ્લામાંથી ગામ તરફ લઈ જાય, ખેડૂતો ખળાંમાના માલને ઢાંકવાની વ્યવસ્થા કરે વગેરે.

ઉપગ્રહનાં ચિત્ર સિવાય બીજો પણ એક રસ્તો છે. વીજળી થાય ત્યારે પ્રચંડ વોલ્ટેજ હેઠળ ડિસ્ચાર્જ થતા હોવાથી વીજચુંબકીય મોજાં પેદા થાય છે. આપણા ઘરના રેડિયામાં વીજળી થાય ત્યારે ઘરઘરાટ થાય છે તે આ વિક્ષેપના કારણે (જો કે F.M. રેડિયોનાં પ્રસારણમાં આ બાધા નથી આવતી. માત્ર AM નામની જૂની સિસ્ટમમાં જ એ બને છે.) પૂનાની સંસ્થા Indian Institute of Tropical Meteorology એ મહારાષ્ટ્રમાં એવાં યંત્રોનું નેટવર્ક ગોઠવવાનું બીડું ઝડપ્યું છે કે તે નજીકમાં થતા વીજચુંબકીય વિક્ષેપોને ઝીલે અને તે પરથી તેની દિશા નક્કી કરે. આંધ્રની સરકારે આ કામ માટે અમેરિકાની એક કંપનીને કોન્ટ્રેક્ટ આપ્યો છે. ખેડૂતોને એક-બે કલાકનો સમય મળે તો તે જોઈતી તૈયારી કરી લે તેવો આ કાર્યક્રમોનો હેતુ છે.

નાઈટ્રોજનની મદદ :

સામાન્ય રીતે નુકસાન વેરતી વીજળી એક કામ ઉપયોગનું પણ કરી આપે છે. તે છે નાઈટ્રોજનનાં સ્થાયીકરણ(fixation)નું. હવામાં ૭૮ ટકા રહેલો નાઈટ્રોજન સામાન્ય રીતે નિષ્ક્રિય છે; સરળતાથી રાસાયણિક પ્રક્રિયામાં ભાગ નથી હોતો. પરંતુ ઊંચા ઉષ્ણતામાને એ પ્રાણવાયુ કે હાઈડ્રોજન સાથે ભળે છે. વીજળી થાય ત્યારે ઉષ્ણતામાન આશરે ૩૦ હજાર અંશ સેલ્સિયસ થઈ જાય છે. તે વેળા નાઈટ્રોજન વિવિધ સંયોજનો બનાવે છે. વરસાદનાં પાણી સાથે એ જમીનમાં જાય છે અને તેને પોષક દ્રવ્યો મળે છે. જમીનનો નાઈટ્રોજન વનસ્પતિમાં પ્રોટીન સ્વરૃપે આવે છે. પ્રાણીમાત્રના સ્નાયુઓ તેના વડે ઘડાય છે. આમ વીજળી એક રીતે ઉપયોગી પણ છે.

ક્રમશઃ

ડૉ. પરેશ ર. વૈદ્યનો સંપર્ક prvaidya@gmail.com   વિજાણુ સરનામે થઈ શકે છે.