'बिजली गिरने की वजह' एक रहस्य, जांच

'बिजली गिरने की वजह' एक रहस्य, जांच

सुनील श्रीवास्तव

एडिलेड। हर किसी ने बिजली देखी है और इसकी शक्ति पर आश्चर्य किया है। लेकिन इसकी आवृत्ति के बावजूद- दुनिया भर में हर दिन लगभग 86 लाख बार बिजली गिरती है। लेकिन इस बात को लेकर अब तक रहस्य बना हुआ था कि बिजली जब गरजते बादलों के बीच से धरती की तरफ गिरती है तो वह सीधी रेखा में नहीं बल्कि जिगजैड करते हुए आगे बढ़ती है। बिजली पर कुछ पाठ्यपुस्तकें हैं, लेकिन किसी में भी यह नहीं बताया गया है कि ये जिगजैग (जिन्हें सीढ़ियां कहा जाता है) कैसे बनते हैं, और कैसे बिजली किलोमीटर से अधिक यात्रा कर सकती है। 

मेरा नया शोध एक स्पष्टीकरण प्रदान करता है। गरजने वाले बादलों में तीव्र विद्युत क्षेत्र इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करते हैं ताकि एकल डेल्टा ऑक्सीजन अणु के रूप में जानी जाने वाली ऊर्जा का निर्माण किया जा सके। ये अणु और इलेक्ट्रॉन एक छोटे, अत्यधिक संवाहक कदम बनाने के लिए निर्मित होते हैं, जो एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से के लिए तीव्रता से रोशनी करता है। कदम के अंत में, एक विराम होता है क्योंकि कदम का निर्माण फिर से होता है, उसके बाद एक और उज्ज्वल, चमकती छलांग होती है।

 प्रक्रिया को बार-बार दोहराया जाता है। चरम मौसम की घटनाओं में वृद्धि का मतलब है कि बिजली से सुरक्षा लगातार महत्वपूर्ण होती जा रही है। बिजली गिरने की शुरुआत कैसे होती है, यह जानने का मतलब है कि हम यह पता लगा सकते हैं कि इमारतों, हवाई जहाजों और लोगों की बेहतर सुरक्षा कैसे की जाए। इसके अलावा, जबकि विमान में पर्यावरण के अनुकूल सामग्रियों के उपयोग से ईंधन दक्षता में सुधार हो रहा है, इन सामग्रियों से बिजली गिरने का खतरा बढ़ जाता है, इसलिए हमें अतिरिक्त सुरक्षा पर ध्यान देने की आवश्यकता है। 

बिजली गिरने की वजह क्या है?
बिजली के हमले तब होते हैं जब लाखों वोल्ट की विद्युत क्षमता वाले गरजने वाले बादल पृथ्वी से जुड़ते हैं। जमीन और आसमान के बीच हज़ारों ऐम्पियर की धारा दसियों हज़ार डिग्री के तापमान के साथ बहती है। बिजली की तस्वीरें नग्न आंखों से न देखे गए कई विवरणों को प्रकट करती हैं। आमतौर पर बादल से बिजली की चार या पाँच आड़ी तिरछी रेखाएं धरती की ओर बढ़ती है। पृथ्वी पर पहुंचने वाली इन रेखाओं से सबसे पहले बिजली गिरने की शुरुआत होती है। इसके बाद अगली रेखाएं बनती हैं। 

पचास साल पहले, हाई-स्पीड फोटोग्राफी ने इस रहस्य से पर्दा हटाने में और भी मदद की। शुरूआती चमकीली रेखाएं लगभग 50 मीटर लंबे कदम भरती हुई बादल से नीचे की ओर बढ़ती हैं। प्रत्येक चरण एक सेकंड के दस लाखवें हिस्से के लिए चमकता है, लेकिन तब लगभग पूर्ण अंधकार होता है। एक सेकंड के 500 लाखवें हिस्से के बाद एक और चरण बनता है, पिछले चरण के अंत में, लेकिन पिछले चरण अंधेरे रहते हैं। 

ऐसे कदम क्यों बनते हैं? कदमों के बीच के अंधेरे काल में क्या हो रहा है?
कोई संपर्क दिखाई नहीं देता, फिर भी यह कदम विद्युत रूप से बादलों से कैसे जुड़े होते हैं। इन सवालों के जवाब यह समझने में निहित हैं कि क्या होता है जब एक ऊर्जावान इलेक्ट्रॉन एक ऑक्सीजन अणु से टकराता है। यदि इलेक्ट्रॉन में पर्याप्त ऊर्जा है, तो यह अणु को एकल डेल्टा अवस्था में उत्तेजित करता है। यह एक मेटास्टेबल स्थिति है, जिसका अर्थ है कि यह पूरी तरह से स्थिर नहीं है - लेकिन यह आमतौर पर 45 मिनट के आसपास कम ऊर्जा की स्थिति में नहीं आती है। 

इस एकल डेल्टा स्थिति में ऑक्सीजन नकारात्मक ऑक्सीजन आयनों से इलेक्ट्रॉनों (बिजली के प्रवाह के लिए आवश्यक) को अलग करती है। इन आयनों को लगभग तुरंत इलेक्ट्रॉनों (जो एक नकारात्मक चार्ज लेते हैं) द्वारा फिर से ऑक्सीजन के अणुओं से जोड़कर बदल दिया जाता है। जब हवा में एक प्रतिशत से अधिक ऑक्सीजन मेटास्टेबल अवस्था में होती है, तो हवा बिजली का संचालन कर सकती है। तो बिजली डग भरते हुए इसलिए गिरती है क्योंकि महत्वपूर्ण संख्या में इलेक्ट्रॉनों को अलग करने के लिए पर्याप्त मेटास्टेबल स्थितियां बनाई जाती हैं।

चरण के अंधेरे भाग के दौरान, मेटास्टेबल स्थितियों और इलेक्ट्रॉनों का घनत्व बढ़ रहा है। एक सेकंड के 500 लाखवें हिस्से के बाद, कदम बिजली का संचालन कर सकता है - और कदम की नोक पर विद्युत क्षमता लगभग बादल की क्षमता तक बढ़ जाती है, और एक और कदम उत्पन्न करती है। पिछले चरणों में बनाए गए उत्तेजित अणु बादल तक एक स्तंभ बनाते हैं। पूरा स्तंभ तब विद्युत रूप से संचालित होता है, जिसमें विद्युत क्षेत्र की आवश्यकता नहीं होती है और प्रकाश का थोड़ा उत्सर्जन होता है। 

लोगों और संपत्ति की रक्षा करना
इमारतों, विमानों और लोगों के लिए भी सुरक्षा के डिजाइन के लिए तड़ित निर्माण की समझ महत्वपूर्ण है। हालांकि लोगों पर बिजली गिरना दुर्लभ है, इमारतों पर कई बार चोट लगती है - विशेष रूप से लंबी और अलग-थलग इमारतों पर। जब बिजली किसी पेड़ से टकराती है, तो पेड़ के अंदर का रस उबल जाता है और परिणामस्वरूप भाप दबाव पैदा करती है, जिससे तना फट जाता है। इसी तरह, जब बिजली किसी इमारत के कोने से टकराती है, तो बारिश का पानी जो कंक्रीट में रिसता है, उबलने लगता है। 

दबाव इमारत के पूरे कोने को उड़ा देता है, जिससे इमारत गिरने का खतरा पैदा हो जाता है। 1752 में बेंजामिन फ्रैंकलिन द्वारा ईजाद की गई एक बिजली की छड़ मूल रूप से एक इमारत के शीर्ष से जुड़ी और जमीन से जुड़ी एक मोटी बाड़ लगाने वाली तार है। इसे तड़ित को आकर्षित करने और विद्युत आवेश को पृथ्वी से जोड़ने के लिए डिज़ाइन किया गया है। तार के माध्यम से प्रवाह को निर्देशित करके, यह भवन को क्षतिग्रस्त होने से बचाता है। ये फ्रैंकलिन छड़ें आज ऊंची इमारतों और चर्चों के लिए आवश्यक हैं, लेकिन यह तय करना मुश्किल है कि प्रत्येक संरचना पर कितने की आवश्यकता है।