Mystery of Hailstones : ढगातून काेसळणाऱ्या बर्फगाेळ्यांचे रहस्य
1 min read
Mystery of Hailstones : पाऊस (Rain) सर्वांनाच हवाहवासा वाटतो, पण जेव्हा याच ढगातून दगडांसारखे कडक बर्फाचे गोळे (Hailstones) कोसळू लागतात, तेव्हा निसर्गाच्या या रौद्र रूपाने सर्वांचीच भंबेरी उडते. वैज्ञानिक व बाेलीभाषेत याला ‘गारा’ (Hailstones) म्हणतात. रणरणत्या उन्हात अचानक आभाळ भरून येणे अन् बर्फाचा मारा होणे, हा केवळ योगायोग नाही तर, ढगांच्या आत घडणाऱ्या एका थरारक वैज्ञानिक प्रक्रियेचा परिणाम आहे. मानवी इतिहासाला कलाटणी देणाऱ्या व शेतीचे अर्थकारण बदलणाऱ्या या ‘पांढऱ्या प्लेग’ मागचे नेमके शास्त्र आहे तरी काय?
♻️ गारांची निर्मिती
गारांची निर्मिती प्रामुख्याने ‘क्युम्युलोनिम्बस’ (Cumulonimbus) नामक ढगांमध्ये हाेते. हे ढग उंच व गडद असतात, तेथील तापमान उणे अंश सेल्सिअस असते. उन्हाळ्यात किंवा दमट हवामानात जमिनीलगतची हवा तापते व हवेतील बाष्प घेऊन वेगाने वर जाते. याला अपड्राफ्ट (Updraft) म्हणतात. बाष्प घेऊन वर आलेली ही हवा या ढगांमध्ये शिरते. ढगांच्या वरच्या भागात अत्यंत कमी तापमान असल्याने हवेतील त्या बाष्पाचे लगेच पाण्याच्या अतिशीत (Supercooled) थेंबांमध्ये रुपांतर हाेते. मात्र, ते गाेठलेले नसतात. जेव्हा हे अतिशीत थेंब धुलीकण किंवा बर्फाच्या सूक्ष्म कणांच्या संपर्कात येतात, तेव्हा त्याचे बर्फाच्या छाेट्या कणात रुपांतर हाेते. याच कणांचा आकार पुढे माेठा हाेता, त्याला आपण गारा संबाेधताे.
♻️ गारांचा आकार व वेग
थरांचा संचय ही गारा तयार होण्याची सर्वात महत्त्वाची पायरी आहे. गरम हवा वेगाने वर जात असल्याने ढगांमधील हवेचा जोरदार प्रवाह (Updraft) या बर्फाच्या लहान कणांना पुन्हा वर ढकलतो. वर जाताना हे कण अतिशित पाण्याच्या थेंबांना स्वतःला चिकटवून घेतात. हे थेंब बर्फाच्या कणावर लगेच गोठत असल्याने बर्फाचा एक नवीन थर तयार होतो. चक्राकार हालचालीत हवेचा प्रवाह कमी झाला की गारा खाली येतात आणि पुन्हा जोरदार प्रवाह मिळाला की त्या वर जातात. या वर-खाली होणाऱ्या प्रक्रियेमुळे गारांवर एकावर एक बर्फाचे थर (Accretion Process) साचत जातात. हे थेंब हवेत जितके वेळा वर-खाली हाेतील, तितका त्यांचा आकार माेठा हाेत जाताे. जेव्हा त्यांचे वजन हवेच्या प्रवाहाला पेलणे शक्य हाेत नाही, तेव्हा ते पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षण शुक्तीमुळे जमिनीवर आदळतात. साधारण 1 सेंमी व्यासाच्या लहान गारा ताशी 30 ते 40 किमी तर 4 ते 5 सेंमी किंवा त्यापेक्षा मोठ्या गारा ताशी 100 ते 160 किमी किंवा त्यापेक्षाही अधिक वेगाने जमिनीवर पडतात. हवेचा वेग ताशी 150 किमीपेक्षा जास्त असेल, तर क्रिकेटच्या चेंडूएवढ्या मोठ्या गारा तयार होऊ शकतात.
♻️ गारांची रचना आणि वैशिष्ट्ये
📍 कांद्यासारखे थर
जर तुम्ही एखादी मोठी गार मधून कापली, तर तुम्हाला त्यात कांद्यासारखे एकावर एक अनेक थर दिसतील. हे थर ती गार ढगामध्ये किती वेळा वर-खाली फिरली हे दर्शविते.
📍 पारदर्शक आणि अपारदर्शक थर
गारांमधील पारदर्शक थर हे थेंब वेगाने गोठल्यामुळे तयार होतात, तर पांढरट व अपारदर्शक थर हे बर्फात हवेचे बुडबुडे अडकल्यामुळे तयार होतात.
📍 आकार
हवेच्या प्रवाहाच्या तीव्रतेनुसार गारांचा आकार वाटाण्याएवढा लहान किंवा अगदी लिंबाएवढा मोठाही असू शकतो.
♻️ उष्णता गतिकी व सुप्त उष्णता
गारा तयार हाेण्यात उष्णता गतिकी (Thermodynamics) व सुप्त उष्णता (Latent Heat) ही एक प्रक्रिया आहे. जेव्हा अतिशित (Supercooled) पाण्याचे थेंब बर्फाच्या केंद्रावर आदळतात व गोठतात, तेव्हा तिथे सुप्त उष्णता (Latent Heat) बाहेर पडते. या उष्णतेमुळे गारांचा पृष्ठभाग किंचित उबदार होतो. जर वातावरण खूप थंड असेल, तर हे पाणी लगेच गोठते याला Dry Growth म्हणतात. ज्यामुळे बर्फात हवेचे बुडबुडे अडकतात आणि तो थर पांढरट दिसतो. याउलट, जर पाणी सावकाश गोठले (Wet Growth) तर हवा बाहेर पडते आणि थर काचेसारखा पारदर्शक बनतो.
♻️ गारांचा वेग
गारांचा जमिनीवर पडण्याचा वेग (Terminal Velocity) त्यांच्या आकारावर आणि वजनावर अवलंबून असतो.
📍 लहान म्हणजेच साधारण 1 सेंमी व्यासाच्या गारा ताशी 30 ते 40 किमी वेगाने जमिनीवर पडतात.
📍 मोठ्या म्हणजेच 4 ते 5 सेंमी किंवा त्यापेक्षा मोठ्या गारा ताशी 100 ते 160 किमी किंवा त्यापेक्षाही अधिक वेगाने खाली येऊ शकतात. हा वेग इतका असतो की गारांमुळे शेतातील पिके, उघड्यावरील वाहने आणि घरांच्या छतांचे प्रचंड नुकसान हाेऊ शकते.
♻️ हेल एमब्रियो
गारांची सुरुवात एका लहान केंद्रापासून होते, याला वैज्ञानिक भाषेत हेल एमब्रियो (Hail Embryo) म्हणतात. हा एमब्रियो दोन प्रकारचा असतो.
📍 ग्रॅापेल (Graupel) : जेव्हा हिमकणांवर पाण्याचे थेंब गोठून ते मऊ बर्फाच्या गोळ्यासारखे दिसतात.
📍 गोठलेले थेंब (Frozen Raindrops) : जेव्हा पावसाचा थेंब उंचावर जाऊन थेट बर्फ बनतो.
♻️ गारा आणि विजांचा संबंध
ज्या ढगांमध्ये गारांची निर्मिती मोठ्या प्रमाणावर होते, तिथे विजा चमकण्याचे प्रमाणही जास्त असते. याचे कारण असे की, जेव्हा बर्फाचे कण आणि गारा एकमेकांवर घासल्या जातात, तेव्हा त्यांच्यात स्थितिक विद्युत (Static Electricity) निर्माण होते. त्यामुळे ढगांमध्ये धन (+) आणि ऋण (-) प्रभार तयार होत असल्याने त्याचा परिणाम म्हणून जोरदार विजा कडाडतात.
♻️ हेल स्वेथ
गारांचा पाऊस हा संपूर्ण शहरात सारख्या प्रमाणात पडत नाही. ताे एका ठराविक पट्ट्यात पडतात, याला हेल स्वेथ (Hail Swath) म्हणतात. हा पट्टा काही 100 मीटरपासून काही किलोमीटरपर्यंत रुंद असू शकतो. ढग जसे पुढे सरकतात, तसा हा पट्टा जमिनीवर तयार होत जातो.
♻️ गारांचा आकार व अपड्राफ्टची ताकद
गारांचा आकार हा पूर्णपणे ढगातील अपड्राफ्ट (वर जाणाऱ्या हवेचा वेग) वर अवलंबून असतो.
📍 जर हवेचा वेग ताशी 60 ते 70 किमी असेल, तर वाटाण्याएवढ्या गारा तयार होतात.
📍 जर हवेचा वेग ताशी 150 किमीपेक्षा जास्त असेल, तर क्रिकेटच्या चेंडूएवढ्या मोठ्या गारा तयार होऊ शकतात. कारण इतका वेगवान वारा त्या जड गारांना जास्त वेळ ढगात धरून ठेवू शकतो.
♻️ गारा पडण्याचा काळ
गारा पडण्याचा काळ हा भौगोलिक परिस्थितीवर अवलंबून असतो. जगात गारा पडण्याचा कोणताही एक जागतिक महिना नसतो, कारण ते पूर्णपणे त्या भागाच्या अक्षांश (Latitude) आणि स्थानिक हवामानावर अवलंबून असते. जगात ज्या ठिकाणी आणि ज्या वेळी उबदार जमिनीची हवा आणि थंड वातावरणाचा वरचा थर यांचे मिलन होते, तिथे गारा पडतात. भारतात व महाराष्ट्रात गारा पडण्याचा एक ठराविक काळ दिसून येतो. गारा प्रामुख्याने उन्हाळ्याच्या सुरुवातीला किंवा ऋतू बदलाच्या काळात पडतात.
📍 ध्रुवीय प्रदेश (उत्तर/दक्षिण ध्रुव)
ध्रुवीय प्रदेशात गारा पडत नाहीत, कारण तिथे जमिनीलगतची हवा कधीच उबदार नसते, जी बाष्पाला उंचावर ढकलून गारा तयार करू शकेल. तिथे फक्त हिमवर्षाव (Snowfall) होतो.
📍 विषुववृत्त
विषुववृत्तावर (Equator) हवा खूप गरम असते, पण ढगांची उंची इतकी जास्त असते आणि खालचे वातावरण इतके उष्ण असते की, वर तयार झालेली गार जमिनीवर पोहोचेपर्यंत वितळून पाऊस बनून जाते.
📍 मध्य अक्षांश
मध्य अक्षांश (Middle Latitudes)मधील अमेरिका, युरोप, चीन या देशांमध्ये गारा पडण्याचा मुख्य काळ मे ते ऑगस्ट (उन्हाळा) हा असतो. उत्तर अमेरिकेतील नेब्रास्का, कोलोरॅडो व वायोमिंग या भागाला ‘हेल अॅली’ (Hail Alley) म्हणतात. या भागात जून-जुलैमध्ये सर्वात जास्त गारा पडतात. कारण या महिन्यात येथे उन्हाळ्यात जमीन खूप तापते, पण उत्तरेकडून (आर्क्टिककडून) येणारी थंड हवा वरच्या थरात असते, त्यामुळे येथे गारांची निर्मिती होते.
📍 उष्णकटिबंधीय देश
उष्णकटिबंधीय देश (Tropical Regions) अर्थात भारत, आफ्रिका, ऑस्ट्रेलिया या देशात गारा पडण्याचा काळ फेब्रुवारी ते मे (वसंत ऋतू आणि उन्हाळा) असतो. आपल्याकडे जेव्हा कडक उन्हाळा सुरू होतो, तेव्हा जमिनीची हवा हलकी होऊन वर जाते. दक्षिण गोलार्धात (उदा. ऑस्ट्रेलिया) हाच काळ नोव्हेंबर ते जानेवारी असतो, कारण तिथे तेव्हा उन्हाळा असतो.
📍 वसंत ऋतू व उन्हाळ्याची सुरुवात (फेब्रुवारी ते मे)
भारतात गारा पडण्याचा मुख्य काळ फेब्रुवारीच्या उत्तरार्धापासून ते मे महिन्यापर्यंत असतो. कारण या काळात जमिनीलगतचे तापमान वाढलेले असते, ज्यामुळे हवा गरम होऊन वेगाने वर जाते (Updraft). त्याच वेळी वातावरणाच्या वरच्या थरात अजूनही थंडी असते. ही तापमानातील तफावत गारांच्या निर्मितीसाठी पोषक ठरते. विदर्भ आणि मराठवाडा भागात मार्च व एप्रिल महिन्यात गारा पडण्याचे प्रमाण सर्वाधिक असते, याला आपण अवकाळी पाऊस असेही म्हणतो.
📍 मान्सूनपूर्व काळ
मान्सूनपूर्व काळ (Pre-monsoon) म्हणजेच मे महिन्याच्या अखेरीस किंवा जूनच्या सुरुवातीला जेव्हा मान्सूनचे ढग दाखल होऊ लागतात, तेव्हाही गारांचा पाऊस पडतो. जमिनीतील प्रचंड उष्णता आणि अरबी समुद्र किंवा बंगालच्या उपसागराकडून येणारे बाष्प एकत्र आल्यावर वादळ (थंडरस्टॉर्म – Thunderstorm) तयार होतात आणि त्यातून गारा पडतात.
📍 हिवाळ्यातील काही भाग
काही वेळा उत्तर भारतात (हिमालयीन पट्ट्यात) ऑक्टोबर ते जानेवारी दरम्यानही गारा पडतात. या गारा आकाराने लहान असतात, शिवाय त्या प्रामुख्याने पश्चिमी विक्षोभ (वेस्टर्न डिस्टर्बन्स – Western Disturbance) मुळे पडतात.
📍 गारा पावसाळ्यात का पडत नाहीत?
पावसाळ्यात (जून ते सप्टेंबर) ढग खूप असतात, पण गारा पडण्याचे प्रमाण नगण्य असते. कारण तापमानात स्थिरता असते. पावसाळ्यात जमिनीचे तापमान उन्हाळ्याइतके प्रचंड नसते, त्यामुळे हवा वेगाने वर ढकलली जात नाही. पावसाळी ढग हे गारा तयार होणाऱ्या ‘क्युम्युलोनिम्बस’ ढगांइतके उंच नसतात. पावसाळ्यात हवेत ओलावा जास्त असतो, ज्यामुळे वातावरण स्थिर राहते आणि गारा तयार होण्यासाठी लागणारी अस्थिरता (Atmospheric Instability) कमी असते.
♻️ गारांविषयी रंजक माहिती
📍 प्राचीन काळात ग्रीक लोक गारांना देवांचा कोप मानत असत. झ्यूस हा देव रागाच्या भरात गारांचा वर्षाव करतो, अशी त्यांची धारणा होती.
📍 उत्तराखंडमधील रूपकुंड तलावात शेकडो मानवी सांगाडे सापडले होते. अनेक वर्षे याचे गूढ उकलले नव्हते. 2004 च्या संशोधनानंतर शास्त्रज्ञांनी असा निष्कर्ष काढला की, सुमारे इसवी सन 850 च्या सुमारास तिथे लोकांचा एक मोठा समुदाय गारांच्या कचाट्यात सापडला होता. डोंगराळ भागात आडोसा नसल्यामुळे क्रिकेटच्या चेंडूएवढ्या मोठ्या गारा थेट डोक्यावर आदळल्याने त्यांचा मृत्यू झाला होता.
📍 इतिहासातील सर्वांत प्रसिद्ध घटनांपैकी एक म्हणजे ‘ब्लॅक मंडे’. 13 एप्रिल 1360 रोजी इंग्लंडचा राजा एडवर्ड तिसरा याने फ्रान्सच्या चार्ट्रेस शहराला वेढा घातला होता. तेव्हा अचानक इतक्या प्रचंड गारा पडल्या की, शेकडो इंग्लिश सैनिक व हजारो घोडे मृत्युमुखी पडले. या नैसर्गिक आपत्तीला देवाचा इशारा मानून राजा एडवर्डने फ्रान्ससोबत शांतता करार करण्याचा निर्णय घेतला.
📍 नेपोलियनच्या सैन्याला अनेकदा युरोपातील मोहिमेदरम्यान गारांच्या पावसाचा सामना करावा लागायचा. ज्यामुळे त्यांच्या तोफा हलवण्याच्या कामात अडथळे येत असत आणि सैनिकांच्या मनोधैर्यावरही त्याचा परिणाम व्हायचा.
📍 प्रसिद्ध तत्त्वज्ञ तथा गणिततज्ज्ञ रेने डेसकार्टेस यांनी सन 1637 मध्ये पहिल्यांदा गारांच्या रचनेवर शास्त्रीय पद्धतीने विचार मांडले होते. अमेरिकेत सन 1888 मध्ये वादळी पावसासाेबत मोठ्या आकाराच्या गारा पडल्या हाेत्या. त्या गारांमुळे रेल्वे इंजिनच्या काचा फुटल्या होत्या. तेव्हापासून हवामान विभागाने ‘हेल स्टॉर्म’ (Hailstorm) या विषयावर स्वतंत्र संशोधन सुरू केले.
📍 जगात आतापर्यंत नोंदवण्यात आलेली सर्वांत माेठी व जड गार बांगलादेशात 1986 मध्ये पडली होती. तिचे वजन 1 किलो 2 ग्रॅम होते. ती एखाद्या छोट्या बॉम्बसारखा प्रभाव टाकू शकते.
📍 अमेरिका व युरोपात मे ते जुलै या काळात गारा पडतात. चीनमध्ये जून ते सप्टेंबर, भारत, आफ्रिका, ऑस्ट्रेलियामध्ये फेब्रुवारी ते मे या काळात गारपीट हाेते. केनियातील केरिचो शहरात वर्षभरात किमान 132 दिवस गारा पडतात.
📍 महाराष्ट्रात गारांना काही भागात आडवा पाऊस किंवा बर्फाचा मारा म्हटले जायचे. जुन्या काळी गारा पडणे हे पीक विनाशाचे आणि अस्मानी संकटाचे लक्षण मानले जायचे.
©️ मातीतलं विज्ञान
कृषिसाधना....
