पाऊस पडण्याची आणि न पडण्याची गोष्ट!

पाऊस पडण्याची आणि न पडण्याची गोष्ट!

(भवतालाच्या गोष्टी २८)

कुठल्याही तापमानाला हवेत बाष्प असते. त्याचे प्रमाण वेगवेगळे असते. अगदी वाळवंटी प्रदेशातही हवेत थोड्या प्रमाणात तरी बाष्प असतेच. हवेचे तापमान कमी झाले की त्याचे पाण्याच्या थेंबात रुपांतर होते. कोल्ड्रिंकची बाटली फ्रीज मधून काढली की बाटलीच्या काचेवर जमा झालेले पाण्याचे थेंब दिसतात. कारण फ्रीजमध्ये ठेवल्यामुळे बाटलीचे तापमान कमी असते. त्यामुळे बाटलीभोवती असलेल्या हवेतील बाष्प सम्पृक्त (saturate) होऊन त्याचे थेंबात रुपांतर होते. हीच क्रिया निसर्गामध्ये पावसाचा थेंब तयार होण्यासाठी होत असते. त्या प्रक्रियेमध्ये ढगांची निर्मिती हा एक महत्वाचा भाग आहे.

ढग कसे निर्माण होतात?

पृथ्वीपासून वर गेले की हवेचे तापमान कमी होत जाते. जमिनीवरील बाष्पयुक्त हवाही वर जाऊ लागते, तशी थंड होत जाते. हवेतील बाष्पाचे सूक्ष्म अशा पाण्याचा थेंबात रुपांतर होते. याला मेघ-बिंदू असे म्हणतात. अशा असंख्य मेघ-बिंदूंचा समूह म्हणजेच ढग. हवा थंड होण्याची क्रिया ही पृथ्वीच्या पृष्ठभागाच्या थंड होण्यामुळेसुद्धा होते. हिवाळ्यात पृथ्वीचा पृष्ठभाग रात्रीच्या वेळेस थंड होतो. त्यामुळे त्या काळात सकाळी हवेतील बाष्प सम्पृक्त होऊन त्याचे सूक्ष्म अशा जल-बिंदूत रुपांतर होते आणि ढगाची निर्मिती होते. त्यालाच आपण धुके असे म्हणतो. धुके म्हणजेच जमिनीवरील ढगच असतो. ढगांची निर्मिती होण्यासाठी बाष्पयुक्त हवा वर जाणे आवश्यक आहे. ही प्रक्रिया नैसर्गिकरित्या वेगवेगळ्या प्रकाराने होते-

१) हवेच्या दाबातील फरक : पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर हवेचा दाब एकसारखा नसतो. तो कुठे जास्त, तर कुठे कमी असतो. त्यामुळे हवा जास्त दाबाकडून कमी दाबाकडे वाहू लागते. यालाच आपण वारा म्हणतो. कमी दाब क्षेत्रात एकत्र झालेली हवा वरवर जाऊ लागते, तशी थंड होत जाते. हवेतील बाष्प सम्पृक्त होते. त्याचे सूक्ष्म अशा मेघबिंदूत रुपांतर होते. या क्रियेत बाष्पात असलेली सुप्त उष्णता (latent heat) बाहेर टाकली जाते. त्यामुळे हवा हलकी होते, मग ती अजून वेगाने वर जाऊ लागते. या ढगांची उंची वाढत जाते आणि ढगांची वाढ होते. त्यांना क्युमुलस ढग असे म्हणतात. हे ढग पाऊस पाडण्यास कारणीभूत ठरतात.

२) पर्वताला वारा धडकून बनणारे ढग : वारा डोंगराला धडकला की तो वरवर जाऊ लागतो. त्यातून ढग तयार होण्याची प्रक्रिया सुरु होते. त्यांना ओरोग्राफिक ढग म्हणतात. अरबी समुद्रावरून आलेले बाष्पयुक्त वारे सह्याद्रीच्या रांगांवर धडकतात. मग ते वरच्या दिशेने जातात. त्यातून ढगांची निर्मिती होते. पावसाळ्यात कोकण, घाट माथ्यावर पडणारा पाऊस बहुतांशी यामुळे पडतो.

३) तापलेली हवा वर गेल्याने बनणारे ढग : सूर्याच्या उष्णतेने जमीन तापते. त्या बरोबर जमिनीलगतची हवा तापते. ती हलकी होते आणि वरच्या दिशेने जाते. अशी हवा वर जाऊन त्याचे ढगात रूपांतर होते. असे ढग साधारणपणे मान्सून-पूर्व काळात म्हणजे उन्हाळ्यात तयार होतात. हे सुद्धा क्युमुलस प्रकारचे असतात.

४) पृथ्वीचा भूभाग थंड झाल्यामुळे बनणारे ढग : हिवाळ्यात पृथ्वीचा पृष्ठभाग रात्रीच्या वेळेस थंड होतो. अशा वेळेस जमिनीलगची हवा बाष्पाने सम्पृक्त होते आणि ढगांची निर्मिती होते. हे ढग पसरट स्वरूपाचे असतात. अशा ढगांना स्ट्रॅटस ढग असे म्हणतात.

ढगांचे विविध प्रकार :

ढगांचे वर्गीकरण वेगवेळ्या प्रकाराने केले जाते.

उंचीवरून पडणारे प्रकार - खालच्या स्तरावरील (१ ते ३ किलोमीटर उंचीवरील), मध्यम स्तरावरील (३ ते ६ किलोमीटर उंचीवरील), वरच्या स्तरावरील (६ किलोमीटर पेक्षा जास्त उंचीवरील)

आकारमानाप्रमाणे पडणारे प्रकार - पसरट असलेले ढग स्ट्रॅटस, उंच वाढणारे क्युमुलस.

क्युमुलस मध्ये पुन्हा दोन प्रकार असतात - कमी उंचीपर्यंत वाढणारे, जास्त उंचीपर्यंत वाढणारे क्युमुलोनिम्बस ढग. अशा प्रकारचे ढग जोराचा पाऊस देतात. या ढगात गारा आणि विजा निर्माण होतात.

तापमानानुसार प्रकार - उष्ण ढग आणि थंड ढग. हवा जमिनीपासून वर जाईल, तसे तिचे तापमान कमी-कमी होत जाते. सर्वसाधारणपणे जमिनीपासून ५ किलोमीटर उंचीवर तापमान शून्य अंश सेल्सियस होते. (ते प्रदेशानुसार बदलते.) या तापमानाला जलबिंदूंचे बर्फात रूपांतर होते. म्हणून या उंचीला गोठण-बिंदू उंची असे म्हणतात. या उंचीच्या खाली उष्ण-ढग असतात आणि या उंचीच्या वर शीत-ढग असतात.

उष्ण ढगांतून पडणारा पाऊस :

हवा जसजशी वरवर जाऊ लागते तशी थंड होऊन तिच्यातील बाष्पाचे सूक्ष्म मेघ-बिंदूत रुपांतर होते. त्यासाठी त्यांना एखादा सूक्ष्म धुलिकण, मिठाचा सूक्ष्म कण यांची आवश्यकता असते. हे कण मेघ-बिंदूच्या केंद्राचे काम करतात. या केंद्रावर बाष्प जमा होऊन जलबिंदू तयार होतात. त्यांचा आकार काही मायक्रॉन असतो. एक मायक्रॉन म्हणजे एक मिलिमीटरचा हजारावा भाग. पावसाच्या जल-बिंदूंचा (थेंबाचा) आकार काही मिलिमीटर इतका असतो. हवेतील बाष्प ओढून घेवून मेघ-बिंदू आपला आकार वाढवत असतात. ही प्रक्रिया फार संथ गतीने चालते. अशा प्रक्रियेने पाऊस पडायला लागणारा काळ फार मोठा लागतो.

ढगात दुसरी एक प्रक्रिया सुरु होते. मेघ-बिंदूंची त्रिज्या १४ मायक्रॉनपेक्षा जास्त वाढली की ढगातील चलनवलनाने ते एकमेकांवर आदळू लागतात. आणि एकमेकांत मिसळतात. असे दहा लाख मेघ-बिंदू एकत्र आले की पावसाचा एक जल-बिंदू तयार होतो. हा जलबिंदू ढगातील अंतर्गत चलनवलनाने फुटतो. मग त्याचे असंख्य छोट्या बिंदूत रुपांतर होते. त्यांची त्रिजा १४ मायक्रॉनपेक्षा जास्त असते. हे नवे असंख्य जलबिंदू ढगातील बाष्प सोबत घेऊन वाढू लागतात. अशा रीतीने एक साखळीच तयार होते. सुरुवातीचे थोड्या संख्येने असलेले मोठे मेघ-बिंदू असंख्य मोठ्या जल-बिंदूंना जन्म देतात. याला लँन्ग्मुर शृंखला असे म्हणतात. हे मोठ्या आकाराचे जल-बिंदू जमिनीकडे झेपावतात. यालाच आपण पाऊस म्हणतो.

शीत ढगांतून पडणारा पाऊस :

ढगातील बाष्प गोठण-बिंदूंच्या उंचीच्या वर गेले की मेघ-बिंदूंचे तापमान शून्य अंश सेल्सियसच्या खाली जाते. ढगातील असलेल्या असंख्य धुलिकणांचा केंद्र बिंदू घेऊन हे मेघ-बिंदू त्यावर गोठू लागतात. त्या मेघबिंदूंचा आकार बर्फाच्या स्फटिकासारखा असतो. त्यामुळे मेघबिंदू त्यावर गोठतात. मेघ-बिंदूंचे हिम-कणात रुपांतर होते. ढगातील इतर मेघ-बिंदूंचे पाणी शोषून हे हिम-कण आपला आकार वाढवत नेतात. त्यांचा आकार पुरेसा वाढला की ते जमिनीकडे झेपावतात. खाली येताना ते वितळतात आणि पावसाच्या रूपाने जमिनीवर येतात.

पाऊस न पडण्याची कारणे :

पाऊस न पडण्याची दोन मुख्य करणे आहेत -

१) ढगांच्या निर्मितीच्या प्रक्रियेचा अभाव.

२) ढग असूनही पाऊस तयार होण्याच्या प्रक्रियेचा अभाव.

१) ढगांच्या निर्मितीच्या प्रक्रियेचा अभाव : ढग निर्मितीसाठी हवा खालून वरच्या दिशेने जावी लागते. त्यासाठी कमी दाबाच्या क्षेत्राची निर्मिती होणे जरुरीचे असते.

* काही काळात हवा खालून वर जाण्याऐवजी वरून खाली येण्याची प्रक्रिया सुरु होते. अशा काळात पृथ्वीच्या पृष्ठभागावावर सगळीकडे जास्त दाबाचे क्षेत्र तयार होते. त्यामुळे ढग निर्मितीची प्रक्रिया थंडावते. एल-निनो सारखे जागतिक क्षेत्रावर प्रभाव करणारे घटक प्रभावित झाले की भारतावर कमी दाबाच्या क्षेत्र निर्मितीची प्रक्रिया मंदावते. त्यामुळे ढगांच्या निर्मितीची प्रक्रिया मंदावते.

* हवा वर जाण्यासाठी तिचे तापमान भोवतालच्या हवेपेक्षा जास्त असणे गरजेचे असते. त्यामुळे ती हलकी होते आणि वर जाऊ शकते. भोवतालच्या हवेचे तापमान काही कारणामुळे वाढले की हे घडत नाही. ती वर जाऊ शकत नाही. त्यामुळे ढग बनण्याची प्रक्रिया मंदावते. भारताच्या पश्चिमेला असलेल्या वाळवंटातून ३-५ किलोमीटर उंचीवरून उष्ण हवा आत येते तेव्ही ही स्थिती निर्माण होते.

* हवा पर्वतावर आदळून वरच्या दिशेने जात असेल तर वाऱ्यांचा वेग मंदावला की ही प्रक्रिया मंदावते. हवा फार उंच जाऊ शकत नाही. त्यामुळे ढगांच्या निर्मितीच्या प्रक्रियेत बाधा येते. काही स्थानिक किंवा जागतिक घटकांमुळे मान्सूनचे वारे क्षीण होतात. एल-निनो हे एक त्याचे एक कारण आहे. तो सक्रिय असण्याच्या काळात ढगांच्या निर्मितीची प्रक्रिया मंदावते.

या दिलेल्या तीन कारणांपैकी एक, दोन किंवा तीनही कारणे एकत्रित आली की ढगांच्या निर्मितीची प्रक्रिया मंदावते. ढगच निर्माण झाले नाहीत तर पाऊस पाऊसही पडत नाही.

२) ढग असतानाही पाऊस न पडणे :

उष्ण ढगात पावसाची प्रक्रिया का मंदावते?

हवेत असंख्य धुलीकण असतात. त्यांच्यावर हवेचे बाष्प जमा होऊन असंख्य मेघ-बिंदू तयार होतात. त्यांच्यात ढगातील मर्यादित असलेले बाष्प आपल्याकडे ओढून घेण्याची स्पर्धा सुरू होते. त्यामुळेच कुठलाच मेघ-बिंदू १४ मायक्रॉन त्रिज्येच्या आकाराएवढा मोठा बनू शकत नाही. त्यामुळे ते एकमेकांकडे येत नाहीत, एकमेकांवर आदळत नाहीत. परिणामी, त्यांचा आकारही वाढत नाही. मग त्यांच्यापासून पावसाचे थेंब तयार होत नाहीत. पुढे पावसाच्या निर्मितीलाही अडथळा येतो. अशा ढगांतून पाउस पडत नाही. असे ढग काही वेळानंतर हवेत विरून जातात.

शीत ढगात पावसाची प्रक्रिया का मंदावते ?

ढगांत बर्फासारखा आकार असलेल्या धुलिकणांचा अभाव असेल, तर मेघ-बिंदूंचे रूपांतर हिमकणात होत नाही. ढगातील पावसाची प्रक्रिया मंदावते. अश्या ढगांतून पाउस सुरु होत नाही. असे ढग काही वेळाने विरून जातात.

(भवताल वेबसाईटच्या वाचकांसाठी खास भवतालाच्या गोष्टी या सदरातील ही २८ वी गोष्ट)