१२६ वर्षांपूर्वी शेतकऱ्यांचे जीवनमान उंचावण्यासाठी महत्वाची भुमिका पार पाडणारा एक कण सापडला होता. आपल्या किचनचे आर्थिक बजट असो की राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था असो, अथवा जागतिक अन्न सुरक्षितता या सर्वांचा नियंत्रक एक कण आहे यावर विश्वास ठेवणे कठीण जाऊ शकते. ९.१०९ गुणिले दहाचा उणे ३१ घात इतक्या सूक्ष्म किलोग्रॅम वजनाचा हा सूक्ष्म कण अगदी वैश्र्विक विद्युत मंडळात देखील महत्त्वाची भूमिका बजावतो हे किती जणांना माहिती असेल?
इलेक्ट्रॉनिक्स सायन्स, इलेक्ट्रॉनिक्स इंजिनिअर आदी विज्ञान-तंत्रज्ञान शाखांबरोबरच हातातील मोबाईल आणि घराघरातील टीव्ही आदी इलेक्ट्रॉनिक्स गॅजेट्सला आपल्या इशाऱ्यावर नाचावणारा तो "इलेक्ट्रॉन"! अणू (Atom) आणि रेणू (Molecule) यांना नवे आकार देत रूपडे बदलत रूपांतरीत करीत धन आणि ऋण असे चार्ज अशी ओळख निर्माण करण्यामागचा छुपा रूस्तम देखील 'इलेक्ट्रॉन'च! हवामान बदल घडवून आणण्यासाठी कारणीभूत ठरणारा आणि आपल्या रोजच्या जगण्याचे 'हवामान बदल' घडविण्यासंबंधित अत्यंत महत्त्वाचा घटक म्हणजे इलेक्ट्रॉनच आहे. वातावरणातील आणि वातावरणात बाहेर अंतराळात या इलेक्ट्रॉनचे वागणे जाणून अचूक हवामान माहिती देणे शक्य आहे.
एक इलेक्ट्रॉन की किंमत...!एक "इलेक्ट्रॉन की किमत तुम क्या जानो?" असा फिल्मी डायलॉग मारता येईल, असा अद्भुत करामती हा इवलासा कण! १८९७ साली सर जे.जे. थॉम्सन यांनी शोधलेला हाच कण ज्याचे नाव "इलेक्ट्रॉन्स"! इलेक्ट्रॉन ऋण भारीत असतो आणि १.६०२ गुणिले दहाचा उणे १९ घात इतका कुलंब विद्युतभार धारण करतो. क्वांटम फिजिक्स मधील लेप्टन कुटुंबातील इलेक्ट्रॉन (e^-) ही पहिली पिढी! याशिवाय इलेक्ट्रॉन न्यूट्रीनो (वीएनु), म्यूआन (μ^-), म्यूआन न्यूट्रीनो (म्यूएनु), टॉ (τ^-) आणि टॉ न्यूट्रीनो (टॉनु) हे सर्व पार्टिकल निगेटिव्ह किंवा ऋण भारीत असतात आणि वातावरणात तसेच हवामान बदल आणि अणू-रेणू यांचे बंध तयार होणे तसेच तुटणे यात आपापली मुख्य भुमिका बजावतात. पाठ्यपुस्तकातील कालबाह्य अभ्यासक्रमात यामुळे यांचा उल्लेख सापडत नाही आणि चार पुस्तके शिकूण 'ब्रम्हज्ञानप्राप्ती' चा आभास हा 'महागुरू' ना शेतकऱ्यांच्या समस्या सोडविण्यासाठी आणि अचूक हवामान माहिती देतांना कुडमुडा ठरतो.
शेती, शेतकरी आणि अख्ख्या दुनियेला आपल्या तालावर नाचवतो असा इलेक्ट्रॉन महत्वाचा आहे. इलेक्ट्रॉन, इलेक्ट्रॉनिक्स आणि वैश्र्विक विद्युत मंडळ नीट समजून घेतले तर नजिकचे हवामान म्हणजे वेदर (Weather) आणि क्लायमेट (Climate) म्हणजे दीर्घकालीन हवामान बदल समजणे शक्य होते. इलेक्ट्रॉन हे दृरदृष्टीने विचार करता मानवी सभ्यतेच्या सुखकर जीवनाची 'गुरुकिल्ली'च आहे.
'ग्लोबल इलेक्ट्रीकल सर्किट'आपल्या घरात जसे विद्युतधारा म्हणजे इलेक्ट्रिक करंट व सर्किट वर बसविलेले बटन चालू किंवा बंद करीत दिवे किंवा उपकरणे काम करतात. अगदी तसेच आपल्या वसुंधरेचे देखील एक इलेक्ट्रिक सर्किट आहे. पृथ्वीचे हे ‘वैश्र्विक विद्युत मंडळा’त म्हणजेच ‘ग्लोबल इलेक्ट्रीकल सर्किट’ (Global Electric Circuit: GEC) हे एक अद्भूत रहस्य व अनोखी दुनिया आहे. अभ्यासक्रमात देखील हा विषय शिकविला जात नाही मग वातावरणातील अनेक जटील घडामोडींना कारणीभूत कर्ता-धर्ता ठरणारे ही जादुई माहीत तरी कशी होणार?एका मेंढपाळांना मुलगा असलेल्या व पुढे भौतिकशास्त्रज्ञ आणि हवामानशास्त्रज्ञ बनलेल्या स्कॉटिश असलेल्या चार्ल्स थॉमसन रीस विल्सन (१४ फेब्रुवारी १८६९ - १५ नोव्हेंबर १९५९) ज्यांना क्लाउड चेंबरच्या शोधासाठी १९२७ सालचे भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक मिळाले त्यांनी १९२९ मध्ये ‘वैश्र्विक विद्युत मंडळ’ म्हणजेच ‘ग्लोबल इलेक्ट्रीकल सर्किट’ची संकल्पना मांडली.
इलेक्ट्रॉनच्या विविधरूपी वागण्याचा परीपाक असलेल्या ‘ग्लोबल इलेक्ट्रीकल सर्किट’ चे अनेक घटक आहेत. सौर चुंबकीय वादळे, कॉस्मिक रेजची किरणोत्सर्गी बरसात, लखलखाट करीत हवेला जाळत पडणाऱ्या विजा आणि गडगडाट करीत त्यांची उठणारी तसेच मनाचा थरकाप करणारी वादळे, अचानक होणाऱ्या ढगफुटी (क्लाऊडबस्ट) आणि होत्याचे नव्हते करत सर्व वाहून नेणारे कमी वेळात अवतरणारे महापूर (फ्लॅशफ्लड) इतकेच नव्हे, तर जंगलांना लागणाऱ्या आगी, दुष्काळ, गारपीट, चक्रीवादळे आदी साऱ्या-साऱ्या हवामान बदलांशी आणि पशुपक्ष्यांसह आपल्या प्रत्येकाच्या मन-मेंदू आणि आरोग्यावर तसेच जीवनातील प्रत्येक घटनांवर थेट परीणाम करणाऱ्या आणि अत्यंत लांबलचक यादी करता येईल अशी अनोखी दुनिया म्हणजेच 'वैश्र्विक विद्युत मंडळ' होय. टेलिकम्युनिकेशन, इंटरनेट डेटा स्पिड आणि मोबाईलचे तसेच घर आणि उद्योगधंदा येथील येणारे इलेक्ट्रिसिटी बिल यावर 'वैश्र्विक विद्युत मंडळ' प्रभाव टाकते हे ऐकूण कदाचित तुम्हाला आश्चर्य वाटेल.
ध्रुवीय प्रदेशात इलेक्ट्रॉन मुळे घडणारा रंगीबेरंगी विजेचा खेळ म्हणजे अरोरा (Aurora) असो की टीएलई म्हणजे ट्रान्झियंट ल्युमिनियस इव्हेंटस (Transient Luminous Events) म्हणजेच विजांचा ‘क्षणभंगुर तेजोमय खेळ’या सर्वाचा सुत्रधार आहे ते ‘वैश्र्विक विद्युत मंडळ'मधील इलेक्ट्रॉन! ‘वैश्र्विक विद्युत मंडळा’त, रेड-स्प्राईट (Red Sprite) अर्थात अद्भूत लाल विजा, ‘ब्ल्यु-जेट (Blue jets) अर्थात विजांचे निळे झोत, एल्व्हझ् (Elves) अर्थात विजांच्या जटांची तबकडी, जायगॅंटिक (Gigantic jets) जेट अर्थात विजांचे अवाढव्य झोत हे देखील वैश्र्विक विद्युत मंडळ विविध घटक आहेत.आयनांबर (आयनोस्फिअर) मधील बदल, सौर डाग, जमीन व सागरी पाण्याच्या तापमानात होणारे चढ-उतार, प्रदुषण, धुलीकणांचे प्रमाण व प्रकार, वातावरणातील विविध आयन्स आदींचा देखील प्रभाव 'वैश्र्विक विद्युत मंडळा' (जीईसी) वर पडतो.
...असे असते 'जीईसी''वैश्र्विक विद्युत मंडळ' (जीईसी) हे पृथ्वीचे वातावरण म्हणजे खरंतर एक डायरेक्ट करंट (डीसी) बॅटरीच आहे हे सत्य कदाचित नवलपरीच वाटेल. आकाशात चमणाऱ्या विजांपासून ते वातावरण व हवामानातील विद्युत प्रवाहापर्यंत सर्व गोष्टींद्वारे संपूर्ण ग्रहावर सतत ही डीसी बॅटरी चालवली जाते. पृथ्वीच्या बॅटरीत जमीन ही ऋण (निगेटिव्ह) तर जमिनीपासून नव्वद किलोमीटर उंचीवर सुरू होणारे आयनांबर (आयनोस्फिअर) हे धन (पॉझिटिव्ह) विद्युत भारीत मानले जाते. वातावरणातील विद्युत ऊर्जेमुळे सामान्य वातावरणात (फेअर वेदर कंडीशन) तीनशे व्होल्ट प्रति मीटर असलेले व्होल्टेज (विभवांतर), विजांच्या वादळांच्या वेळी अनेकदा तीस हजार व्होल्ट प्रति मीटरपर्यंत पोहचताना आढळते. आयन अथवा विद्युतभारित अणुरेणूंमुळे विजेचा कमी अधिक होत असला तरी आकाशाकडून जमिनीकडे आणि कधीकधी जमिनीकडून आकाशाच्या दिशेला जाणारा विजेचा किंवा विदयुतधारेचा अखंड वाहणारा झराच होय. विद्युत भार धरून ठेवणारा पृथ्वीचा प्रचंड गोलाकार धारक (spherical condenser) म्हणजे देखील ‘वैश्र्विक विद्युत मंडल’ होय. हजारो व्होल्टचे विभवांतर आणि वातावरणाचा विरोध न जुमानत धरती पर्यंत कोसळणारी विज हा देखील या ‘वैश्र्विक विद्युत मंडळा’चाच एक भाग आहे.
याशिवाय वातावरणात असलेला अल्टरनेट करंट (एसी)चा देखील विद्युत प्रवाह पृथ्वीची स्पंदने देतात असा मतप्रवाह देखील शास्त्रज्ञांमध्ये आहे. उलट एसी सर्किट हे केवळ आकाशीय विजेद्वारे चालविले जाते. तसेच ते विद्युत चुंबकीय लहरी तयार करते जे ग्रहभोवती फिरत वसुंधरेसाठी 'दिल की धडकन' बनते. आणि या सर्व जटिल किमया घडतात ते 'इलेक्ट्रॉन' मुळे!
ग्लोबल इलेक्ट्रिक सर्किटमुळे खरंतर या एसी व डीसी करंटचा मिलाफ होत पृथ्वीच्या वातावरणात विविध लाटा निर्माण होत त्यांची वाढ होते आहे. परिणामी जणू संपूर्ण पृथ्वीच साधारण ८ हर्ट्झच्या फ्रिक्वेन्सीचा 'घंटानादाने स्पंदन' करते. 'शुमन रेझोनान्स' म्हणून ओळखला जाणारा विद्युतचुंबकीय प्रभाव (इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इफेक्ट)निर्माण होतो तो यामुळेच! पृथ्वीवरील सर्व विजेच्या चमकांच्या एकत्रित परिणामाद्वारे ४० ते ५० विजांचा लखलखाट दर सेकंदाला होत पृथ्वीचा हा अनुनाद (प्रतिध्वनी) राखला जातो हा एक रंजक आणि अद्भुत इलेक्ट्रॉन आदानप्रदान होत घडणारा सायंटिफीक फेनामेनॉन होय.
गुंतागुंतीच्या असलेल्या तरी अखिल मानवजातीवर प्रत्यक्ष-अप्रत्यक्ष कारनामे दाखविणाऱ्या या ग्लोबल इलेक्ट्रीकल सर्किटचे कामकाज समजणे अगदीच सोपे आहे. वैश्र्विक विद्युत मंडळ म्हणजे जमिनीपासून ९० किलोमीटर ते ४०० किलोमीटर उंचीपर्यंत असणाऱ्या पृथ्वीच्या आयनांबर (आयनोस्फियर) आणि पृथ्वीच्या वातावरणात घडणाऱ्या आयनोस्फेरीक सिंटिलेशन म्हणजे विद्युतभारित कणांची (आयन्स) घुसळणीचा क्लिष्ट शास्त्रीय परिणाम होय. वैश्र्विक विद्युत मंडळ हे विद्युत क्षेत्र व वातावरणाच्या खालच्या थरातील वाहणारा विद्युत प्रवाह म्हणजेच विजा, आयनांबर व पृथ्वीचे चुंबकीय आवरण (magnetosphere) यांना परस्परांशी जोडून ठेवत संतुलन राखण्यासाठीची इलेक्ट्रॉनच्या मदतीने नैसर्गिक अद्भुत योजनाच होय.
शेतीसाठी फायद्याचे!'वैश्र्विक विद्युत मंडळा'तील विविध प्रकारच्या वीजा हा शेतीवर परिणाम करणारा एक महत्त्वाचा भाग आहे. जास्त वीजा चमकतात व पडतात, त्या वेळी पावसाच्या पाण्यात विरघळून नायट्रोजनची विविध ऑक्साइड संयुगे जमिनीवर पडतात. तप्त वीजांप्रमाणेच थंड ‘अरोरा’देखील नायट्रोजनची संयुगे बनवीत वनस्पती व प्राणी जीवन चक्रास हातभार लावतात. काही वर्षी पिकांसाठी नत्राची उपलब्धता अधिक प्रमाणात होते आणि पिकांची वाढ कमी पाण्यातही जोमाने घडवितात. इलेक्ट्रॉनमुळे आकाशातून कोसळणारा विविध आकाराच्या आयन्सचा धबधबा म्हणजे 'ॲटमॉस्फिरीक इलेक्ट्रिसिटी' हा निश्चितपणे ऋतूबदल व पीक-पाण्यावर पडणारा प्रभाव टाकतो एवढे कळणे महत्त्वाचे! हे कसे घडते? हे अभ्यासण्यासाठी ॲटमॉस्फिरीक इलेक्ट्रिसिटी समजून घ्यायला हवी.
शेतकऱ्यांबरोबरच आम आदमीच्या जीवनावर खोलवर परिणाम करत टेन्शनचे भुकंप घडवितो तर कधी सुखद जलधारांची बौछार करीत मनाला थंडावा हा देतो. आपल्या किचनचे बजेट ठरविताना तसेच राष्ट्रीय अर्थव्यवस्थेला आगामी संकटे आणि सुखद मान्सूनची अलर्ट देत नियोजनात उपयोगी ठरणारा घटक म्हणजे इलेक्ट्रॉनची महत्वाची भूमिका असलेले 'वैश्र्विक विद्युत मंडळ' होय हे खरोखर वेगळे सांगायची गरज आहे का?अलर्ट देणारा इलेक्ट्रॉन, किचनचे बजट, राष्ट्रीय अर्थव्यवस्था, जागतिक अन्न सुरक्षितता आणि वैश्र्विक विद्युत मंडळ हा खरंतर एका लेखात स्थानबद्ध करता येईल किंवा समजेल असा आग्रह मुळीच नाही हे ही खरं!
प्रा. किरणकुमार जोहरे (आंतरराष्ट्रीय ढगफुटी तज्ज्ञ आणि हवामान शास्त्रज्ञ) संपर्क :9168981939ई-मेल : kirankumarjohare2022@gmail.com