गूढ वीज

 

वीज पडून नागरिक मृत्युमुखी पडल्याच्या बातम्या अधूनमधून नेहमीच येत असतात. अलीकडेच पडलेल्या अवकाळी पावसांतही अशा काही बातम्या आल्या. याच बातम्यांसोबत एखादी चौकट असते. कुठेतरी कुणीतरी वीज अंगावर पडूनही वाचलेला असतो, तर काही वेळा वीज अंगातून आरपार जाऊनही काही व्यक्तींना काहीही झालेलं नसतं. त्यांच्या अंगावर भाजल्याच्या खुणाही नसतात. वीज ह्या गोष्टीवर फार प्राचीन काळापासून माणूस विचार करीत आला आहे. आपल्या पूर्वजांना सुरुवातीला ते देवांचं शस्त्र वाटायचं. इंद्राचं वज्र म्हणजे वीज अशीही एक संकल्पना होती. ज्वालामुखीच्या उद्रेकामध्ये जेव्हा ज्वालामुखीच्या राखेचे ढग आकाशात उंच जात तेव्हा हमखास विजा चमकत असत. त्यामुळे पाताळ जगाचा राजा व्हल्कन आणि आकाशातले देव यांच्या संघर्षात ङयुसने वापरलेले शस्त्र म्हणजे वीज असं ग्रीक पुराणं सांगतात.

अमेरिकेत अनेक गोष्टींसाठी लोक विमा उतरवतात; त्यामध्ये विद्युतपातानं (वीज पडून) होणारं नुकसान आणि जाणारे जीव ह्यासंबंधी विमा उतरविण्याचीही सोय आहे. त्यामुळे त्या विमा कंपनीनं काही हवामानतज्ज्ञांमार्फत विद्युतपातानं होणा:या नुकसानीची समग्र माहिती मिळविण्यासाठी सव्रेक्षण केलं. त्यात काही आश्चर्यकारक बाबी उघड झाल्या. दरवर्षी पृथ्वीवर एक हजार ते पंधराशेदरम्यान व्यक्ती विद्युतपातामुळं मृत्युमुखी पडतात. त्यातली आश्चर्याची गोष्ट म्हणजे दाट लोकवस्तीत वीज पडून म्हणजे तडिताघाताने मरणा:या व्यक्तींच्या मानानं विरळ लोकवस्तीत जास्त प्रमाणात माणसं मरतात. 2500 पेक्षा कमी लोकवस्तीच्या ठिकाणी तसंच राष्ट्रीय महामार्गावर तडिताघातानं मरणा:यांची संख्या खूप जास्त असते. ढगातून जाणा:या विमानांवर बरेचवेळा वीज पडते पण त्यामुळे अगदी क्वचितच विमान पडते. वीज पडून मरणा:यांपैकी 35 टक्के व्यक्ती या वृक्षांखाली आश्रयार्थ उभ्या राहिलेल्या असतात. ह्याचं कारण झाडावर पडलेली वीज झाडातून जमिनीत शिरते आणि ओल्या जमिनीत पसरते. ती जमिनीत शिरताच तो परिसर विद्युतभारीत बनतो.

इमारतींवर विद्युतग्राहक बसवले तर वीज त्यातून सहजतेनं जमिनीत पोहोचते. विद्युतग्राहक कुठे बसवायचे ते इमारतींची उंची आणि रचना ह्यावर अवलंबून असतं. खूप मोठय़ा इमारतींवर मध्ये भरपूर अंतर ठेवून विद्युतग्राहक बसवावे लागतात. वीज जमिनीकडे वाहून नेणा:या धातूच्या पट्टीजवळ इतर विद्युतवाहक वस्तू तसंच पाणी वाहून नेणारे नळ असणो धोकादायक ठरते. ह्याचं कारण आकाशातून पडलेल्या विजेचा दाब एवढा जबरदस्त असतो की तो प्रवाह हवेतून उडी मारून जवळच्या धातूच्या वस्तूत तसंच नळातून वाहणा:या पाण्यात शिरू शकतो. त्यामुळे जवळ उभ्या असलेल्या व्यक्तीस धोका संभवतो. जेव्हा मानवी शरीरातून विजेचा कमी दाबाचा प्रवाह जातो, तेव्हा शरीराला जोराचा झटका बसतो आणि काही प्रमाणात मुंग्या आल्यासारखं वाटतं. ह्या प्रवाहाचा दाब जास्त असेल तेव्हा तो घातक ठरतो. हा जास्त दाबाचा विद्युतप्रवाह जेव्हा स्नायूत शिरतो तेव्हा स्नायू झपाटय़ानं आकुंचन पावतात. प्रवाह जास्त दाबाचा असेल त्यावेळी हे आकुंचन अचानक आणि खूप वेगानं घडतं. काहीवेळा अशा झटक्यानं ती व्यक्ती जागेवरून दूर फेकली जाते आणि तिची हाडं मोडतात. जास्त दाबाच्या विजेच्या धक्क्यानं मानवी चेताप्रणालीचं चलनवहन इतक्या वेगानं घडतं की ती थकते आणि अकार्यक्षम बनते. धक्क्याची तीव्रता किती ह्यावर ती पूर्ववत होणं अवलंबून असतं. मात्र मेंदू, हृदय किंवा फुफ्फुसांमधून जर विद्युतप्रवाह गेला तर मृत्यू अटळ असतो. ल्युक्रेटिअसनं सुमारे पंचवीसशे वर्षापूर्वी दोन ढगातील घर्षणामुळे किंवा दोन ढग एकमेकांवर आपटण्यामुळे वीज निर्माण होते, असं म्हटलं होतं. त्यानंतर अॅरिस्टॉटलनं वीज म्हणजे पेटलेला वारा, असा तर्क लढवला. विसाव्या शतकाच्या सुरुवातीला विजेसंबंधी अनेक तर्क मांडले गेले, त्यात वीज चमकल्यावर जो गडगडाट होतो त्यासंबंधीचे तर्कही होते. त्यातला एक म्हणजे वीज ज्या मार्गानं जाते तिथे निर्वात प्रदेश तयार होतो. मग सर्व बाजूंनी ह्या निर्वात पोकळीच्या दिशेने हवा वेगानं येते. त्यामुळे हा गडगडाट होतो, असा एक तर्क होता. प्रत्यक्षात विजेच्या मार्गातील हवा अत्यल्प वेळात प्रचंड तापते. त्यामुळे तिचं क्षणार्धात प्रसरण होतं. त्यामुळे गडगडाट निर्माण होतो. तो विजेच्या चमचमाटानंतर काही वेळानं जाणवतो. विजेसंबंधी गेली सुमारे शंभराहून अधिक वर्षे विजेसंबंधी संशोधन चालू आहे. पण त्याला जोर अपोलो-12च्या उड्डाणानंतरच चढला. हे यान वाहून  नेणारा अग्निबाण 2क्क्क् मीटर उंचीवर असताना त्यावर वीज पडली. त्यामुळे त्याचं नियोजित यश धोक्यात आलंय असं वाटत होतं. वीज वेगवेगळे आकार का धारण करते, काही वेळा ती जमिनीवर पडते, तर काही वेळा ती का पडत नाही? ती कुठे पडेल आणि कुठे पडणार नाही, हे सांगणं शक्य होईल का? काही विमानं तडिताघातानं पडतात, काही पडत नाहीत असं का? विद्युतनिर्मिती केंद्रावर वीज पडते, तेव्हा विद्युतपुरवठा का बंद पडतो? - हे सर्व आणि इतरही काही प्रश्न अजूनही अनुत्तरितच आहेत. तसंच अपोलो-12 वाहून नेणा:या अग्निबाणावर वीज पडूनही ते प्रक्षेपण यशस्वी कसं झालं, हा प्रश्नही अनुत्तरित आहे. ही वीज त्या अग्निबाणामुळेच निर्माण झाली हे नंतर लक्षात आलं. मात्र असं दरवेळा घडतंच असंही नाही.

वीज ढगांमध्ये कशी निर्माण होते, त्याबद्दल अजूनही वैज्ञानिकांमध्ये एकमत नाही. ज्या सिद्धांताला त्यातल्या त्यात कमी विरोध आहे तो सिद्धांत आजकाल वीजनिर्मितीचं कारण म्हणून गृहीत धरला जातो. ढगांमध्ये जे हिमकण असतात, ते गुरुत्वाकर्षणाच्या प्रभावानं पृथ्वीकडे खेचले जातात. त्याचवेळी वा:याच्या जोरानं ते सैरभैर हिंडतही असतात. हे हिमकण एकमेकांवर घासून ढगांमध्ये विद्युतभार निर्माण होतो. ज्या हिमकणातले इलेक्ट्रॉन कमी होतात, ते वजनानं हलके आणि धनविद्युतभारीत बनून ढगाच्या वरच्या भागात जातात, तर ज्यामध्ये इलेक्ट्रॉन वाढतात ते जड बनून ढगाच्या खालच्या भागात येतात. जे हिमकण गारेच्या स्वरूपात असतात ते खाली येऊ लागतात, तर हिमाच्या पोह्यासारख्या चकत्या तरंगत वर जातात. ह्यावेळी ह्या चकत्यांचं इतर हिमकणांशी घर्षण होतं. त्यावेळी त्या काही इलेक्ट्रॉन गमावतात, तर गारांवर इलेक्ट्रॉन वाढतात. अशा त:हेनं ढगांच्या वरच्या भागात धनभारीत हिमचकत्या आणि खालच्या भागात ऋणभारीत गारेसारखे कण वाढल्यावर ढगांमध्ये रबर ताणल्यासारखी परिस्थिती निर्माण होते. कारण हे परस्परविरोधी विद्युतभारीत कण एकमेकांकडे यायचा प्रयत्न करू लागतात. जेव्हा हे विद्युतभारीत कण एकत्र येतात आणि ढगातला विद्युतभाराचा समतोल साधला जातो तेव्हा वीज चमकते. ढग जमिनीजवळ असेल तर ती जमिनीवर पडते नाहीतर ती ढगातच राहते.

आपल्याला वीज चमकताना जरी एकच भाग दिसला तरी वीज अनेक पेडांची बनलेली असते. ती पाय:या पाय:यांनी पृथ्वीकडे सरकते. अशा पाय:या पाय:यांनी ती जमिनीकडे येत असताना, साधारणपणो प्रत्येक टप्पा 5क् मीटरचा असतो. ह्या प्रवाहाचं जमिनीपासूनचं अंतर कमी होत जाताना एकवेळ अशी येते की जमिनीवरील धनविद्युतभारीत कण ह्या ऋणभारीत कणांच्या प्रवाहाकडे खेचले जातात. गवताची पाण्डी, छपरांवरची धूळ, झाडांची पानं अशा अनेक ठिकाणचे धनविद्युतभारीत कण ह्यात असतात. ह्या दोहोंमध्ये परस्पर संपर्क होताच हा प्रवाह सेकंदास एक लक्ष कि.मी. (प्रकाशाच्या एकतृतीयांश) एवढा वेग धारण करतो. ह्याची दीप्ती (उजेडाची व्याप्ती) दहा मीटर व्यासाची असते; पण प्रत्यक्ष मार्ग काही सें.मी. व्यासाचा असतो. केवळ एक दशांश सेकंदात ह्या भागातले तपमान तीस हजार से. एवढे वाढते. वरून खाली येणारा प्रवाह दहा हजार अँपीअरचा, तर खालून वर जाणारा प्रवाह वीस हजार अँपीअर आणि तीन कोटी व्होल्ट दाब आढळलेला आहे. आपल्याला जो विजेचा लखलखाट दिसतो तो 20 ते 30 वेगवेगळ्या विद्युतपातांचा असू शकतो. ढगातून विद्युतभार पूर्णपणो ओसरून जाईर्पयत पाचपंचवीस वेळा ही प्रक्रिया घडते. हे सर्व पाच मिलिसेकंदाच्या अंतरानं घडतं. ह्या सर्व प्रक्रियेस पंधरा ते तीस शतांश सेकंद एवढा वेळ लागतो. जोर्पयत दुसरं एखादं स्पष्टीकरण सज्जड पुराव्यासह पुढं येत नाही तोर्पयत हाच विचार प्रमाणभूत मानावा असं फ्लोरिडा विद्यापीठातील लायरनिंग रिसर्च लॅबोरेटरीचे संचालक (माजी) मार्टिन उमान त्याकाळात म्हणत असत आणि अजूनही हा विचार बदलायला लावणारा पुरावा पुढं आलेला नाही. तेव्हा सध्या तरी तो ग्राह्य धरायला हरकत नाही.

 

‘गार’ वीज!

काही वेळा काही व्यक्ती वीज अंगावर पडूनही वाचतात. त्या का ह्याचं कारण कळले नाही. काहीवेळा त्यांना भाजतही नाही. ती वीज त्यांना गार वाटते. ह्याबद्दल एक स्पष्टीकरण दिलं जातं. विजेबाबतच्या सर्व तर्काप्रमाणो हाही ज्ञानाधिष्ठित तर्क म्हणजे एज्युकेटेड गेस आहे. ढगांचं तपमान शून्य अंश सेल्सिअसपेक्षा कमी व्हायला लागलं की वीज निर्मितीची प्रक्रिया ढगांमध्ये सुरू होते. हे तपमान हळूहळू आणखी कमी झालं की बाष्पयुक्त हवा अतिसुवाहक द्रायूचं काम करते. अतिसुवाहक द्रायू म्हणजे सुपर कंडक्टिंग फ्लूओड. सुवाहक पदार्थाचं तपमान कमी झालं की ते अतिसुवाहक बनतात म्हणजे त्यांच्यातून वाहणा:या विजेला होणारा अवरोध (रेङिास्टन्स) शून्यवत होतो. वीज वाहताना तिला विरोध झाला की त्या तारेचं किंवा ज्या पदार्थातून वीज वाहते त्या पदार्थाचं तपमान वाढतं. विजेच्या दिव्यातली तार तापली की प्रकाशमान बनते कारण तिचा विजेच्या वहनाला होणारा विरोध. जेव्हा माध्यमाचं तपमान शून्य अंशाखाली जातं तेव्हा त्यातल्या अणूंची हालचाल कमी कमी होते आणि त्यांचा वीजप्रवाहाला होणारा अवरोध कमी होतो. अत्यंत अपवादात्मक परिस्थितीत हे तपमान खूपच कमी होतं. त्यामुळे त्यातून वीज सहजपणो आणि नेहमीपेक्षा जास्त वेगाने वाहून नेली जाते. विद्युत्पाताच्या मार्गात आलेल्या व्यक्तीच्या शरीरातील विरोधाने तो प्रवाह तापण्याच्या आत तो त्या व्यक्तीच्या शरीरातून किंवा व्यक्तीच्या शरीराजवळून जमिनीत गेलेला असतो. ह्यावेळी त्या व्यक्तीला इजा होत नसावी आणि हवाही न तापल्यामुळं त्या हवेची हालचाल थंड वाटत असावी, असा एक अंदाज आहे. मात्र विजेनं माणसाला तिचं खरं स्वरूप जाणवू दिलेलं नाही. त्यामुळे सध्या तरी ह्या स्पष्टीकरणावर विश्वास ठेवणंच भाग आहे.

 

(लेखक विज्ञानाचे अभ्यासक आहेत.)