WBBSE Class 8 Poribesh O Biggan Chapter 5 প্রাকৃতিক ঘটনা ও তার বিশ্লেষণ | Lightning & Static Electricity

স্থির তড়িৎ: ঘর্ষণ বা আবেশের ফলে কোনো অপরিবাহী (অন্তরিত) বস্তুতে তড়িৎ আধান উৎপন্ন হয়ে যদি তা স্থির অবস্থায় জমে থাকে, তবে তাকে স্থির তড়িৎ বলে। এটি হঠাৎ স্ফুলিঙ্গ আকারে মুক্ত হতে পারে।

দৈনন্দিন উদাহরণ:
১. শীতকালে উলের জামা খোলার সময় ঘর্ষণের ফলে জমে থাকা স্থির তড়িৎ মুক্ত হয়ে ক্ষুদ্র স্ফুলিঙ্গ ও চিঁড় চিঁড় শব্দ তৈরি করে।
২. প্লাস্টিকের চিরুনি দিয়ে শুকনো চুল আঁচড়ালে চিরুনি তড়িতাহিত হয়ে ছোটো কাগজের টুকরোকে আকর্ষণ করে।

বিভব পার্থক্য: কোনো পরিবাহীর দুই প্রান্তের মধ্যে তড়িৎ বিভবের যে পার্থক্য থাকে, তাকেই বিভব পার্থক্য বলে। এর একক হলো ভোল্ট (V)।

সম্পর্ক: বিভব পার্থক্য হলো তড়িৎ প্রবাহের মূল চালিকাশক্তি (Driving Force)। যেমন জলের উচ্চতার পার্থক্য না থাকলে জল প্রবাহিত হয় না, তেমনি বিভব পার্থক্য না থাকলে তারের মধ্য দিয়ে কোনো তড়িৎ প্রবাহিত হয় না।

গঠন: জলীয় বাষ্পপূর্ণ বাতাস ওপরের দিকে উঠে ঠান্ডা হয়ে মেঘ তৈরি করে। বাষ্প জলে পরিণত হওয়ার সময় লীনতাপ ছাড়ে, যা মেঘকে আরও হালকা করে ওপরের দিকে ঠেলে দেয়। এভাবে মেঘ ১২-১৩ কিমি উঁচু হয়ে বিশাল আকার ধারণ করে। একেই কিউমুলোনিম্বাস মেঘ বলে।

বৈশিষ্ট্য: এই মেঘের ওপরের দিক ধনাত্মক (+) এবং নিচের দিক প্রবল ঋণাত্মক (-) তড়িৎগ্রস্ত থাকে। এই মেঘ থেকেই ভয়ঙ্কর বজ্রপাত ও মুষলধারে বৃষ্টি হয়।

বায়ুমণ্ডলে থাকা বিভিন্ন আহিত কণা বা আয়ন মেঘের জলকণা ও বরফকুচির গায়ে আটকে যায়। মেঘের মধ্যে প্রবল হাওয়ায় যখন এই জলকণাগুলো ওঠা-নামা করে, তখন ভারী হয়ে নিচে নামতে থাকা কণাগুলোতে ঋণাত্মক (-) আধান এবং ওপরে ওঠা হালকা কণাগুলোতে ধনাত্মক (+) আধান জমা হয়। ফলে মেঘের ওপর ও নিচ আধানের ভিত্তিতে আলাদা হয়ে যায়।

মেঘের নিচের অংশ প্রবল ঋণাত্মক (-) আধানে আহিত থাকে। এটি যখন মাটির কাছাকাছি আসে, তখন তড়িৎ আবেশের ফলে মাটিতে বিপুল ধনাত্মক (+) আধান জমা হয়। মেঘ ও মাটির মধ্যে এই বিভব পার্থক্য যখন কোটি কোটি ভোল্টে পৌঁছায়, তখন বাতাসের বাধা ভেঙে প্রকাণ্ড স্ফুলিঙ্গের আকারে তড়িৎ মেঘ থেকে মাটিতে নেমে আসে। একেই বজ্রপাত বলে।

বজ্রপাত ও শব্দ একই সাথে আকাশে উৎপন্ন হয়। কিন্তু আলোর বেগ (সেকেন্ডে প্রায় ৩ লক্ষ কিমি) শব্দের বেগের (বাতাসে সেকেন্ডে মাত্র ৩৪০ মিটার) চেয়ে বহুগুণ বেশি। তাই বজ্রপাতের আলোর ঝলকানি আমরা প্রায় সাথে সাথেই দেখতে পাই, কিন্তু শব্দ কান পর্যন্ত পৌঁছতে কিছুটা সময় নেয়।

বিভব পার্থক্য চরমে পৌঁছালে তিনভাবে বজ্রপাত হতে পারে:
১. মেঘ ও মাটির মধ্যে: এটি সবচেয়ে বেশি বিপজ্জনক।
২. দুটি আলাদা মেঘের মধ্যে: আকাশে আলোর ঝলকানি দেখা যায়, কিন্তু মাটিতে আঘাত করে না।
৩. একই মেঘের মধ্যে: মেঘের নিচের ঋণাত্মক ও ওপরের ধনাত্মক অংশের মধ্যে।

• করণীয়: বজ্রপাত শুরু হলে দ্রুত পাকা বাড়ি বা গাড়ির ভেতরে আশ্রয় নিতে হবে। খোলা মাঠে থাকলে মাথা নিচু করে পা গুটিয়ে বসে পড়তে হবে। জলাশয় থেকে দূরে থাকতে হবে।
• বর্জনীয়: কোনোভাবেই লম্বা গাছের নিচে দাঁড়ানো যাবে না। মোবাইল বাদে ল্যান্ডলাইন বা অন্য কোনো বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতির তার স্পর্শ করা যাবে না। ছাতা ব্যবহার করা থেকে বিরত থাকতে হবে।

তড়িৎ উৎপাদন: দুটি আলাদা বস্তুকে একে অপরের সাথে ঘষলে একটি বস্তু থেকে ইলেকট্রন অন্য বস্তুতে চলে যায়। যে বস্তু ইলেকট্রন হারায় তা ধনাত্মক (+) এবং যে বস্তু তা গ্রহণ করে তা ঋণাত্মক (-) তড়িৎগ্রস্ত হয়। এভাবেই ঘর্ষণের ফলে স্থির তড়িৎ তৈরি হয়।

পরীক্ষা: শীতের রাতে অন্ধকার ঘরে উলের জামা পরে নাইলনের মশারির গায়ে হাত বোলালে ঘর্ষণের ফলে স্থির তড়িৎ তৈরি হয়। অন্ধকারে নীলচে রঙের ক্ষুদ্র স্ফুলিঙ্গ দেখা যায় এবং চিঁড় চিঁড় শব্দ শোনা যায়, যা আধান স্থানান্তরের প্রমাণ।

ব্যবহারিক প্রয়োগ: আধুনিক ফটোকপিয়ার বা জেরক্স মেশিন, লেজার প্রিন্টার এবং কলকারখানার চিমনি থেকে দূষক কণা আলাদা করার যন্ত্র (Electrostatic Precipitator) স্থির তড়িতের নীতির ওপর ভিত্তি করেই কাজ করে।

বিভব পার্থক্য (V): একটি পরিবাহীর দুই প্রান্তের মধ্যে তড়িৎ শক্তির যে পার্থক্য থাকে, তাকে বিভব পার্থক্য বলে (একক: ভোল্ট)।

তড়িৎ প্রবাহ (I): পরিবাহীর মধ্য দিয়ে তড়িৎ আধানের (ইলেকট্রন) একমুখী চলাচলকেই তড়িৎ প্রবাহ বলে (একক: অ্যাম্পিয়ার)।

সম্পর্ক ও ও’মের সূত্র: বিভব পার্থক্যই তড়িৎ প্রবাহকে নিয়ন্ত্রণ করে। ও’মের সূত্র অনুযায়ী: V = I × R (যেখানে R হলো রোধ)। অর্থাৎ, রোধ স্থির থাকলে বিভব পার্থক্য যত বাড়বে, তড়িৎ প্রবাহও ঠিক ততটাই বাড়বে।

উদাহরণ: জলের ট্যাঙ্ক যত উঁচুতে (বেশি বিভব) রাখা হবে, পাইপ দিয়ে জল ঠিক ততটাই বেশি বেগে (বেশি তড়িৎ প্রবাহ) নিচের দিকে পড়বে।

বজ্রপাত যখন মেঘ থেকে মাটিতে নেমে আসে, তখন বাতাসের মধ্য দিয়ে বিপুল পরিমাণ বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়। এর ফলে চারপাশের বাতাস মুহূর্তের মধ্যে সূর্যের পৃষ্ঠের চেয়েও প্রায় ৫ গুণ বেশি গরম (প্রায় ৩০,০০০°C) হয়ে হঠাৎ প্রসারিত হয়। এর ফলে সেখানে সাময়িক শূন্যতা বা ভ্যাকুয়াম (Vacuum) তৈরি হয়। সেই শূন্যস্থান পূরণের জন্য চারপাশের বাতাস প্রবল বেগে ছুটে এলে এক প্রচণ্ড সংঘাত তরঙ্গ বা শকওয়েভ (Shockwave) তৈরি হয়। বাতাসের এই প্রচণ্ড আলোড়নকেই আমরা মেঘের গর্জন বা বিকট শব্দ (Thunder) হিসেবে শুনতে পাই।

বজ্রপাত নিরোধক: উঁচু বহুতল বা বাড়িকে বজ্রপাতের হাত থেকে রক্ষা করার জন্য বাড়ির ছাদে যে ত্রিশূলের মতো ধাতব দণ্ড বসানো থাকে, তাকে বজ্রপাত নিরোধক বলে।

কীভাবে কাজ করে: ছাদের ওপরে থাকা ওই ধাতব দণ্ডটি (তামা বা অ্যালুমিনিয়াম) একটি মোটা তারের সাহায্যে সরাসরি মাটির অনেক গভীরে পোঁতা একটি ধাতব পাতের সাথে যুক্ত থাকে। বজ্রপাত মেঘ থেকে সবচেয়ে কাছের উঁচু বস্তু খোঁজে। তাই বজ্রপাত হলে তা সরাসরি ওই ধাতব দণ্ডে আঘাত করে এবং তারের মাধ্যমে নিরাপদে মাটিতে চলে যায়। এর ফলে বাড়িটি এবং ভেতরের মানুষ সম্পূর্ণ সুরক্ষিত থাকে।

বজ্রপাতকে আমরা শুধুমাত্র ধ্বংসাত্মক মনে করলেও প্রকৃতির ভারসাম্য রক্ষায় এর ব্যাপক গুরুত্ব রয়েছে।

১. নাইট্রোজেন আবদ্ধকরণ (Nitrogen Fixation): বাতাসে থাকা নাইট্রোজেন গ্যাসকে গাছ সরাসরি গ্রহণ করতে পারে না। বজ্রপাতের প্রচণ্ড তাপে বাতাসের নাইট্রোজেন ও অক্সিজেন যুক্ত হয়ে নাইট্রিক অক্সাইড এবং পরে নাইট্রিক অ্যাসিড তৈরি করে। এটি বৃষ্টির জলের সাথে মাটিতে পড়ে প্রাকৃতিকভাবে মাটির উর্বরতা বাড়ায় ও উদ্ভিদের পুষ্টি জোগায়।

২. বৈদ্যুতিক ভারসাম্য: পৃথিবী এবং বায়ুমণ্ডলের মধ্যে একটি বৈদ্যুতিক সার্কিট কাজ করে। বজ্রপাত পৃথিবীর এই গ্লোবাল তড়িৎ ভারসাম্য (Global Electrical Circuit) বজায় রাখতে সাহায্য করে।

তড়িৎ আবেশ: কোনো চার্জযুক্ত বস্তুকে স্পর্শ না করে শুধু কাছাকাছি এনে অন্য বস্তুতে বিপরীত আধান তৈরি করার প্রক্রিয়াকেই আবেশ বলে।

বজ্রপাতে ভূমিকা: কিউমুলোনিম্বাস মেঘের নিচের দিক প্রবল ঋণাত্মক (-) আধানে আহিত থাকে। এই মেঘ যখন মাটির খুব কাছাকাছি আসে, তখন তড়িৎ আবেশের ফলে মাটির ইলেকট্রনগুলো দূরে সরে যায় এবং মাটির উপরিভাগে বিপুল ধনাত্মক (+) আধান জমা হয়। এই আবেশের ফলেই মেঘ ও মাটির মধ্যে কোটি কোটি ভোল্টের বিভব পার্থক্য তৈরি হয়, যা বাতাস ভেদ করে বজ্রপাত ঘটানোর জন্য মূল কারণ।