மின்னல் எப்படி உருவாகிறது?

இடி / மின்னல் (Thunderbolt / Lightning) எப்படி உருவாகிறது?

மழைக் காலங்களில், மிரளவைக்கும் இடி முழக்கங்களுடனும், கண்ணைப் பறிக்கும் பளிச்சிடும் ஒளியுடனும் மின்னல் (Lightning) தோன்றுவதைப் பார்க்கிறோம். சரி! அது எப்படி உருவாகிறது என்று தெரியுமா? இதற்கான விடையை இன்று பார்ப்போம்!

• கடல் நீர் மற்றும் பூமியின் மேற்பரப்பில் உள்ள மற்ற பிற நீர் நிலைகளில் / மூலங்களில் உள்ள நீர், சூரிய வெப்பத்தால் ஆவியாகி மேலே சென்று மழை மேகமாகிறது என்று நாம் படித்திருக்கிறோம்! பூமியின் மேற்பரப்பில் உள்ள வெப்பத்தால், அதன் மேலேயுள்ள காற்று சூடாகிறது. வெப்பக்காற்றுடன் நீராவி கலந்த சூடான ஈரக்காற்று, மென்மேலும் உயரத்தில் செல்கிறது. பல ஆயிரக்கணக்கான அடி உயரத்தில், வளிமண்டலத்தின் வெப்பநிலை, நீரின் உறைநிலை வெப்பத்திற்குக் கீழ் (அதாவது, 0 டிகிரி செல்சியஸுக்குக் குறைவாக;) இருக்கும். அங்கு சென்ற, ஈரக்காற்றில் உள்ள நீர்த்திவலைகள், உறைந்து பனிப்படிகங்களாக மாறி மழை மேகமாக உருவாகிறது. இவ்வாறு சூடான ஈரக்காற்று தொடர்ந்து மேலே செல்வதால், மேகத்தின் அளவும் தொடர்ந்து பெரிதாகிறது.

• பனிக்கட்டிகள் லேசாக இருப்பதால், அவை மேகங்களின் மேற்பகுதியில் மிதந்து கொண்டிருக்கும். மேகத்தின் கீழ்ப்பகுதியில் மிதமான வெப்பம் இருக்கும் நிலையில், உறையாத நிலையில், நீர்த்துளிகள் இருக்கும். மேலும் நீர்த்துளிகள், பனிக்கட்டிகளை விட கனமானவை.

• வளிமண்டலத்தில் ஏற்படும் சீரற்ற காற்றுக் கொந்தளிப்பினால் (Turbulence) அதிவேகமாக இடம் பெயரும் நீர்த்துளிகளும் பனிக்கட்டிகளும் ஒன்றுடனொன்று மோதிக்கொள்கின்றன. இந்நிகழ்வின்போது மின்னூட்டம் பெற்ற நிலை மின் துகள்கள் (Static Electric Charges) தூண்டப்படுகின்றன. இதை விளக்க, உதாரணமாக, ஒரு எளிமையான சோதனையைப் பற்றிப் பார்ப்போம்.

நிலை மின்னேற்றம் / மின்னிறக்கம் (உதாரணம்)

உதாரணமாக, ஒரு பலூனை ஊதி, உலர்வாக உள்ள நம் தலைமுடியில் சில நொடிகள் தேய்த்து விட்டு மெதுவாக எடுக்கும்போது, தலைமுடி பலூனுடன் ஒட்டிக் கொண்டு மேலெழும்பும். இதற்குக் காரணம், பலூன் தலைமுடியுடன் உராயும்போது, அவையிரண்டும் எதிரெதிர் மின்னூட்டம் (நேர் / எதிர்) பெறுகின்றன. அதாவது மின்னேற்றம் (Electric Charging) நடைபெறும். பலூனுக்கு எதிரான மின்னுட்டத்தை தலை முடி பெறும்போது எதிரெதிர் மின்னூட்டங்கள் ஈர்க்கப்படுவதால், முடி பலூனுடன் ஒட்டி மேலெழும்புகிறது. இவ்வாறாக மின்னேற்றம் பெற்ற ஒரு பொருளிலிருந்து மற்றொரு பொருளுக்கு நிலை மின்சாரம் பாய்வதை மின்னிறக்கம் (Electric Discharging) என்கிறோம். கீழேயுள்ள படத்தில் இந்த நிகழ்வைக் காணலாம்.

இடி / மின்னல்

சரி! மீண்டும் மேகத்தின் மின்னேற்றத்திற்கு வருவோம்! ஒரு பொம்மையில் உள்ள சிறிய AA மின்கலத்தின் (AA பேட்டெரி) இரு முனைகளில் + மற்றும் ​​​– என்று குறியிடப்பட்டு இருப்பதைக் காணலாம். அதுபோல, நேர் மின்னூட்டம் (+) மற்றும் எதிர் மின்னூட்டம் (–) பெற்ற இரண்டு விதமான மின் துகள்கள் முறையே, மேகத்தின் மேல் மற்றும் கீழ் பகுதிகளில் உருவாகின்றன. இவ்வாறு மிகப் பெரிய அளவில் மின்னூட்டம் பெற்ற துகள்கள் தூண்டப்பட்டு மேகத்தில் மிக வலிமையான மின் ஆற்றல் (Electric Energy) தேக்கப்படுகிறது.

• மேகத்தின் அடிப்பகுதியில் இருக்கும் மின்னூட்டதிற்கு எதிர் வகையான மின்னூட்டம், நிலப்பரப்பின் மேல் உருவாகும் நிலையில், (அதாவது நேர் மின்னூட்டம்), மேகத்தில் தேக்கப்பட்டுள்ள மின்னாற்றலால், மேகத்திற்கும், நிலப் பரப்பிற்கும் இடையே ஒரு வலிமையான அதி உயர் மின்னழுத்த வேறுபாடு (Electric Potential Difference) ஏற்படும். இந்த மின்னழுத்தம் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவைத் தாண்டும் போது, மேகத்திற்கும் நிலப்பரப்பிற்கும் இடையே மிக வலிமையான அதி உயர் மின்சாரம் கடத்தப்படுகிறது.

• இவ்வாறு மேகத்திலிருந்து சீறிப் பாயும் மின்னோட்டத்தால் இரண்டு நிகழ்வுகள் நடைபெறுகின்றன; மிக அதி உயர் மின்னோட்டத்தால் வளிமண்டலத்தில் உள்ள காற்றின் மூலக்கூறுகள் ஒன்றுடனொன்று மிக வேகமாக மோதிக் கொள்ளும்போது, ஒளியும் வெப்பமும் வெளிப்படுகின்றன.
  1. மின்னல்: மேகத்தின் கீழ்பகுதியில் குவிந்துள்ள எதிர் மின்னூட்டத் துகள்கள், நேர் மின்னூட்டம் பெற்ற நிலப்பகுதிக்கு மின்னிறக்கம் செய்யப்படுகின்றன. அப்போது அயனியாக்கம் (Ionization) செய்யப்பட்ட வாயுக்களின் பாதையில், முந்திக்கொண்டு முதலில் வெளிப்படும் வலிமையான முதன்மை ஒளி வெட்டு, நிலத்தை அடைந்ததும், மின்னோட்டம் நிலத்திலிருந்து மேலே மேகத்தை நோக்கித் திரும்பிச் செல்லும். இதனால் கண்ணைப் பறிப்பது போல் ஏற்படும் பளிச்சிடும் ஒளிதான், நாம் பார்க்கும் மின்னல் ஒளி! அப்போது வெளிப்படும் ஆற்றல் ஏறத்தாழ நூறு கோடி ஜூல்கள் (Joules) இருக்கும்! முதன்மை மின்னல் வெட்டு வெளிவரும் போது அதனுடன் பல கிளைகளாக பலப்பல மின்னல் கீற்றுகள் சீரற்ற பல விதமான பாதைகளில் பிரிந்து செல்லும்.
  2. இடி: இப்படி அதி உயர் மின்சாரம் பாயும்போது வெளிப்படும் வெப்பத்தால் (அதாவது ஏறத்தாழ 50,000 டிகிரி ஃபாரன்ஹீட்; சூரியனின் மேற்பரப்பில் உள்ள வெப்பநிலையைவிட அதிகம்.), வளிமண்டலத்தில் உள்ள காற்று சூடாகி விரிவடைகிறது. அப்போது ஏற்படும் ஒலிதான் நாம் கேட்கும் இடி முழக்கம்!

மேகத்திலிருந்து நிலத்திற்கு மின்னிறக்கம் நடைபெறுவது போல், எதிரெதிர் மின்னூட்டம் கொண்ட மேகங்களுக்கு இடையிலும் மின்னோட்டம் பாய்ந்து இடியுடன் கூடிய மின்னல் உண்டாகிறது.

இப்படிப் பலவிதங்களில் உருவாகும் மின்னல் மற்றும் இடி முழக்கங்களை டஸ்டின் ஃபேர்ரெல் விஷுவல் கான்செப்ட்ஸ் (Dustin Farrel Visual Concepts) நிறுவனம் அழகாக பதிவு செய்துள்ளது. கீழுள்ள வீடியோவைக் க்ளிக் செய்து பார்க்கவும்: