Chapter 5: প্রাকৃতিক ঘটনা ও তার বিশ্লেষণ (Natural Phenomena & Analysis)
সম্পূর্ণ প্রশ্নোত্তর | 16 MCQ | 8 SAQ | 6 Broad Questions
স্থির তড়িৎ
ঘর্ষণে উৎপন্ন — উলের জামা, স্ফুলিঙ্গ
কিউমুলোনিম্বাস
12-13 km উঁচু বজ্রমেঘ, আধান পৃথক
বজ্রপাত (Lightning)
≈30,000°C, রিটার্ন স্ট্রোক, CG/CC/IC
মেঘ গর্জন (Thunder)
শূন্যস্থান → সংঘাত তরঙ্গ → আলো আগে, শব্দ পরে
MCQ - বহুবিকল্পভিত্তিক প্রশ্নোত্তর
16 টিSAQ - সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর
8 টিউত্তর:
স্থির তড়িৎ (Static Electricity): ঘর্ষণ বা আবেশের ফলে কোনো অন্তরিত (Insulated) বস্তুতে তড়িৎ আধান উৎপন্ন হয়ে স্থির অবস্থায় জমে থাকলে তাকে স্থির তড়িৎ বলে। এটি ধীরে ধীরে বাতাসের আয়নের মাধ্যমে ক্ষরিত (Discharge) হতে পারে বা হঠাৎ স্ফুলিঙ্গ আকারে নির্গত হতে পারে。
দৈনন্দিন উদাহরণ:
- উলের জামা খোলা: শীতকালে শুষ্ক বাতাসে উলের জামা শরীরের সাথে ঘর্ষণে তড়িতাহিত হয়। জামা খোলার সময় ক্ষুদ্র স্ফুলিঙ্গ ও চিঁড় চিঁড় শব্দ হয়।
- অন্ধকারে নাইলনের মশারিতে হাত বোলানো: উলের জামা পরে নাইলনের মশারির গায়ে হাত বুলালে নীলচে আভা ও ক্ষুদ্র স্ফুলিঙ্গ দেখা যায়।
- প্লাস্টিকের চিরুনি দিয়ে চুল আঁচড়ানো: চিরুনি তড়িতাহিত হয়ে কাগজের টুকরোকে আকর্ষণ করে।
উত্তর:
বিভব পার্থক্য (Potential Difference বা Voltage): কোনো পরিবাহীর দুই প্রান্তের বা দুটি বিন্দুর মধ্যে তড়িৎ বিভবের (Electrical Potential) যে পার্থক্য, তাকে বিভব পার্থক্য বলে। এটি তড়িৎ প্রবাহের 'চালিকা শক্তি' (Driving Force) — অনেকটা জলের উচ্চতার পার্থক্যের মতো। একক: ভোল্ট (V)।
তড়িৎ প্রবাহের সাথে সম্পর্ক (ও'মের সূত্র): V = IR — বিভব পার্থক্য (V) = তড়িৎ প্রবাহ (I) × রোধ (R)। বিভব পার্থক্য যত বেশি, প্রবাহ তত বেশি (রোধ স্থির থাকলে)। বিভব পার্থক্য না থাকলে (যেমন ড্রাইসেল খুলে নিলে) কোনো তড়িৎ প্রবাহ ঘটে না। ড্রাইসেলের গায়ে 1.5 V লেখা — অর্থাৎ এর দুই প্রান্তে 1.5 ভোল্ট বিভব পার্থক্য বিদ্যমান।
উত্তর:
কিউমুলোনিম্বাস (Cumulonimbus): 'বজ্রবিদ্যুৎ ভরা বর্ষণ মেঘ' — এই ধরনের মেঘ থেকেই বজ্রপাতসহ প্রবল বৃষ্টি, শিলাবৃষ্টি ও কখনো টর্নেডো সৃষ্টি হয়。
গঠন প্রক্রিয়া:
- অনেকটা অঞ্চল জুড়ে জলীয় বাষ্পভরা বায়ু উপরের দিকে উঠতে থাকে। আশপাশ থেকেও বায়ু এসে যোগ দেয়।
- উপরে বায়ুর উষ্ণতা ও চাপ কম — বায়ু ঠান্ডা হয় → জলীয় বাষ্প জমে জলকণা তৈরি হয়।
- বাষ্প জমে জল হলে লীনতাপ (Latent Heat) নির্গত হয় — এই তাপে বায়ু আশপাশের তুলনায় গরম ও হালকা থাকে → আরও উপরে উঠতে থাকে।
- এভাবে মেঘ 12-13 কিমি বা তারও বেশি উচ্চতা পর্যন্ত পৌঁছায়। উপরে জল জমে বরফের ছোটো টুকরোও গঠিত হয়।
বৈশিষ্ট্য: অত্যন্ত উল্লম্ব বিস্তার, নীচের দিক ঋণাত্মক ও উপরের দিক ধনাত্মক আধানে আহিত, বজ্রপাত ও মুষলধারে বৃষ্টির উৎস।
উত্তর:
আধান পৃথকীকরণ প্রক্রিয়া:
- বায়ুতে আগে থেকেই বিভিন্ন ধরনের আহিত কণা (আয়ন) বিদ্যমান থাকে — কসমিক রশ্মি, ভূপৃষ্ঠের তেজস্ক্রিয়তা ইত্যাদির কারণে।
- মেঘের অভ্যন্তরে জলকণা ও বরফকণাগুলি প্রবল বায়ুপ্রবাহে উপরে-নীচে চলাচল করতে থাকে।
- এই চলাচলের সময় জলকণা ও বরফকণাগুলির গায়ে বায়ুর আহিত কণাগুলি (আয়ন) জমা হয়।
- গুরুত্বপূর্ণ পর্যবেক্ষণ: যে জলকণাগুলি নীচের দিকে নামে, সেগুলিতে সাধারণত ঋণাত্মক (-) আধান জমা হয়। আর যে জলকণাগুলি উপরে উঠতে থাকে, সেগুলিতে ধনাত্মক (+) আধান জমে।
- ফলে মেঘের নীচের দিক ঋণাত্মক ও উপরের দিক ধনাত্মক তড়িৎগ্রস্ত হয়ে পড়ে।
এছাড়া বরফকণার সংঘর্ষে ইলেকট্রন স্থানান্তরও আধান পৃথকীকরণে ভূমিকা রাখে — বড় বরফকণা ঋণাত্মক ও ছোট বরফকণা ধনাত্মক হয়।
উত্তর:
বজ্রপাত (Lightning): মেঘ ও মাটির (বা দুই মেঘের) মধ্যে অতি উচ্চ বিভব পার্থক্যের কারণে বায়ুর অন্তরক ধর্ম ভেঙে দিয়ে যে প্রকাণ্ড তড়িৎ স্ফুলিঙ্গ (Electric Spark) সৃষ্টি হয়, তাকে বজ্রপাত বলে।
ঘটনার ধাপ:
- ধাপ ১ — আধান সঞ্চয়: মেঘের নীচের দিকে ঋণাত্মক (-) আধান প্রচুর পরিমাণে জমা হয়।
- ধাপ ২ — আবেশ: মেঘ মাটির কাছে এলে, তড়িৎ আবেশে (Induction) মাটিতে ধনাত্মক (+) আধান জমা হয়।
- ধাপ ৩ — বিভব পার্থক্য বৃদ্ধি: মেঘ ও মাটির মধ্যে বিভব পার্থক্য ক্রমশ বাড়তে থাকে — কোটি কোটি ভোল্ট পর্যন্ত।
- ধাপ ৪ — স্টেপড লিডার (Stepped Leader): মেঘ থেকে ঋণাত্মক আধানের একটি পথ (Leader) ধাপে ধাপে মাটির দিকে নেমে আসে — চোখে দেখা যায় না, অত্যন্ত দ্রুত।
- ধাপ ৫ — রিটার্ন স্ট্রোক (Return Stroke): লিডার মাটির কাছাকাছি এলে মাটি থেকে প্রবল ধনাত্মক আধান উপরে উঠে আসে — এই রিটার্ন স্ট্রোকই আমরা আলোর ঝলকানি হিসেবে দেখি (তীব্র আলো, ≈30,000°C তাপ)।
উত্তর:
মেঘ গর্জন (Thunder) সৃষ্টির কারণ:
বজ্রপাতের সময় রিটার্ন স্ট্রোকে বায়ু দিয়ে অতি উচ্চ তড়িৎ প্রবাহ (≈30,000 অ্যাম্পিয়ার) প্রবাহিত হয় → বায়ু তাৎক্ষণিকভাবে প্রচণ্ড উত্তপ্ত (≈30,000°C — সূর্যের পৃষ্ঠের চেয়ে 5 গুণ বেশি) হয় ও বিপুলভাবে প্রসারিত হয়। এই আকস্মিক প্রসারণের ফলে বায়ুতে সাময়িক শূন্যস্থান (Vacuum) সৃষ্টি হয়। শূন্যস্থান পূরণ করতে চারপাশের বায়ু ধেয়ে এসে প্রচণ্ড সংঘাত তরঙ্গ (Shockwave) সৃষ্টি করে — এই সংঘাত তরঙ্গই বিকট গর্জন (Thunder/বাজ পড়ার আওয়াজ) রূপে আমরা শুনতে পাই।
আলো আগে, শব্দ পরে:
- আলোর বেগ (c): ≈ 3 × 10⁸ m/s (প্রায় তাৎক্ষণিক — চোখের পলকে)।
- শব্দের বেগ (v): বাতাসে ≈ 340 m/s (আলোর চেয়ে প্রায় 9 লক্ষ গুণ ধীর)।
- তাই বজ্রপাতের আলো (Lightning Flash) ঘটার সাথে সাথেই দেখা গেলেও, শব্দ (Thunder) আমাদের কানে পৌঁছতে সময় নেয়। দূরত্ব যত বেশি, আলো ও শব্দের মধ্যে সময়ের ব্যবধান তত বেশি। (প্রতি 3 সেকেন্ড ≈ 1 কিমি দূরত্ব)।
উত্তর:
বিভব পার্থক্য যেখানেই চরমে পৌঁছায়, সেখানেই বজ্রপাত ঘটতে পারে। প্রধানত তিন প্রকার:
- মেঘ থেকে মাটিতে (Cloud-to-Ground, CG): সবচেয়ে বিপজ্জনক ও সবচেয়ে পরিচিত। মেঘের ঋণাত্মক নীচের অংশ থেকে মাটির ধনাত্মক আধানের দিকে বজ্রপাত হয়। (কখনো মাটি থেকে মেঘেও হয় — Positive Lightning)।
- দুটি ভিন্ন মেঘের মধ্যে (Cloud-to-Cloud, CC): একটি মেঘের এক প্রান্ত ও অন্য মেঘের বিপরীত আধানের মধ্যে বিভব পার্থক্য চরমে পৌঁছালে। আকাশে আলোর ঝলকানি দেখা যায়, কিন্তু মাটিতে সরাসরি আঘাত করে না বলে কম বিপজ্জনক।
- একই মেঘের ভিন্ন অংশের মধ্যে (Intra-Cloud, IC): একই মেঘের নীচের ঋণাত্মক অংশ ও উপরের ধনাত্মক অংশের মধ্যে বজ্রপাত। সবচেয়ে বেশি সংখ্যক বজ্রপাত এই ধরনেরই হয়। আকাশে চমকানি (Sheet Lightning) দেখা যায়, গর্জন তুলনামূলক কম।
উত্তর:
বজ্রপাত থেকে বাঁচতে সতর্কতা (Lightning Safety):
যা করবেন (DO):
- বজ্রপাতের আশঙ্কা হলে সাথে সাথে নিরাপদ স্থানে (পাকা বাড়ি/গাড়ির ভেতর) আশ্রয় নিন। গাড়ির ধাতব কাঠামো ফ্যারাডে কেজ (Faraday Cage) হিসেবে কাজ করে — ভেতরের মানুষ সুরক্ষিত।
- খোলা মাঠে থাকলে উঁচু গাছ, খুঁটি, পাহাড় থেকে দূরে গিয়ে নীচু হয়ে (Crouch position) বসে পড়ুন — পা জোড়া করে, মাথা নীচু করে, কান বন্ধ করে। মাটিতে শুয়ে পড়বেন না।
- জলাশয় (পুকুর, নদী, সমুদ্র) থেকে অবিলম্বে বেরিয়ে আসুন — জল তড়িৎ সুপরিবাহী।
যা করবেন না (DON'T):
- গাছের নীচে আশ্রয় নেবেন না — বজ্রপাত উঁচু বস্তুতে আগে পড়ে। গাছের নীচে থাকা 'সাইড ফ্ল্যাশ'-এ আক্রান্ত হওয়ার ঝুঁকি।
- টেলিফোন (ল্যান্ডলাইন), বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতি, ধাতব পাইপ স্পর্শ করবেন না — তারের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবেশ করতে পারে। মোবাইল ফোন (ওয়্যারলেস) তুলনামূলক নিরাপদ।
- খোলা মাঠে একা দাঁড়িয়ে থাকবেন না — দলবদ্ধভাবে থাকলে ছড়িয়ে যান।
- ছাতা ব্যবহার করবেন না (ধাতব কাঠামো বজ্রপাত আকর্ষণ করে)।
30/30 নিয়ম: বজ্রপাতের আলো দেখার 30 সেকেন্ডের মধ্যে শব্দ শুনলে সঙ্গে সঙ্গে আশ্রয় নিন — শেষ শব্দ শোনার 30 মিনিট পর নিরাপদ স্থান থেকে বেরোবেন।
Broad Questions - বড়ো প্রশ্নোত্তর
6 টিস্থির তড়িৎ (Static Electricity)
ঘর্ষণ বা আবেশের ফলে কোনো অন্তরিত বস্তুতে তড়িৎ আধান উৎপন্ন হয়ে স্থির অবস্থায় জমে থাকাকে স্থির তড়িৎ বলে।
পরীক্ষা ১ — নাইলনের মশারিতে স্ফুলিঙ্গ:
শীতের রাতে অন্ধকার ঘরে জানালা-দরজা বন্ধ করে পর্দা টাঙানো থাকলে উলের জামা পরে নাইলনের মশারির গায়ে হাত বোলালে ঘর্ষণের ফলে নীলচে ক্ষুদ্র স্ফুলিঙ্গ দেখা যায় ও চিঁড় চিঁড় শব্দ হয় — এটি ইলেকট্রন স্থানান্তরের ফলে আধান উৎপন্নের প্রমাণ।
পরীক্ষা ২ — আধানযুক্ত পাত পরীক্ষা:
দুটি ধাতব পাত (A ও B) স্ট্যান্ডে দাঁড় করিয়ে ড্রাইসেলের দুই প্রান্তের সাথে যুক্ত করলে পাতদুটি তড়িতাহিত হয়। খেয়াল: A (+) ও B (-) চিহ্নিত। বাতাসের আয়ন ধীরে ধীরে এই আধান ক্ষরণ করে।
দৈনন্দিন উদাহরণ ও প্রয়োগ:
- উলের জামা খোলায় স্ফুলিঙ্গ, প্লাস্টিকের চিরুনিতে কাগজ আকর্ষণ।
- ফটোকপিয়ার ও লেজার প্রিন্টার — স্থির তড়িতের নীতিতে কাজ করে।
- ইলেকট্রোস্ট্যাটিক প্রেসিপিটেটর — শিল্পের ধোঁয়া থেকে কণা অপসারণ।
- কার্পেটে হাঁটার পর দরজার নবে শক — বিপুল ভোল্টেজ কিন্তু কম কারেন্ট।
বিভব পার্থক্য (V)
দুটি বিন্দুর মধ্যে তড়িৎ বিভবের পার্থক্য — তড়িৎ প্রবাহের চালিকা শক্তি। একক: ভোল্ট (V)। ড্রাইসেলের গায়ে 1.5 V — দুই প্রান্তে 1.5 ভোল্ট বিভব পার্থক্য।
তড়িৎ প্রবাহ (I)
পরিবাহীর মধ্য দিয়ে আধানের প্রবাহ। একক: অ্যাম্পিয়ার (A)। ধাতুতে ইলেকট্রনের, তরলে আয়নের চলাচল।
সম্পর্ক — ও'মের সূত্র:
V = IR (যেখানে R = রোধ, Ω)। বিভব পার্থক্য দ্বিগুণ করলে প্রবাহ দ্বিগুণ (রোধ অপরিবর্তিত থাকলে)।
উদাহরণ:
পানির ট্যাঙ্কের উচ্চতা = বিভব পার্থক্য, পাইপের জলপ্রবাহ = তড়িৎ প্রবাহ, পাইপের সরুতা = রোধ। যত ওপরে ট্যাঙ্ক (বেশি V), তত জোরে জল (বেশি I) নামবে।
কিউমুলোনিম্বাস মেঘ গঠন:
জলীয় বাষ্পভরা বায়ু উপরে উঠে ঠান্ডা হয়ে মেঘ গঠন করে। লীনতাপ নির্গত হয়ে বায়ুকে আরও হালকা করে → বায়ু আরও উপরে উঠে 12-13 km উঁচু মেঘ গঠন করে।
আধান পৃথকীকরণ:
বায়ুতে বিদ্যমান আয়নগুলি জলকণা/বরফকণার গায়ে জমে। নীচের দিকে নামা কণা → ঋণাত্মক (-), উপরে ওঠা কণা → ধনাত্মক (+) আধানে আহিত হয়। বরফকণার সংঘর্ষ: বড় কণা (-), ছোট কণা (+) আধান পায়।
বজ্রপাত:
মেঘ (-) ও মাটি (+) এর মধ্যে কোটি কোটি ভোল্ট বিভব পার্থক্য → বায়ুর অন্তরক ধর্ম ভেঙে যায় → স্টেপড লিডার (-) নীচে নামে → আপস্ট্রিমার (+) উপরে ওঠে → সংযোগ → রিটার্ন স্ট্রোক (প্রকাণ্ড স্ফুলিঙ্গ, ≈30,000°C) → প্রচণ্ড আলো (Lightning) ও শব্দ (Thunder)।
সতর্কতা:
করণীয়: পাকা বাড়ি/গাড়ির ভেতর আশ্রয়, খোলা মাঠে নীচু হয়ে বসা, জলাশয় থেকে বেরিয়ে আসা। বর্জনীয়: গাছের নীচে দাঁড়ানো, ধাতব বস্তু/ল্যান্ডলাইন/বৈদ্যুতিক যন্ত্র স্পর্শ না করা, ছাতা ব্যবহার না করা, শুয়ে না পড়া। 30/30 নিয়ম: 30 সেকেন্ডের মধ্যে শব্দ → আশ্রয়; 30 মিনিট পর বেরোনো।
বজ্রপাত নিরোধক (Lightning Conductor/Arrester):
বাড়ির ছাদে সবার ওপরে একটি ধাতব দণ্ড (তামা/অ্যালুমিনিয়াম) স্থাপন করা হয়। এটি একটি মোটা তামার তারের মাধ্যমে সরাসরি মাটির গভীরে (আর্দ্র মাটিতে) প্রোথিত ধাতব পাতের সাথে যুক্ত থাকে। বজ্রপাত হলে এই দণ্ডে প্রথমে আঘাত করে এবং সম্পূর্ণ তড়িৎ নিরাপদে মাটিতে চলে যায় — বাড়ি ও মানুষ সুরক্ষিত থাকে (ফ্যারাডে কেজ নীতি)।
প্রকারভেদ:
CG (Cloud-to-Ground), CC (Cloud-to-Cloud), IC (Intra-Cloud)।
কারণ:
মেঘের মধ্যে তীব্র বায়ুপ্রবাহে আধান পৃথকীকরণ → বিপুল বিভব পার্থক্য → তড়িৎ ক্ষরণ।
উপকারিতা:
(i) নাইট্রোজেন স্থিতিকরণ (Nitrogen Fixation): বজ্রপাতের উচ্চ তাপে N₂ + O₂ → NO → NO₂ → HNO₃ — বৃষ্টির সাথে মাটিতে পড়ে প্রাকৃতিক নাইট্রোজেন সার হিসেবে কাজ করে — উদ্ভিদের পুষ্টি। (ii) বায়ুমণ্ডলের তড়িৎ ভারসাম্য বজায় রাখে — পৃথিবী ও আয়নোস্ফিয়ারের মধ্যে গ্লোবাল ইলেকট্রিক্যাল সার্কিটের অংশ।
ঘর্ষণ (Friction):
দুটি ভিন্ন বস্তু ঘষলে ইলেকট্রন স্থানান্তর → একটি (+) অপরটি (-)। যেমন — উলের জামা ও শরীর।
আবেশ (Induction):
কোনো তড়িতাহিত বস্তু কাছে আনলে নিরপেক্ষ বস্তুতে বিপরীত আধান সমাবেশিত হয় — বস্তুকে স্পর্শ না করেই।
পরিবহণ (Conduction):
তড়িতাহিত বস্তুকে পরিবাহী দিয়ে স্পর্শ করালে আধান স্থানান্তরিত হয়।
বজ্রপাতে আবেশ:
মেঘ (-) মাটির কাছে এলে, তড়িৎ আবেশে মাটিতে (+) আধান জমা হয়। মাটি সাধারণত ঋণাত্মক, কিন্তু মেঘের প্রবল (-) আধানের প্রভাবে ইলেকট্রন দূরে সরে যায় ও ধনাত্মক আধান প্রকাশ পায়। এই আবেশের ফলেই মেঘ-মাটির মধ্যে বিভব পার্থক্য চরমে পৌঁছায় ও বজ্রপাত ঘটে।
মনে রেখো!
স্থির তড়িৎ: ঘর্ষণে উৎপন্ন, সঞ্চিত → ক্ষরিত | বিভব পার্থক্য (V): তড়িৎ প্রবাহের চালিকা শক্তি | কিউমুলোনিম্বাস: উল্লম্ব মেঘ 12-13 km, নীচে (-) উপরে (+) | বজ্রপাত: স্টেপড লিডার + রিটার্ন স্ট্রোক, ≈30,000°C | Thunder: শূন্যস্থান পূরণে সংঘাত তরঙ্গ | আলো আগে, শব্দ পরে: c >> v | সতর্কতা: গাছের নীচে নয়, নীচু হয়ে বসো, জলাশয় থেকে দূরে, 30/30 নিয়ম