One-fourth of India’s monsoon rain evaporates mid-air மேகத்திலிருந்து மறையும் மழைத்துளி: அறிவியல் உண்மை

 One-fourth of India’s monsoon rain evaporates mid-air

மேகத்திலிருந்து மறையும் மழைத்துளி: அறிவியல் உண்மை

மேகத்திலிருந்து விழும் மழைத்துளி, பூமியை வந்தடைவதற்குள் நடுவானிலேயே ஆவியாகி மறைந்துவிடுவதை அறிவியல் ரீதியாக "துணை-மேக மழைத்துளி ஆவியாதல்" (Sub-cloud raindrop evaporation) என்று அழைக்கிறார்கள்.

இந்திய வெப்பமண்டல வானிலை ஆய்வு நிறுவனம் (IITM, Pune) நடத்திய ஆய்வின்படி, இது எவ்வாறு சாத்தியமாகிறது என்பதைப் பார்ப்போம்:

1. வறண்ட மற்றும் வெப்பமான காற்று அடுக்கு

பூமிக்கு மேலே மிக உயரத்தில் குளிர்ந்த பகுதியில் மேகங்கள் உருவாகின்றன. ஆனால், அந்த மேகங்களுக்கு கீழே இருந்து பூமி வரை உள்ள காற்று மண்டல அடுக்கு (Sub-cloud layer) பெரும்பாலும் வெப்பமாகவும், ஈரப்பதம் குறைவாகவும் (வறண்டு) இருக்கும். மழைத்துளிகள் மேகத்திலிருந்து கீழே விழும்போது, இந்த வெப்பமான மற்றும் வறண்ட காற்று வழியாகத்தான் கடந்து வர வேண்டும்.

2. நடுவானில் நிகழும் ஆவியாதல்

வெப்பமான காற்று பகுதிக்குள் மழைத்துளிகள் நுழையும் போது, சுற்றியுள்ள வெப்பத்தின் காரணமாக அவை உடனடியாக ஆவியாகத் தொடங்குகின்றன. மழை மிக மெலிதாக (சின்னஞ்சிறு துளிகளாக) பெய்யும்போது, அவை பூமியைத் தொடுவதற்கு முன்பே 100% நடுவானிலேயே ஆவியாகிவிடும். அதேநேரம், பலத்த மழை பெய்யும்போது துளிகள் பெரிதாக இருப்பதால், அவை வேகமாக பூமியை வந்தடைகின்றன. எனினும், அவற்றின் ஒரு பகுதி ஆவியாகியே தீரும்.

3. ஐசோடோப் (Isotope) அறிவியல் சான்றுகள்

விஞ்ஞானிகள் மழைநீரில் உள்ள ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்சிஜன் அணுக்களை (Isotopes) ஆராய்ந்து இதை நிரூபித்துள்ளனர். மழைத்துளியில் உள்ள லேசான நீர் மூலக்கூறுகள் (Light molecules) காற்றில் வேகமாக ஆவியாகிவிடுகின்றன. பூமியில் விழும் மழைநீரைச் சோதித்தபோது, அதில் ஆவியாகாமல் எஞ்சியிருந்த கனமான நீர் மூலக்கூறுகள் (Heavy isotopes) மட்டுமே அதிக அளவில் இருந்தன. இதை வைத்தே 25% மழைநீர் நடுவானில் ஆவியாகிறது என்பதைக் கண்டுபிடித்தனர்.

4. மாறும் நிலைகள் (4% முதல் 61% வரை)

இந்தியப் பருவமழைக் காலத்தில் சராசரியாக 25% (நான்கில் ஒரு பங்கு) நீர் காற்றில் மறைகிறது. ஆனால், இது ஒவ்வொரு நாளும் ஒரே மாதிரியாக இருக்காது. அன்றைய நாளின் வெப்பம் மற்றும் காற்றின் வறட்சியைப் பொறுத்து, இந்த ஆவியாதல் வீதம் 4% முதல் 61% வரை மாறுபடும்.

💡 சுருக்கமாக: கொதிக்கும் பாத்திரத்திற்கு மேலே தண்ணீர் தெளித்தால் அது தரையில் படுவதற்குள் ஆவியாவது போல, மேகத்திலிருந்து விழும் மழைத்துளிகள் பூமியின் வெப்பமான காற்று மண்டலத்தால் நடுவானிலேயே உறிஞ்சப்படுகின்றன.

ஐசோடோப் நுட்பம்: விஞ்ஞானிகள் 25% இழப்பை எப்படிக் கண்டுபிடித்தார்கள்?

மழைநீரில் உள்ள ஹைட்ரஜன் (Hydrogen) மற்றும் ஆக்சிஜன் (Oxygen) அணுக்களின் ஐசோடோப்புகளை (Isotopes) ஆராய்ந்து, 25% மழைநீர் நடுவானில் ஆவியாவதை விஞ்ஞானிகள் எப்படி நிரூபித்தார்கள் என்பதன் முழுமையான விவரம்:

1. ஐசோடோப் (Isotope) என்றால் என்ன?

நமது பிரபஞ்சத்தில் உள்ள ஒவ்வொரு தனிமத்திற்கும் (Element) அணு நிறை (Atomic mass) மாறுபட்ட வடிவங்கள் இருக்கும். இவற்றை "ஐசோடோப்புகள்" என்பார்கள். தண்ணீர் என்பது இரண்டு ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஒரு ஆக்சிஜன் அணுக்களால் ($H_2O$) ஆனது. இதில் இரண்டு வகையான நீர் மூலக்கூறுகள் (Water molecules) உள்ளன:

• லேசான நீர் (Light Water - $H_2^{16}O$): இதில் சாதாரண ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஆக்சிஜன்-16 இருக்கும். இது எடை குறைவாக இருக்கும்.

• கனமான நீர் (Heavy Water - $H_2^{18}O$ அல்லது $HD^{16}O$): இதில் ஆக்சிஜன்-18 அல்லது டியூட்டீரியம் (Deuterium - கன ஹைட்ரஜன்) இருக்கும். இது எடை அதிகமாக இருக்கும்.

2. ஆவியாதலின் ரகசியம் (Fractionation Process)

இயற்கையின் விதிப்படி, வெப்பம் தாக்கும் போது எடை குறைந்த லேசான நீர் மூலக்கூறுகள் மிக வேகமாகவும் எளிதாகவும் ஆவியாகி (Evaporation) காற்றில் கலந்துவிடும். எடை அதிகமான கனமான நீர் மூலக்கூறுகள் அவ்வளவு எளிதில் ஆவியாகாது, அவை திரவ வடிவத்திலேயே நீடிக்க முயற்சிக்கும்.

3. விஞ்ஞானிகள் செய்த ஆராய்ச்சி (The Experiment)

புனேவைச் சேர்ந்த IITM விஞ்ஞானிகள் பருவமழைக் காலத்தில் மேகத்திலிருந்து விழும் மழைநீரையும், தரையை வந்தடைந்த மழைநீரையும் சேகரித்து அதன் "ஐசோடோப் தடம்" (Isotopic Signature) குறித்து அதிநவீன கருவிகள் மூலம் ஆய்வு செய்தனர்.

• மேகத்தில் இருக்கும் போது: மழை உருவாகி மேகத்திலிருந்து விழத் தொடங்கும்போது, அதில் லேசான மற்றும் கனமான நீர் மூலக்கூறுகள் இரண்டும் சமவிகித கலவையாக (Original balance) இருக்கும்.

• நடுவானில் நடப்பது: மழைத்துளி கீழே விழும்போது, வறண்ட காற்று மண்டலத்தை கடக்கிறது. அப்போது, அத்துளியில் இருக்கும் லேசான நீர் மூலக்கூறுகள் (Light isotopes) முதலில் வேகமாக ஆவியாகி நடுவானிலேயே மறைந்துவிடுகின்றன.

• தரையில் சேகரிக்கப்பட்ட நீர்: விஞ்ஞானிகள் பூமியில் விழுந்த மழைத்துளிகளை ஆராய்ந்தபோது, அதில் லேசான நீர் மூலக்கூறுகளின் அளவு மிகக் குறைவாகவும், கனமான நீர் மூலக்கூறுகளின் (Heavy isotopes) அளவு வழக்கத்திற்கு மாறாக மிக அதிகமாகவும் இருந்தது.

4. கணக்கீடு (How they calculated 25%)

மழைநீரில் கனமான ஐசோடோப்புகள் எந்த அளவுக்குச் செறிவூட்டப்பட்டிருக்கின்றன (Enrichment) என்பதைக் கணக்கிடுவதன் மூலம், நடுவானில் எவ்வளவு நீர் ஆவியாகிப் போயிருக்க வேண்டும் என்பதைத் துல்லியமாக அறிய முடியும். விஞ்ஞானிகள் இதற்கான கணித சூத்திரங்களைப் பயன்படுத்தி கணக்கிட்டபோது:

1. பூமியை வந்தடையும் முன்பே சராசரியாக 25% லேசான நீர் மூலக்கூறுகள் நடுவானில் ஆவியாகிவிட்டன என்பது உறுதியானது.

2. சில வறண்ட நாட்களில், லேசான மூலக்கூறுகள் பெருமளவில் ஆவியாகி, தரையில் விழுந்த நீரில் 61% வரை கனமான ஐசோடோப்புகளின் செறிவு காணப்பட்டது.

🏃‍♂️ முடிவுரை: மழைத்துளியில் இருக்கும் லேசான நீர் காற்றில் ஆவியாகி தப்பித்துவிட, தப்பித்த ஓட்டப்பந்தய வீரர்களைப் போல எஞ்சிய கனமான நீர் மட்டுமே தரையை வந்தடைகிறது. இந்த அணு அளவிலான "கைரேகையை" (Isotopic fingerprint) வைத்தே விஞ்ஞானிகள் இந்த அதிசயத்தை நிரூபித்துள்ளனர்.