7बादल, बारिश और हिम

गर्मियों की एक गरम दोपहर है। दोपहर के खाने के समय आसमान नीला था, जिसमें रुई के गोलों जैसे कुछ छोटे सफ़ेद बादल थे। तीन बजते-बजते उनमें से एक बढ़ गया है। वह ऊपर की ओर फूलता जाता है, ऊँचा और ऊँचा, किसी चपटे धूसर आधार पर खड़ी सफ़ेद फूलगोभी की तरह। उसका सिरा फैल जाता है। उसका आधार काला पड़ जाता है। ठंडी हवा का एक झोंका आता है, पहली मोटी बूँदें गिरती हैं, और बीस मिनट तक मूसलाधार बारिश होती है। फिर बादल आगे बढ़ जाता है, धूप लौट आती है, और गीले फ़ुटपाथों से भाप उठने लगती है।

वह बादल कहाँ से आया? वह किस चीज़ से बना है? और उन बीस मिनटों में कितनी बारिश हुई?

पहले से ज्ञात

किसी जगह और किसी समय पर हवा की दशा ही मौसम है: धूप, बादल, बारिश, हिम, तेज़ हवा, कोहरा; हम उसे मौसम-तालिका में लिखते हैं (अध्याय 1)। समुद्र, झीलों और ज़मीन का पानी ऊपर हवा में जाता है, और बारिश बनकर वापस नीचे आता है (अध्याय 3)। पानी का वाष्पन (द्रव से एक अदृश्य गैस), संघनन (गैस से फिर द्रव की नन्ही बूँदें) और जमना (द्रव से बर्फ़) कैसे होता है, और तापमापी तापमान को डिग्री सेल्सियस में कैसे नापता है, यह भौतिकी की पुस्तकें बताती हैं।

7.1 बादल क्या है?

हमारे आसपास की हवा में हमेशा कुछ पानी होता है, एक अदृश्य गैस के रूप में: जलवाष्प। जब हवा ऊपर उठती है, तो वह ठंडी होती है। जब वह काफ़ी ठंडी हो जाती है, तो उसकी जलवाष्प का कुछ भाग पानी की इतनी नन्ही बूँदों में संघनित हो जाता है कि हवा का हल्का-सा झोंका भी उन्हें तैराए रखता है। ऐसी अरबों बूँदें, एक-दूसरे से सटकर, एक ऐसा बादल बनाती हैं जो हमें दिखता है। बहुत ऊपर, जहाँ हवा बहुत ठंडी होती है, बूँदें जम जाती हैं, और बादल बर्फ़ के नन्हे टुकड़ों से बना होता है।

परिभाषा 7.1 (बादल और कोहरा)

बादल पानी की बहुत-सी नन्ही बूँदें, या बर्फ़ के बहुत-से नन्हे टुकड़े हैं, जो हवा में एक साथ तैर रहे हैं। कोहरा ऐसा बादल है जो ज़मीन को छूता है।

उदाहरण 7.2 (ठंडी सुबह में तुम्हारी साँस)

ठंडी सुबह में तुम्हारी साँस मुँह के सामने एक छोटा सफ़ेद बादल बना देती है। जो हवा तुम बाहर छोड़ते हो, वह गरम होती है और उसमें जलवाष्प होती है। ठंडी हवा उसे फ़ौरन ठंडा कर देती है, वाष्प नन्ही बूँदों में संघनित हो जाती है — और एक नन्हा-सा बादल दिखता है, जो बूँदों का फिर से वाष्पन होते ही ग़ायब हो जाता है।

बादल सफ़ेद होता है क्योंकि उसकी बूँदें सूर्य के प्रकाश को हर दिशा में बिखेर देती हैं। जब वह बहुत घना होता है, तो उसके आधार तक थोड़ा ही प्रकाश पहुँचता है, और नीचे से वह धूसर, या लगभग काला दिखता है: यह पानी से भरे भारी बादल का संकेत है।

7.2 बादलों के परिवार

बादल कई आकारों के होते हैं, और दुनिया भर में मौसम पर नज़र रखने वाले उन्हें एक ही तरह से छाँटते हैं: उनके आकार से और इससे कि वे कितनी ऊँचाई पर तैरते हैं।

परिभाषा 7.3 (बादलों के परिवार)

बादलों के चार परिवार जानने लायक़ हैं:

• कपासी मेघ: ढेर जैसे बादल, सफ़ेद और फूले हुए, चपटे आधार वाले, रुई के गोलों जैसे;
• स्तरी मेघ: परतदार बादल, एक चपटी धूसर चादर जो नीचे रहकर पूरे आसमान को ढक लेती है;
• पक्षाभ मेघ: रेशेदार बादल, पतले सफ़ेद धागे या घुँघराले लच्छे, बहुत ऊँचाई पर, बर्फ़ के बने;
• कपासी वर्षी मेघ: तूफ़ानी बादल, एक विशाल मीनार जो नीचे के एक काले आधार से बहुत ज़्यादा ऊँचाई तक उठती है, और जिसका सिरा अक्सर चपटा होकर फैल जाता है।

ये नाम बादलों का रूप बताते हैं: कपासी यानी कपास जैसा ढेर, स्तरी यानी परत जैसा, पक्षाभ यानी पंख जैसा, और वर्षी यानी बरसने वाला।

बादल कितनी ऊँचाई पर तैरते हैं? यह परिवार पर निर्भर करता है। नीचे के बादल, जैसे स्तरी मेघ और कपासी मेघ का आधार, ज़मीन से ठीक ऊपर से लेकर लगभग 2 किलोमीटर तक तैरते हैं। पक्षाभ मेघ बहुत ऊँचे तैरते हैं, उष्णकटिबंध और ध्रुवीय इलाक़ों के बाहर लगभग 5 से 13 किलोमीटर के बीच — अक्सर पृथ्वी के सबसे ऊँचे पर्वत से भी ऊँचे। कपासी वर्षी मेघ नीचे के आधार से लेकर बादलों की ऊँचाइयों के बिलकुल शीर्ष तक फैला होता है।

विधि 7.4 (बादल का नाम बताना)

आसमान को देखो और तीन सवाल पूछो:

1. क्या वह चपटे आधार वाला ढेर है? तो वह कपासी मेघ है — और अगर वह उठकर एक विशाल काली मीनार बन जाए, तो कपासी वर्षी मेघ।
2. क्या वह एक चपटी, एकसार चादर है जो पूरे आसमान को छिपा लेती है? तो वह स्तरी मेघ है।
3. क्या वह बहुत ऊँचाई पर पतले सफ़ेद धागों से बना है? तो वह पक्षाभ मेघ है।

टिप्पणी 7.5 (बादल मौसम बताते हैं)

नीले आसमान में छोटे कपासी मेघ का मतलब है साफ़ मौसम। धूसर स्तरी मेघ एक उदास दिन लाता है, कभी-कभी फुहार के साथ। कपासी वर्षी मेघ छोटी, तेज़ बौछार लाता है, अक्सर गरज, बिजली और हवा के झोंकों के साथ — कभी-कभी ओले भी। पक्षाभ मेघ बारिश नहीं लाते, पर जब वे फैलते और घने होते हैं, तो अक्सर एक दिन बाद बारिश होती है।

7.3 बारिश, हिम और ओले

बादल के अंदर नन्ही बूँदें एक-दूसरे से टकराकर जुड़ जाती हैं, या बूँदों की क़ीमत पर बर्फ़ के क्रिस्टल बढ़ते हैं। बादल की कोई बूँद, या कोई क्रिस्टल, जो काफ़ी बड़ा और भारी हो गया हो, अब तैर नहीं पाता: वह गिर पड़ता है।

परिभाषा 7.6 (वर्षण)

वर्षण वह पानी है जो बादल से ज़मीन पर गिरता है: बारिश (द्रव पानी की बूँदें), हिम (आपस में चिपके बर्फ़ के क्रिस्टलों से बने फाहे) या ओले (बर्फ़ की गोलियाँ, जो तूफ़ानी बादलों से गिरती हैं)।

बारिश होगी या हिम गिरेगा, यह उस हवा के तापमान पर निर्भर करता है जिससे होकर वर्षण नीचे गिरता है। हिम के फाहे ठंडे बादल में ऊँचाई पर बनते हैं। अगर नीचे की हवा काफ़ी देर तक $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ से ऊपर हो, तो वे नीचे आते-आते पिघल जाते हैं और हम तक बारिश बनकर पहुँचते हैं। अगर ज़मीन तक पूरी हवा जमा देने वाली ठंडी हो, तो वे हिम बनकर पहुँचते हैं।

ओले सिर्फ़ कपासी वर्षी मेघ से गिरते हैं। मीनार के अंदर ऊपर की ओर चलने वाली तेज़ हवाएँ बर्फ़ की गोलियों को कई बार ऊपर-नीचे ले जाती हैं; हर चक्कर बर्फ़ की एक नई परत जोड़ देता है, प्याज़ की परतों की तरह, जब तक ओला इतना भारी न हो जाए कि हवा उसे थाम न सके।

7.4 मौसम को नापना

कितनी बारिश हुई, कितनी गरमी थी या हवा किधर से चली, यह बताने के लिए शब्द काफ़ी नहीं हैं: हमें उपकरण चाहिए, और संख्याएँ।

परिभाषा 7.7 (वर्षामापी)

वर्षामापी एक बरतन है जो अपने मुँह पर गिरने वाली बारिश को इकट्ठा करता है। उसमें इकट्ठा पानी की गहराई मिलीमीटर में नापी जाती है: “5 मिलीमीटर बारिश” का अर्थ है कि अगर बारिश का पानी न बहता और न ज़मीन में रिसता, तो समतल ज़मीन पर पानी की 5 मिलीमीटर गहरी परत बन जाती।

टिप्पणी 7.8 (एक मिलीमीटर बारिश बहुत पानी है)

वर्षामापी में एक मिलीमीटर बारिश बहुत थोड़ी दिखती है। पर एक मीटर गुणा एक मीटर के ज़मीन के वर्ग पर यह एक लीटर पानी है: एक बड़ी बोतल। एक हज़ार वर्ग मीटर के स्कूल के मैदान पर 10 मिलीमीटर की बारिश दस हज़ार लीटर पानी लाती है: 10-10 लीटर की एक हज़ार बाल्टियाँ भरने के लिए काफ़ी।

परिभाषा 7.9 (वायु-दिशासूचक)

वायु-दिशासूचक एक तीर है जो किसी खंभे पर आज़ादी से घूमता है। हवा उसकी पूँछ को धकेलती है, इसलिए तीर हमेशा उस दिशा की ओर इशारा करता है जिधर से हवा आ रही है।

परिभाषा 7.10 (मौसम केंद्र)

मौसम केंद्र वह जगह है जहाँ हर दिन, हमेशा एक ही तरीक़े से, उपकरणों से मौसम नापा जाता है: हवादार सफ़ेद बक्से में एक तापमापी, खुली जगह में एक वर्षामापी, और एक खंभे पर वायु-दिशासूचक।

तापमापी को छाया में, झिलमिलीदार दीवारों वाले एक सफ़ेद बक्से में रखा जाता है, जो हवा को अंदर आने देता है पर धूप और बारिश को रोकता है। यूनाइटेड किंगडम की मौसम सेवा, मेट ऑफ़िस, उसे ज़मीन से $1.25\,\mathrm{m}$ ऊपर रखती है। वर्षामापी खुली जगह में खड़ा होता है, उन दीवारों और पेड़ों से दूर जो उसे बारिश से बचा लेते, और उसका मुँह ज़मीन से थोड़ा ऊपर होता है। वायु-दिशासूचक अपने खंभे पर ऊँचा लगा होता है, उन रुकावटों के ऊपर जो हवा की दिशा मोड़ देतीं।

क्षेत्र-कार्य — स्कूल के आँगन में मौसम केंद्र

बहुत-से स्कूल खेल के मैदान के एक कोने में एक छोटा मौसम केंद्र रखते हैं। हर सुबह एक ही समय पर दो विद्यार्थी तापमापी पढ़ते हैं, वर्षामापी पढ़कर उसे ख़ाली करते हैं, और लिखते हैं कि वायु-दिशासूचक किधर इशारा कर रहा है। हफ़्तों में कक्षा अपने मौसम का अपना एक रिकॉर्ड बना लेती है।

विधि 7.11 (बारिश का दंड आलेख बनाना)

एक हफ़्ते की बारिश का चित्र बनाने के लिए:

1. एक क्षैतिज रेखा खींचो और उसके नीचे बराबर दूरी पर दिन लिखो;
2. बाईं ओर एक ऊर्ध्वाधर रेखा खींचो और उस पर बराबर क़दमों में (जैसे हर 2 मिलीमीटर पर) मिलीमीटर के निशान लगाओ;
3. हर दिन के ऊपर उस दिन की बारिश जितना ऊँचा एक दंड बनाओ; जिस दिन बारिश नहीं हुई, उसका कोई दंड नहीं बनता;
4. आलेख को एक शीर्षक दो और ऊर्ध्वाधर रेखा पर मात्रक, मिमी, लिखो।

उदाहरण 7.12 (स्कूल में बारिश का एक हफ़्ता)

कक्षा ने एक हफ़्ते तक हर सुबह वर्षामापी पढ़ा और यह पाया: सोमवार 0, मंगलवार 4, बुधवार 12, गुरुवार 7, शुक्रवार 0, शनिवार 2, रविवार 5 मिलीमीटर। सबसे गीला दिन बुधवार था। सोमवार और शुक्रवार को बारिश नहीं हुई। पूरे हफ़्ते में $0 + 4 + 12 + 7 + 0 + 2 + 5 = 30$ मिलीमीटर बारिश हुई। अकेले बुधवार ने 30 में से 12 मिलीमीटर दिए, यानी हफ़्ते की बारिश का $\frac{12}{30} = \frac{2}{5}$।

7.5 अभ्यास

अभ्यास 7.1 ★

बादल किससे बना होता है? कोहरा क्या है?

हल

हल — अभ्यास 7.1.

बादल पानी की बहुत-सी नन्ही बूँदों, या बर्फ़ के बहुत-से नन्हे टुकड़ों से बना होता है, जो हवा में तैर रहे हैं। कोहरा ऐसा बादल है जो ज़मीन को छूता है।

अभ्यास 7.2 ★

बादल का नाम बताओ: (क) एक चपटी धूसर चादर जो पूरे आसमान को छिपा लेती है; (ख) नीले आसमान में बहुत ऊँचे पतले सफ़ेद धागे; (ग) रुई जैसे, चपटे आधार वाले सफ़ेद ढेर; (घ) चपटे सिरे वाली एक विशाल काली मीनार, जो गरज लाती है।

हल

हल — अभ्यास 7.2.

(क) स्तरी मेघ। (ख) पक्षाभ मेघ। (ग) कपासी मेघ। (घ) कपासी वर्षी मेघ।

अभ्यास 7.3 ★

बारिश, हिम या ओले? (क) तूफ़ानी बादल से गिरने वाली बर्फ़ की गोलियाँ; (ख) द्रव पानी की बूँदें; (ग) बर्फ़ के क्रिस्टलों से बने फाहे।

हल

हल — अभ्यास 7.3.

(क) ओले। (ख) बारिश। (ग) हिम।

अभ्यास 7.4 ★

कौन-सा उपकरण नापता है: (क) बारिश; (ख) तापमान; (ग) हवा किधर से आती है?

हल

हल — अभ्यास 7.4.

(क) वर्षामापी। (ख) तापमापी। (ग) वायु-दिशासूचक।

अभ्यास 7.5 ★

पृष्ठ 46 पर बने वर्षामापी में पानी अब 17 के निशान तक पहुँचता है। कितने मिलीमीटर बारिश हुई है? इसे 20 तक पहुँचाने के लिए कितने मिलीमीटर और चाहिए?

हल

हल — अभ्यास 7.5.

17 मिलीमीटर बारिश हुई है। $20 - 17 = 3$: 3 मिलीमीटर और बारिश पानी को 20 के निशान तक पहुँचा देगी।

अभ्यास 7.6 ★

पृष्ठ 47 का दंड आलेख देखो। सबसे गीला दिन कौन-सा था? किन दिनों बारिश नहीं हुई? किस दिन 7 मिलीमीटर बारिश हुई?

हल

हल — अभ्यास 7.6.

सबसे गीला दिन बुधवार था (12 मिलीमीटर)। सोमवार और शुक्रवार को बारिश नहीं हुई। गुरुवार को 7 मिलीमीटर बारिश हुई।

अभ्यास 7.7 ★★

हिम वाले एक दिन की सुबह पहाड़ी गाँव में हिम के फाहे ज़मीन तक पहुँचते हैं, पर नीचे घाटी में बारिश होती है। हवा के तापमान की मदद से यह अंतर समझाओ।

हल

हल — अभ्यास 7.7.

हिम के फाहे ठंडे बादल में ऊँचाई पर बनते हैं। ऊपर पहाड़ी गाँव में नीचे तक पूरी हवा जमा देने वाली ठंडी है, इसलिए वे हिम बनकर पहुँचते हैं। और नीचे, घाटी में, हवा $0\,{}^{\circ}\mathrm{C}$ से गरम है: उससे होकर नीचे आते हुए फाहे पिघल जाते हैं, और ज़मीन तक बारिश बनकर पहुँचते हैं।

अभ्यास 7.8 ★★

एक और हफ़्ते कक्षा यह पाती है: सोमवार 3, मंगलवार 0, बुधवार 1, गुरुवार 9, शुक्रवार 6, शनिवार 0, रविवार 1 मिलीमीटर। दंड आलेख बनाओ। हफ़्ते में कितने मिलीमीटर बारिश हुई? हफ़्ते की बारिश का कितना भाग गुरुवार को गिरा?

हल

हल — अभ्यास 7.8.

दंड आलेख में 3, 0, 1, 9, 6, 0 और 1 ऊँचाई के सात दंड हैं (मंगलवार और शनिवार को कोई दंड नहीं)। हफ़्ते में $3 + 0 + 1 + 9 + 6 + 0 + 1 = 20$ मिलीमीटर बारिश हुई। गुरुवार ने 20 में से 9 मिलीमीटर दिए: हफ़्ते की बारिश का $\frac{9}{20}$।

अभ्यास 7.9 ★★

वर्षामापी खुली जगह में, दीवारों और पेड़ों से दूर क्यों होना चाहिए? तापमापी को छाया में एक सफ़ेद बक्से में क्यों रखा जाता है, सीधी धूप में क्यों नहीं?

हल

हल — अभ्यास 7.9.

दीवारें और पेड़ अपने पास की ज़मीन को बारिश से बचा लेते हैं, ख़ासकर जब हवा बारिश को तिरछा उड़ाती है, और पत्तियों से बूँदें टपककर वर्षामापी में गिर सकती हैं: उनके पास वर्षामापी बहुत कम, या बहुत ज़्यादा पानी पकड़ेगा। तापमापी को हवा का तापमान नापना है; सीधी धूप में ख़ुद धूप उसे गरम कर देगी और वह बहुत ज़्यादा पढ़ेगा। सफ़ेद झिलमिलीदार बक्सा धूप को रोकता है और हवा को अंदर आने देता है।

अभ्यास 7.10 ★★

वायु-दिशासूचक पश्चिम की ओर इशारा करता है। हवा किधर से आ रही है? वह किधर जा रही है?

हल

हल — अभ्यास 7.10.

वायु-दिशासूचक उधर इशारा करता है जिधर से हवा आती है: हवा पश्चिम से आ रही है। वह पूर्व की ओर जा रही है।

अभ्यास 7.11 ★★★

500 वर्ग मीटर के एक मैदान पर 8 मिलीमीटर बारिश होती है। टिप्पणी 7.8 की मदद से बताओ कि मैदान पर कितने लीटर पानी गिरा। एक झारी में 10 लीटर पानी आता है: यह कितनी झारियाँ हुईं?

हल

हल — अभ्यास 7.11.

एक वर्ग मीटर पर एक मिलीमीटर बारिश एक लीटर है। एक वर्ग मीटर पर 8 मिलीमीटर बारिश 8 लीटर देती है। 500 वर्ग मीटर पर: $500 \times 8 = 4000$ लीटर। 10 लीटर की झारियों से: $4000 \div 10 = 400$ झारियाँ।