बिजली चमकने के बाद गरज की आवाज़ देर से क्यों सुनाई देती है?

बरसात के मौसम में लगभग हर तूफ़ान के दौरान आपने यह ज़रूर देखा होगा: आसमान में बिजली की एक चमक कौंधती है, और उसके कुछ सेकंड बाद ही गरज की गड़गड़ाहट आपके कानों तक पहुँचती है। कभी यह अंतर बहुत कम होता है, तो कभी आप पाँच, छह, यहाँ तक कि दस सेकंड तक गिनती करते रह जाते हैं जब तक आवाज़ नहीं आती।

दिलचस्प बात यह है: बिजली और गरज दोनों असल में बिल्कुल एक ही पल में, एक ही जगह पर होते हैं। तो फिर एक चीज़ लगभग तुरंत आप तक पहुँचती है और दूसरी को इतना समय क्यों लगता है?

बिजली और गरज एक साथ जन्म लेते हैं

आँधी-तूफ़ान के दौरान बादलों के अंदर, और बादलों व ज़मीन के बीच, विद्युत आवेश (electrical charge) इतना जमा हो जाता है कि आख़िरकार एक अचानक, शक्तिशाली विद्युत निर्वहन (discharge) होता है। यही निर्वहन बिजली (lightning) कहलाता है — हवा की एक पतली धारा इतनी तेज़ी से और इतनी तीव्रता से गर्म हो जाती है (लगभग 30,000°C तक, जो सूरज की सतह से भी ज़्यादा गर्म है) कि आस-पास की हवा तेज़ी से फैल जाती है।

हवा का यह अचानक और विस्फोटक फैलाव ही वह झटका (shockwave) पैदा करता है जिसे हम गरज (thunder) के रूप में सुनते हैं। दूसरे शब्दों में, गरज बिजली के बाद आने वाली कोई अलग घटना नहीं है — यह बिजली गिरने की आवाज़ ही है। दोनों एक ही जगह, एक ही पल में साथ-साथ होते हैं।

तो अगर वे साथ होते हैं, तो हमें इनका अनुभव साथ-साथ क्यों नहीं होता?

असली वजह: रोशनी और आवाज़ की रफ़्तार अलग-अलग है

यह पूरी घटना एक बेहद सीधी बात पर टिकी है: रोशनी, आवाज़ से कहीं ज़्यादा तेज़ चलती है।

• रोशनी की रफ़्तार लगभग 3,00,000 किलोमीटर प्रति सेकंड है।
• हवा में आवाज़ की रफ़्तार लगभग 343 मीटर प्रति सेकंड (यानी करीब 1,235 किमी/घंटा) होती है।

इस अंतर को समझने के लिए: रोशनी एक सेकंड में पूरी पृथ्वी का चक्कर लगभग सात बार लगा सकती है। आवाज़ उसी एक सेकंड में मुश्किल से तीन फुटबॉल मैदानों जितनी दूरी तय कर पाती है।

इसलिए जब कुछ किलोमीटर दूर बिजली गिरती है, तो उसकी रोशनी लगभग तुरंत आपकी आँखों तक पहुँच जाती है — व्यावहारिक रूप से, जिस पल यह होती है, उसी पल। लेकिन उसी बिजली गिरने की आवाज़ को हवा के कण-कण से होते हुए, असल में सफ़र तय करके आपके कानों तक पहुँचना पड़ता है। इसमें सचमुच का, मापने लायक समय लगता है।

तूफ़ान जितना दूर होगा, आवाज़ को उतना ही लंबा सफ़र तय करना पड़ेगा — यही वजह है कि चमक और गड़गड़ाहट के बीच का यह अंतर तूफ़ान की दूरी के हिसाब से घटता-बढ़ता रहता है।

समझने का एक आसान तरीका

सोचिए कि एक ही जगह से, एक ही समय पर दो धावक दौड़ शुरू करते हैं — एक रॉकेट है, दूसरा पैदल चलने वाला। रॉकेट (रोशनी) फिनिश लाइन (आपकी आँखों) तक लगभग तुरंत पहुँच जाता है, चाहे फिनिश लाइन कितनी भी दूर क्यों न हो। पैदल चलने वाला (आवाज़) अभी भी रास्ते में क़दम-दर-क़दम बढ़ रहा है, और अगर दूरी ज़्यादा हो तो पहुँचने में काफ़ी ज़्यादा समय लेता है।

दोनों ने साथ शुरुआत की। पर पहुँचता सिर्फ़ एक तुरंत है।

आप तूफ़ान की दूरी खुद नाप सकते हैं

चूँकि हवा में आवाज़ की रफ़्तार लगभग तय और स्थिर होती है, इसी समय के अंतर का इस्तेमाल करके यह अंदाज़ा लगाया जा सकता है कि बिजली असल में कितनी दूर गिरी — यह तरीका मौसम वैज्ञानिक, पायलट और बाहर घूमने वाले लोग अक्सर इस्तेमाल करते हैं।

तरीका बहुत आसान है:

1. जिस पल बिजली की चमक दिखे, उसी पल से सेकंड गिनना शुरू कर दीजिए।
2. जिस पल गरज की आवाज़ सुनाई दे, गिनती रोक दीजिए।
3. गिने गए सेकंड को 3 से भाग दीजिए — इससे किलोमीटर में लगभग दूरी पता चल जाएगी।

मान लीजिए आपने चमक और गड़गड़ाहट के बीच 9 सेकंड गिने, तो बिजली लगभग 3 किमी दूर गिरी होगी। अगर 15 सेकंड गिने, तो दूरी लगभग 5 किमी होगी।

(3 से भाग क्यों? क्योंकि हवा में आवाज़ हर 3 सेकंड में लगभग 1 किमी की दूरी तय करती है — यह 343 मीटर/सेकंड की रफ़्तार का एक आसान, गोल-मोल अनुमान है।)

यह सिर्फ़ एक मज़ेदार तरीका नहीं, बल्कि एक असली सुरक्षा उपाय भी है। कम अंतर का मतलब है तूफ़ान पास है, और एक सामान्य सुरक्षा नियम यह है: अगर यह अंतर 30 सेकंड या उससे कम हो (यानी तूफ़ान लगभग 10 किमी के अंदर हो), तो तुरंत घर के अंदर चले जाना चाहिए — क्योंकि बिजली उस जगह से भी काफ़ी पहले गिर सकती है जहाँ बारिश अभी शुरू भी न हुई हो।

कभी-कभी गरज बिल्कुल सुनाई क्यों नहीं देती

अगर आपने कभी दूर आसमान में बिजली को बिना किसी आवाज़ के चमकते देखा है, तो यह किसी अलग तरह की बिजली नहीं है — यह सामान्य बिजली ही है, जो बस बहुत दूर गिरी होती है। गरज की आवाज़ जैसे-जैसे सफ़र तय करती है, कमज़ोर होकर चारों ओर बिखर जाती है, और लगभग 20–25 किमी से ज़्यादा दूरी पर यह आमतौर पर इंसानी कान की पकड़ से बाहर हो जाती है — जबकि बिजली की चमक इससे कहीं ज़्यादा दूरी से भी दिखाई दे सकती है। इसी दूर, बिना आवाज़ वाली टिमटिमाहट को कभी-कभी “हीट लाइटनिंग” (heat lightning) कहा जाता है, हालाँकि असल में यह सिर्फ़ इतनी दूर के तूफ़ान की सामान्य बिजली ही होती है कि उसकी आवाज़ हम तक नहीं पहुँच पाती।

यह सिर्फ़ “जानकारी की बात” नहीं है

तूफ़ान के दौरान की यह रोज़मर्रा की घटना, भौतिकी के एक मूल सिद्धांत का सीधा, असली-दुनिया का उदाहरण है: ऊर्जा के अलग-अलग रूप — रोशनी की तरंगें और ध्वनि की तरंगें — एक ही माध्यम (हवा) में बहुत अलग-अलग रफ़्तार से चलते हैं। यही सिद्धांत इन जगहों पर भी काम करता है:

• दूर से देखने पर, हथौड़े की चोट कील पर लगने का दृश्य उसकी आवाज़ सुनने से थोड़ा पहले क्यों दिखता है
• आतिशबाज़ी में धमाके का उजाला, उसकी आवाज़ से पहले क्यों दिखता है
• सोनार (sonar) और इकोलोकेशन (echo-location) कैसे काम करते हैं — ध्वनि तरंग के भेजे जाने और वापस टकराकर लौटने के समय को नापकर

अगली बार जब भौतिकी की किताब में ध्वनि की गति या रोशनी व ध्वनि के फैलने के तरीके में अंतर पढ़ाया जाए, तो आप सिर्फ़ कोई सूत्र नहीं पढ़ेंगे — आप पहले से ही तूफ़ान के दौरान खिड़की के बाहर खड़े होकर खुद सेकंड गिन चुके होंगे।

खुद करके देखिए

अगली बार जब मानसून का तूफ़ान आए (सुरक्षित दूरी से, घर के अंदर खिड़की के पास से), अलग-अलग बिजली चमकने पर यह गिनती करने वाला तरीका आज़माइए। ध्यान दीजिए कि आपकी तरफ़ बढ़ते तूफ़ान में यह अंतर धीरे-धीरे कम होता जाता है, जबकि दूर जाते तूफ़ान में यह बढ़ता जाता है। आप सिर्फ़ मौसम नहीं देख रहे — आप ऊर्जा की दो अलग-अलग रफ़्तारों की दौड़ को खुद नाप रहे हैं, जो आप तक पहुँचने के लिए होड़ लगा रही हैं।