हिवाळ्यातील बर्फ

कथा – प्रा. देवबा पाटील

आता स्वरूप नियमितपणे दररोज सकाळी आजोबांसोबत फिरायला जात होता. चालता चालता तो आजोबंाना काही ना काही प्रश्न विचारत होताच.

“बर्फ कसा पडतो हो आजोबा? आणि कधी कधी तर पावसातही बर्फ कसा पडतो?” स्वरूपने प्रश्न विचारले.
“आता हिवाळ्यात ज्यावेळी ज्या ठिकाणी अतिशय थंडी पडते, त्यावेळी वातावरणातील गारव्यामुळे ढगांतील जलबिंदूंचे हिमकणांत रूपांतर होते. असे अनेक हिमकण एकत्र आल्याने त्यांचे बर्फ बनते आणि ते जास्त साचले म्हणजे त्या दिवसातील पावसाच्या वेळी त्या भागात पावसाऐवजी हिमवर्षाव होतो. प्रखर थंडीमुळे हे बर्फ वितळत नाही नि जमिनीवर जिकडे तिकडे बर्फाचा थर साचतो.” आनंदरावांनी सांगितले.
“आजोबा बर्फ घन असून पाण्यावर कसे तरंगते?” स्वरूपने प्रश्न केला.

आजोबा सांगू लागले, “कोणताही पदार्थ हा एखाद्या द्रवात बुडेल का तरंगेल हे त्या पदार्थाच्या व द्रवाच्या घनतेवर अवलंबून असते. जर पदार्थाची घनता द्रवाच्या घनतेपेक्षा कमी असेल, तर तो पदार्थ द्रवामध्ये तरंगतो आणि जर पदार्थाची घनात द्रवाच्या घनतेपेक्षा जास्त असेल, तर तो पदार्थ त्या द्रवामध्ये बुडतो.

कोणत्याही द्रवाचे जेव्हा घन पदार्थात रूपांतर होते तेव्हा त्याचे रेणू जवळ आल्याने तो आकुंचन पावतो नि त्याचे आकारमान कमी होते आणि त्याची घनता वाढते. त्यामुळे घन पदार्थ हा द्रव पदार्थापेक्षा वजनदार असतो. असा जड पदार्थ द्रव पदार्थात बुडतो; परंतु पाण्याचे बर्फ होताना मात्र ते आकुंचन पावण्याऐवजी प्रसरण पावते व त्यामुळे त्याचे आकारमान वाढते. पाण्याच्या या आचरणाला “असंगत आचरण” असे म्हणतात. त्यामुळे त्याची घनता पाण्यापेक्षा कमी होते. पाण्यापेक्षा त्याचे वजन कमी होते. तो हलका होतो म्हणून पाण्यात न बुडता पाण्यावर तरंगतो. वास्तविकत: त्याचा वरचा एक अष्टमांश भाग पाण्याबाहेर तरंगतो व खालचा सात अष्टमांश भाग पाण्यात राहतो.”

“मग पाण्याचे बर्फ झाल्यावर बर्फाचे घनफळ जास्त का होते?” स्वरूपने विचारले.
“पाण्याचा बर्फ होतो म्हणजे पाण्याचे स्फटिकात रूपांतर होते. स्फटिकातील रेणूंची रचना नियमबद्ध असते. हे स्फटिकाचे रेणू नियमित व विशिष्ट अंतरावर स्थिर झाल्यामुळे एका ठरावीक संख्येतील पाण्याचे रेणू द्रवरूप अवस्थेमध्ये जेवढी जागा व्यापतात तेवढ्याच संख्येचे रेणू घनरूप अवस्थेमध्ये त्यापेक्षा जास्त जागा व्यापतात. म्हणून पाण्याचे बर्फात रूपांतर झाले म्हणजे त्याचे घनफळ वाढते.” आनंदरावांनी सांगितले.

“पाण्याला तर रंग नाही, पण बर्फ रंगाने पांढरा का दिसतो?” स्वरूपने प्रश्न केला.
“एखादा रंगीत पदार्थ हा रंगीत का दिसतो हे माहीत आहे का तुला?” आनंदरावांनी विचारले.
“नाही आजोबा,” स्वरूपने उत्तर दिले.

आनंदराव सांगू लागले, “सूर्यप्रकाश हा सात रंगांनी मिळून बनलेला पाढंरा प्रकाश असतो. एखाद्या रंगीत पदार्थावर जेव्हा हे पांढरे प्रकाशकिरण पडतात तेव्हा त्या पदार्थाच्या रंगाव्यतिरिक्त इतर रंगकिरण त्या पदार्थात शोषले जातात नि त्या पदार्थांच्या रंगाची रंगकिरणंच तेवढी परावर्तित होतात म्हणजे त्या पदार्थाच्या पृष्ठभागावरून मागे परत येतात व आपणास तो पदार्थ रंगीत दिसतो. एखाद्या वस्तूने सर्व सप्तरंगांचा प्रकाश शोषून घेतला, तर ती काळी दिसते व एखाद्या वस्तूने प्रकाशातील कोणताच रंग शोषला नाही नि सर्वच रंग परावर्तित केले, तर ती पांढरी दिसते.”

आजोबा पुढे सांगू लागले, “तसेच डोळ्यांच्या अंत:पटलावर लाखो मज्जापेशी असतात. डोळ्यांवर पडणारा प्रकाश हा डोळ्यांतील भिंगामुळे या विशिष्ट प्रकारच्या ग्राहक पेशींवर केंद्रित होतो. या प्रकाशामुळे त्या पेशींमध्ये रासायनिक क्रिया घडतात. त्यांपासून एक सांकेतिक विद्युतलहर निर्माण होते. वेगवेगळ्या रंगाच्या प्रकाशामुळे वेगवेगळ्या रासायनिक प्रक्रिया घडतात व विविध विद्युतलहरी निर्माण होतात. या सर्व लहरी शेवटी मेंदूत जातात. मेंदू या संदेशांची योग्य जुळवाजुळव करतो व आपणास डोळ्यांना दिसणा­ऱ्या रंगांचा बोध होतो.” अशा रीतीने ज्ञानविज्ञानवर्धक गप्पाटप्पा करीत ते दोघे परत आले.