একটি মেঘের ওজন কত? আকাশে ভাসতে থাকা মেঘের বিস্ময়কর বিজ্ঞান

আকাশের দিকে তাকালে মেঘকে আমাদের কাছে অবিশ্বাস্য রকমের হালকা মনে হয়। কখনো তুলোর স্তূপের মতো সাদা মেঘ ধীরে ধীরে ভেসে যায়, কখনো বিশাল কালো মেঘ পুরো আকাশ ঢেকে ফেলে। দূর থেকে দেখে মনে হতে পারে, মেঘ বুঝি খুবই হালকা কোনো পদার্থ—হয়তো কুয়াশার মতো সামান্য কিছু জলীয় বাষ্প বাতাসে ভেসে আছে। কিন্তু বাস্তবতা একেবারেই অন্য রকম। একটি মাঝারি আকারের সাধারণ পুঞ্জমেঘের ভেতরে কয়েক শ টন পানি থাকতে পারে। আরও বড় ঝড়ের মেঘে পানির পরিমাণ হতে পারে কয়েক হাজার, এমনকি কয়েক লক্ষ টনের সমতুল্য। এত বিপুল ভর নিয়েও মেঘ কীভাবে মাথার ওপর ভেসে থাকে, সেটিই মেঘের বিজ্ঞানের সবচেয়ে চমকপ্রদ দিকগুলোর একটি।

প্রথমেই একটি গুরুত্বপূর্ণ ভুল ধারণা দূর করা দরকার। আমরা সাধারণভাবে বলি, মেঘ জলীয় বাষ্প দিয়ে তৈরি। কথাটি পুরোপুরি সঠিক নয়। জলীয় বাষ্প নিজে অদৃশ্য। আমরা যে সাদা বা ধূসর মেঘ দেখি, সেটি মূলত অসংখ্য অতিক্ষুদ্র তরল পানির ফোঁটা এবং অনেক ক্ষেত্রে ক্ষুদ্র বরফকণার সমষ্টি। বাতাসে থাকা অদৃশ্য জলীয় বাষ্প ঠান্ডা হয়ে ঘনীভূত হলে এই ক্ষুদ্র ফোঁটাগুলো সৃষ্টি হয়। লক্ষ-কোটি নয়, একটি মেঘের মধ্যে এমন ফোঁটার সংখ্যা এত বেশি হতে পারে যে সাধারণ সংখ্যায় তার বিশালতা কল্পনা করাই কঠিন।

মেঘের ওজন বলতে আসলে কী বোঝানো হচ্ছে, সেটিও পরিষ্কার করা প্রয়োজন। সাধারণত বিজ্ঞানভিত্তিক জনপ্রিয় ব্যাখ্যায় মেঘের ওজন হিসাব করার সময় মেঘের ভেতরে থাকা তরল পানির মোট ভর হিসাব করা হয়। এজন্য প্রথমে জানতে হয় মেঘটির আনুমানিক আয়তন কত এবং প্রতি ঘনমিটার মেঘে গড়ে কত গ্রাম তরল পানি রয়েছে। এই দ্বিতীয় পরিমাণটিকে মেঘের তরল পানির ঘনত্ব হিসেবে ভাবা যায়।

ধরা যাক, আকাশে দেখা একটি সাধারণ পুঞ্জমেঘের দৈর্ঘ্য, প্রস্থ ও উচ্চতা এমন যে তার মোট আয়তন আনুমানিক এক ঘনকিলোমিটার। এক ঘনকিলোমিটার শুনতে খুব বেশি মনে না হলেও এটি আসলে একশ কোটি ঘনমিটার। এবার যদি ধরে নেওয়া হয়, ওই মেঘের প্রতি ঘনমিটার অংশে গড়ে প্রায় আধা গ্রাম তরল পানি রয়েছে, তাহলে হিসাবটি বিস্ময়কর হয়ে ওঠে। একশ কোটি ঘনমিটারের প্রতিটিতে আধা গ্রাম পানি থাকলে মোট পানির ভর দাঁড়ায় প্রায় পঞ্চাশ কোটি গ্রাম।

পঞ্চাশ কোটি গ্রাম অর্থ পাঁচ লক্ষ কিলোগ্রাম, অর্থাৎ প্রায় পাঁচ শ টন পানি। অর্থাৎ মাথার ওপর নিরীহভাবে ভেসে থাকা তুলোর মতো একটি পুঞ্জমেঘের মধ্যে পাঁচ শ টনের কাছাকাছি পানি থাকা মোটেই অস্বাভাবিক নয়। বড় মেঘের ক্ষেত্রে সংখ্যাটি আরও অনেক বেশি হতে পারে। তবে এটি কোনো সর্বজনীন নির্দিষ্ট মান নয়। মেঘের ধরন, আকার, উচ্চতা, তাপমাত্রা এবং পানির ঘনত্ব অনুযায়ী প্রকৃত ভর ব্যাপকভাবে পরিবর্তিত হয়।

এখানেই স্বাভাবিক প্রশ্ন আসে—পাঁচ শ টন পানি যদি আকাশে থাকে, তাহলে সেটি নিচে পড়ে যাচ্ছে না কেন? উত্তরটি বোঝার জন্য পুরো মেঘকে একটি বিশাল পানির পাত্র হিসেবে কল্পনা করা যাবে না। মেঘের পাঁচ শ টন পানি এক জায়গায় জমা হয়ে নেই। সেই পানি বিশাল একটি অঞ্চলের মধ্যে অসংখ্য অতিক্ষুদ্র ফোঁটা হিসেবে ছড়িয়ে রয়েছে। প্রতিটি ফোঁটার ব্যাস সাধারণত মানুষের চুলের পুরুত্বের তুলনায়ও অনেক ছোট হতে পারে।

একটি ক্ষুদ্র মেঘকণার ওপর অবশ্যই পৃথিবীর মহাকর্ষ কাজ করে। অর্থাৎ কণাটি নিচের দিকে নামতে চায়। কিন্তু কণাটি এত ছোট যে বাতাসের প্রতিরোধ তার পতনের গতি অত্যন্ত কমিয়ে দেয়। একটি বড় বৃষ্টির ফোঁটা দ্রুত নিচে পড়তে পারে, কিন্তু মেঘের অতিক্ষুদ্র জলকণা বাতাসের মধ্যে খুব ধীরে নিচে নামে। একই সময়ে বায়ুমণ্ডলের ঊর্ধ্বমুখী প্রবাহ তাকে আবার ওপরে তুলতে বা একই উচ্চতার আশপাশে ধরে রাখতে পারে।

এই কারণেই “মেঘ মহাকর্ষকে অমান্য করে” বলা ভুল। মেঘের প্রতিটি জলকণাই মহাকর্ষের অধীন। কিন্তু ক্ষুদ্র কণার পতন, বাতাসের প্রতিরোধ, অশান্ত বায়ুপ্রবাহ এবং ঊর্ধ্বমুখী বাতাসের সম্মিলিত প্রভাবে মেঘ দীর্ঘ সময় আকাশে অবস্থান করতে পারে। ঠিক যেমন বাতাসে ধুলোর অতিক্ষুদ্র কণা দীর্ঘ সময় ভেসে থাকতে পারে, যদিও তাদেরও ভর রয়েছে।

আরও একটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো, মেঘ নিজে কোনো শক্ত দেয়ালঘেরা বস্তু নয়। একটি মেঘ আসলে বায়ুমণ্ডলের এমন একটি অঞ্চল, যেখানে বিপুল পরিমাণ বাতাসের সঙ্গে ক্ষুদ্র জলকণা বা বরফকণা মিশে থাকে। আমরা দূর থেকে কেবল জলকণা ও বরফকণার কারণে আলো ছড়িয়ে পড়তে দেখি বলে মেঘের একটি স্পষ্ট আকৃতি আছে বলে মনে হয়। বাস্তবে মেঘের সীমানা ক্রমাগত পরিবর্তিত হচ্ছে। কোথাও নতুন জলকণা সৃষ্টি হচ্ছে, কোথাও আবার সেগুলো বাষ্পীভূত হয়ে অদৃশ্য হয়ে যাচ্ছে।

মেঘ তৈরির সূচনা ঘটে জলচক্রের মাধ্যমে। সমুদ্র, নদী, হ্রদ, মাটি এবং উদ্ভিদ থেকে পানি বাষ্পীভূত হয়ে বায়ুমণ্ডলে প্রবেশ করে। উষ্ণ ও আর্দ্র বাতাস ওপরে উঠতে থাকলে চারপাশের বায়ুচাপ কমে যাওয়ার কারণে সেটি প্রসারিত হয় এবং ঠান্ডা হতে থাকে। একসময় বাতাস এমন তাপমাত্রায় পৌঁছে যায়, যখন তার মধ্যে থাকা জলীয় বাষ্প ঘনীভূত হতে শুরু করে।

তবে জলীয় বাষ্প সাধারণত শূন্যে হঠাৎ করে ফোঁটা তৈরি করে না। বায়ুমণ্ডলে থাকা অতিক্ষুদ্র ধুলা, সমুদ্রের লবণকণা, ধোঁয়া এবং অন্যান্য সূক্ষ্ম কণার ওপর জলীয় বাষ্প ঘনীভূত হতে পারে। এই ক্ষুদ্র কণাগুলো ঘনীভবনের কেন্দ্র হিসেবে কাজ করে। তাদের চারপাশে পানি জমতে জমতে অসংখ্য ক্ষুদ্র জলকণা তৈরি হয়। পর্যাপ্ত সংখ্যক কণা একত্রে উপস্থিত হলে আমরা সেটিকেই মেঘ হিসেবে দেখতে পাই।

মজার বিষয় হলো, একটি মেঘের মধ্যে পানির মোট ভর বিশাল হলেও প্রতি ঘনমিটার মেঘে পানির পরিমাণ তুলনামূলকভাবে খুবই কম। মেঘের অধিকাংশ আয়তন আসলে বাতাস। বিপুল পরিমাণ বাতাসের মধ্যে সামান্য সামান্য করে ছড়িয়ে থাকা জলকণাগুলোকে একত্রে যোগ করলেই শত শত টন পানির হিসাব পাওয়া যায়। এই ব্যাপারটি না বুঝলে মেঘের বিপুল ওজন এবং তার আকাশে অবস্থান—দুটি বিষয়কে পরস্পরবিরোধী মনে হতে পারে।

মেঘ যখন তৈরি হয়, তখন তার জলকণাগুলো সব সময় একই আকারে থাকে না। ক্ষুদ্র ফোঁটাগুলো একে অপরের সঙ্গে সংঘর্ষ করতে পারে এবং একত্রিত হয়ে বড় ফোঁটা তৈরি করতে পারে। ঠান্ডা মেঘের মধ্যে বরফকণা, অতিশীতল জলকণা এবং জলীয় বাষ্পের পারস্পরিক ক্রিয়াতেও বড় কণা তৈরি হতে পারে। কণার আকার যত বাড়ে, তার ভরের তুলনায় বাতাসের প্রতিরোধ তাকে ধরে রাখার জন্য তত কম কার্যকর হয়ে পড়ে।

একসময় কণাটি এত বড় ও ভারী হয়ে যায় যে ঊর্ধ্বমুখী বায়ুপ্রবাহ আর তাকে মেঘের মধ্যে ধরে রাখতে পারে না। তখন সেটি নিচে নামতে শুরু করে। পর্যাপ্ত বড় তরল ফোঁটা হলে আমরা তাকে বৃষ্টি হিসেবে দেখি। বরফের স্ফটিক উপযুক্ত পরিবেশে তুষার হয়ে পড়তে পারে। আবার শক্তিশালী বজ্রমেঘের ভেতরে বরফকণা বারবার ওপরে-নিচে চলাচল করে স্তরে স্তরে বরফ জমিয়ে শিলায় পরিণত হতে পারে।

তবে মেঘ থেকে বের হওয়া সব পানিই ভূমিতে পৌঁছায় না। বিশেষ করে শুষ্ক বায়ুর স্তর থাকলে নিচে নামতে থাকা বৃষ্টির ফোঁটা মাটিতে পৌঁছানোর আগেই বাষ্পীভূত হয়ে যেতে পারে। দূর থেকে তখন মেঘের নিচে বৃষ্টির মতো রেখা দেখা যায়, কিন্তু ভূমি শুকনো থাকে। অর্থাৎ মেঘের ভেতরের পানির যাত্রা অত্যন্ত গতিশীল; পানি ক্রমাগত তরল, বাষ্প ও বরফের বিভিন্ন অবস্থার মধ্যে পরিবর্তিত হতে পারে।

সব মেঘের ওজনও একই রকম নয়। পাতলা ও উঁচু মেঘে বরফকণা ছড়িয়ে থাকতে পারে এবং প্রতি ঘনমিটারে মোট ঘনীভূত পানির পরিমাণ কম হতে পারে। অন্যদিকে ঘন পুঞ্জমেঘে তুলনামূলকভাবে বেশি পানি থাকতে পারে। আবার বজ্রঝড় সৃষ্টিকারী বিশাল উল্লম্ব মেঘ কয়েক কিলোমিটার থেকে দশ কিলোমিটারেরও বেশি উচ্চতা পর্যন্ত বিস্তৃত হতে পারে। এর মধ্যে বিপুল পরিমাণ তরল পানি, বরফ এবং তুষারজাত কণা থাকতে পারে।

একটি শক্তিশালী বজ্রমেঘের ক্ষেত্রে শুধু মেঘের দৃশ্যমান অংশের পানির ভর বিবেচনা করলেও পরিমাণটি অত্যন্ত বড় হতে পারে। এমন মেঘের ভেতরে শক্তিশালী ঊর্ধ্বমুখী বায়ুপ্রবাহ থাকে, যা বড় জলকণা ও বরফকণাকেও অনেক ওপরে নিয়ে যেতে পারে। এই ঊর্ধ্বপ্রবাহ কখনো এত শক্তিশালী হয় যে মেঘ দ্রুত উল্লম্বভাবে বেড়ে ওঠে এবং তার চূড়া বায়ুমণ্ডলের অত্যন্ত ঠান্ডা উচ্চস্তরে পৌঁছে যায়। তখন একই মেঘের মধ্যে বৃষ্টি, তুষার, বরফকণা, অতিশীতল পানি এবং শিলা তৈরির জটিল প্রক্রিয়া একসঙ্গে চলতে পারে।

মেঘের “ওজন” নিয়ে আরেকটি সূক্ষ্ম বৈজ্ঞানিক বিষয় রয়েছে। আমরা যখন পাঁচ শ টনের মতো সংখ্যা বলি, তখন সাধারণত মেঘের মধ্যে ঘনীভূত তরল পানির ভর বোঝাই। কিন্তু মেঘ যে অঞ্চলে রয়েছে, সেখানে বিপুল পরিমাণ বাতাসও রয়েছে এবং সেই বাতাসের ভর পানির ভরের চেয়ে অনেক বেশি। তাই পুরো মেঘযুক্ত বায়ুর মোট ভর হিসাব করতে গেলে সংখ্যাটি সম্পূর্ণ অন্য মাত্রায় চলে যায়। জনপ্রিয় প্রশ্ন “একটি মেঘের ওজন কত?”—এর উত্তরে তাই সাধারণত শুধু দৃশ্যমান মেঘ তৈরিকারী পানির পরিমাণ হিসাব করাই সুবিধাজনক।

আরও আশ্চর্যের বিষয় হলো, মেঘের ওজন কোনো স্থির সম্পত্তি নয়। মেঘ একটি গাড়ি বা পাথরের মতো নির্দিষ্ট বস্তু নয়, যার ভর একবার মেপে দিলেই শেষ। একটি মেঘের মধ্যে প্রতি মুহূর্তে নতুন আর্দ্র বাতাস ঢুকতে পারে, জলীয় বাষ্প ঘনীভূত হতে পারে, ফোঁটা বাষ্পীভূত হতে পারে এবং বৃষ্টি বেরিয়ে যেতে পারে। ফলে একই মেঘের পানির পরিমাণ সময়ের সঙ্গে দ্রুত বাড়তে বা কমতে পারে।

মেঘের রংও তার ভরের সঙ্গে সরাসরি সমানুপাতিক নয়। কালো মেঘ মানেই শুধু বেশি ভারী মেঘ—এমন ধারণা পুরোপুরি সঠিক নয়। মেঘের পুরুত্ব ও জলকণার ঘনত্ব বাড়লে সূর্যের আলো মেঘের ভেতর দিয়ে নিচে পৌঁছাতে বেশি বাধা পায়। ফলে মেঘের নিচের অংশ আমাদের চোখে ধূসর বা প্রায় কালো দেখাতে পারে। একটি বিশাল বৃষ্টিবাহী মেঘ তাই প্রায়ই অন্ধকার দেখায়, কারণ আলোকে মেঘের অনেক দীর্ঘ ও ঘন স্তর অতিক্রম করতে হয়।

একই কারণে উজ্জ্বল সাদা মেঘের অর্থ এই নয় যে সেটির মধ্যে খুব কম পানি রয়েছে। সূর্যালোক মেঘের অসংখ্য জলকণার সঙ্গে ক্রিয়া করে বিভিন্ন দিকে ছড়িয়ে পড়ে। দৃশ্যমান আলোর বিভিন্ন রং মোটামুটি একসঙ্গে ছড়িয়ে পড়ায় মেঘ আমাদের চোখে সাদা দেখায়। মেঘ যত পুরু হয়, তার ভেতরের গভীর অংশে আলো পৌঁছানো তত কঠিন হয়ে পড়ে এবং নিচের অংশ তত গাঢ় দেখাতে পারে।

মেঘের এই বিপুল পানির ভর পৃথিবীর আবহাওয়া ও জলবায়ুর জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। মেঘ সূর্যের কিছু আলো মহাকাশের দিকে প্রতিফলিত করে পৃথিবীর পৃষ্ঠকে ঠান্ডা করতে পারে। আবার মেঘ পৃথিবী থেকে নির্গত তাপের একটি অংশ আটকে রেখে উষ্ণতাও ধরে রাখতে পারে। কোন প্রভাবটি বেশি হবে, তা মেঘের উচ্চতা, পুরুত্ব, কণার ধরন, বিস্তার এবং দিনের সময়সহ বিভিন্ন বিষয়ের ওপর নির্ভর করে।

একই সঙ্গে মেঘ পৃথিবীর পানি পরিবহনের এক বিশাল প্রাকৃতিক ব্যবস্থা। সমুদ্র থেকে বাষ্পীভূত পানি বায়ুমণ্ডলের মাধ্যমে শত বা হাজার কিলোমিটার দূরে গিয়ে মেঘ তৈরি করতে পারে এবং পরে বৃষ্টি বা তুষার হিসেবে স্থলে ফিরে আসতে পারে। পাহাড়, বন, নদী, কৃষি এবং ভূগর্ভস্থ পানির ভান্ডার—সবকিছুই কোনো না কোনোভাবে এই চক্রের ওপর নির্ভরশীল। আকাশে ভাসতে থাকা প্রতিটি মেঘ আসলে পৃথিবীর জলচক্রের চলমান একটি অংশ।

তাহলে একটি মেঘের ওজন কত—এই প্রশ্নের একক উত্তর নেই। ছোট ও পাতলা মেঘে তুলনামূলকভাবে অল্প পানি থাকতে পারে, একটি সাধারণ পুঞ্জমেঘে থাকতে পারে কয়েক শ টন, আর বিশাল ঝড়ের মেঘে সেই পরিমাণ বহু গুণ বেড়ে যেতে পারে। কিন্তু সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিষয় সংখ্যাটি নয়; বরং এত বিপুল পানি কীভাবে ছড়িয়ে থাকে সেটি বোঝা। শত শত টন পানি একটি বিশাল আয়তনের মধ্যে অতি ক্ষুদ্র ফোঁটায় বিভক্ত হয়ে থাকার কারণেই মেঘকে আকাশে ভাসমান বলে মনে হয়।

পরেরবার আকাশে একটি সুন্দর সাদা পুঞ্জমেঘ দেখলে তাই তাকে শুধু তুলোর মতো হালকা কোনো বস্তু বলে মনে হবে না। আপনার মাথার অনেক ওপরে সেই মেঘের মধ্যে হয়তো কয়েক শ টন পানি ছড়িয়ে রয়েছে অসংখ্য অতিক্ষুদ্র ফোঁটার আকারে। প্রতিটি ফোঁটাকে পৃথিবী নিচের দিকে টানছে, বাতাস তার পতন ধীর করছে, ঊর্ধ্বমুখী বায়ু তাকে ধরে রাখছে, আবার কোনো কোনো ফোঁটা বড় হয়ে বৃষ্টির প্রস্তুতি নিচ্ছে। বাইরে থেকে শান্ত ও স্থির মনে হলেও মেঘের ভেতরে চলছে ঘনীভবন, বাষ্পীভবন, সংঘর্ষ, বরফ সৃষ্টি এবং বায়ুপ্রবাহের এক অবিরাম পরিবর্তনশীল জগৎ। আকাশে ভেসে থাকা একটি সাধারণ মেঘ তাই প্রকৃতির সবচেয়ে পরিচিত অথচ সবচেয়ে বিস্ময়কর বৈজ্ঞানিক ঘটনাগুলোর একটি।