अगर ठंडा पानी नीचे बैठ जाता है, तो Rice Lake नीचे से ऊपर की ओर क्यों नहीं जमती? वह लगभग ऐसा कर सकती थी। USGS इसे यूँ कहती है: अगर पानी अपने जमाव बिंदु पर सबसे घना होता, तो "झीलों की सतह का बेहद ठंडा पानी डूब जाता," और झील नीचे से ऊपर की ओर जम सकती थी।
अगर ठंडा पानी नीचे बैठ जाता है, तो Rice Lake नीचे से ऊपर की ओर क्यों नहीं जमती?
वह लगभग ऐसा कर सकती थी। USGS इसे यूँ कहती है: अगर पानी अपने जमाव बिंदु पर सबसे घना होता, तो "झीलों की सतह का बेहद ठंडा पानी डूब जाता," और झील नीचे से ऊपर की ओर जम सकती थी। (USGS Water Science School)
पानी ऐसे काम नहीं करता, एक अजीब आदत की वजह से। मीठा पानी लगभग 4°C (39°F) पर सबसे घना होता है, 0°C (32°F) पर नहीं। उसे 4°C से नीचे ठंडा करें तो वह फिर हल्का हो जाता है। उसे जमाएँ तो और हल्का हो जाता है, और इसीलिए बर्फ़ ऊपर रह जाती है और मछलियों के सिर पर पूरी सर्दी एक छत बनी रहती है। (University of Wisconsin Sea Grant, पेज 6-7)
4°C की अजीब बात
घनत्व (डेंसिटी) बस इतना है कि किसी तय जगह में कितना द्रव्यमान समाता है। दो एक जैसे जगों को अलग-अलग तापमान के पानी से भरें, तो ज़्यादा घने वाले का वज़न थोड़ा ज़्यादा होगा।
USGS की घनत्व तालिका 4°C (39.2°F) पर चरम पर होती है। उस तापमान का पानी 0°C के पानी से घना होता है, इसलिए जब पतझड़ में झील ठंडी होती है, तो 4°C का पानी तली में बैठ जाता है और ज़्यादा ठंडा, हल्का पानी ऊपर रहता है। सतह की वही परत इतनी ठंडी हो पाती है कि जम जाए, जबकि उसके नीचे का पानी तरल बना रहता है। (USGS)
पुराना "ठंडा पानी डूबता है" वाला कथन यही हिस्सा छोड़ देता है। यह तब तक सच है जब तक पानी जमाव बिंदु के पास नहीं पहुँचता, और फिर उलट जाता है।
बर्फ़ क्यों तैरती है
जमना इस उलटाव को और बड़ा कर देता है। USGS समझाती है कि जब पानी बर्फ़ बनता है, तो अणु तरल की तरह ढीले-ढाले लुढ़कने के बजाय एक नियमित जालक (लैटिस) में कतार बाँध लेते हैं। जालक उन्हें एक-दूसरे से ज़्यादा दूर रखता है, इसलिए उतने ही द्रव्यमान की बर्फ़ ज़्यादा जगह घेरती है। उसका घनत्व लगभग 9 प्रतिशत घट जाता है। (USGS)
इसीलिए बर्फ़ के टुकड़े या हिमखंड का लगभग 10 प्रतिशत हिस्सा पानी की रेखा के ऊपर रहता है। आपके पेय में पड़ा बर्फ़ का टुकड़ा और हमारे डॉक से दिखती बर्फ़ की चादर एक ही काम कर रहे हैं। झील बस उसके ऊपर गहराई, हवा, बर्फ़बारी और कुछ महीनों का मौसम जोड़ देती है।
बर्फ़ असल में कैसे बनती है
घनत्व तय करता है कि बर्फ़ कहाँ जाएगी। उसे बनाती है गर्मी का खोना।
Minnesota का Department of Natural Resources सीधी भाषा में अच्छा वर्णन देता है। पतझड़ के आख़िर में झील अपनी गर्मी हवा को दे देती है, और फिर किसी ऐसे दिन या रात में जब हवा नहीं चल रही होती, बर्फ़ बन जाती है। जब तक झील गर्मी खोती रहती है, वह मोटी होती जाती है। (How lake ice melts, Minnesota DNR)
बर्फ़बारी खेल बदल देती है। DNR के अनुसार जनवरी और फरवरी के ज़्यादातर समय बर्फ़ पर पड़ी बर्फ़बारी धूप को परावर्तित भी करती है और झील को इंसुलेट भी करती है, और मोटी परत होने पर झील न ज़्यादा गर्मी पाती है न खोती है। इस बीच तली की कीचड़ दरअसल उस गर्मी से पानी को थोड़ा गर्म कर रही होती है जो उसने गर्मियों में जमा की थी। (Minnesota DNR)
इसलिए एक ठंडी रात का मतलब जमना शुरू होना नहीं है। अगर आप किसी झील का जमना देखना चाहते हैं, तो आप उसे हफ़्तों तक देखेंगे, कॉटेज के थर्मामीटर को एक बार जाँचकर नहीं।
और फिर वह नीचे से पिघलती है
यह वह हिस्सा है जिसके बारे में ज़्यादातर लोगों ने कभी नहीं सुना। मार्च के आसपास, जैसे हवा गर्म होती है और सूरज तेज़ होता है, ऊपर की बर्फ़बारी पिघल जाती है और रोशनी बर्फ़ के भीतर से गुज़रने लगती है। DNR बताता है कि बर्फ़ ग्रीनहाउस के काँच की तरह काम करती है: नीचे का पानी गर्म होता है, और बर्फ़ नीचे से पिघलने लगती है। (Minnesota DNR)
जब वह लगभग 10 से 30 cm (4 से 12 इंच) रह जाती है, तो बर्फ़ लंबे ऊर्ध्वाधर क्रिस्टलों में बदल जाती है जिन्हें "कैंडल" कहते हैं। कैंडल वाली बर्फ़ रोशनी को सीधे गुज़रने देती है, इसलिए वह काली दिखती है। क्रिस्टलों के बीच पिघला पानी भर जाता है, वे अलग होने लगते हैं, और फिर हवा उठकर पूरी चादर तोड़ देती है। DNR कहता है कि कैंडल अक्सर झील के एक किनारे की ओर उड़ जाते हैं और किनारे पर ढेर लग जाते हैं, आपस में खनखनाते हुए। (Minnesota DNR)
अगर आपने बर्फ़ के टूटने के वक़्त वह आवाज़ सुनी है, तो अब आप जानते हैं कि वह क्या है।
HBW में हम क्या देखते हैं
Gores Landing के किनारे से आप हर सर्दी इस कहानी का ऊपरी हिस्सा देखते हैं: झील पर परत जमती है, बर्फ़ मोटी होती है, बर्फ़बारी आती है, और वसंत में सब कुछ फिर बाहर निकल जाता है। जो आप नहीं देखते वह है कि वह बर्फ़ कितनी ज़ोर से धक्का दे सकती है।
Rice Lake की बर्फ़ का इतिहास है। 1850 के दशक में एक रेलवे पुल Harwood से Tic Island के रास्ते झील पार करता था, और 1 जनवरी 1855 को, उसके खुलने के चंद दिन बाद, बर्फ़ ने उसके स्पैनों को इतनी ज़ोर से धकेला कि एक चार फ़ीट खिसककर तटबंध पर चढ़ गया और लोहे की पटरियाँ दोहरी मुड़ गईं। 1860-61 में बर्फ़ ने पुल को असुरक्षित बना दिया और उसका काम तमाम कर दिया। (Cobourg and District Historical Society; Ontario Heritage Trust) पूरी कहानी Rice Lake के आर-पार चलने वाली रेलगाड़ी में है।
पुल चला गया, लेकिन पुरानी रेल पटरी और ट्रेसल के अवशेष Tic Island के पास अब भी नीचे हैं, बर्फ़ हटने के बाद कुछ जगहों पर सतह से बस कुछ इंच नीचे। कोई तय गहराई नहीं है जिस पर आप भरोसा कर सकें। इसलिए जब बर्फ़ हटती है और नावें वापस पानी में उतरती हैं, तो उसी हिस्से पर हम लोगों से धीमा चलने और साउंडर देखने को कहते हैं। झील पर सुरक्षित चलने के बारे में हमारी Rice Lake बोटिंग गाइड में और जानकारी है।
बर्फ़ की परत हरी झंडी नहीं है
बर्फ़ कैसे बनती है, यह जानना आपको नहीं बताता कि उसका कोई टुकड़ा आपका वज़न सँभालेगा या नहीं। Minnesota DNR का "बर्फ़ कब सुरक्षित होती है?" का जवाब है: "इसका कोई पक्का जवाब सचमुच नहीं है।" (Ice safety, Minnesota DNR)
उस पेज से कुछ बातें जो Rice Lake की बर्फ़ पर जाने वाले हर व्यक्ति को पता होनी चाहिए:
- आप बर्फ़ की मज़बूती को इससे नहीं आँक सकते कि वह कैसी दिखती है, कितनी पुरानी है, कितनी मोटी है, तापमान कितना है, या उस पर बर्फ़बारी है या नहीं।
- बर्फ़ शायद ही कभी एक-सी जमती है। वह एक जगह 30 cm (एक फ़ुट) मोटी हो सकती है और कुछ फ़ुट दूर सिर्फ़ 2 से 5 cm (एक-दो इंच)।
- बहते पानी के ऊपर की बर्फ़ अक्सर ख़तरनाक होती है। सोचिए कि Otonabee झील में कहाँ आती है।
- किनारे के पास की बर्फ़ दूर की बर्फ़ से कमज़ोर हो सकती है।
- नई बर्फ़ आम तौर पर पुरानी बर्फ़ से ज़्यादा मज़बूत होती है। लगभग 10 cm (4 इंच) साफ़ नई बर्फ़ एक पैदल व्यक्ति को थाम सकती है, जबकि 30 cm (एक फ़ुट) या उससे ज़्यादा पुरानी, आंशिक रूप से पिघली बर्फ़ शायद न थामे।
(Minnesota DNR)
DNR यह भी कहता है कि 100 प्रतिशत सुरक्षित बर्फ़ जैसी कोई चीज़ नहीं होती। इस ख़ास विज्ञान-पाठ का आनंद लेने की सबसे अच्छी जगह किनारा है।
स्रोत
फ़ोन: 905-342-2153
पता: 5369 Harris Boat Works Rd, Gores Landing, ON
साइट: harrisboatworks.ca | mercuryrepower.ca
