कुतूहल: उदबत्तीच्या धुराची वलयं का होतात?

उदबत्ती जळताना तिच्या टोकाशी उष्णता निर्माण होते. या उष्णतेमुळे आजूबाजूची हवा गरम होते. गरम हवा हलकी असल्यामुळे ती वर जाऊ लागते. तिच्यासोबत धुराचे सूक्ष्म कणही वर नेले जातात. पण वर जाताना धूर सरळ जात नाही. गरम हवा आणि सभोवतालची थंड हवा यांच्यात सतत घर्षण व हालचाल चालू असते. त्यामुळे हवेच्या प्रवाहात भोवरे तयार होतात. या भोवर्‍यांना विज्ञानाच्या भाषेत ‘व्हर्टेक्स रिंग’ असं म्हणतात.

उदबत्तीच्या टोकातून धूर वेगाने बाहेर पडतो, पण त्यातील मध्यभागी तुलनेने जास्त गरम असलेला धूर, कडेच्या धुरापेक्षा जास्त वेगाने जातो, म्हणजेच कडेचा धूर मागे राहतो आणि मध्यभागातला धूर पुढे जातो. या वेगातल्या फरकामुळे धुराचा प्रवाह स्वत:भोवती वळतो आणि गोलाकार फिरू लागतो. हा गोलाकार फिरणारा धूर एका वलयाचं रूप घेतो आणि हवेत तरंगतो. हे वलय काही क्षण हवेत स्थिर राहतं व मग हळूहळू विरतं. विशेषत: जेव्हा खोलीतली हवा एकदम शांत असते, तेव्हा ही वलयं स्पष्टपणे दिसतात.

धुराचं वलय काही काळ हवेत तसंच टिकून राहतं, याचं कारण म्हणजे दाबातला फरक. वलयाच्या मध्यभागी हवा वेगाने फिरत असल्याने तिथं कमी दाबाचा पट्टा तयार होतो. वलयाच्या बाहेरची हवा जास्त दाबाची असते. ही जास्त दाबाची हवा वलयाला बाहेरून आत दाबते, ज्यामुळे तो आकार एकत्र बांधलेला राहतो.

एकदा का धूर गोलाकार फिरायला लागला की त्याला ‘कोनीय संवेग’ प्राप्त होतो. कोनीय संवेग मिळालेली वस्तू न पडता काही काळ त्या जागी स्थिर राहते. उदाहरणार्थ फिरणारा भोवरा. भोवरा जेव्हा गोल फिरत असतो, तेव्हा तो स्थिर राहण्याचा प्रयत्न करतो. त्याचप्रमाणे कोनीय संवेगामुळे, वलय काही काळ विस्कळीत न होता हवेत तरंगत पुढे जातं.

धुराची वलयं दिसण्यामागे धुरातले सूक्ष्म कण महत्त्वाचे असतात. हे कण प्रकाश परावर्तित करतात, म्हणून आपल्याला वलय स्पष्ट दिसतं. जर धूर नसता, तर हवेतले हे तयार झालेले भोवरे दिसले नसते. आपण खरं तर या धुरामधील सूक्ष्म कणांच्या माध्यमातूनच हवेचा प्रवाह पाहत असतो.
उल्का पाटील
मराठी विज्ञान परिषद
ईमेल : office@mavipa.org
संकेतस्थळ : http://www.mavipa.org