गुरुत्वाकर्षण शक्ति र पानीको बहावबीचमा सम्बन्ध

मेघनाथ रिजाल
हाम्रो ब्रह्माण्डमा अनगिन्ती रहस्यहरू छन्, जसमध्ये पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्ति र पानीको निरन्तर बहावटबीचको सम्बन्ध एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक जिज्ञासाको विषय बनेको छ । सतहमा पानी जहिले पनि ओरालो वा खाल्डोतिर मात्र किन बग्छ होला भन्ने प्रश्नले धेरैलाई कौतुहल बनाउ“छ । यसको पछाडि पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्तिको अदृश्य तर शक्तिशाली प्रभाव लुकेको छ, जसलाई भूगर्भशास्त्री र वैज्ञानिक अनुसन्धानले प्रमाणित गरेको छ । पानीको बहावटको मूल कारण पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्तिमा निहित रहेको छ ।

पृथ्वीको संरचना र गुरुत्वाकर्षणको गहिराइ
आजसम्मका भूगर्भशास्त्रीहरू तथा वैज्ञानिक खोज र अनुसन्धान अनुसार, हाम्रो पृथ्वीको बाहिरी सतह (परिधि) देखि भित्री केन्द्रसम्मको गहिराइ सरदर करिब ६३७१ किमि रहेको मानिन्छ । यो विशाल पिण्डको संरचना जटिल छ, जहाँ विभिन्न तहहरू रहेका छन् । पृथ्वीको बाहिरी सतहबाट जतिजति भित्र गहिराइ बढ्दै गयो, पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्ति र तापक्रम पनि बढ्दै जान्छ भन्ने प्राकृतिक नियम छ । यो नियमले बताउँछ कि पृथ्वीको केन्द्र जति नजिक भयो, गुरुत्वाकर्षणको प्रभाव त्यति नै बढी हुन्छ ।

यसै सिद्धान्तका आधारमा पृथ्वीको सतहमा रहेका अग्ला स्थानहरू (जस्तै पहाड, हिमाल, डाँडा) पृथ्वीको केन्द्रबाट तुलनात्मक रूपमा टाढा हुन्छन् । यसको विपरीत, होचा स्थानहरू (जस्तै मैदान, उपत्यका, खाल्टा, समुद्र) पृथ्वीको केन्द्रको नजिक हुन्छन् । गुरुत्वाकर्षण शक्तिको प्रभाव दूरीस“ग व्युत्क्रमानुपाती हुने भएकाले, केन्द्रबाट टाढा रहेका अग्ला स्थानहरूमा गुरुत्वाकर्षण शक्ति केही कम हुन्छ भने केन्द्रको नजिक रहेका होचा स्थानहरूमा गुरुत्वाकर्षण शक्ति बढी हुन्छ । यही गुरुत्वाकर्षण शक्तिको भिन्नता नै पानीको बहावको प्रमुख कारण हो । पानी वा तरल वस्तुहरू सधैं बढी गुरुत्वाकर्षण शक्तितर्फ आकर्षित भई बग्ने गर्दछन् ।

पानीको प्रकृति र गुरुत्वाकर्षणको खिचावट
पानी एक तरल पदार्थ हो, जसका अणुहरू एकआपसमा खुकुलो रूपमा बा“धिएका हुन्छन् र सजिलैस“ग एकअर्कास“ग अलिक खुकुलो भएर बग्न सक्छन् । यसको विपरीत, ठोस वस्तुका अणुहरू कसिलो रूपमा बा“धिएका हुन्छन्, जसले गर्दा ती बग्न सक्दैनन् । पानीमा भएका यी ‘लचिला अणुहरू’ पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्तिको प्रभावप्रति अत्यन्त संवेदनशील हुन्छन् । अग्लो ठाउ“मा गुरुत्वाकर्षण शक्ति तुलनात्मक रूपमा कम हुने भएकाले, पानीमा रहेका यी अणुहरू कम गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रबाट बढी गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र (अर्थात् होचा वा खाल्टा ठाउ“तिर) तानिंदै जान्छन् । यो खिचावट निरन्तर हुने भएकाले पानीका अणुहरू नछुटिकन लगातार तलतिर बगिरहेको देखिन्छ ।

हामीले सामान्यतया पानी सजिलो बाटो वा ओरालोतिर बगेको देख्दा, यसलाई सामान्य ढालको असर मात्र ठान्न सक्छौं । तर, यसको पछाडि गहिरो वैज्ञानिक कारण लुकेको छः यो बहावट पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्तिको सीधा असर हो । पानीलाई ‘उधोतिर’ अर्थात् तलतिर बग्न बाध्य पार्ने मुख्य बल नै यही गुरुत्वाकर्षण हो । यसले पानीलाई कम गुरुत्वाकर्षण सम्भाव्यता ऊर्जा भएको स्थानबाट उच्च गुरुत्वाकर्षण सम्भाव्यता ऊर्जा भएको स्थानतर्फ धकेल्छ, जसलाई सामान्य भाषामा अग्लोबाट होचो ठाउ“मा बग्नु भनिन्छ । पानीका अणुहरूले आफ्नो ऊर्जास्तरलाई न्यूनीकरण गर्न खोज्दा यो बहाव स्वतःस्फूर्त रूपमा भइरहन्छ ।

गुरुत्वाकर्षण र जल निकायहरूको निर्माण

पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्तिको भिन्नताले नै विभिन्न जल निकायहरूको निर्माण र निरन्तरतामा महत्वपूर्ण भूमिका खेल्छ । नदी तथा खोलाहरू सधैं ओरालोतिर बगिरहनु, सतहमा बगेको पानी होचो भागतिर बग्दै जानु र अन्ततः खाल्टा, पोखरी, ताल, समुद्र तथा महासागरजस्ता स्थानमा पानी जम्मा हुनुको कारण ती ठाउ“हरूमा पृथ्वीले आफूतिर तान्ने शक्ति बढी हुनु नै हो । यी सबै स्थानहरू पृथ्वीको केन्द्रको तुलनात्मक रूपमा नजिक हुने भएकाले गुरुत्वाकर्षण बलको प्रभाव बढी हुन्छ, जसले गर्दा तरल पदार्थहरू त्यहा“ एकत्रित हुन्छन् ।

यसलाई अझ स्पष्ट पार्न, पृथ्वीको अर्धव्यास (रेडियस)को अवधारणालाई बुझौं । अग्लो स्थानहरू, जस्तै पहाड, हिमाल, डाँडा आदिमा पृथ्वीको केन्द्रबाट बाहिरी सतहसम्मको अर्धव्यास बढी हुन्छ । यसको अर्थ ती स्थानहरू पृथ्वीको केन्द्रबाट टाढा छन् । परिणामस्वरूप, ती स्थानमा पृथ्वीले तान्ने गुरुत्वाकर्षण शक्ति केही कम हुन्छ । यसको ठीक विपरीत, होचा स्थानहरू (उपत्यका, मैदान) मा अर्धव्यास कम हुन्छ, जसको अर्थ ती स्थानहरू पृथ्वीको केन्द्रको नजिक छन ) सधैं कम गुरुत्वाकर्षण बल भएको अग्लो अर्धव्यास(उच्च स्थान) बाट बढी गुरुत्वाकर्षण बल भएको कम अर्धव्यास (होचो स्थान) तिर बग्दछ । यही प्रक्रियालाई पानी वा तरल वस्तु बगेको भनिन्छ । यसरी पानी वा नदी, खोलाहरू सधैं ‘उधोतिर’ अर्थात् तलतिर बग्छन्, कहिल्यै ‘उकालो’ वा ’उभोतिर’ बग्दैनन् ।

गुरुत्वाकर्षण र जलविद्युत उत्पादनको सिद्धान्त

पानी बहावको यो मौलिक सिद्धान्त जलविद्युत उत्पादनमा पनि प्रत्यक्ष रूपमा लागू हुन्छ । जलविद्युत उत्पादनको आधार नै पानीको गुरुत्वाकर्षण सम्भाव्यता ऊर्जालाई विद्युत ऊर्जामा रूपान्तरण गर्नु हो । अग्लो उचाइमा जम्मा भएको पानीमा गुरुत्वाकर्षणका कारण ठूलो मात्रामा सम्भाव्यता ऊर्जा  हुन्छ । जब यो पानीलाई नियन्त्रित रूपमा तल झरना वा सुरुङमार्फत खसालिन्छ, यसको सम्भाव्यता ऊर्जा गति ऊर्जामा रूपान्तरण हुन्छ ।

जति बढी उचाइबाट र जति धेरै पानीको मात्रा तीव्र गतिले खस्छ, त्यति नै बढी बल उत्पन्न हुन्छ । यो बलले टर्बाइनहरूलाई घुमाउ“छ । टर्बाइनसँग जोडिएका चुम्बकीय शक्ति (जेनेरेटर) हरू घुम्दा यान्त्रिक ऊर्जा विद्युत ऊर्जामा रूपान्तरण हुन्छ । यसरी पानीको तलतिर बग्ने प्राकृतिक प्रवृत्तिको उपयोग गरी स्वच्छ ऊर्जा उत्पादन गरिन्छ । यस प्रक्रियाको आधारभूत तत्व नै पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्ति हो, जसले पानीलाई निरन्तर तलतिर धकेल्छ र आवश्यक गतिमा ऊर्जा प्रदान गर्छ । यसले पानीको बहावट केवल एक प्राकृतिक घटना मात्र नभएर मानवीय उपयोगका लागि ऊर्जाको एक विशाल स्रोत पनि हो भन्ने देखाउ“छ ।
 

गुरुत्वाकर्षणको विश्वव्यापी प्रभाव : तरल र ठोस वस्तुमा
गुरुत्वाकर्षणको प्रभाव केवल पानीको बहावमा मात्र सीमित छैन । यो हाम्रो दैनिक जीवनमा र सम्पूर्ण ब्रह्माण्डमा देखिने एक विश्वव्यापी शक्ति हो । ढुङ्गा वा अन्य कुनै ठोस वस्तु पनि सधैं तलतिर खस्छ, माथि उछालिएर जा“दैन । यदि माथि लानुपरेमा ठूलो बाहिरी बल लगाउनुपर्छ । भिरबाट ढुङ्गा, काठ, फलाम वा धातुहरूलाई तलतिर खसाल्दा सजिलै खस्छन् । यसको कारण ठोस वस्तुका अणुहरू तरल वस्तुका अणुहरूभन्दा बढी खदिला (कसिलो रूपमा बा“धिएका) हुने भएकाले ती बगेर नगई ‘लडेर’ जान्छन्, तर दिशा सधैं गुरुत्वाकर्षणको बलकै दिशामा, अर्थात् ‘उधो’ (तल) तिर नै हुन्छ ।

मानिसको हिंडडुलमा पनि गुरुत्वाकर्षणको प्रभाव स्पष्ट देख्न सकिन्छ । उकालो बाटो हिंड्नभन्दा ओरालो बाटो हिंड्न सजिलो हुन्छ किनभने ओरालोमा गुरुत्वाकर्षण बलले हामीलाई तलतिर तान्न मद्दत गर्छ, जबकि उकालोमा हामीले गुरुत्वाकर्षणको विरुद्धमा बल लगाउनुपर्ने हुन्छ । कुनै वस्तु बोकेर हिंड्दा पनि उकालो चढ्नभन्दा ओरालो बाटोमा ल्याउन सजिलो हुन्छ, किनकि गुरुत्वाकर्षणले वस्तुको तौललाई तलतिर तान्छ, जसले गर्दा कम प्रयासमा वस्तुलाई ओरालोमा सार्न सकिन्छ । यी सबै उदाहरणहरूले गुरुत्वाकर्षण शक्तिको निरन्तर र सर्वव्यापी प्रभावलाई दर्शाउ“छन् ।

पानीको बहाव र गुरुत्वाकर्षणको अविभाज्य सम्बन्ध
अतः, नदी वा खोलाहरूको पानी निरन्तर तलतिर वा अग्लो सतहबाट होचो सतहतिर बगीरहनुको मूल कारण यही पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्तिको भिन्नता र त्यसको प्रभाव हो । जहा“ गुरुत्वाकर्षण शक्ति बढी हुन्छ, पानीका अणुहरू त्यतैतर्फ आकर्षित हुन्छन् र निरन्तर बगिरहन्छन् । यसरी बुझियो भने पानीको बहावट के हो रहेछ भन्ने कुरा स्पष्ट हुन्छ ।

पानीको यो तलतिर बग्ने प्रवृत्ति र जति बढी उचाइबाट जति धेरै पानीको मात्रा ठाडो ठाउँबाट पृथ्वीले तान्दा बढी बल लागेर त्यहाँ धेरै गति शक्तिले टर्बाइन घुमाएर चुम्बकीय शक्ति विद्युत शक्तिमा रूपान्तरण हुन जान्छ भन्ने कुरा बुझ्दा पानीको बहावटले ऊर्जा उत्पादनजस्तो महत्त्वपूर्ण कार्यमा पनि बल प्रदान गर्छ भन्ने स्पष्ट हुन्छ ।

यसबाट के स्पष्ट हुन्छ भने पृथ्वीको गुरुत्वाकर्षण शक्ति केवल एक अदृश्य बल मात्र नभएर हाम्रो भू–बनोट, जलचक्र, नदी प्रणाली, र मानव सभ्यताका लागि अत्यावश्यक ऊर्जाको स्रोत समेतको आधारशिला हो । पानीको प्रत्येक थोपाको यात्रामा गुरुत्वाकर्षणको हात हुन्छ, जसले गर्दा यो हाम्रो ग्रहमा जीवन सम्भव तुल्याउने एक महत्वपूर्ण कारक बनेको छ ।
mnrijal2256t@gmail.com