পানি হিমাঙ্কের নিচেও তরল থাকে কীভাবে

বাস্তব জগতে বরফ তৈরির সূচনা সাধারণত কোনো পৃষ্ঠ, ধুলার কণা কিংবা আগে থেকে থাকা বরফের স্ফটিকের মাধ্যমে হয়। এমন পৃষ্ঠ বা কণা পানির অণুগুলোকে বরফের মতো সুশৃঙ্খল বিন্যাসে সাজতে সাহায্য করতে পারে। ধরুন, এক বোতল পানি খুব ভালোভাবে পরিশোধন করে একটি পরিষ্কার পাত্রে রাখা হলো। পানিতে বরফের কণা নেই, পাত্রের ভেতরের পৃষ্ঠও মসৃণ। এরপর বোতলটি নাড়াচাড়া না করে ধীরে ধীরে ঠান্ডা করা হলো। এমন পরিস্থিতিতে বরফ তৈরির সূচনা দেরিতে হতে পারে। সাধারণ বাড়ির ফ্রিজারের তাপমাত্রা প্রায় মাইনাস ১৮ ডিগ্রি সেলসিয়াস। এই তাপমাত্রায় পরিষ্কার ও স্থির পানি জমে যাওয়ার কথা থাকলেও উপযুক্ত পরিস্থিতিতে সেটি তরল থাকতে পারে। কারণ, পানি জমার জন্য যে বরফের বীজ প্রয়োজন, সেটি তখনো তৈরি হয়নি।

২০১৭ সালে সায়েন্টিফিক রিপোর্টস সাময়িকীতে প্রকাশিত ক্লডিয়া মারকোলি ও তাঁর সহকর্মীদের গবেষণায় অতিশীতল পানির ফোঁটায় বরফ তৈরির বিষয়টি আলোচনা করা হয়। গবেষণায় দেখা যায়, পানির অণুগুলোকে বরফের কাঠামো তৈরিতে সাহায্য করে এমন পৃষ্ঠ থাকলে বরফ তুলনামূলক বেশি তাপমাত্রায় তৈরি হতে পারে। পরিষ্কার ও বিশেষভাবে প্রস্তুত করা ছোট পানির ফোঁটার ক্ষেত্রে প্রায় ২৫০ কেলভিনের ওপরে বরফ তৈরির কথা উল্লেখ করা হয়েছে। সেলসিয়াস স্কেলে এই তাপমাত্রা প্রায় মাইনাস ২৩ ডিগ্রি। পানি যত ঠান্ডা হয়, উপযুক্ত বরফের বীজ তৈরি হওয়ার সম্ভাবনাও সাধারণত তত বাড়ে।

কিন্তু সেই সম্ভাবনা নির্ভর করে পানির বিশুদ্ধতা, পাত্রের পৃষ্ঠ, ফোঁটার আকার এবং কতক্ষণ অপেক্ষা করা হচ্ছে—এসব বিষয়ের ওপর। এ ঘটনা শুধু ফ্রিজারের বোতলে ঘটে না।

আমাদের মাথার ওপরের মেঘেও এমন পানি থাকে। মেঘের ক্ষুদ্র জলকণাগুলো ০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচের তাপমাত্রাতেও তরল অবস্থায় ভেসে থাকতে পারে। কারণ, এত ছোট ফোঁটার মধ্যে বরফ তৈরির উপযুক্ত সূচনাবিন্দু পাওয়া সব সময় সহজ নয়।

যুক্তরাষ্ট্রের ন্যাশনাল ওয়েদার সার্ভিসের পরিভাষাতেও বলা হয়েছে, বায়ুমণ্ডলে তরল পানি ০ ডিগ্রি সেলসিয়াসের নিচের তাপমাত্রায় টিকে থাকতে পারে। আবহাওয়াবিদেরা এই বৈশিষ্ট্য কাজে লাগান। অতিশীতল মেঘে সিলভার আয়োডাইডের মতো পদার্থ ছড়িয়ে দিলে তার কণাগুলো বরফ তৈরির সূচনাবিন্দু হিসেবে কাজ করতে পারে। ফলে মেঘের জলকণাগুলো বরফে পরিণত হওয়ার প্রক্রিয়া শুরু করে।

সূত্র: সায়েন্স এবিসি