শীতে মুখ দিয়ে ধোঁয়া বের হয় কেন? গরমে হয় না কেন?

ডিসেম্বরের ভোরে বারান্দায় দাঁড়িয়ে কথা বললে মুখ দিয়ে সাদা ধোঁয়ার মতো কিছু বের হয়। ছোটবেলায় আমরা অনেকেই আঙুল ঠোঁটে ধরে সিগারেট খাওয়ার ভান করেছি এই 'ধোঁয়া' দিয়ে। অথচ বৈশাখের দুপুরে একই শ্বাস ফেললে কিছুই দেখা যায় না। শ্বাস তো একই, ফুসফুসও একই, তাহলে শীতে হঠাৎ এই সাদা মেঘ আসে কোথা থেকে? উত্তরটা লুকিয়ে আছে বাতাসের ভেতরের অদৃশ্য পানিতে।

সংক্ষেপে: আসলে এটা ধোঁয়া নয়, ছোট্ট একটা মেঘ

আমাদের ফুসফুসের ভেতরটা সবসময় ভেজা আর উষ্ণ, প্রায় শরীরের তাপমাত্রার কাছাকাছি। তাই আমরা যে বাতাস ছাড়ি, তাতে প্রচুর জলীয় বাষ্প থাকে। জলীয় বাষ্প হলো গ্যাস অবস্থার পানি, এটা চোখে দেখা যায় না। শীতের ঠান্ডা বাতাসে এসে এই উষ্ণ, ভেজা নিঃশ্বাস হঠাৎ ঠান্ডা হয়ে যায়। তখন বাষ্পের একটা অংশ আবার পানির অতি ক্ষুদ্র ফোঁটায় পরিণত হয়। এই প্রক্রিয়ার নাম ঘনীভবন (condensation)।

লাখ লাখ ক্ষুদ্র ফোঁটা একসাথে আলো ছড়িয়ে দেয়, তাই আমরা একটা সাদা ঝাপসা মেঘ দেখি। আকাশের মেঘ, সকালের কুয়াশা আর তোমার মুখের 'ধোঁয়া', তিনটাই আসলে একই জিনিস: বাতাসে ভাসমান ছোট ছোট পানির ফোঁটা। কয়েক মুহূর্ত পরেই চারপাশের শুকনো বাতাসের সাথে মিশে ফোঁটাগুলো আবার বাষ্প হয়ে যায়, আর মেঘটাও মিলিয়ে যায়।

বাতাস কতটা পানি ধরে রাখতে পারে?

পুরো রহস্যের চাবি একটা সহজ নিয়মে: গরম বাতাস ঠান্ডা বাতাসের চেয়ে অনেক বেশি জলীয় বাষ্প ধরে রাখতে পারে। একটা স্পঞ্জের কথা ভাবো। গরম বাতাস যেন বড় একটা স্পঞ্জ, অনেক পানি শুষে রাখে। বাতাস ঠান্ডা হলে স্পঞ্জটা যেন চিপে ছোট হয়ে যায়, আর বাড়তি পানি বেরিয়ে আসে।

প্রতিটা তাপমাত্রায় বাতাস সর্বোচ্চ কতটা বাষ্প ধরতে পারে, তার একটা সীমা আছে। সেই সীমায় পৌঁছালে বাতাসকে বলে সম্পৃক্ত (saturated)। মোটামুটি হিসাবে তাপমাত্রা প্রতি ১০ ডিগ্রি সেলসিয়াস বাড়লে বাতাসের বাষ্প ধরার ক্ষমতা প্রায় দ্বিগুণ হয়ে যায়। উল্টোভাবে, ঠান্ডা হলে ক্ষমতা দ্রুত কমে।

নিঃশ্বাসের ভেতরে কী ঘটে, ধাপে ধাপে

• ফুসফুসের ভেজা দেয়াল থেকে বাষ্প মিশে নিঃশ্বাসের বাতাস প্রায় সম্পৃক্ত হয়ে যায়, তাপমাত্রা থাকে শরীরের কাছাকাছি।
• মুখ থেকে বের হয়েই এই উষ্ণ বাতাস চারপাশের ঠান্ডা বাতাসের সাথে মিশতে শুরু করে।
• মিশ্রণের তাপমাত্রা দ্রুত নেমে যায় এবং তার শিশির বিন্দুর নিচে চলে আসে।
• বাতাসে ভাসমান ধুলো বা লবণের অতি ক্ষুদ্র কণাকে কেন্দ্র করে বাষ্প জমে পানির ফোঁটা হয়।
• ফোঁটাগুলো আলো ছড়িয়ে দেয়, তাই আমরা সাদা মেঘ দেখি।
• আরও বাতাস মিশলে মিশ্রণ পাতলা হয়, ফোঁটাগুলো আবার বাষ্প হয়ে মিলিয়ে যায়।

মজার ব্যাপার হলো, মেশার এই মুহূর্তটাই আসল খেলা। উষ্ণ ভেজা বাতাস আর ঠান্ডা শুকনো বাতাস, কোনোটা আলাদাভাবে সম্পৃক্ত না হলেও দুটো মিশলে মাঝামাঝি একটা অবস্থায় মিশ্রণটা অতিসম্পৃক্ত হয়ে যেতে পারে। আবহাওয়াবিদরা একে 'মিশ্রণ কুয়াশা' (mixing fog) বলেন। শীতের সকালে গরম চায়ের কাপ থেকে ওঠা ভাপও ঠিক একই কারণে দেখা যায়।

তাহলে গরমকালে কেন দেখা যায় না?

গ্রীষ্মে বাংলাদেশের বাতাস সাধারণত ৩০ ডিগ্রির আশেপাশে বা তারও বেশি গরম থাকে। নিঃশ্বাস বের হয়ে এই গরম বাতাসে মিশলে মিশ্রণের তাপমাত্রা খুব বেশি নামে না। গরম বাতাসের 'স্পঞ্জ' বড়, তাই বাড়তি বাষ্পটুকু সহজেই শুষে নেয়। ফলে শিশির বিন্দুর নিচে নামার সুযোগই আসে না, কোনো ফোঁটা তৈরি হয় না।

এ কারণে ঠিক কোন তাপমাত্রায় ধোঁয়া দেখা যাবে, তার কোনো একটা নির্দিষ্ট সংখ্যা নেই। এটা নির্ভর করে বাতাস কতটা ঠান্ডা আর কতটা ভেজা তার ওপর। সাধারণভাবে বাতাস যত ঠান্ডা আর যত আর্দ্র, তত সহজে আর তত ঘন মেঘ দেখা যায়। আমাদের দেশে উত্তরাঞ্চলের কনকনে শৈত্যপ্রবাহের ভোরে এটা সবচেয়ে স্পষ্ট দেখা যায়, আর দুপুরের রোদে একই জায়গায় প্রায় হারিয়ে যায়।

আমাদের দেশের শীতে কেন এত স্পষ্ট?

বাংলাদেশের শীত খুব কনকনে না হলেও বাতাসে আর্দ্রতা বেশি থাকে। নদী, জলাভূমি আর ভেজা মাঠের দেশে শীতের রাতে মাটি তাপ হারিয়ে ঠান্ডা হয়, আর ভোরের দিকে বাতাস প্রায় শিশির বিন্দুর কাছে পৌঁছে যায়। তাই ঘন কুয়াশা পড়ে। এমন ভেজা, ঠান্ডা বাতাসে নিঃশ্বাসের বাড়তি বাষ্প সহজেই জমে যায়, ফলে খুব বেশি ঠান্ডা না হলেও ভোরবেলা মুখের মেঘ বেশ পরিষ্কার দেখা যায়। বেলা বাড়লে রোদে বাতাস গরম হয়, আর্দ্রতার আপেক্ষিক মাত্রা কমে, তখন একই মানুষের নিঃশ্বাস আবার অদৃশ্য হয়ে যায়।

একই নিয়ম চারপাশে, প্রতিদিন

একবার এই নিয়মটা বুঝলে চারপাশে বহু জায়গায় একে দেখতে পাবে। ঠান্ডা পানির গ্লাসের বাইরে পানির ফোঁটা জমে, কারণ গ্লাসের গায়ের বাতাস শিশির বিন্দুর নিচে ঠান্ডা হয়। গোসলের পর আয়না ঘোলা হয়ে যায়। শীতে চশমা পরে ঠান্ডা বাইরে থেকে গরম ঘরে ঢুকলে কাচ ঝাপসা হয়ে যায়। আকাশে উড়োজাহাজের পেছনে যে সাদা লম্বা দাগ দেখো, সেটাও ইঞ্জিনের গরম ধোঁয়ার জলীয় বাষ্প উঁচু আকাশের প্রচণ্ড ঠান্ডায় জমে তৈরি হওয়া মেঘ, যা মূলত ক্ষুদ্র বরফকণা দিয়ে গড়া।

প্রকৃতির বড় মেঘও একইভাবে জন্মায়। সূর্যের তাপে মাটি আর সাগর থেকে বাষ্প ওঠে, গরম বাতাস উপরে উঠতে উঠতে ঠান্ডা হয়, আর একসময় শিশির বিন্দুর নিচে নেমে মেঘ তৈরি করে। তাই বলা যায়, শীতের ভোরে তুমি মুখ দিয়ে আসলে প্রকৃতির মেঘ তৈরির ছোট একটা পরীক্ষা চালাচ্ছো।

আকাশ আর আবহাওয়ার এমন আরও রহস্য নিয়ে আমাদের সাইটে লেখা আছে: আকাশ কেন নীল দেখায়, সূর্যের আলো পৃথিবীতে আসতে কত সময় নেয়, বজ্রপাতের সময় কী করা উচিত, আর সাগরের পানি কেন লবণাক্ত। চাইলে রাতের আকাশ দেখার পাতা আর টেলিস্কোপ অংশটাও ঘুরে আসতে পারো, শীতের পরিষ্কার রাতই তারা দেখার সেরা সময়।

সাদা কেন দেখায়, স্বচ্ছ পানি তো বর্ণহীন?

এক গ্লাস পানি স্বচ্ছ, তাহলে পানির ফোঁটার মেঘ সাদা কেন? কারণ ফোঁটাগুলো এত ছোট আর এত বেশি যে প্রতিটা ফোঁটা আলোকে নানা দিকে বাঁকিয়ে আর ছড়িয়ে দেয়। সূর্যের বা বাতির আলোয় সব রঙ মেশানো থাকে, আর এই আকারের ফোঁটা সব রঙকে প্রায় সমানভাবে ছড়ায়। সব রঙ একসাথে আমাদের চোখে এলে আমরা দেখি সাদা। মেঘ, কুয়াশা, এমনকি ফেনাও এই কারণেই সাদা দেখায়।

অন্ধকার পটভূমিতে মুখের মেঘ বেশি স্পষ্ট হয়, আর পেছন থেকে আলো পড়লে আরও উজ্জ্বল লাগে। শীতের ভোরে সূর্য যখন নিচু থাকে, তখন তির্যক আলোয় নিঃশ্বাসের মেঘ ঝলমল করে ওঠে। এটা খেয়াল করলে বোঝা যায়, আমরা আসলে ফোঁটাগুলো দেখছি না, দেখছি তাদের ছড়ানো আলো।

পাহাড়ে আর মেরু অঞ্চলে কেমন হয়?

যত উঁচুতে যাওয়া যায়, বাতাস সাধারণত তত ঠান্ডা হয়। তাই সমতলে যেদিন মুখে ধোঁয়া দেখা যায় না, সেদিনও পাহাড়ের চূড়ায় পর্যটকরা নিঃশ্বাসে মেঘ দেখতে পান। মেরু অঞ্চলের প্রচণ্ড ঠান্ডায় নিঃশ্বাসের ফোঁটা এত দ্রুত জমে যে কখনো কখনো ক্ষুদ্র বরফকণায় পরিণত হয়, আর দাড়ি, ভ্রু বা মাফলারে সাদা তুষারের মতো জমে থাকে।

আবার খুব শুকনো ঠান্ডা বাতাসে, যেমন উঁচু মরুভূমির শীতের রাতে, মেঘ তৈরি হলেও তা চোখের পলকে মিলিয়ে যায়। কারণ চারপাশের শুকনো বাতাস ফোঁটাগুলোকে দ্রুত আবার বাষ্প বানিয়ে নেয়। অর্থাৎ ঠান্ডা মেঘ তৈরি করে, আর আর্দ্রতা ঠিক করে মেঘটা কতক্ষণ বাঁচবে।

কিছু প্রচলিত ভুল ধারণা

• 'মুখের ধোঁয়া মানে শরীরের তাপ বেরিয়ে যাচ্ছে' — আংশিক সত্য। নিঃশ্বাসের সাথে কিছু তাপ আর পানি সবসময়ই বের হয়, গরমকালেও। শীতে শুধু সেটা চোখে দেখা যায়।
• 'এটা কার্বন ডাই-অক্সাইড' — না। কার্বন ডাই-অক্সাইড বর্ণহীন গ্যাস, চোখে দেখা যায় না। সাদা অংশটা পুরোপুরি পানির ফোঁটা।
• 'যাদের মুখে বেশি ধোঁয়া, তাদের ফুসফুস বেশি গরম' — না। পার্থক্যটা মূলত শ্বাস কতটা জোরে ফেলছো আর চারপাশের বাতাস কেমন, তার ওপর নির্ভর করে।

শীতে শ্বাসনালিও এই ঠান্ডা, শুকনো বাতাস সামলাতে পরিশ্রম করে। নাক দিয়ে শ্বাস নিলে বাতাস ফুসফুসে পৌঁছানোর আগে খানিকটা গরম আর ভেজা হয়ে যায়, তাই কনকনে ঠান্ডায় মুখ ঢেকে নাক দিয়ে শ্বাস নেওয়া আরামদায়ক। হাঁপানি বা শ্বাসকষ্টের সমস্যা থাকলে শীতে বাড়তি সতর্ক থাকা ভালো।

শেষ কথা

মুখের সেই সাদা 'ধোঁয়া' আসলে আমাদের শরীরের ভেতরের পানির একটা ঝলক, যা শীতের ঠান্ডায় এক মুহূর্তের জন্য দৃশ্যমান হয়ে ওঠে। একই পদার্থবিজ্ঞান তৈরি করে শিশির, কুয়াশা আর আকাশের মেঘ। পরের বার শীতের ভোরে হাঁটতে বের হলে একটু থেমে নিঃশ্বাস ছেড়ে দেখো, তুমি নিজের হাতে একটা ছোট্ট মেঘ বানাচ্ছো।