ध्वनि की गति
एल्डोरिया के ज्वालामुखी द्वीप पर, अजीब प्रतिध्वनियाँ हवा में नृत्य करती हैं। अग्नि-पुष्पों के बगीचे खिलते हैं, लेकिन कुछ और भी चल रहा है। दूर के गड़गड़ाहट की आवाज़ जितनी तेज़ी से आनी चाहिए, उससे कहीं ज़्यादा तेज़ी से आती है! तथ्य: ध्वनि की गति स्थिर नहीं होती; यह तापमान और उस माध्यम के आधार पर बदलती है जिससे वह यात्रा कर रही होती है।
अपने परिवार के साथ एल्डोरिया घूमने आई दिया को एक अजीब बात नज़र आती है। ऊपर देखते हुए वह कहती है, "बिजली की गड़गड़ाहट लगभग तुरंत सुनाई दी, डैड।" उसके पिता, चश्मे वाले, एक सुव्यवस्थित छोटी दाढ़ी और सफ़ेद होते बालों वाले एक विचारशील व्यक्ति, सिर हिलाते हैं। "सही कहा, दिया, बिजली और गड़गड़ाहट एक ही समय में होती है, बस आवाज़ बाद में आती है।" "यह अजीब है, है ना?" दिया ने पूछा। उसके पिता ने जवाब दिया, "हाँ, है। आवाज़ को यात्रा करने में थोड़ा समय लगता है, इसलिए गड़गड़ाहट हमेशा बिजली के बाद आती है। बस यहाँ, देरी सामान्य से बहुत कम है। लेकिन क्यों?" तथ्य: शुष्क हवा में बीस डिग्री सेल्सियस पर ध्वनि लगभग तीन सौ तैंतालीस मीटर प्रति सेकंड की गति से यात्रा करती है। यह प्रकाश की तुलना में बहुत धीमी है, जो दो सौ निन्यानवे मिलियन, सात सौ बानवे हज़ार, चार सौ अंठावन मीटर प्रति सेकंड की गति से यात्रा करता है!
बाद में, दिया और उसकी माँ आग-फूलों के खेतों की ओर देखती हुई एक बेंच पर बैठती हैं। दिया, हाथ में नोटबुक लिए, ज़ोर से सोचती है। "माँ, यहाँ की हवा इतनी गर्म है, क्या इसका इससे कुछ लेना-देना हो सकता है?" उसकी माँ, गहरे घुंघराले कंधे-लंबाई के बालों और गर्म भूरी आँखों वाली एक मिलनसार महिला, मुस्कुराती है। "यह एक शानदार सवाल है, दिया!" "माँ, याद है अरस्तू ने क्या कहा था? 'जितना अधिक आप जानते हैं, उतना ही आपको एहसास होता है कि आप नहीं जानते।' शायद द्वीप की गर्म हवा का इससे कुछ लेना-देना है कि आवाज़ तेज़ क्यों जा रही है। क्या गर्मी आवाज़ को प्रभावित करती है?" तथ्य: मज़ेदार तथ्य: गर्म हवा में आवाज़ तेज़ चलती है क्योंकि अणु अधिक ऊर्जावान होते हैं और अधिक बार टकराते हैं।
दिया हवा को करीब से महसूस करती है। ज्वालामुखी की गर्मी हवा के अणुओं को उत्तेजित करती है। वह सोचती है, जब ध्वनि यात्रा करती है, तो यह छोटे-छोटे डोमिनोज़ की तरह होता है जो एक-दूसरे को धकेलते हैं। गर्म हवा 'डोमिनोज़' को करीब लाती है और 'धक्का' तेज़ी से आगे बढ़ता है! तथ्य: गर्म हवा में, तापमान में प्रत्येक डिग्री सेल्सियस की वृद्धि के लिए ध्वनि लगभग शून्य दशमलव छह मीटर प्रति सेकंड तेज़ी से यात्रा करती है।
दिया अपनी नोटबुक में रेखाचित्र बना रही है। उसे याद आता है कि उसने सीखा था कि ध्वनि घने पदार्थों में तेज़ी से यात्रा करती है। "शायद ज्वालामुखी गैसें भी हवा को घना बनाती हैं?" वह सोचती है, एक आरेख बनाते हुए। तथ्य: ध्वनि घने माध्यमों जैसे ठोस और तरल पदार्थों में तेज़ी से यात्रा करती है। उदाहरण के लिए, ध्वनि हवा की तुलना में पानी में लगभग चार गुना तेज़ी से यात्रा करती है!
उसे डॉप्लर प्रभाव याद है। जैसे ही एक दमकल गाड़ी तेज़ी से गुज़रती है, उसके सायरन की पिच बदलती हुई लगती है। यदि स्रोत आपकी ओर बढ़ रहा है, तो ध्वनि तरंगें संकुचित होती हैं, जिससे आवृत्ति बढ़ जाती है! "क्या यह कोई भूमिका निभा सकता है?" तथ्य: डॉप्लर प्रभाव, जिसकी खोज क्रिश्चियन डॉप्लर ने अठारह सौ बयालीस में की थी, ध्वनि और प्रकाश दोनों तरंगों को प्रभावित करता है।
"पानी के अंदर भी आवाज़ तेज़ी से यात्रा करती है," उस रात खाने पर दिया के पिता ने बताया। "इसीलिए पनडुब्बियां नेविगेट करने के लिए सोनार का इस्तेमाल करती हैं।" उन्होंने समझाया कि सोनार ध्वनि तरंगें भेजकर और उनके लौटने में लगने वाले समय को मापकर काम करता है। यह एक प्रतिध्वनि की तरह है, लेकिन कहीं अधिक सटीक। "क्या तुम जानती हो कि चमगादड़ और डॉल्फ़िन द्वारा उपयोग किए जाने वाले इकोलोकेशन के लिए ध्वनि की गति आवश्यक है? ये जानवर अपने वातावरण में 'देखने' के लिए ध्वनि का उपयोग करते हैं," उनके पिता कहते हैं। तथ्य: सोनार (साउंड नेविगेशन एंड रेंजिंग) को प्रथम विश्व युद्ध के दौरान पनडुब्बियों का पता लगाने के लिए बड़े पैमाने पर विकसित किया गया था।
दिया एक जेट विमान की कल्पना करती है जो आसमान में उड़ रहा है। क्या होता है जब कोई विमान ध्वनि की गति से तेज़ उड़ता है? यह एक सोनिक बूम पैदा करता है! विमान वास्तव में अपनी बनाई हुई ध्वनि तरंगों को पकड़ लेता है, उन्हें एक शॉकवेव में संपीड़ित करता है। "अब यह एक चुनौती है!" दिया चिल्लाती है, "एक विमान ध्वनि से तेज़ कैसे जा सकता है?" तथ्य: ध्वनि अवरोध को तोड़ने वाले पहले व्यक्ति चक येजर थे, जिन्होंने उन्नीस सौ सैंतालीस में बेल एक्स-वन को मैक एक दशमलव शून्य छह पर उड़ाया था।
दिया फिर से ज्वालामुखी के बारे में सोचती है। क्या विस्फोट से ही एक तरह का सोनिक बूम पैदा हो सकता है? या शायद द्वीप का आकार ध्वनि को किसी तरह केंद्रित करता है? यह एक ऐसी पहेली है जिसे सुलझाना ज़रूरी है! "वाह," दिया ने कहा, "यह द्वीप एक विशाल एम्पलीफायर की तरह है।" उसने अपनी नोटबुक में तेज़ी से लिखना शुरू कर दिया। तथ्य: ज्वालामुखी विस्फोट इन्फ्रासाउंड उत्पन्न कर सकते हैं – ऐसी ध्वनियाँ जिनकी आवृत्ति मानव श्रवण सीमा से कम होती है – जो बहुत लंबी दूरी तय करती हैं।
ध्वनि की गति को समझना हमें दुनिया का अन्वेषण करने में मदद करता है। चिकित्सा से लेकर संगीत तक, संचार से लेकर जलवायु विज्ञान तक, प्रतिध्वनियों को सुनने से हमें अपने आस-पास के ब्रह्मांड के बारे में पता चलता है! उत्तर प्रतीक्षा कर रहे हैं, हमें बस सुनना है। तथ्य: मेडिकल अल्ट्रासाउंड, संगीत वाद्ययंत्र और भूकंपीय निगरानी सभी ध्वनि तरंगों के गुणों को समझने पर निर्भर करते हैं।