X

झेपावे सूर्याकडे

सूर्याच्या जास्तीत जास्त जवळ जाणारे सोलार प्रोब नासाने अवकाशात सोडले आहे.

अरविंद परांजपे – response.lokprabha@expressindia.com

सौरडागांपासून सुरू झालेले संशोधन, करोना ते सौरवायूपर्यंत येऊन ठेपले. आता त्याच्याही पुढे जात थेट सूर्याच्या जास्तीत जास्त जवळ जाणारे सोलार प्रोब नासाने अवकाशात सोडले आहे आणि पुढील दोन वर्षांत भारतीय यानदेखील सूर्याचा वेध घेणार आहे.

प्राचीन काळात जगात सर्वत्र लोकांनी सूर्याकडे एका देवाच्या रूपात बघितले असले तरी त्यांनी सूर्याचा नभपटलावरच्या गतीचाही अभ्यास केला होता. यातूनच सूर्याच्या दक्षिणायन आणि उत्तरायणाचा शोध लागला. यातून मग ऋतूंच्या बदलण्याचे गूढ सुटत गेले.

दुर्बणिीच्या शोधानंतर गॅलिलिओने गेलिलेई दुर्बणिीच्या मदतीने सूर्याचा अभ्यास सुरू केला. त्याला सूर्यावर काही डाग दिसले ज्यांना आज आपण सौर डाग म्हणून ओळखतो. यापूर्वी सूर्यावर कोणी डाग बघितलेच नव्हते असे नव्हते, पण त्यांचा अभ्यास मात्र झाला नव्हता. कारण हे डाग फक्त सूर्योदय किंवा सूर्यास्ताच्या वेळी जेव्हा सूर्यिबबाची तीव्रता कमी असते तेव्हाच बघणे शक्य होते. दुर्बणिीच्या मदतीने सूर्याची प्रतिमा एका कागदावर घेऊन अनेक लहान डाग सहज दिसत होते आणि मग त्यांची रेखाकृती काढून त्यांचा अभ्यास करणेही शक्य होते. या निरीक्षणातून लक्षात आले की सूर्य स्वत:च्या अक्षाभोवती फिरत आहे.

निरीक्षणातून असेही दिसून आले की या डागांची जागा सतत बदलत आहे आणि ती पण एका दिशेकडून दुसऱ्या दिशेस. तसेच काही लहान डाग तयार होतात आणि विरून पण जातात. तर काही मोठे डाग सूर्याची एक फेरी मारून परत पण येतात. यावरून सूर्य स्वत:च्या अक्षाभोवती फिरतो आणि त्यास एक फेरी पूर्ण करण्यास सुमारे २५ दिवस लागतात हे कळले.

जेव्हा निरीक्षणांचा साठा वाढत गेला तेव्हा सौर डागांच्या संदर्भात आणखीन दोन मोठे शोध लागले. एक म्हणजे सौरडागांची संख्या ११ वर्षांच्या कालावधीत कमी-जास्त होत असते. समजा आज त्यांची संख्या नीचांकावर असेल तर पुढच्या साडेपाच वर्षांत त्यांची संख्या वाढत जाईल व ती उच्चांकावर पोहोचेल. मग नंतरच्या साडेपाच वर्षांत ती परत कमी होत जाईल.

दुसऱ्या शोधाचा संबंध खग्रास सूर्यग्रहणाशी आहे. जेव्हा चंद्र सूर्याला संपूर्णपणे आपल्या मागे झाकून टाकतो तेव्हा आपल्याला त्याच्या बाहेरच्या वातावरणाचे दर्शन घडते. याला इंग्रजीत करोना (म्हणजे मुकुट) म्हणतात तर आपल्याकडे याला किरीट किंवा प्रभावलय म्हणतात.

जेव्हा सौरडागांची संख्या कमी असते तेव्हा हा करोना सूर्याच्या विषुववृत्ताच्या पातळीत दूरवर पसरलेला दिसतो. पण जेव्हा सौरडागांची संख्या जास्त असते तेव्हा करोना साधारण गोलाकार भागात पसरलेला दिसतो. तात्पर्य सौरडागांच्या संख्येत आणि करोनाच्या आकारात काही तरी संबंध आहे हे लक्षात येत होते. पुढे हा शोध लागला की करोना हा विद्युत भारित कणांची सूर्याभोवतीची एक आभा आहे.

विज्ञान आणि तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीतून नवे संशोधन, नवी माहिती समोर येत होती आणि त्याचबरोबर नवीन प्रश्नपण.

पुढील शोधात लक्षात आलं की सौर डाग म्हणजे सूर्यिबबावर आकुंचित झालेले चुंबकीय क्षेत्र आहे. तसेच कुठल्याही चुंबकासारखे यांचे देखील उत्तर आणि दक्षिण असे दोन ध्रुव असतात. हे चुंबकीय क्षेत्र करोनाला प्रभावित करतात.

करोनाच्या बाबतीत दुसरा महत्त्वाचा शोध म्हणजे त्याचे तापमान. करोनाचे तापमान एक दशलक्ष अंश इतके जास्त मोजण्यात आले तर सूर्याच्या पृष्ठभागाचे तापमान फक्त साडेपाच अंश इतकेच. असे असणे शक्य आहे, कारण करोनाचे तापमान सूर्याच्या पृष्ठभागाच्या तापमानापेक्षा कैक पटीने जास्त असेल तर आपल्याला तोच दिसला पाहिजे. पुढे याचेही उत्तर मिळाले. करोनाची घनता इतकी कमी आहे की त्याचे तापमान जरी खूप जास्त असले तरी त्याच्या ऊर्जेचे संख्याबळ कमी पडते. त्यामुळे आपल्याला फक्त खग्रास ग्रहण काळात जेव्हा सूर्याच्या पृष्ठभागाचा प्रकाश नाहीसा होतो तेव्हाच करोना दिसतो. करोनाच्या बाबतीतला हा शोध सुमारे १९३०च्या दशकाच्या शेवटी लागला होता.

सूर्याच्या संदर्भात आणखीन एक शोध जरा वेगळ्या पद्धतीने लागला. वर्ष होतं १९६०. एक जर्मन शास्त्रज्ञ डॉ. बायरमन यांनी आपली धूमकेतूची निरीक्षणे प्रा. जे. सिम्पसन यांना दाखवायला आणली होती.

प्रा. सिम्पसन हे शिकागो येथील लॅबरोटरी ऑफ अ‍ॅस्ट्रोफिजिक्स अ‍ॅण्ड स्पेस रिसर्चचे संस्थापक होते. बायरमनचे म्हणणे होते की सूर्यातून सतत विद्युतभारीत वायू बाहेर असावा जेणेकरून धूमकेतूंच्या शेपटींचा आकार बदलतो. सिम्पसन त्याच्या मताशी सहमत नव्हते. पण तरीही त्यांनी बायरमनचा शोध निबंध ठेवून घेतला आणि त्याची शहानिशा करण्याचे काम एक तरुण शास्त्रज्ञाच्या हाती दिले. आणि वर हीपण पुस्ती जोडली की, मी त्याला (बायरमनला) सांगितले आहे की यावर माझा विश्वास नाही पण तरीही यात काही तरी असेल तर ते तू बघ. हा तरुण शास्त्रज्ञ होता यूजीन पार्कर. तिशीही न गाठलेल्या पार्करने नुकताच आपल्या पीएच.डी.चा वायवा दिला होता. पुढे काही महिने बायरमनच्या निबंधावर काम केल्यानंतर पार्कर या निष्कर्षांवर पोहोचला की बायरमनचे म्हणणे बरोबर आहे.

त्या वेळी सूर्याबद्दल अशी कल्पना होती की, सूर्याभोवती एक वातावरण आहे आणि ते स्थिर आहे. पण पार्कर म्हणाले की सूर्याभोवती वातावरण स्थिर तर नाहीच पण खूप अस्थिर आणि गतिमान आहे. सूर्यातून विद्युतभारीत कण (प्लाझ्मा) एका वायूरूपात बाहेर पडतात हे त्यांनी सिद्ध केले. याला सोलार िवड किंवा सौरवायू म्हणतात. या संदर्भात या पूर्वी बायरमनसारख्या काही शास्त्रज्ञांनी संशोधन केले असले किंवा विचार मांडले असले तरी पार्कर यांनी सौरवायूला गणिताचा आधार देऊन त्याला एक पक्के शास्त्रीय रूप दिले. त्यांच्या या शोधाबद्दल असे म्हणतात की पार्कर यांनी सौरवायूचा शोध दुर्बीणीऐवजी कागद-पेनाचा वापर करून आकडेमोडीतून लावला.

सौरवायूतील हे विद्युतभारीत कण अतिप्रचंड गतीने सर्व दिशांना प्रक्षेपित होत असतात. यांची गती ३५० ते ८०० किलोमीटर दर सेकंदाला असते किंवा आपण असेही म्हणू शकतो की हे ताशी १२ लाख ६० हजार किमी ते २८ लाख ८० हजार किमी गतीने प्रवास करतात. पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र या कणांना सहसा पृथ्वीच्या वातावरणात प्रवेश करू देत नाहीत. पण कधी कधी काही कण पृथ्वीच्या वातावरणात प्रवेश करतात. याच्यामुळे उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवांजवळच्या भागात आपल्याला विशाल मखमली पडदे झळकताना दिसतात. आणि याची तीव्रता खूप जास्त असेल तर हा वायू तसा आपल्यासाठी घातक पण ठरू शकतो. प्रामुख्याने विद्युतपुरवठय़ाच्या संदर्भात. याच्या प्रभावामुळे सोलार पॅनेल्समध्ये बिघाड होऊ शकतो.

करोनाचा अभ्यास करणे काही सोपी बाब नाही, कारण त्यासाठी आपल्याला खग्रास ग्रहणाची वाट बघावी लागते. आज काही ठिकाणी एक विशिष्ट पद्धतीने करोनाचा वेधशाळांमधून अभ्यास करता येतो पण तोही फक्त थोडय़ाच भागाचा आणि जर आकाश अगदी निरभ्र असेल तरच.

पण आपल्यासाठी हा अभ्यास गरजेचा आहे. आणि तो करण्यासाठी एक उपाय म्हणजे अंतराळात जाणे. अशा प्रकारच्या काही मोहिमा नासाने आखल्या आहेत. आणि १२ ऑगस्ट रोजी या पार्कर सोलार प्रोबचे प्रक्षेपण झाले. नासाच्या संपूर्ण कारकीर्दीत ही पहिलीच वेळ आहे की, एखाद्या मोहिमेला एक हयात असणाऱ्या व्यक्तीचे नाव देण्यात आले आहे. यावरून वाचकांच्या लक्षात आले असेल की युजीन पार्कर हे किती मोठे शास्त्रज्ञ आहेत. आणि या क्षेत्रात त्यांचे योगदान किती मोलाचे आहे.

या प्रोबच्या कामाचा कालावधी सहा वर्षे आणि ३२१ दिवस ठरविण्यात आला आहे. याला इतकी वर्षे कार्यरत ठेवण्याकरिता विशिष्ट प्रकारच्या कक्षा ठरवण्यात आल्या आहेत. याला स्वत:चा विद्युतपुरवठा तर आहेच, पण याला गती देण्यास शुक्राच्या गुरुत्वाकर्षणाचा उपयोग करण्यात आला आहे. तुम्हाला कदाचित आठवत असेल की अशाच प्रकारचा प्रयोग इस्रोनेदेखील केला होता. मंगळयानाला मंगळाकडे पाठवण्याकरिता.

हा प्रोब सुमारे सात वर्षांच्या कालावधीत २४ वेळा सूर्याजवळून जाईल. जेव्हा सूर्याच्या सर्वात जवळ असेल तेव्हा तो स्रू्यापासून ६१ लाख किलोमीटर अंतरावर असेल. या अंतरावर त्याला १३७० अंश सेल्सियस तापमानाचा सामना करायला लागणार आहे. इतक्या प्रचंड तापमानापासून यातील उपकरणांना सुरक्षित ठेवण्याकरिता यावर एक षटकोनी आकाराची ढाल बसवण्यात आली आहे. ११.४ सेमी किंवा ४ इंच जाडीची ही ढाल रीइफोर्सड कार्बन कार्बन (आरसीसी) याची बनवलेली आहे व यावर अ‍ॅल्युमिनिअम ऑक्साइडचा थर लावण्यात आला आहे. हा थर सूर्याचा जास्तीत जास्त प्रकाश परावíतत करेल व आरसीसीचे काम सुलभ होईल. जर अशी ढाल नसेल तर यातील उपकरणे १० सेकंदाच्या आतच जळून नष्ट होतील. प्रोब ताशी ७०० हजार कि.मी. इतक्या गतीने प्रवास करत असेल.

या प्रोबवरून आपल्याकडे संदेश येण्याससुद्धा आठ मिनिटे लागणार आहेत. त्यामुळे याला स्वत:चे निर्णय घेण्यास स्वायत्त करण्यात आले आहे. नासाचे म्हणणे आहे की इतकी जास्त स्वायत्तता मिळवणारे हे पहिलेच अंतराळयान आहे.

पार्कर सोलार प्रोबची तीन ध्येये आहेत. १. करोनाचे तापमान वाढवणाऱ्या आणि सौरवायूला गती देणाऱ्या ऊर्जेचा प्रवाह शोधणे

२. सौरवायूच्या स्रोताच्या ठिकाणी चुंबकीय क्षेत्राची संरचना आणि गतिमानाचा अभ्यास करणे.

३. कोणत्या यंत्रणा ऊर्जावान कणांचा प्रवेग वाढवतात आणि त्यांचे परिवहन करतात याचा अभ्यास करणे.

ही ध्येये साध्य करण्यासाठी पाच वेगवेगळे प्रयोग किंवा निरीक्षणे घेण्यात येणार आहेत. यातील पहिले उपकरण विद्युत, चुंबकीयक्षेत्र, विद्युतभारित कणांची घनता यांचे मापन करेल. दुसरे उपकरण इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आणि काही वजनदार विद्युतभारीत कणाचे मापन करेल. यावर एक दुर्बीणदेखील लावली आहे जी करोनाचे चित्रण करेल. चौथे उपकरण इलेक्ट्रॉन, प्रोटॉन आणि विद्युतभारीत हिलीयमच्या गती, घनता आणि तापमानाचे मापन करेल. आणि शेवटचा प्रयोग यातून सधान्तिक आणि शास्त्रीय निरीक्षणांची जास्तीत जास्त उपयोगीत कशी करता येईल याचा अभ्यास करेल.

हा प्रोब ३ ऑक्टोबर रोजी शुक्राजवळून जाईल व ५ नोव्हेंबर रोजी सूर्याला आपली पहिली भेट देईल. मग याची दुसरी भेट पुढच्या वर्षी ४ एप्रिल रोजी असेल.

हा एक खूप महत्त्वाकांक्षी आणि मोठा प्रकल्प ठरत आहे. पण त्याचबरोबर सूर्याचा दुरून अभ्यास पण तितकाच महत्त्वाचा आहे. त्याकरिता यापूर्वी पण काही मानवनिर्मित उपग्रह पाठवण्यात आले आहेत.

इस्रो आणि सूर्याचा अभ्यास करणारे काही भारतीय शास्त्रज्ञ पण एक कृत्रिम उपग्रह पाठवण्याच्या मार्गावर आहेत. या मोहिमेचे नाव आदित्य-१ असे ठेवण्यात आले आहे. ही एक कृत्रिम उपग्रह वेधशाळा असेल. यात सात उपकरणे बसवण्यात येणार आहेत आणि ही सर्व उपकरणे भारतातच तयार करण्यात येतील. यात इंडियन इस्टिटय़ूट ऑफ अ‍ॅस्ट्रोफिजिक्स (बंगळूरु), आयुका (पुणे), फिजिकल लॅबोरेटरी (अहमदाबाद), उदयपूर सोलार ऑब्जरवेटरी वगरे संस्थांतील शास्त्रज्ञ आणि अभियंते भाग घेत आहेत. याचे प्रक्षेपण २०१९ किंवा २०२० मध्ये होईल. सध्या या वेगवेगळ्या संस्थांमधून या उपकरणांची निर्मिती बनवण्याचे काम चालू आहे.

सूर्य आणि पृथ्वी (किंवा इतर कुठलाही ग्रह) यांच्या मध्ये पाच िबदू असे असतात ज्या ठिकाणी दोघांचे गुरुत्वीय बल समान असते. हे िबदू लॅग्रांज या शास्त्रज्ञाने शोधून काढले होते म्हणून यांना त्यांच्या नावानेच ओळखण्यात येते. यातील पहिला िबदू या दोघांच्या मध्ये असतो. दुसरा व तिसरा सूर्य आणि पृथ्वीला जोडणाऱ्या रेषेवर पृथ्वीच्या मागे आणि सूर्याच्या मागे असतात. तर चौथा आणि पाचवा िबदू हा पृथ्वीच्याच कक्षेत पण सूर्यापासून ४५ अंशांवर असतो. आदित्य उपग्रह वेधशाळेला

लॅग्रांज-१ िबदूवर ठेवण्यात येणार आहे. कारण हा खूप स्थिर िबदू असतो. या िबदूवर एखादा उपग्रह ठेवल्यावर त्याला मग सूर्याभोवती परिक्रमा करण्यासाठी जास्त ऊर्जा द्यावी लागत नाही.

सूर्याचा अभ्यास आपल्यासाठी दोन कारणांमुळे महत्त्वाचा आहे. एक म्हणजे सूर्याच्या अभ्यासातून किंवा निरीक्षणातून आपल्याला पृथ्वीवर होणाऱ्या घडामोडींबद्दल पूर्वअनुमान काढता येते.

दुसरे कारण मानवी जिज्ञासेशी निगडित आहे. सूर्य एक तारा आहे आणि एकमेव असा तारा आहे की ज्याचे आपण नीट निरीक्षण करू शकतो. इतर तारे असे आहेत की जे िबदूमात्र दिसतात. आपल्याला त्या ताऱ्यांच्या पृष्ठभागांवरील डाग काय किंवा त्यांच्यातून निघणाऱ्या वायूबद्दल काहीच माहिती मिळू शकत नाही.

एखाद्या ताऱ्याचे जीवनचक्र कसे असेल याबद्दलच्या सिद्धांतांची तपासणी किंवा सत्यता जाणण्यासाठी सूर्याच्या अभ्यासास खूप महत्त्व आहे.

येत्या वर्षभरात आपल्याला पार्कर सोलार प्रोब नक्कीच नवीन आणि कदाचित अचंबित करणारी माहितीसुद्धा पाठवेल. आणि या सर्व एकत्रित माहितीचा उपयोग नवीन कृत्रिम उपग्रह वेधशाळांच्या रचनेसाठी करण्यात येईल.

लेखक, नेहरू तारांगण, मुंबईचे संचालक आहेत.

First Published on: August 24, 2018 1:07 am