ध्रुवीय प्रकाश – विषुववृत्ताजवळचा

ध्रुव प्रदेशांच्या परिसरात रात्रीचं आकाश अनेक वेळा रंगीत प्रकाशानं उजळलेलं दिसतं. ध्रुव प्रदेशांत दिसणारा हा आकर्षक विविधरंगी ‘ध्रुवीय प्रकाश’ पाहण्यासाठी अनेक पर्यटक अतिउत्तरेकडील देशांचा दौरा करतात. हा ध्रुवीय प्रकाश फक्त पर्यटकांनाच नव्हे तर, संशोधकांनाही भुरळ घालणारा विषय आहे. ध्रुव प्रदेशांपासून जसं दूर जाऊ, तशी मात्र ध्रुवीय प्रकाश दिसण्याची शक्यता कमी होत जाते. विषुववृत्तावर तर ध्रुवीय प्रकाश दिसण्याचा प्रश्नच येत नाही. परंतु आश्चर्य म्हणजे सुमारे ४१,००० वर्षांपूर्वी हा ध्रुवीय प्रकाश अगदी विषुववृत्तावरही दिसला असण्याची शक्यता एका संशोधनाद्वारे दिसून आली आहे. अमेरिकेतल्या मिशिगन विद्यापीठातल्या अग्नित मुखोपाध्याय आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांचं हे संशोधन, अमेरिकन जिओफिजिकल युनिअनच्या परिषदेत अलीकडेच सादर केलं गेलं आहे.

ध्रुवीय प्रकाशाच्या निर्मितीचा संबंध हा पृथ्वीच्या चुंबकत्वाशी तसंच सूर्याशीही आहे. सूर्य हा सर्व दिशांनी विद्युत्‌भारित कणांचं सतत उत्सर्जन करत असतो. सूर्याकडून येणारे हे शक्तिशाली विद्युत्‌भारित कण – म्हणजे सौरकण – पृथ्वीच्या जवळ आल्यानंतर पृथ्वीच्या चुंबकीय ध्रुवांच्या दिशेनं मार्गक्रमण करू लागतात. या मार्गक्रमणादरम्यान जेव्हा ते पृथ्वीच्या वातावरणात शिरतात, तेव्हा त्यांची हवेतील रेणूंशी क्रिया होऊन, या ध्रुवीय प्रकाशाची निर्मिती होते. पृथ्वीचे चुंबकीय ध्रुव हे पृथ्वीच्या भौगोलिक ध्रुवांच्या जवळच वसले आहेत. हे सौरकण या ध्रुवांजवळ मोठ्या प्रमाणात एकत्र होत असल्यामुळे, उत्तर व दक्षिण ध्रुवाजवळच्या परिसरांत हा प्रकाश मोठ्या प्रमाणात दिसून येतो. रात्रीच्या आकाशात अधूनमधून दिसणाऱ्या या ध्रुवीय प्रकाशाचा कालावधी साधारणपणे दहा-पंधरा मिनिटांचा असतो. या ध्रुवीय प्रकाशाचा रंग हा, सौरकणांची हवेतील कोणत्या घटक वायूंशी क्रिया झाली, त्यावर अवलंबून असतो. लाल आणि हिरव्या रंगाचा ध्रुवीय प्रकाश निर्माण होण्यात हवेतील ऑक्सिजनच्या रेणूंचा सहभाग असतो, तर किरमिजी आणि जांभळ्या रंगाचा ध्रुवीय प्रकाश हा हवेतील नायट्रोजनच्या रेणूंमुळे निर्माण होतो.

पृथ्वीचं चुंबकीय क्षेत्र हे, पृथ्वीच्या लोहयुक्त गाभ्याच्या घुसळण्यामुळे निर्माण झालेलं आहे. पृथ्वीच्या आतलं हे ‘चुंबक’ आज जरी पृथ्वीच्या भौगोलिक ध्रुवांच्या दिशेनं (उत्तर-दक्षिण) रोखलेलं असलं तरी, या चुंबकाची दिशा ही सतत हळूहळू बदलत असते. त्यामुळे पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राची दिशासुद्धा बदलती असते, तसंच त्याची तीव्रतासुद्धा बदलत असते. काही वेळा तर या चुंबकत्वाच्या दिशेत इतका बदल होतो की, या चुंबकाच्या ध्रुवांची अदलाबदलही होते. अशी अदलाबदल सरासरी तीन लाख वर्षांनी घडून येते. यापूर्वीची अदलाबदल होऊन, या सरासरी काळापेक्षा खूपच अधिक काळ लोटला असल्यानं, आता ती केव्हाही होणं अपेक्षित आहे.

पृथ्वीच्या चुंबकत्वातील या बदलाचा परिणाम, पृथ्वीच्या कवचातील चुंबकीय गुणधर्म असणाऱ्या खनिजांवर होतो. जेव्हा ही खनिजं पृथ्वीच्या अंतर्भागात द्रवस्थितीत असतात, तेव्हा त्यांची दिशा चुंबकीय ध्रुवांच्या बदलत्या दिशेला अनुसरून बदलत असते. ही द्रवस्वरूपातली खनिजं पृष्ठभागावर येऊन घट्ट झाल्यानंतर मात्र, पृथ्वीच्या चुंबकत्वाची दिशा बदलली तरी, त्या खनिजांच्या दिशेत बदल होऊ शकत नाही. त्यामुळे एखाद्या खडकाच्या निर्मितीचा काळ ओळखता आला आणि त्यातील खनिजांची दिशा कळली, की त्या खडकाची निर्मिती झाल्याच्या काळातली, पृथ्वीच्या चुंबकत्वाची दिशा व चुंबकत्वाची तीव्रता कळू शकते.

पूर्वी केल्या गेलेल्या अशाच प्रकारच्या संशोधनानुसार, सुमारे ४१,००० वर्षांपूर्वी पृथ्वीचं हे चुंबकत्व पूर्णपणे नाहीसं झाल्याचे निष्कर्ष काढले गेले होते. मात्र या बदलावर अधिक तपशीलवार संशोधन होणं गरजेचं होतं. अग्नित मुखोपाध्याय आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांनी आता ४१,००० वर्षांपूर्वीच्या या घटनेचा अधिक तपशीलवार अभ्यास केला आहे. या संशोधकांचं हे संशोधन विविध प्रकारच्या उपलब्ध माहितीवर, तसंच विविध प्रारूपांवर आधारलेलं आहे. या संशोधकांनी प्रथम त्या काळच्या खडकांतील खनिजांच्या अभ्यासावरून, पृथ्वीच्या चुंबकत्वाच्या दिशेत आणि तीव्रतेत कालानुरूप होत गेलेल्या बदलांची नोंद घेतली. या माहितीवरून या संशोधकांनी विविध प्रारूपांद्वारे, पृथ्वीला वेढणाऱ्या चुंबकीय क्षेत्राच्या, अंतराळातील त्याकाळच्या व्याप्तीचा व रचनेचा नकाशा तयार केला. पुढच्या टप्प्यात या संशोधकांनी पृथ्वीभोवतीच्या या चुंबकीय क्षेत्राचा आणि पृथ्वीच्या दिशेनं येणाऱ्या सौरकणांच्या गुणधर्मांचा संबंध जोडला. यावरून त्यांना ध्रुवीय प्रकाशातल्या तीव्रतेचे वेगवेगळ्या ठिकाणचे, त्यावेळी झालेले बदल समजू शकले. या सर्व संशोधनातून अग्नित मुखोपाध्याय आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांना ४१,००० वर्षांत घडलेल्या या घटनेतील अनेक बारकावे लक्षात आले.

पहिली गोष्ट म्हणजे पृथ्वीच्या चुंबकत्वाच्या तीव्रतेतील आणि दिशेतील हे बदल, प्रत्यक्षात घडून आले ते अवघ्या तेराशे वर्षांच्या कालावधीत. या तेराशे वर्षांच्या कालावधीतील सुमारे अडीचशे वर्षांचा छोटासा काळ हा तर अतिशय तीव्र बदलांचा होता. पृथ्वीचं चुंबकत्व या काळात जरी अगदी क्षीण झालं असलं, तरी ते पूर्णपणे मात्र कधीही नाहीसं झालेलं नव्हतं. या काळात चुंबकीय क्षेत्राची तीव्रता काही काळासाठी, आजच्या तुलनेत चार टक्क्यांपर्यंत घसरली होती. या सर्व काळात पृथ्वीच्या चुंबकत्वाची दिशाही बदलली होती. यावेळी पृथ्वीचा एक चुंबकीय ध्रुव हा आजच्या युरोपमधील स्पेन-पोर्तुगालच्या परिसरात होता, तर दुसरा ध्रुव हा दक्षिण चीनच्या समुद्राच्या परिसरात होता. ही दोन्ही ठिकाणं विषुववृत्ताच्या अगदी जवळ आहेत. त्यामुळे या काळात ध्रुवीय प्रकाश हा पृथ्वीच्या भौगोलिक ध्रुवांजवळ नव्हे तर, विषुववृत्ताजवळच्या या दोन परिसरांत दिसत असल्याचा महत्त्वाचा निष्कर्ष, या संशोधनावरून निघतो.

सुमारे ४१,००० वर्षांपूर्वी घडून आलेल्या या पृथ्वीवरील चुंबकीय बदलांत, चुंबकीय ध्रुवांची जागा मोठ्या प्रमाणात सरकली होती. तसंच त्यांच्या तीव्रतेतही मोठा बदल झाला होता. चुंबकत्वातील बदलाच्या घटना अधूनमधून घडून येत असल्या तरी, पृथ्वीच्या चुंबकत्वातला या वेळचा बदल खूपच मोठा असल्यानं लक्षवेधी ठरला आहे. या लक्षवेधी घटनेची झलक त्या काळी विषुववृत्तावरील ‘ध्रुवीय’ प्रकाशाद्वारे दिसून आली असल्याचं, आताचं हे संशोधन दर्शवतं. मुख्य म्हणजे ४१,००० वर्षांपूर्वीचा हा काळ तसा अलीकडचाच आहे. कारण ही घटना घडली, त्यापूर्वीच आजचा आधुनिक मानव जन्माला आता होता. आणि इतकंच नाही, तर त्याकाळच्या या चुंबकीय ध्रुवांच्या आसपासच्या प्रदेशांत तो वावरूही लागला होता!

चित्रवाणीः https://www.youtube.com/embed/OZ5idaNCIgA?rel=0

— डॉ. राजीव चिटणीस.

छायाचित्र सौजन्य:pixabay.com, MikeRun / Wikimedia.