सौर डागांमुळे ध्रुवीय प्रकाश पर्वणी

 

12 मे 2024 या दिवशी एक तीव्र सौर वादळ (Solar storm)पृथ्वीवर आदळल्यामुळे, अरोरा बोरेलिस आणि अरोरा ऑस्ट्रेलिस म्हणजे उत्तर आणि दक्षिण ध्रुव प्रकाश (Northern lights) आणि Southern lights किंवा रजनी प्रकाश या पृथ्वीवरच्या विलक्षण प्रकाश आविष्काराने सगळे जग स्तिमित होऊन गेले होते. रात्रीचे आकाश विविध रंगांनी रंगवले गेल्यासारखे दृश्य या दिवशी अनेकांनी पहिले. लडाख, रशिया, ऑस्ट्रेलिया आणि जर्मनीनेदेखील ही दुर्मीळ घटना पाहिली.

 

 

लडाखच्या हॅनलेसह जगाच्या विविध भागांमध्ये ही घटना ध्रुवीय प्रकाशाची एक लालसर चापसदृश रचना किंवा ध्रुवीय ज्योती निर्माण होताना पाहिली गेली. ही एक दुर्मीळ वातावरणीय घटना आहे जी आकाशात लालसर प्रकाशाच्या पट्ट्याप्रमाणे दिसते. नेहमीच्या ध्रुवीय प्रकाशात, विविध आकृतिबंधांत, विविध रंग दिसतात. मात्र या लालसर चापसदृश रचनांचा म्हणजे ध्रुवीय ज्योतींचा रंग निश्चित असतो आणि तो स्थिरही राहतो. या ध्रुवीय ज्योती (Aurora arcs) शक्तिशाली भूचुंबकीय वादळांच्या (Geomagnetic storms) दरम्यान दिसणार्‍या अद्वितीय घटना आहेत.

 

 

ध्रुवीय प्रकाश किंवा रोरा किंवा नॉदर्न लाइट्स (अरोरा बोरेलिस) किंवा सदर्न लाइट्स (अरोरा ऑस्ट्रेलिस) हा पृथ्वीच्या आकाशातील एक नैसर्गिक प्रकाश आविष्कार आहे. हा प्रामुख्याने उच्च अक्षांश प्रदेशांमध्ये (आर्क्टिक आणि अंटार्क्टिकच्या आसपास) दिसतो. यात तेजस्वी प्रकाशज्योतींचे चक्राकार किंवा संपूर्ण आकाश झाकणारे अनेक आकृतिबंध दिसतात. अशा तर्‍हेचा ध्रुव प्रकाश सूर्यमालेतील बहुतेक ग्रह, काही नैसर्गिक उपग्रह आणि धूमकेतूंवरदेखील दिसतो.

 

 

ध्रुव प्रकाश हा सौर वार्‍यामुळे पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रामध्ये होणार्‍या व्यत्ययाचा परिणाम आहे. हे पृथ्वीभोवतालच्या चुंबकीय थरात (Magnetosphere) सौर वार्‍यामुळे होणार्‍या गडबडीमुळे होते.

 

 

रोरा हा शब्द, सूर्य येण्याची घोषणा करत पूर्वेकडून पश्चिमेकडे प्रवास करणार्‍या, पहाटेच्या रोमन देवीच्या नावावरून आला आहे. बोरेलिस आणि ऑस्ट्रेलिस हे शब्द ग्रीक पौराणिक कथेतील उत्तरेकडील वारा (बोरियास) आणि दक्षिणेकडील वारा (ऑस्टर) या प्राचीन देवतांच्या नावांवरून आले आहेत.

 

 

रशियामध्ये अरोरा बोरेलिस या ध्रुव प्रकाशाने रात्रीचे आकाश त्याच्या वैशिष्ट्यपूर्ण आविष्काराने प्रकाशित केले. जर्मनीमध्ये उत्तरेकडील प्रदेशांमध्ये हेच दृश्य दिसत होते. ऑस्ट्रेलियामध्ये अरोरा ऑस्ट्रेलिस, ज्याला दक्षिण ध्रुव प्रकाश म्हणूनही ओळखले जाते तो रात्रीच्या आकाशात चमकदार लाल आणि जांभळ्या रंगछटांसह नजर वेधून घेत होता. तस्मानियामध्ये या प्रकाशज्योती अधिकच आकर्षक होत्या.

 

 

चुंबकीय वादळ किंवा भूचुंबकीय सौर वादळ, हे सौर वार्‍याच्या आघात लहरींमुळे पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात तात्पुरता अडथळा निर्माण झाल्यामुळे तयार होते. चुंबकीय वादळाला चालना देणारा घटक म्हणजे सौर स्फोट. यात जास्त घनतेचा सौर वायू निर्माण होतो. या स्फोटांचा आकार आपल्या पृथ्वीपेक्षाही मोठा असू शकतो. यातून बाहेर पडलेले प्रभारीत कण अंतराळात फेकले जातात.

 

 

सौर वार्‍याचा दाब वाढल्याने सुरुवातीला पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र संकुचित होते. सौर वार्‍याचे चुंबकीय क्षेत्र आणि पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र यांची परस्परक्रिया होऊन वाढीव ऊर्जा पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात हस्तांतरित केली जाते. या परस्परक्रियेमुळे चुंबकीय आवरण आणि पृथ्वीचे अयनांबर (Ionosphere) यातील विद्युतप्रवाहात वाढ होते. भूचुंबकीय वादळाच्या मुख्य टप्प्यात, चुंबकीय क्षेत्रामध्ये विद्युतप्रवाह एक चुंबकीय शक्ती निर्माण करतो ज्यामुळे पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र आणि सौर वारा यांच्यातील सीमा विस्तारते.

 

 

मे 2024 ची सौर वादळे ही 10-13 मे 2024 पर्यंत सौर डाग चक्र 25 दरम्यान घडलेल्या अत्यंत सौर ज्वाळा आणि भूचुंबकीय वादळ घटकांसह शक्तिशाली सौर वादळांची मालिका होती. मार्च 1989 पासून पृथ्वीवर परिणाम करणारे हे भूचुंबकीय वादळ सर्वात शक्तिशाली होते आणि त्याने उत्तर आणि दक्षिण गोलार्धात नेहमीपेक्षा किती तरी जास्त विषुववृत्तीय अक्षांशांवर ध्रुव प्रकाश तयार केले.

 

 

 

सूर्याच्या पृष्ठभागावरील काही विवक्षित ठिकाणी होणार्‍या चुंबकीय घडामोडींमुळे त्या ठिकाणच्या तापमानात घट होते. अशा ठिकाणाचे तापमान आजूबाजूच्या भागांपेक्षा कमी झाल्यामुळे तो भाग आपल्याला डागांच्या रूपात काळ्या रंगाचा दिसतो. काही वेळा अशा सौर डागांची संख्या वाढत जाते, तर कधी ती कमी कमी होत जाते. सूर्यावर असे डाग निर्माण होण्याची प्रक्रिया संपूर्ण वर्षभरात कमीजास्त प्रमाणात नेहमीच होत असते. सौर डागांच्या संख्येत होणारे हे चढउतार दर अकरा वर्षांनी होतात असे लक्षात आले आहे. या डागांची संख्या नेहमी बदलत असते. काही वर्षे हे डाग सतत वाढत जातात आणि त्यांची संख्या एक वेळ सर्वात जास्त बनते. यानंतर सूर्याचे डाग कमी कमी होत जाऊन त्यांची संख्या एकदम कमी होते. सूर्याच्या पृष्ठभागावर बारीक काळ्या ठिपक्यांसारखे हे डाग दिसतात. सूर्याच्या अतिप्रकाशित पृष्ठभागाच्या तुलनेत ते काळसर दिसतात. सूर्याच्या पृष्ठभागावर सौर डागांचे प्रमाण वाढणे आणि कमी होण्याच्या चक्राला सौर डाग चक्र असे म्हणतात.

 

 

 

वास्तविक पाहता सूर्यावरील डाग ही सूर्यावर घडणारी एक सामान्य प्रक्रिया आहे. सूर्य काही काळासाठी कमी प्रखर आणि मंद असतो, तर काही महिने किंवा वर्षानंतर तो पुन्हा प्रखर होतो. जेव्हा सूर्याच्या मध्यभागी तीव्र उष्णतेची लाट येते तेव्हा सौर डाग तयार होतात. यामुळे सूर्यावर मोठा स्फोट होतो आणि तीव्र सौर वादळे निर्माण होतात.

 

 

4.6 अब्ज वर्षांपूर्वी निर्माण झालेला सूर्य हा पृथ्वीसाठी एकमेव ऊर्जा स्रोत असला तरी गेल्या 9000 वर्षांपासून तो सतत क्षीण, दुर्बल आणि कमकुवत होत असल्याचे खगोल अभ्यासकांचे निरीक्षण आहे. त्याच्या मूळच्या प्रखरपणात पाचपटींनी घट झाली आहे. सूर्याच्या पृष्ठभागावर तयार झालेल्या सौर डागांच्या संख्येवरून हा बदल लक्षात येतो. गेल्या काही वर्षांत सौर डागांची संख्या खूपच कमी झाल्याचेही लक्षात आले होते. विशेषतः वर्ष 1960 पासून सूर्यावरील डाग सतत कमी झाले आहेत. गेल्या वर्षी, 2019 मध्ये वर्षातील सुमारे 264 दिवसांत सूर्यावर एकही डाग दिसला नव्हता. मात्र 1980 साली आणि 1990-91 मध्ये सूर्यावर सर्वात जास्त डाग निर्माण झाले होते. वर्ष 1645 ते 1715 या कालावधीमध्ये सूर्यावर फारच कमी डाग होते. सौर डागांच्या या कमी असण्याच्या काळातच पृथ्वीवरचे हवामान अतिथंड झाले होते.

 

 

 

सूर्य हा एक चुंबकीय सक्रिय तारा आहे. सूर्याला स्वतःचे चुंबकीय क्षेत्र आहे. सौर डाग हेसुद्धा चुंबकीय गुणधर्माचे असतात. सूर्याचे चुंबकीय क्षेत्र साधारण पट्टीचुंबकाच्या प्रकारचे आहे; पण सूर्य हा वायूंचा गोळा असल्यामुळे त्याच्या चुंबकत्वात क्लिष्टपणा निर्माण होतो. सूर्याच्या चुंबकीय रेषा या वायूंमध्ये अडकल्या आहेत. अशा चुंबकीय रेषा सूर्याच्या पृष्ठभागावरही असतात. जिथे त्या तुटतात तिथे पृष्ठभागाचे तापमान कमी होते, कारण खालच्या भागातून अभिसरणामुळे वर येणारी ऊर्जा तुटलेल्या चुंबकीय रेषांमुळे अडवली जाते. त्या ठरावीक भागापर्यंत कमी ऊर्जा पोहोचल्यामुळे हा भाग तुलनेने काळपट दिसतो. सूर्याचे स्वतःभोवती फिरणे एकसारखे नाही. त्याचा विषुववृत्ताचा भाग इतर भागांपेक्षा अधिक वेगाने फिरतो. त्यामुळे सूर्यावरच्या चुंबकीय रेषांना पीळ पडत जातो आणि त्यामुळेच सौर डागांची निर्मिती होते असा सिद्धांत मांडण्यात आला आहे. सोहो (Solar and Heliospheric Observatory) ने केलेल्या निरीक्षणांवरून सूर्याचा गाभा त्याबाहेर असणार्‍या प्रारण विभागापेक्षा अधिक वेगाने फिरत असावा असा अंदाज बांधलेला आहे.

 

 

सूर्याच्या पृष्ठभागाचे सरासरी तापमान 6000 अंश केल्व्हिन (5727 अंश सेल्शिअस) असते, तर या काळ्या भागात साधारण 3000 अंश केल्व्हिन (2727 अंश सेल्शिअस). याच काळ्या भागांना सौर डाग (sun spot) असे म्हटले जाते. सूर्यावरील अनेक सौर डाग पृथ्वीच्या आकाराएवढे मोठे असले तरी हा त्यांचा आकार 1500 किमीपासून 50,000 किमी असाही असू शकतो. काही वेळा तर गुरू ग्रहाइतके मोठे सौर डाग आढळले आहेत! अनेक छोटे डाग एकत्र येऊन कधी कधी मोठा आणि अतिशय गुंतागुंतीची रचना असणारा मोठा सौर डाग तयार होतो. छाया (Umbra) आणि उपछाया (Penumbra) असे त्याचे मुख्य दोन विभाग असतात.

 

 

दर अकरा वर्षांनी सूर्याचे चुंबकीय ध्रुव (Magnetic Poles) उलटसुलट होतात. त्यामुळे सौर डागांची संख्या न्यूनतम आणि महत्तम (Solar minimum and maximum) होते. काही वेळा ही घटना 14 किंवा 15 वर्षांनीही होते. सौर महत्तम काळात प्रखर प्रकाश, ज्वाला आणि ऊर्जा यांची निर्मिती होते. सौर न्यूनतम कालखंडात सूर्य खूप शांत आणि क्षीण झाल्यासारखा भासतो. या अकरा वर्षांच्या काळात सौर डागांची संख्या कमी-जास्त होण्याचे एक चक्र पूर्ण होते असे मानले जाते.

 

 

 

सूर्यापासून उत्पन्न होणारी ऊर्जा सूर्यकिरणांच्या स्वरूपात बाहेर पडते व प्रकाश संश्लेषणाद्वारे पृथ्वीवरील संपूर्ण जीवसृष्टीला आधार देते आणि पृथ्वीच्या वातावरणामध्ये व हवामानामध्ये बदल घडवते. सूर्याच्या पृष्ठभागावर काही बदल घडत असतील असे पृथ्वीवरून आपल्याला जाणवतही नाही. सूर्य आणि त्यावरील परिस्थिती कायम स्थिर असावी असे आपल्याला वाटते. प्रत्यक्षात मात्र अनेक हालचाली सूर्याच्या पृष्ठभागावर घडत असतात. सौर डाग, सौर ज्वाला आणि सौर वात तयार होत असतात व त्यांत सदैव बदलही घडत असतात.

 

 

अरबी आणि चिनी खगोल निरीक्षकांनी दोन हजार वर्षांपासून सौर डाग पाहिल्याच्या नोंदी करून ठेवल्याचे दिसून येते. प्राचीन काळात सूर्यावर किती डाग होते याचा अभ्यास वेगवेगळ्या पद्धती वापरून केला जातो. जुन्या काळाच्या खगोल शास्त्रज्ञांनी त्यांना दिसलेल्या डागांबद्दल ज्या नोंदी केल्या त्याचा वापर करता येतो. शिवाय जुन्या वृक्षांची जी वार्षिक कडी (Annular rings) असतात त्यांच्या अभ्यासानेही जुन्या काळी सूर्यावर किती डाग होते याची माहिती मिळू शकते. सौर डागांच्या कमी-जास्त होण्याचा अठराव्या शतकापासूनचा इतिहास अशा अभ्यासातून आज आपल्याला माहीत झाला आहे.

 

 

सूर्यावरचे डाग ही एक अतिशय विलक्षण आणि अचंबित करणारी अशी खगोलीय घटना आहे. प्रत्येक 11 वर्षांच्या चक्रात पृथ्वीवर या डागांचे परिणाम होत असतात. मात्र दर अकरा वर्षांनी त्यांची संख्या कमी-जास्त का होते हे अजूनही न उलगडलेले कोडे आहे. सौर डागांचा पृथ्वीच्या हवामानावर परिणाम होतो तसाच आणखीही काही बाबींवर होतो. पृथ्वीवर ध्रुव प्रदेशात, ध्रुव प्रकाश म्हणजे अरोरा (ईेीर ) नावाचा जो चमत्कार दिसतो यात रंगीत प्रकाशाचे पट्टे पृथ्वीवर खाली येताना दिसतात. सूर्यावर मोठे डाग असताना हा ध्रुव प्रकाश फार जास्त प्रमाणात दिसतो. सूर्यावरील डागांमुळे चुंबकीय वादळेही होतात. या वादळांमुळे पृथ्वीवरील विद्युतपुरवठ्यात खंड पडून विजेची उपकरणे बिघडू शकतात, रेडिओ, टीव्ही प्रक्षेपण बंद पडू शकते. मानवी विचारप्रक्रियेवरही याचा परिणाम होऊ शकतो, असेही काही अभ्यासकांचे म्हणणे आहे. सौर डागांमुळे आपण अवकाशात सोडलेल्या उपग्रहांचे आयुष्य कमी होऊ शकते, त्यांचा पृथ्वीशी संपर्क तुटू शकतो. पृथ्वीच्या वातावरणातील ओझोन वायूच्या पातळीवरही सौर डागांचा परिणाम होत असतो.

 

 

सूर्यापासून निघणार्‍या अतिनील किरणांमध्ये (Ultra Violet rays) जंतुनाशक गुणधर्म असतात. या किरणांमुळे त्वचा जळू शकते (sun burn); पण हीच किरणे त्वचेला ’ड’ जीवनसत्त्व बनविण्यासाठी आवश्यकही असतात. अतिनील किरणे पृथ्वीवरील वातावरणात कमीअधिक प्रमाणात अक्षांशानुसार शोषली जातात. या बदलत्या प्रमाणामुळे पृथ्वीवर लक्षणीय असे जैववैविध्य निर्माण होते.

 

 

 

या सर्व गोष्टींच्या संदर्भात, सूर्यावरील डागांच्या सुरू झालेल्या 25 व्या चक्राचा (डिसेंबर 2019 ते 2030) विचार करणे गरजेचे आहे. वैज्ञानिकांच्या मतानुसार हे चक्र बर्‍याच अंशी 24 व्या चक्रासारखेच असले तरी सौर डागांची संख्या वर्ष 2025 च्या मध्यापर्यंत सतत वाढत जाण्याची शक्यता आहे. नोव्हेंबर-डिसेंबर 2019 या काळात सूर्याच्या चुंबकीय ध्रुवांत अदलाबदल झाली आणि 25 वे सौर चक्र सुरू झाले. 2023 ते 2026 मध्ये या चक्रातील सौर डागांची उच्चतम संख्या असेल. ही संख्या 95 ते 130 असेल आणि त्यानंतर दर वर्षी ही संख्या कमी होत जाईल आणि वर्ष 2030 मध्ये हे चक्र संपेल असा आजचा कयास आहे. सौर डागांची संख्या महत्तम असताना सूर्यावर प्रखर प्रकाश, ज्वाला आणि ऊर्जा यांची निर्मिती होऊन पृथ्वीवर त्याचे मोठेच परिणाम होतील हे निर्विवाद!

 

 

 

ज्या अतितीव्र सौर वादळामुळे हा ध्रुवीय प्रदेशातील उच्च अक्षांशापेक्षाही दूरच्या अक्षांशावरूनही ध्रुवीय प्रकाश दिसला त्या वादळासाठी कारणीभूत असलेला विशाल सौर डाग म्हणजे एआर3664! सध्या सूर्यावर सुमारे पावणेदोनशे सौर डाग आहेत. सौर डागांच्या 11 वर्षांच्या चक्रात सौर डाग सर्वाधिक सक्रिय असणार्‍या स्थितीला ‘सोलर मॅक्सिमम’ (Solar maximum) म्हणतात. सध्या सूर्यावरचे डाग अतिशय सक्रिय असल्याने सौर वादळांची संख्या वाढली आहे. अशा स्थितीत सौर डाग सूर्यावर त्याच्या विषुववृत्तापासून सुमारे 30 अंशपर्यंत दूरच्या भागात आढळतात. सौरचक्रात सौर डाग निष्क्रिय असण्याच्या स्थितीला ‘सोलर मिनिमम’ (Solar minimum) म्हणतात. या स्थितीत सौर डाग सूर्याच्या विषुववृत्ताच्या जवळ आढळतात. एआर3664 या सौर डागांच्या समूहात सुमारे 28 सौर डाग होते. या सौर डागाचा व्यास सुमारे दोन लाख किलोमीटर, म्हणजेच पृथ्वीपेक्षा 17 पट मोठा होता! इतक्या विशाल सौर डागाच्या समूहानेदेखील सूर्याच्या क्षेत्रफळाचा सुमारे 0.192 टक्के भागच व्यापला होता!

 

 

 

सौर ज्वालांचे ‘सी’, ‘एम’ आणि ‘एक्स’ असे प्रकार असतात. त्यातील ‘सी’ प्रकारच्या सौर ज्वाला या तुलनेने सौम्य असतात. त्यांचा पृथ्वीवर फारसा परिणाम होत नाही. ‘एम’ प्रकारच्या सौर ज्वाला जास्त प्रबळ असून त्यांचा पृथ्वीवरील ध्रुवीय प्रदेशांवर परिणाम होतो आणि दळणवळण यंत्रणेत अडथळा निर्माण होऊ शकतो. ‘एक्स’ प्रकारच्या सौर ज्वाला अति तीव्र असून त्यांचा संपूर्ण पृथ्वीवर परिणाम होऊ शकतो आणि दळणवळण यंत्रणेत मोठ्या प्रमाणावर अडथळा निर्माण होऊ शकतो.

 

 

 

एआर3664 या विशाल सौर डागामुळे उत्सर्जित होणार्‍या सी, एम आणि एक्स सौर ज्वालांची संभाव्यता अनुक्रमे 99 टक्के, 95 टक्के आणि 75 टक्के अशी होती. सक्रिय असलेल्या इतर सौर डागांची संभाव्यता अनुक्रमे 10 टक्के, 1 टक्का, 1 टक्का अशी आहे. परिणामी या विशाल सौर डागामुळे अतितीव्र सौरवादळे निर्माण होऊन पृथ्वीवर आल्याने ध्रुवीय प्रकाशाची पर्वणी पाहायला मिळाली. भारताच्या आदित्य एल 1 या यानाने ह्या सौर डागांची आणि सौर वादळांची निरीक्षणे नोंदवली आहेत.