अटलांटा (अमेरिका): वसंत, ग्रीष्म, पतझड़ और सर्दी – पृथ्वी पर मौसम हर कुछ महीनों में, हर साल लगभग एक ही समय में बदलते हैं। पृथ्वी पर इस चक्र को हल्के में लेना आसान है, लेकिन हर ग्रह पर ऋतुओं में नियमित बदलाव नहीं होता है। तो पृथ्वी पर नियमित ऋतुएँ क्यों होती हैं जबकि अन्य ग्रहों पर नहीं?
मैं एक खगोलभौतिकीविद् हूं जो ग्रहों की गति और ऋतुओं के कारणों का अध्ययन करता है। अपने पूरे शोध के दौरान, मैंने पाया है कि पृथ्वी पर ऋतुओं का नियमित पैटर्न अद्वितीय है। उत्तरी और दक्षिणी ध्रुवों के साथ पृथ्वी जिस घूर्णन अक्ष पर घूमती है, वह सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की कक्षा के लंबवत ऊर्ध्वाधर अक्ष के साथ बिल्कुल संरेखित नहीं है।
उस मामूली झुकाव का ऋतुओं से लेकर ग्लेशियर चक्रों तक हर चीज़ पर बड़ा प्रभाव पड़ता है। उस झुकाव का परिमाण यह भी निर्धारित कर सकता है कि कोई ग्रह जीवन के लिए रहने योग्य है या नहीं।
पृथ्वी पर ऋतुएँ
जब कोई ग्रह जिस अक्ष पर वह परिक्रमा करता है और घूर्णन अक्ष के बीच सही संरेखण होता है, तो उसे प्राप्त सूर्य के प्रकाश की मात्रा सूर्य के चारों ओर परिक्रमा करते समय तय हो जाती है – यह मानते हुए कि उसकी कक्षीय आकृति एक चक्र है। चूँकि ऋतुएँ ग्रह की सतह तक पहुँचने वाली सूर्य की रोशनी की मात्रा में भिन्नता से आती हैं, एक ग्रह जो पूरी तरह से संरेखित है, वहाँ ऋतुएँ नहीं होंगी। लेकिन पृथ्वी अपनी धुरी पर पूरी तरह से संरेखित नहीं है।
यह छोटा सा गलत संरेखण, जिसे तिरछापन कहा जाता है, पृथ्वी के लिए ऊर्ध्वाधर से लगभग 23 डिग्री है। इसलिए, गर्मियों के दौरान उत्तरी गोलार्ध में अधिक तीव्र धूप का अनुभव होता है, जब सूर्य उत्तरी गोलार्ध के ऊपर अधिक सीधे स्थित होता है।
फिर, जैसे-जैसे पृथ्वी सूर्य के चारों ओर घूमती रहती है, उत्तरी गोलार्ध को प्राप्त होने वाली सूर्य की रोशनी की मात्रा धीरे-धीरे कम हो जाती है क्योंकि उत्तरी गोलार्ध सूर्य से दूर झुक जाता है। इससे सर्दी होती है।
अपनी धुरी पर घूमते और सूर्य के चारों ओर परिक्रमा करने वाले ग्रह घूमते हुए शीर्ष की तरह दिखते हैं – वे सूर्य के गुरुत्वाकर्षण खिंचाव के कारण घूमते और डगमगाते हैं। जैसे ही एक शीर्ष घूमता है, आप देख सकते हैं कि यह बिल्कुल सीधा और स्थिर नहीं रहता है। इसके बजाय, यह थोड़ा झुकना या डगमगाना शुरू कर सकता है। इस झुकाव को खगोलभौतिकीविद् स्पिन प्रीसेशन कहते हैं।
इन डगमगाहटों के कारण, पृथ्वी का तिरछापन पूरी तरह से स्थिर नहीं है। झुकाव में ये छोटे बदलाव पृथ्वी की कक्षा के आकार में छोटे बदलावों के साथ मिलकर पृथ्वी की जलवायु पर बड़ा प्रभाव डाल सकते हैं।
डगमगाता झुकाव और पृथ्वी की कक्षा के आकार में कोई भी प्राकृतिक भिन्नता पृथ्वी तक पहुँचने वाले सूर्य के प्रकाश की मात्रा और वितरण को बदल सकती है। ये छोटे परिवर्तन हजारों से सैकड़ों हजारों वर्षों में ग्रह के बड़े तापमान परिवर्तन में योगदान करते हैं। यह, बदले में, हिमयुग और गर्मी की अवधि को बढ़ा सकता है
तो तिर्यकदृष्टि भिन्नताएं किसी ग्रह पर ऋतुओं को कैसे प्रभावित करती हैं? कम तिरछापन, जिसका अर्थ है कि घूर्णी स्पिन अक्ष ग्रह के अभिविन्यास के साथ संरेखित है क्योंकि यह सूर्य के चारों ओर परिक्रमा करता है, जिससे भूमध्य रेखा पर तेज धूप और ध्रुव के पास कम धूप होती है, जैसे पृथ्वी पर।
दूसरी ओर, एक उच्च तिरछापन – जिसका अर्थ है कि ग्रह की घूर्णी स्पिन धुरी सूर्य की ओर या उससे दूर इंगित करती है – अत्यधिक गर्म या ठंडे ध्रुवों की ओर ले जाती है। इसी समय, भूमध्य रेखा ठंडी हो जाती है, क्योंकि पूरे वर्ष सूर्य भूमध्य रेखा के ऊपर नहीं चमकता है। इससे उच्च अक्षांशों पर और भूमध्य रेखा पर कम तापमान पर मौसम में काफी बदलाव होता है।
जब किसी ग्रह का तिरछापन 54 डिग्री से अधिक होता है, तो उस ग्रह का भूमध्य रेखा बर्फीला हो जाता है और ध्रुव गर्म हो जाता है। इसे उलटा ज़ोनेशन कहा जाता है, और यह पृथ्वी के विपरीत है।
मूल रूप से, यदि किसी तिरछेपन में बड़ी और अप्रत्याशित विविधताएँ हैं, तो ग्रह पर मौसमी विविधताएँ जंगली और भविष्यवाणी करना कठिन हो जाती हैं। एक नाटकीय, बड़ा तिरछापन परिवर्तन पूरे ग्रह को एक स्नोबॉल में बदल सकता है, जहां यह सब बर्फ से ढका हुआ है।
स्पिन कक्षा प्रतिध्वनि
अधिकांश ग्रह अपने सौर मंडल में एकमात्र ग्रह नहीं हैं। उनके सहोदर ग्रह एक-दूसरे की कक्षा में गड़बड़ी पैदा कर सकते हैं, जिससे उनकी कक्षाओं के आकार और उनके कक्षीय झुकाव में भिन्नता हो सकती है।
तो, कक्षा में ग्रह एक कार की छत पर घूमती हुई चोटी की तरह दिखते हैं जो सड़क से टकरा रही है, जहां कार कक्षीय विमान का प्रतिनिधित्व करती है। जब दर – या आवृत्ति, जैसा कि वैज्ञानिक इसे कहते हैं – जिस पर शीर्ष आगे बढ़ रहे हैं, या घूम रहे हैं, उस आवृत्ति से मेल खाता है जिस पर कार ऊपर और नीचे टकरा रही है, तो स्पिन-ऑर्बिट अनुनाद नामक कुछ होता है।
स्पिन-ऑर्बिट प्रतिध्वनि इन तिरछी भिन्नताओं का कारण बन सकती है, जो तब होता है जब कोई ग्रह अपनी धुरी पर डगमगाता है। किसी बच्चे को झूले पर धकेलने के बारे में सोचें। जब आप बिल्कुल सही समय पर – या गुंजयमान आवृत्ति पर धक्का देते हैं – तो वे ऊंचे और ऊंचे झूलेंगे।
मंगल ग्रह पृथ्वी की तुलना में अपनी धुरी पर अधिक डगमगाता है, भले ही दोनों एक ही मात्रा में झुके हुए हों, और इसका वास्तव में पृथ्वी के चारों ओर परिक्रमा करने वाले चंद्रमा से संबंध है। पृथ्वी और मंगल में एक समान स्पिन प्रीसेशन आवृत्ति है, जो कक्षीय दोलन से मेल खाती है – एक स्पिन-कक्षा प्रतिध्वनि के लिए सामग्री।
लेकिन पृथ्वी के पास एक विशाल चंद्रमा है, जो पृथ्वी की स्पिन धुरी पर खींचता है और इसे तेजी से आगे बढ़ने के लिए प्रेरित करता है। यह थोड़ा तेज़ पूर्वगमन इसे स्पिन कक्षा प्रतिध्वनि का अनुभव करने से रोकता है। तो, चंद्रमा पृथ्वी के तिरछेपन को स्थिर कर देता है, और पृथ्वी अपनी धुरी पर मंगल की तरह नहीं डगमगाती है।
एक्सोप्लैनेट सीज़न
पिछले कुछ दशकों में हजारों एक्सोप्लैनेट, या हमारे सौर मंडल के बाहर के ग्रह खोजे गए हैं। मेरा शोध समूह यह समझना चाहता था कि ये ग्रह कितने रहने योग्य हैं, और क्या इन एक्सोप्लैनेट में जंगली तिरछापन भी है, या क्या उनके पास पृथ्वी की तरह उन्हें स्थिर करने के लिए चंद्रमा हैं।
इसकी जांच करने के लिए, मेरे समूह ने एक्सोप्लैनेट की स्पिन-अक्ष विविधताओं पर पहली जांच का नेतृत्व किया है।
हमने केप्लर-186एफ की जांच की, जो रहने योग्य क्षेत्र में खोजा गया पृथ्वी के आकार का पहला ग्रह है। रहने योग्य क्षेत्र किसी तारे के आसपास का क्षेत्र है जहां ग्रह की सतह पर तरल पानी मौजूद हो सकता है और जीवन उभरने और पनपने में सक्षम हो सकता है।
पृथ्वी के विपरीत, केप्लर-186एफ अपने सौर मंडल के अन्य ग्रहों से बहुत दूर स्थित है। परिणामस्वरूप, इन अन्य ग्रहों का इसकी कक्षा और गति पर केवल कमजोर प्रभाव पड़ता है। तो, केप्लर-186एफ में आम तौर पर पृथ्वी के समान एक निश्चित तिरछापन होता है। यहां तक कि बड़े चंद्रमा के बिना भी, इसमें मंगल की तरह बेतहाशा बदलते या अप्रत्याशित मौसम नहीं होते हैं।
आगे देखते हुए, एक्सोप्लैनेट पर अधिक शोध से वैज्ञानिकों को यह समझने में मदद मिलेगी कि ब्रह्मांड में ग्रहों की विशाल विविधता में मौसम कैसा दिखता है।
