भविष्य

ह्यापूर्वी – भाग १- चंद्र नसता तर..
भाग २- मिलॅंकोविच सिद्धांत
भाग ३- ऊर्जा संकल्प आणि पृथ्वीप्रकाश
भाग ४- भरती-ओहोटी आणि इतर चांद्रगोष्टी

चंद्राचे महत्त्व
भाग ५ – भविष्य

भविष्यात होणार्‍या हवामान बदलाचा विचार करताना आपण केवळ आणखी काहीशे वर्षांपर्यंतच्या हवामानाबद्दल बोलतो. एकतर खूप पुढचा हवामानअंदाज वर्तविणे अवघड, आणि जरी वर्तवलाच तरी त्याचा फारसा उपयोग नाही. मात्र काहीशे वर्षांमध्ये हवामानात होणार्‍या बदलाची मुळे सध्याच्या हवामानात, हवामानाच्या नैसर्गिक चक्रामध्ये तर असतीलच, पण शिवाय ती असतील मानवानिर्मित गोष्टींमधे. ह्या काहीशे वर्षामधे चंद्र-पृथ्वीच्या परस्पर संबंधामधे लक्षणीय फरक पडणार नाही. त्यामुळे चंद्र पृथ्वीपासून दूर जात असल्याने होऊ शकणार्‍या हवामानीय परिणामांची आपल्याला काळजी करण्याची मुळीच गरज नाही. मात्र गरज नसली तरीही कुतुहल शमविण्यासाठी दूर भविष्यकाळाचा थोडा वेध घेऊ.

पृथ्वीसापेक्ष सूर्य आणि चंद्राची स्थिती बदलल्याने भरती-ओहोटीच्या जोरावर होणार्‍या परिणामाबद्दल आपण आधीच्या भागात वाचले. मात्र, तेव्हा आपण केवळ समुद्राच्या पाण्याला येणार्‍या भरती-ओहोटीचाच विचार केला. समुद्राची भरती-ओहोटी सहजदृश्य आणि मोठ्याप्रमाणात असते. चंद्राकर्षणाने वातावरणाला आणि जमिनीला येणारी भरती-ओहोटी मात्र अगदीच अल्प आणि जाणवण्याएवढी नसली तरी ती अस्तित्वात असते हे खरेच.

वातावरण हा एक वहनशील पदार्थ (fluid) असल्याने चंद्राकर्षणाने ते चंद्राच्या दिशेने खेचले जाते. त्यामुळे वातावरणामध्ये जमिनीपासून आकाशाच्या दिशेने लहरी निर्माण होतात. अशा लहरी भूपृष्ठालगतची हवा तापल्यामुळेही वातावरणामध्ये निर्माण होतात आणि ह्या लहरींची वारंवारिता (frequency) आणि परिमाण (magnitude) हे वातावरणीय भरती-ओहोटीमुळे निर्माण होणार्‍या लहरींच्या तुलनेत खूपच मोठे असते.

चंद्राच्या पृथ्वीभोवती फिरण्यामुळे त्याची पृथ्वी व सूर्यसापेक्ष स्थिती सतत बदलत रहाते. चंद्राकर्षण व सूर्याकर्षण अशी दोन भिन्न बले भिन्न दिशांनी (torque) पृथ्वीवर कार्य करतात. ह्या बलांमुळे, समुद्राला येणार्‍या भरती-ओहोटीच्या लाटांमुळे आणि पृथ्वीभोवतीच्या वहनशील वातावरणामुळे निर्माण होणार्‍या घर्षणाचा (tidal breaking) परिणाम होऊन पृथ्वीचा वेग मंदावत आहे. वेग मंदावण्याचा दर शतकाला १.५ ते २ मिलिसेकंद असा फारच मंद आहे. संवेग अक्षय्यतेच्या नियमानुसार (conservation of momentum) पृथ्वी व चंद्र मिळून तयार होणार्‍या संयुक्त संस्थेचा कोनीय संवेग (angular momentum) कायम रहावा म्हणून पृथ्वीचा वेग मंदावल्याने होणारा संवेगबदल हा चंद्राच्या पृथ्वीभोवती फिरण्याच्या कक्षेच्या त्रिज्येत वाढ होऊन भरून काढला जातो. म्हणजे पृथ्वीचा वेग जसजसा मंदावेल तसतसा चंद्र पृथ्वीपासून अधिकाधिक दूर जाईल. चंद्राच्या कक्षेची त्रिज्या दरवर्षी ३ सेंटीमीटरने वाढत आहे.

चंद्र पृथ्वीपासून दूर जात असला तरी तो पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणावर मात करू शकणार नाही आणि पृथ्वीला सोडून जाणार नाही. सध्या चंद्राचा स्वतःभोवती फिरण्याचा वेग आणि पृथ्वीभोवती फिरण्याचा वेग सारखाच आहे. त्यामुळे पृथ्वीवरून चंद्राची कायम एकच बाजू दिसते. मात्र चंद्राच्या पृथ्वीच्या दिशेने तोंड असलेल्या भागावरून पृथ्वीच्या सर्व बाजू दिसतात. पृथ्वीचा वेग मंदावत जाऊन आणि चंद्राच्या कक्षेची त्रिज्या वाढत जाऊन एक स्थिती (tidal locking, synchronous orbit) अशी येईल की त्यावेळी पृथ्वीवरून चंद्राची एकच बाजू तर दिसेलच, पण चंद्रावरूनही पृथ्वीची एकच बाजू सतत दिसेल. ह्याचा अर्थ पृथ्वीच्या अर्ध्या भागाला सतत चंद्रदर्शन घडेल तर अर्ध्या भागाला कधीच चंद्रदर्शन घडणार नाही. म्हणजेच चंद्राचा पृथ्वीभोवती फिरण्याचा वेग आणि पृथ्वीचा स्वतःभोवती फिरण्याचा वेग सारखाच असेल. त्यावेळी पृथ्वीवरचा महिना ५० दिवसांचा असेल आणि चंद्राच्या कक्षेची त्रिज्या ५० टक्यांनी वाढलेली असेल. त्यावेळच्या हवामानाची कल्पना करणे केवळ अशक्य.

ह्या सर्व गोष्टी घडण्यासाठी अब्जावधी वर्षांचा कालावधी जावा लागेल आणि म्हणूनच आज आपल्याला त्यावेळच्या पृथ्वीय हवामानाची काळजी करण्याचे कारण नाही. मात्र चंद्रावरची पृथ्वीय हवामानातील दीर्घकालीन बदलांची जबाबदारी कायम राहील.

समाप्त.

वरदा व. वैद्य, एप्रिल २००५ ।  Varada V. Vaidya, April 2005

चंद्रसंभवाची कहाणी

मनोगताच्या २०११ दिवाळी अंकात पूर्वप्रकाशित.

चंद्रसंभवाची कहाणी

ऐका चंद्रदेवा तुमची कहाणी. आटपाट सूर्यमाला होती. केंद्रस्थानी सूर्य होता. सूर्याभोवती ग्रह फिरत होते. ग्रह लहान होते, मोठे होते. अवाढव्य होते, बारके होते. दगडाधोंड्यांचे होते, वातवायूंचे होते. त्यातच पृथ्वी फिरत होती.

एकदा एक गोल अवकाशातून फिरताफिरता पृथ्वीपाशी आला. दोघांची टक्कर झाली. टकरीमुळे उत्पात उसळला. त्यातून उडालेल्या धुळीने पृथ्वीभोवती फेर धरला. यथावकाश त्या धुळीचा गोळा झाला आणि पृथ्वीला प्रदक्षिणा घालू लागला. त्याचे नाव चंद्र ठेवले.

अशाप्रकारे निर्माण झालेला चंद्र तुम्हा-आम्हा सर्वांवर प्रसन्न होऊन तुम्हा-आम्हांत खगोलशास्त्राची आवड निर्माण करो. ही चंद्रसंभवाची साठा उत्तरांची कहाणी पाचा उत्तरी सुफळ संपूर्ण.

जगभरातील विविध संस्कृतींमध्ये चंद्राच्या निर्मितीबाबत अनेक कपोलकल्पित कथा पूर्वापार प्रचलित आहेत. चंद्राच्या शास्त्रीय अभ्यासाला सुरुवात झाली ती मात्र सतराव्या शतकामध्ये (१६१०) गॅलिलिओने त्याची दुर्बीण चंद्राकडे रोखली तेव्हा. त्यानंतर चंद्रसंभवाचे वेगवेगळे शास्त्रीय तर्क लोकांनी वेळोवेळी मांडले. ते तर्क कोणते, त्यातील प्रचलित तर्क कोणता, वगैरे गोष्टींकडे वळण्याआधी आपण चंद्राच्या भौगोलिक आणि रासायनिक जडणघडणीची थोडक्यात माहिती करून घेऊ.

चंद्र हा पृथ्वीचा एकुलता एक नैसर्गिक उपग्रह. सौरमालेतील उपग्रहांच्या आकाराचे बाबतीत चंद्राचा पाचवा क्रमांक लागतो. पृथ्वीचा व्यास चंद्राच्या व्यासाच्या चौपट तर पृथ्वीचे वस्तुमान चंद्राच्या एक्क्याऐंशी पट आहे. इतर ग्रहांचे नैसर्गिक उपग्रह त्या ग्रहांच्या तुलनेत खूपच छोटे आहेत. मात्र पृथ्वीला मिळालेला मोठा उपग्रह हा सौरमालेत वेगळा ठरतो.

आकृती १. चंद्राचे अंतरंग

पृथ्वीप्रमाणेच चंद्रही दगडाधोंड्यांचा बनलेला आहे. (चंद्राच्या अंतरंगासाठी आकृती १. पाहा.) पृथ्वीप्रमाणेच चंद्राच्या अंतरंगाचे तीन भाग आहेत – कवच (crust), प्रावरण (mantle) आणि गाभा (core). चंद्राच्या केंद्रस्थानीचा गाभा छोटा आहे. हा गाभा चंद्राच्या वस्तुमानाच्या सुमारे १ ते २ टक्के वस्तुमान असलेला आणि चंद्राच्या एकूण व्यासाच्या केवळ २०% व्यासाचा आहे. सौरमालेतील दगडाधोंड्यांनी तयार झालेल्या (terrestrial) बाकी ग्रह-उपग्रहांमध्ये गाभ्याचा भाग त्या-त्या ग्रह-उपग्रहाच्या आकारमानाच्या सुमारे ५०% आकारमानाचा आहे असे आढळते. चंद्राचा घन अंतर्गाभा २४० किलोमीटर (किमी) त्रिज्येचा असून लोहयुक्त आहे तर द्रव बाह्यगाभा सुमारे ३०० किमी त्रिज्येचा असून तो प्रामुख्याने वितळलेल्या लोहापासून तयार झालेला आहे.

गाभ्याभोवती सुमारे ५०० किमी त्रिज्येचा सीमाभाग असून तो अर्धवट वितळलेल्या स्वरूपात आहे. चंद्राचे प्रावरण सिलिकेट खनिजांनी युक्त असून त्यात मॅग्नेशियम आणि लोहाचे प्रमाण मोठे आहे. कवच ऍनोर्थोसाइटचे (अग्निजन्य खडकाचा प्रकार, ज्यात फेल्स्पारचे प्रमाण ९०टक्क्यांहून जास्त तर सिलिकेट खनिजांचे प्रमाण नगण्य असते) बनलेले आहे.

चंद्राला पृथ्वीभोवती एक फेरी मारण्यासाठी लागणारा वेळ (परिभ्रमण काळ) आणि स्वत:भोवती एक गिरकी घेण्यास लागणारा वेळ (परिवलन काळ) सुमारे सारखाच असल्यामुळे चंद्राची एकच बाजू कायम पृथ्वीकडे तोंड करून असते. चंद्राच्या ह्या दर्शनीभागावर अनेक विवरे, खाच-खळगे आहेत. चंद्रावरचे डाग म्हणजेच गडद रंगाचे भाग हे प्रत्यक्षात गोठलेल्या शिलारसाची (magma) पठारे आहेत, ज्यांना “मरिया” (मरिया म्हणजे लॅटिनमध्ये समुद्र) नावाने संबोधले जाते. मरिया चंद्राच्या दर्शनी भागापैकी सुमारे ३१% भाग व्यापतात. चंद्राच्या मागच्या बाजूवर मात्र फारच कमी मरिया आढळतात (एकूण भागाच्या सुमारे २%).

पृथ्वीच्या प्रावरणाच्या आणि चंद्राच्या वजनापैकी सुमारे अर्धे वजन हे ऑक्सिजनच्या समस्थानिकांचे (isotopes) आहे. ऑक्सिजनची ^१६O, ^१७O, ^१८O अशी तीन समस्थानिके असतात. पृथ्वीवरील बेसाल्ट (basalt) खडकांमधील आणि चंद्रावरील ऑक्सिजनच्या समस्थानिकांची घडण तंतोतंत सारखी आहे. अशनींमधील ऑक्सिजनच्या समस्थानिकांची घडण मात्र बेसाल्ट/चंद्राच्या तुलनेत फारच वेगळी आढळते.

चंद्राची निर्मिती सुमारे साडेचार अब्ज (billion) वर्षांपूर्वी वा सौरमालेच्या निर्मितीनंतर सुमारे ३० ते ५० दशलक्ष (million) वर्षांनी झाली असे मानले जाते. चंद्राची निर्मिती कशी झाली असावी ह्याबाबत पूर्वीपासून अनेकांनी अनेक तर्क लढवले. त्यातील प्रमुख तर्क खालीलप्रमाणे –

० विखंडन (fission) – चंद्र हा पूर्वी पृथ्वीचाच एक भाग होता. काही कारणाने तो पृथ्वीपासून दुरावला व तिच्या गुरुत्वाकर्षणात अडकून तिच्याभोवती फिरू लागला.
० प्रग्रहण (capture) – चंद्र सूर्यमालेत इतरत्र तयार झाला. फिरता फिरता यथावकाश पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणात अडकून तिच्याभोवती फिरू लागला.
० सहनिर्मिती (conformation/ coaccretion/ condensation) – चंद्र आणि पृथ्वी हे दोघेही (सौरमाला ज्यापासून तयार झाली त्या) मूळ तेजोमेघापासून तयार झाले. तेजोमेघातील घटकपदार्थ एकत्र येऊन पृथ्वी आणि चंद्र तयार झाले व एकमेकांभोवती फिरू लागले.
० महा-आघात (giant impact) -सौरमालेच्या सुरुवातीच्या इतिहासात सुमारे मंगळाएवढ्या आकाराची एक ख-वस्तू पृथ्वीवर आदळली आणि त्या टकरीतून बाहेर अवकाशात फेकल्या गेलेल्या पदार्थांचे कडे पृथ्वीभोवती फिरू लागले. कालांतराने ह्या कड्यातील द्रव्ये एकत्र येऊन त्याचा चंद्र झाला.

आता ह्या तर्कांविषयी अधिक माहिती पाहू.

विखंडन –
विखंडन तर्कानुसार चंद्र हा पृथ्वीचाच भाग होता आणि तो काही कारणाने पृथ्वीपासून दुरावला वा सुटून निघाला. १८७८ मध्ये (सजीवांच्या उत्क्रांतीचा सिद्धांत मांडणार्‍या सुप्रसिद्ध चार्ल्स डार्विनचा मुलगा) जॉर्ज हॉवर्ड डार्विनने चंद्रसंभवाचा विखंडन तर्क मांडला. डार्विनच्या तर्कानुसार पृथ्वीनिर्मितीच्या सुरुवातीच्या काळात मूळ पृथ्वीचाच असलेला आणि वितळलेला भाग सूर्याच्या गुरुत्वाकर्षणाने व अपसारी वा अपकेंद्री बलामुळे (centrifugal force) पृथ्वीपासून दूर फेकला गेला. तो पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे तिच्याभोवती फिरत राहिला. डार्विनने न्यूटनप्रणित (Newtonian) स्थितिगतीशास्त्राचा (mechanics) वापर करून विखंडित चंद्राच्या कक्षेचे मोजमाप व स्पष्टीकरण मांडले. त्यानुसार, चंद्राची कक्षा पूर्वी पृथ्वीच्या बरीच जवळ होती व हळूहळू ती रुंदावत गेली. चंद्राच्या रुंदावलेल्या कक्षेबाबतचा निष्कर्ष आधुनिक विज्ञानही मान्य करते. चंद्र अजूनही पृथ्वीपासून हळूहळू दूर जात आहे. विखंडन सिद्धांत त्याकाळी अतिशय लोकप्रिय आणि मान्यताप्राप्त ठरला.

आता असा प्रश्न निर्माण झाला की पृथ्वीचा नेमका कोणता भाग सुटून दुरावला? डार्विनने विखंडन तर्क मांडल्यानंतर सुमारे चार वर्षांनी प्रसिद्ध भूगर्भशात्रज्ञ ऑस्मंड फिशर यांनी डार्विनच्या तर्काला अशी पुस्ती जोडली की चंद्र पृथ्वीपासून सुटून निघाल्यामुळे निर्माण झालेल्या खळग्यामध्ये पाणी भरून आताचा प्रशांत महासागर तयार झाला आहे. चंद्राची रासायनिक जडणघडण पाहता पृथ्वीच्या प्रावरणाची आणि चंद्राची रासायनिक घडण ढोबळमानाने सारखी असल्याचे आढळत असल्यामुळे हा तर्क लोकप्रिय ठरला. पृथ्वीच्या प्रावरणामध्ये लोहाचे प्रमाण फार मोठे नसल्यामुळे चंद्राचा गाभा छोटा असावा असे स्पष्टीकरण विखंडन तर्काने दिले.

विखंडन तर्क खरा मानायचा झाल्यास (चंद्र निर्माण होण्यापूर्वी) पृथ्वीचा कोनीय संवेग (angular momentum) सध्याच्या सुमारे चौपटीएवढा जास्त असायला हवा. म्हणजे पृथ्वीची परिवलन गती खूपच जास्त असायला हवी. तशी ती होती ह्याचे पुरावे सापडत नाहीत. त्यावेळची परिस्थिती पाहता पृथ्वी स्वत:भोवती एवढ्या प्रचंड वेगाने फिरत असणे शक्य नाही. पृथ्वी जर खरोखरीच फार वेगाने स्वत:भोवती फिरत असती तर तिच्या प्रावरणातील पदार्थांमध्ये व पर्यायाने चंद्रावरील पदार्थांमध्ये ह्या वेगवान गतीमुळे निर्माण होणार्‍या ताणाच्या खुणा आढळायला हव्यात, त्या तशा आढळत नाहीत. कृत्रिम उपग्रहांनी मिळवलेल्या माहितीच्या विश्लेषणानंतर ऑस्मंड फिशर यांचा चंद्र आणि प्रशांत महासागराच्या जागेसंदर्भातला तर्कही चूक ठरला. प्रशांत महासागराचे खोरे (Pacific basin) केवळ ७० दशलक्ष वर्षांपूर्वी तयार झालेले आहे. तेव्हा विखंडनाने चंद्रसंभव होणे शक्य नाही असा निष्कर्ष निघतो.

प्रग्रहण –
१९०९ साली खगोलशास्त्रज्ञ थॉमस जेफरसन जॅक्सन सी यांनी प्रग्रहण तर्क मांडला. प्रग्रहण तर्कानुसार चंद्राची निर्मिती सौरमालेत इतरत्र झाली. त्यामुळे चंद्राच्या रासायनिक घडणीचे पृथ्वीच्या घडणीशी साम्य असण्याचे कारण उरत नाही. इतस्तत: फिरता फिरता चंद्र पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रात आला आणि तिच्याभोवती कायमचा फिरू लागला असे प्रग्रहण तर्क सांगतो. आता ही घटना घडायची झाल्यास त्यासाठी कोणती परिस्थिती असणे आवश्यक ठरते ते पाहू. सौरमालेतील इतर ग्रह-उपग्रहांच्या जोड्या पाहता पृथ्वीच्या आकारमानाच्या तुलनेत चंद्र खूपच मोठा आहे हे आपण आधी पाहिले. तर एवढा मोठा चंद्र तिच्या गुरुत्वाकर्षणाच्या जाळ्यात अडकण्यासाठी तिचा आणि चंद्राचा वेग खूपच मंद असायला हवा. शिवाय चंद्राची गती पृथ्वीपाशी येताना कमी झालेली असायला हवी. चंद्राचा वेग कमी झाला नसता तर तो कालांतराने पृथ्वीच्या कचाट्यातून बाहेर सुटू शकला असता. मात्र तसे झाले नाही. चंद्र सौरमालेदरम्यानच्या अवकाशात इतरत्र तयार झाला असेल तर त्याचा गाभा छोटा असण्याचे, त्यात लोहाचे प्रमाण (इतर ग्रह-उपग्रहांच्या तुलनेत) एवढे कमी असण्याचे कारण नाही. तेव्हा चंद्राच्या छोट्या गाभ्याचे स्पष्टीकरण हा तर्क देऊ शकत नाही. वेगवेगळ्या ठिकाणी तयार झालेल्या पृथ्वीच्या प्रावरणातील (बेसाल्ट खडक) आणि चंद्रावरील ऑक्सिजनच्या समस्थानिकांच्या (isotopes) तंतोतंत जुळणार्‍या रासायनिक घडणीचे स्पष्टीकरणही हा तर्क देऊ शकत नाही. मंगळाचे दोन्ही उपग्रह (फोबॉस आणि डिमॉस) हे मंगळाला प्रग्रहणाने मिळाले आहेत. त्यांचा आकार मंगळाच्या तुलनेत खूपच लहान आहे, तसेच हे दोन्ही उपग्रह गोलाकार नाहीत तर लघुग्रहांप्रमाणे ओबडधोबड बटाट्यासारखे आहेत. चंद्राच्या मोठ्या आकाराचे स्पष्टीकरणही प्रग्रहण तर्क देऊ शकत नाही. सबब हा तर्कही मागे पडला.

सहनिर्मिती –
सहनिर्मिती तर्काला अनेक प्रसिद्ध वैज्ञानिकांचा पाठिंबा मिळाला होता. सहनिर्मिती तर्कानुसार पृथ्वी आणि चंद्र हे दोघेही सौरमालेत सध्या आहेत तिथेच मूळ तेजोमेघातील द्रव्यांपासून तयार झाले. त्यामुळे दोघांची निर्मिती एकाच सुमारास झाली असे हा तर्क मांडतो. दोघे सध्याच्या ठिकाणी तयार झाले असते तर दोघांचे आकारमान पाहता दोघे एकमेकांवर आदळून चंद्र पृथ्वीमध्ये विलीन झाला असता. तिच्याभोवती फिरत राहू शकला नसता. तसेच दोघे एकाच मूळ तेजोमेघापासून एकमेकांपासून जवळच्या अंतरावर एकाच सुमारात तयार झाले असते तर दोघांच्या रासायनिक जडणघडणीमध्ये, गुरुत्वाकर्षण शक्तीमध्ये, गाभ्यामध्ये आणि घनतेमध्ये एवढा फरक कसा, ह्या प्रश्नाचे उत्तर सहनिर्मिती तर्क देऊ शकत नाही. थोडक्यात काय तर हा तर्कही मागे पडला.

वरील तीन तर्कांवर आधारित एक व्यंग्यचित्र जालावर सापडले, त्यासाठी आकृती २. पाहा.

आकृती २. चंद्रनिर्मितीच्या विखंडन (fission), प्रग्रहण (capture) आणि सहनिर्मितीच्या (co-formation or condensation) तर्कांवर आधारित व्यंग्यचित्र. मूळ मोठ्या आकारातील चित्र पाहण्यासाठी पुढील दुवा पाहा -http://cloe.boulder.swri.edu/images/formationTheoryLg.jpg

महा-आघात –
चंद्राच्या निर्मितीबाबतच्या वरील तीन तर्कांची शहानिशा करण्याच्या उद्देशाने अपोलो मोहिम आखली गेली. अपोलो यानांनी चंद्रावरील दगड-मातीचे नमुने पृथ्वीवर आणले. मात्र त्यातून मिळालेला विदा (data) वरीलपैकी कोणत्याच तर्काला पुष्टी देत नाही. अपोलो विद्यातून उपस्थित प्रश्नांची उत्तरे मिळणे तर सोडाच, उलट आणखी प्रश्न निर्माण झाले. सत्तरीच्या दशकाच्या मध्यावर चंद्राच्या निर्मितीचा एक वेगळाच सिद्धांत आकार घेऊ लागला होता. खरे तर हार्वर्ड विद्यापीठातील रेजिनाल्ड डाली यांनी १९४६ साली आघातातून चंद्राच्या निर्मितीचा तर्क मांडला होता. मात्र त्याकाळच्या लोकप्रिय तर्कांच्या पार्श्वभूमीवर ह्या नव्या तर्काकडे सगळ्यांचे दुर्लक्ष झाले होते. १९७४ साली मात्र हा तर्क खगोलशास्त्रीय वर्तुळात पुन्हा ऐरणीवर आला.

ह्या तर्कानुसार चंद्रसंभव झाला तो मंगळाएवढ्या आकाराची ख-वस्तू पृथ्वीवर आदळल्यामुळे.

आकृती ३.महा-आघाताचे कल्पनाचित्र (आंतरजालावरून साभार)

१९७५ मध्ये डॉ. विलियम हार्टमन आणि डॉ. डॉनल्ड डेविस यांनी “आयकॅरस” ह्या सुप्रसिद्ध मासिकामध्ये महा-आघात सिद्धांताचे स्पष्टीकरण प्रकाशित केले. सौरमाला ग्रहनिर्मितीच्या शेवटच्या टप्प्यात असताना सौरमालेत लहान-मोठ्या उपग्रहांच्या आकाराचे अनेक गोल इतस्तत: फिरत होते. त्यातील काही गोल हे ग्रहांच्या गुरुत्वाकर्षणात फसून त्यांच्याभोवती फिरू लागले, तर काहींची एखाद्या ग्रहांशी टक्कर झाली. हार्टमन आणि डेविस यांच्या प्रारुपानुसार (model) त्यातील एका गोलाची पृथ्वीशी टक्कर झाली आणि पृथ्वीच्या प्रावरणातील धूळ आकाशात उडाली. त्या धुळीपासून चंद्र तयार झाला. ही आघाताची क्रिया चंद्राच्या विशिष्ट अशा भूगर्भीय घडणीचे स्पष्टीकरण देऊ शकते.
हार्टमन आणि डेविस ह्यांचा तर्क प्रसिद्ध होण्याच्या सुमारास आणखी एका वैज्ञानिक जोडीने हाच तर्क स्वतंत्रपणे मांडला. आल्फ्रेड कॅमरुन आणि विलियम वार्ड ह्यांच्या प्रारुपानुसार सुमारे मंगळाएवढ्या आकाराचा गोल पृथ्वीवर आदळला. मात्र ही टक्कर समोरासमोर (head on) न होता स्पर्शरेखीय (tangential) होती. ह्याचा अर्थ आघात होतेवेळी पृथ्वीचे केंद्र आणि मंगळाएवढ्या गोलाचे केंद्र जोडणारी रेषा आणि त्या गोलाची कक्षा यांच्यातील कोन पंचेचाळीसाच्या जवळपास होता. त्यामुळे ह्या आघातातून बाहेर उडालेली धूळ ही मुख्यत: पृथ्वीचे कवच आणि प्रावरणाची आणि त्या गोलाच्या प्रावरणाची होती. त्यामुळे धुळीत सिलिकेटांचे प्रमाण प्रचंड तर लोहाचे प्रमाण नगण्य असणे साहजिक ठरते.

ग्रीक पुराणकथेनुसार “थिया” (Theia) ही देवता चंद्रदेवता सेरेनला जन्म देते. त्यामुळे ह्या मंगळाएवढ्या ख-वस्तूचे नामकरण “थिया” (Theia) असे झाले. महा-आघात सिद्धांतानुसार थिया आणि पृथ्वी हे शेजार ग्रह होते. अर्थातच पृथ्वीचा आकार आणि पर्यायाने गुरुत्व थियापेक्षा मोठे असल्याचा परिणाम कालांतराने थिया पृथ्वीवर आदळण्यात झाला.

डॉ. कॅमरुन यांच्या प्रारुपानुसार महा-आघाताची संगणक-बतावणी (computer simulation) आकृती ४. मध्ये पाहा.

आकृती ४. डॉ. कॅमरुन यांच्या प्रारुपानुसार महा-आघाताची संगणक-बतावणी (computer simulation). ही आकृती http://solarsystem.nasa.gov/scitech/display.cfm?ST_ID=446ह्या संकेतपानावरून साभार.

आकृती ४. मधील चित्रे ही चंद्रसंभवाच्या क्रियेतील टप्पे दर्शवितात. ही चित्रे डॉ. कॅमरुन यांच्या प्रारुपाच्या संगणक-बतावणीवर आधारित आहेत. चित्रांमध्ये निळ्या रंगाने लोह धातूचे अस्तित्व, तर केशरी-लाल रंगाने दगड-धोंड्यांचे प्रावरण दाखविले आहे. आघात होणार्‍या दोन वस्तूंपैकी लहान वस्तू ही थिया तर मोठी वस्तू पृथ्वी आहे. थिया व पृथ्वीची स्पर्शरेखीय टक्कर होते (चौकट १). त्या टकरी मुळे पृथ्वी व थिया, दोघींचे तापमान वाढते आणि दोन्ही गोल आकार बदलतात (चौकट २), मात्र लहान थियाचा आकार पृथ्वीच्या मानाने खूपच बदलतो. थियाच्या गाभ्यातील काही लोह पृथ्वीमध्ये समाविष्ट होते, परंतु गाभ्याचा बहुतेक भाग थियामध्येच राहतो. आघाताच्या परिणामामुळे, चेंडू उसळावा तशी थिया पृथ्वीपासून थोडी दूर उसळते (चौकटी ३ ते ८). प्रत्यक्ष चंद्रसंभवाचे वेळी आतापर्यंतच्या घटना घडण्यासाठी फार तर अर्धा तास लागला असावा. चौकटी ३ ते ८ मधील गोलांचे आकार लहान दिसत आहेत, ते संपूर्ण चित्र सारख्याच आकाराच्या चौकटींमध्ये पूर्ण मावावे म्हणून. आघातामुळे गोलांचा आकार घटला असे ही बतावणी (simulation) सुचवत नाही, हे लक्षात घ्यावे.

आता थिया पृथ्वीवर पुन्हा आदळते (चौकट ९), मात्र आता ती पृथ्वीमध्ये हळूहळू विलीन होते. थियाचा लोहगाभा हळूहळू पृथ्वीच्या केंद्राकडे खेचला जाऊन पृथ्वीच्या गाभ्यात मिसळतो. आघातामुळे उडालेली धूळ,दगड-धोंडे नव्या पृथ्वीच्या भोवती फिरू लागतात (चौकटी १३-१६). कालांतराने ही धूळ व दगड-धोंडे एकत्र येऊन त्यांपासून चंद्राची निर्मिती होते (चित्र दाखविलेले नाही.) पृथ्वीभोवती फेर धरलेल्या धुळीचा चंद्र होण्यासाठी सुमारे दहा वर्षांचा कालावधी लागला असावा असे हे प्रारूप सुचवते. एवढ्या थोडक्या कालावधीमध्ये तयार झालेला चंद्र अतिशय तप्त आणि वितळलेल्या स्वरूपात असावा. त्यामुळे चंद्रावरील वितळलेल्या शिलारसाच्या (magma) मरियांच्या अस्तित्वाचे स्पष्टीकरण महा-आघात सिद्धांत देऊ शकतो.

महा-आघाताचा पृथ्वीवर कसा परिणाम झाला असावा हे आकृती ५. मध्ये दाखविले आहे.

आकृती ५. महा-आघाताचा पृथ्वीवर परिणाम. (http://www.nature.com/nature/journal/v451/n7176/fig_tab/nature06582_F2.htmlयेथून साभार.)

पृथ्वी आणि चंद्रामध्ये प्रत्यक्ष आढळणार्‍या काही रासायनिक आणि भूगर्भीय वैशिष्ट्यांचे स्पष्टीकरण देण्यास महा-आघात सिद्धांत कमी पडतो. उदाहरणार्थ, आपण आधी पाहिल्याप्रमाणे चंद्राच्या आणि पृथ्वीच्या ऑक्सिजन समस्थानिकांची रासायनिक घडण तंतोतंत सारखी आहे. जर थिया हा स्वतंत्र गोल होता आणि चंद्रामध्ये थियाचाही काही भाग समाविष्ट झालेला असेल तर ह्या समस्थानिकांच्या घडणीमध्ये थोडा फरक दिसायला हवा. महा-आघात सिद्धांताकडे सध्या ह्याचे स्पष्टीकरण नाही. चंद्राच्या बेसाल्ट खडकांमध्ये आढळणार्‍या बाष्पनशील पदार्थांच्या (volatiles) अस्तित्वाचे स्पष्टीकरण महा-आघात सिद्धांत देऊ शकत नाही – महा-आघातानंतर, आघातामुळे चंद्र तप्त होऊन वितळलेल्या स्वरूपात काही काळ असला तर बाष्पनशील पदार्थ चंद्रावरून उडून जायला हवे होते. अशाप्रकारे महा-आघाताच्या सिद्धांतामुळे चंद्रसंभवाची कहाणी पाचा उत्तरी सुफळ झाली तरी साठा उत्तरी संपूर्ण मात्र होऊ शकत नाही. तरीही चंद्रसंभवाचा महा-आघात सिद्धांत आजच्या घडीला सर्वमान्य आणि लोकप्रिय सिद्धांत आहे.

दोन चंद्र ?

चंद्राचा दर्शनी भाग त्याच्या मागच्या भागापेक्षा फारच वेगळा आहे. दर्शनी भागावर मरियांचे प्रमाण खूप (एकूण भागाच्या ३१ %) तर मागील भागावर फारच थोडे (एकूण भागाच्या २%) आहे. दर्शनी भाग तुलनेने सपाट तर मागील भाग मोठ्या प्रमाणात उंच-सखल डोंगर-दर्‍यांचा आहे. चंद्राच्या दोन्ही बाजूंमधला फरक हा बुचकळ्यात टाकणारा आहे.

चंद्राच्या दोन भागांमधील फरकावर संशोधन करणार्‍या सांता क्रूझच्या कॅलिफोर्निया विद्यापीठातील एरिक ऍस्फाग आणि मार्टिन जुट्झी यांच्या संगणक प्रारुपानुसार महा-आघातातून उडालेल्या धुळीचे सुरुवातीला एक नाही तर दोन चंद्र तयार झाले. त्यातील एक दुसर्‍यापेक्षा बराच मोठा होता. छोट्या चंद्राचा व्यास सुमारे १२०० किलोमीटर, तर मोठ्याचा व्यास सुमारे ३५०० किलोमीटर असावा. दोघांची रायायनिक घडण अर्थातच सारखी होती. छोट्या चंद्राला प्रावरण आणि कवच होते, परंतु त्याचा गाभा अगदीच नगण्य होता, जवळपास नव्हताच म्हटले तरी चालेल. मोठ्या चंद्राला (मूळ धुळीच्या कड्यातील लोहाच्या कमतरतेमुळे) छोटा गाभा होता. निर्मितीनंतर काही काळ (सुमारे १० दशलक्ष वर्षे) हे दोन्ही चंद्र एकाच कक्षेमध्ये पृथ्वीप्रदक्षिणा करत होते. एवढ्या कालावधीमध्ये मोठ्या चंद्रावर शिलारसाचे समुद्र तयार होऊन ते थंड झाले होते. मोठ्या चंद्राची परिभ्रमण कक्षा रुंदावत गेली आणि त्याचा छोट्या चंद्राच्या कक्षीय स्थैर्यावर परिणाम होऊन कालांतराने छोटा चंद्र मोठ्यावर जाऊन आदळला. मात्र हा आघात होतेवेळी दोन्ही चंद्रांची एकमेकांसापेक्ष गती मंद होती. छोटा चंद्र मोठ्या चंद्रावर आदळतेवेळी त्याची गती २ ते ३ किलोमीटर प्रतिसेकंद असावी असे हे प्रारूप सुचवते. ह्या मंदगती आघातामुळे मोठ्या चंद्रावर खड्डा पडला नाही, तर लहान चंद्रामधील पदार्थ मोठ्या चंद्रावर जाऊन पसरले. त्यातून आघाताच्या जागेवर उंचसखल डोंगर-दर्‍या तयार झाल्या. त्याच वेळी छोट्या चंद्रावरील पदार्थाने मोठ्या चंद्राच्या आघातक्षेत्रातील पदार्थांना दूर लोटले. अशाप्रकारे तयार झालेल्या नव्या चंद्राची एक बाजू जड होती. कालांतराने चंद्र त्याच्या कक्षेत स्थिरावताना त्याची परिवलन आणि परिभ्रमण गती सारखीच होऊन परिणामत: त्याची एकच एक बाजू सतत पृथ्वीसमोर राहू लागली.

लहान व मोठ्या चंद्राच्या मंदगती आघाताचे परिणाम आकृती ६. मध्ये पाहा.

आकृती ६.लहान व मोठ्या चंद्राची टक्कर. संगणक-बतावणीचे दोन चंद्रांच्या आघातक्रियेतील टप्पे. १२७० किमी. व्यासाचा लहान चंद्र ३५०० किमी. व्यासाच्या मोठ्या चंद्रावर २.४ किमी प्रति सेकंद वेगाने ४५ अंशातून आदळला असतानाची संगणक बतावणी. छोट्या चंद्राचे कवच फिक्या निळ्या रंगात, प्रावरण गडद निळ्या रंगात, मोठ्या चंद्राचे कवच राखाडी रंगात दर्शविलेले आहे. पिवळा रंग मोठ्या चंद्राच्या प्रावरणातील शीलारसाचे समुद्र दर्शवतो. आघातामुळे शीलारसाच्या समुद्राचा भाग चंद्राच्या दर्शनी भागाकडे (गोलाची खालची बाजू) ढकलला गेला, तर मागील भागावर (गोलाची वरची बाजू) छोट्या चंद्रावरील पदार्थ पसरून उंचसखल प्रदेश तयार झाला.

चंद्रसंभवाच्या कहाणीतील साठ उत्तरे मिळवण्यासाठी अनेक वैज्ञानिक संशोधन करत आहेत. चंद्र आपल्याला नेहमीच जवळचा वाटत आलेला आहे. मानवी इतिहासातील घटनांच्या बाबतीत “चंद्र आहे साक्षीला” असे असले, तरी चंद्रसंभवाच्या घटनेची साक्ष कोण देणार?

वरदा व. वैद्य, ऑक्टोबर २०११ । Varada V. Vaidya, October 2011

संदर्भ –

१. Center for Lunar Origin and Evolution चे संकेतस्थळ (http://cloe.boulder.swri.edu/aboutTheMoon/alternateTheories.html)
२. The Capture Theory of the Moon
३. The Origin of the Moon, Roberto Bugiolacchi,
४. Origin of Earth and Moon, G. Jeffrey Taylor, Hawai’i Institute of Geophysics and Planetology.
५. Forming the lunar farside highlands by accretion of a companion moon, M. Jutzi and E. Asphaug, Nature, 2011, vol. 476, pp. 69-72
६. Pbs.org चे संकेतस्थळ
७. पारिभाषिक शब्दांसाठी : मनोगतावरील पारिभाषिक शब्दांचा शोध
८. विकिपीडियाचे ’Giant Impact Hypothesis’ संकेतपान.

मिलॅंकोविच सिद्धांत

ह्यापूर्वी – भाग १- चंद्र नसता तर..

चंद्राचे महत्त्व

भाग२ – मिलँकोविच सिद्धांत

मिलुतिन मिलँकोविच ह्या सर्बियन गणितज्ज्ञाने दीर्घकालीन हवामान बदलाची (climate change) खगोलीय कारणे सांगणारा सिद्धांत मांडला. भूतकालीन हवामानाचा अभ्यास करताना मिलँकोविच सिद्धांताची माहिती करून घेणे आवश्यक आहे.

मिलुतिन मिलँकोविच चा जन्म २८ मे १८७९ रोजी सर्बियातील दैज ह्या गावी झाला. डिसेंबर १९०४ मधे विएन्ना तंत्रज्ञान विद्यापीठातून त्यांनी तांत्रिक विज्ञानामधे पांडित्य मिळविले. ऑक्टोबर १९०९ रोजी ते बेलग्रेड विद्यापीठामधे प्रायोगिक गणित ह्या विषयासाठी प्राध्यापक म्हणून रुजू झाले. मिलँकोविचनी त्यांची संपूर्ण प्राध्यापकीय कारकीर्द एका गणिती सिद्धांतावर संशोधन करण्यात व्यतीत केली. ह्या संशोधनाचा विषय होता ‘पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचणार्‍या सौरप्रारणांच्या (solar radiation) राशीमधे (amount) ऋतूनुसार (seasonal) व अक्षांशानुसार (latitude) होणारे बदल दर्शविणारा गणिती सिद्धांत विकसित करणे’.

मिलँकोविच सिद्धांतानुसार पृथ्वीच्या हवामानात होणार्‍या दीर्घकालीन (long term) बदलांसाठी कारणीभूत अशा तीन खगोलीय घटनांचा समावेश होतो. ही तीन कारणे पुढीलप्रमाणे –
१. वक्रतेतील बदल – पृथ्वीच्या परिभ्रमण (सूर्याभोवती फिरण्याच्या) कक्षेच्या वक्रतेमधे (eccentricity) होणारा बदल.
२. अक्षकलामधील बदल – पृथ्वीचा परिवलन अक्ष सध्या साडेतेवीस अंशातून कललेला आहे (कल =  tilt), ह्या कलामधे होणारा बदल.
३. अक्षरोखातील बदल – पृथ्वीच्या परिवलन (स्वत:भोवती फिरण्याच्या) अक्षाचा रोख सध्या ध्रुवतार्‍याकडे आहे. ह्या रोखामधे होणारा बदल (precession).

ह्या तीन बदलांसाठी लागणारा कालावधी भिन्न आहे. पृथ्वीच्या दीर्घकालीन हवामान बदलाचा आलेख काढल्यास (आकृती १ पाहा) मिलॅंकोविचनी सांगितलेल्या कालावधीमध्ये हवामानबदलाची शिखरे मिळतात ज्यांच्याशी वरील तीन कारणे संबंधित आहेत.

आकृती १. पृथ्वीच्या दीर्घकालीन हवामानामध्ये होणारा बदल. परिभ्रमण कक्षेच्या वक्रतेतील फरक, परिवलन अक्षाच्या कलातील फरक आणि परिवलन अक्षाच्या रोखातील फरकामुळे होणारे बदल. (http://earthobservatory.nasa.gov/Library/Giants/Milankovitch/milankovitch_3.html येथून सुधारित).

१. वक्रतेतील बदल – पृथ्वीच्या परिभ्रमण कक्षेच्या वक्रतेमध्ये (eccentricity) होणारा बदल

ज्याप्रमाणे सर्व चौरस हे आयत असतात, परंतु सर्व आयत चौरस नसतात त्याप्रमाणे, सर्व वर्तुळे ही लम्बवर्तुळे (ellipse) असतात, परंतु सर्व लम्बवर्तुळे वर्तुळे नसतात. वर्तुळ आणि लम्बवर्तुळ ह्यामध्ये वक्रतेच्या प्रमाणात फरक असतो. वर्तुळाची वक्रता (eccentricity) शून्य मानली, तर वक्रता शून्य व एक च्या दरम्यान असल्यास त्या भौमितिक आकृतीस लम्बगोल म्हणतात. वक्रता एक असणार्‍या आकृतीस परवलय (parabola) व वक्रता एक पेक्षा जास्त असणार्‍या आकृतीस अपास्त वा अतिवलय (hyperbola) म्हणतात. लम्बवर्तुळाची वक्रता जेवढी शून्याच्या जवळ, तेवढा त्याचा आकार वर्तुळाच्या जवळ जातो, तर वक्रता जसजशी वाढत जाईल त्यानुसार लम्बवर्तुळ पसरट होत जाते.

पृथ्वीची सूर्याभोवती फिरण्याची कक्षा ही लम्बवर्तुळाकार आहे. ह्या लम्बवर्तुळाच्या एका केंद्रबिंदूवर (focal point) सूर्य आहे. कक्षा लम्बवर्तुळाकार असल्याने पृथ्वी कधी सूर्याच्या जवळ असते (perihelion) तर कधी सूर्यापासून लांब (apohelion) असते. मात्र ह्या लम्बवर्तुळाची वक्रता जास्त नसल्याने पृथ्वी सूर्याच्या जवळ असतानाचे अंतर व ती सूर्यापासून दूर असतानाचे अंतर ह्यामधे केवळ तीन टक्क्यांचा फरक आहे. पृथ्वीच्या पृष्ठभागावर पोहोचणारी सौरऊर्जा ही सूर्य-पृथ्वी अंतरावर अवलंबून असते. अर्थातच, पृथ्वीच्या कक्षेची वक्रता बदलल्यास सूर्य-पृथ्वी अंतर बदलते, त्यानुसार पृथ्वीला मिळणारी ऊर्जाराशी बदलते व त्याचा पृथ्वीच्या हवामानावर परिणाम होतो.

पृथ्वीच्या कक्षेची वक्रता सुमारे एक लाख वर्षांमध्ये ०.०००५ ते ०.०६०७ च्या दरम्यान बदलते. सध्या जानेवारी महिन्यामध्ये पृथ्वी सूर्याच्या सर्वात जास्त जवळ असते. त्यामुळे उत्तर गोलार्धातील थंडी ही दक्षिण गोलार्धातील थंडीच्या तुलनेत सौम्य असते. सध्याची पृथ्वीकक्षेची वक्रता ०.०१६ एवढी आहे. पृथ्वीस मिळणार्‍या सौरऊर्जेमध्ये जानेवारी (पृथ्वी सूर्याच्या जवळ, perihelion) ते जुलै (पृथ्वी सूर्यापासून जास्तीतजास्त दूर,  apohelion) दरम्यान ६.७  टक्के वाढ होते. कक्षावक्रतेतील बदलामुळे पृथ्वी-सूर्याच्या जवळ वा लांब असण्याच्या काळात तसेच सूर्य-पृथ्वी अंतरामध्येही बदल होतो, ज्याचा पृथ्वीच्या हवामानावर परिणाम होतो.

२. अक्षकलातील बदल – पृथ्वीचा परिवलन अक्ष सध्या साडेतेवीस अंशातून कललेला आहे (कल =  tilt). ह्या कलामधे होणारा बदल.

सध्या पृथ्वीचा स्वत:भोवती फिरण्याचा अक्ष तिच्या ग्रहण प्रतलाशी (सूर्याभोवती फिरण्याच्या प्रतलाशी, ecliptic plane) काटकोन करणार्‍या रेषेशी साडेतेवीस अंशाचा कोन करतो. हा अक्ष कललेला असल्याने आपल्याला सूर्याचे उत्तरायण आणि दक्षिणायन अनुभवास येते व त्यामुळे ऋतूही अनुभवता येतात. दोन्ही गोलार्धातील साडेतेवीसाव्या अक्षवृत्तांना म्हणूनच विशेष महत्त्व प्राप्त झालेले आहे, ज्यांना आपण कर्कवृत्त (२३.५ अंश उत्तर गोलार्ध) व मकरवृत्त (२३.५ अंश दक्षिण गोलार्ध) अशी नावे दिली आहेत. सुमारे एक्केचाळीस हजार वर्षांमध्ये पृथ्वीअक्षाचा हा कल २२.१ ते २४.५ अंशादरम्यान बदलतो. अक्षाचा कल जेवढा मोठा तेवढी ऋतूंची तीव्रता जास्त, तर कल जेवढा कमी तेवढे ऋतू सौम्य.

चंद्र हा पृथ्वीचा उपग्रह आहे. आपल्या सौरमालेतील इतर ग्रहांचे उपग्रह हे त्या ग्रहांच्या तुलनेमधे अतिशय कमी वस्तुमानाचे आहेत. साधारणत: उपग्रहाचे वस्तुमान हे तो ज्या ग्रहाभोवती फिरतो त्या ग्रहाच्या वस्तुमानाच्या १% वस्तुमानाहून कमी असते असे आढळले आहे. चंद्राच्याबाबतीत मात्र हे विधान लागू होत नाही. चंद्राचे वस्तुमान हे पृथ्वीच्या वस्तुमानाच्या १.२% एवढे आहे. त्यामुळे चंद्र पृथ्वीभोवती फिरतो असे म्हणण्यापेक्षा चंद्र व पृथ्वी हे चंद्र व दोघे मिळून तयार होणार्‍या संयुक्त संस्थेच्या गुरुत्वमध्याभोवती फिरतात असे अधिक योग्य ठरावे.

अनेक अब्ज वर्षांपूर्वी, जेव्हा पृथ्वीला चंद्र नव्हता तेव्हा, पृथ्वीचा स्वत:भोवती फिरण्याचा अक्ष जवळपास ६० अंशांमधून कलला होता. शिवाय, ह्या कलातील बदलाचे प्रमाणाही मोठे होते. अक्षाचा कल जास्त असताना पृथ्वीवरील हवामानाची, ऋतुंच्या तीव्रतेची केवळ कल्पनाच केलेली बरी! असे हवामान सजीवांच्या वाढीस अर्थातच पोषक नव्हते. पृथ्वीला चंद्र मिळाल्यावर** चंद्राच्या आकर्षणबलामुळे पृथ्वीच्या अक्षाचे डुगडुगणे कमीकमी होत जाऊन गेल्या काही अब्ज वर्षांपासून पृथ्वीचा अक्ष केवळ २१.१ ते २४.५ अंशांदरम्यानच डुगडुगतो. शिवाय अक्षाचा कलही सरासरी ६० अंशांपासून कमी होत होत सरासरी साडेतेवीस अंशांवर स्थिर झाला आहे. हे आकर्षणबल परिणामकारक ठरण्याचे कारण चंद्राचे वस्तुमान मोठे असण्यामध्ये आहे. इतर ग्रह-उपग्रह वस्तुमान प्रमाणानुसार चंद्र जर कमी वस्तुमानाचा असता तर चंद्राचे आकर्षणबल एवढे परिणामकारक ठरले नसते.

ह्या बदलांमुळे ऋतूंची तीव्रता कमी होऊन सजीवांच्या वाढीस पोषक असे हवामान पृथ्वीवर तयार झाले, ज्याचे श्रेय चंद्राकडेही जाते.

३. अक्षरोखातील बदल -पृथ्वीच्या परिवलन अक्षाचा रोख सध्या धृवतार्‍याकडे आहे. ह्या रोखामधे होणारा बदल (precession).

स्वत:भोवती फिरणार्‍या भोवर्‍याचा अक्ष जर कलता असेल, तर हा अक्ष हवेत एक भासमान वर्तुळ तयार करतो. त्याचप्रमाणे पृथ्वीचा अक्ष कललेला असल्याने तो अवकाशात एक भासमान वर्तुळ पूर्ण करतो. असे एक वर्तुळ पूर्ण करून पुन्हा मूळ जागी येण्यास त्याला सुमारे २६,००० वर्षे लागतात. अक्षरोखामध्ये बदल होण्यासाठी तो अक्ष कललेला असणे आवश्यक आहे. पृथ्वीचा अक्ष पृथ्वीच्या सूर्याभोवती फिरण्याच्या प्रतलाशी काटकोन करत असता तर पृथ्वीवर ऋतू अनुभवण्यास तर मिळालेच नसते, पण अक्षाचा रोखही सतत एकाच ठिकाणी राहिला असता.

ह्या अक्षरोखातील बदलामुळे संपातकाळ (संपात = equinox) बदलतो. सध्या २२ मार्च ला वसंत संपात (autumnal equinox) तर २३ सप्टेंबरला शरद संपात (vernal equinox) असतो. संपातदिनी सूर्य पृथ्वीच्या विषुववृत्तावर असतो. अक्षरोखातील बदलामुळे काही वर्षांनतर वसंत संपात फेब्रुवारीमध्ये, आणखी काही वर्षांनी जानेवारीमध्ये येईल. संपातदिनी पृथ्वीवर सर्व ठिकाणी बारा तासांचा दिवस व बारा तासांची रात्र असते. संपातदिनी सूर्य ज्या दिशेला उगवतो ती खरी पूर्व दिशा. इतर दिवशी तो उत्तरायण वा दक्षिणायन चालू असेल त्यानुसार खर्‍या पूर्वेच्या उत्तरेस वा दक्षिणेस असतो.

पृथ्वीच्या अक्षाचे टोक सुमारे २६,००० वर्षांमध्ये अवकाशामध्ये एक भासमान वर्तुळ पूर्ण करते. अक्षाच्या उत्तर टोकाने काढलेल्या भासमान वर्तुळावर तीन तारे आहेत. पृथ्वीच्या अक्षाचे दक्षिण टोकही अवकाशात असे भासमान वर्तुळ पूर्ण करते, परंतु दुर्दैवाने ह्या वर्तुळावर एकही तारा नाही. सध्या पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख ध्रुवतार्‍याच्या दिशेने आहे. अक्षाच्या उत्तर टोकाने अवकाशात काढलेल्या वर्तुळावर असलेल्या ३ तार्‍यांची नावे आहेत ध्रुव (पोलॅरिस), अभिजित (वेगा) व थुबान. सध्या पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख ध्रुवतार्‍याच्या दिशेशी सुमारे एक अंशाचा कोन करतो. मात्र अजून सुमारे १३,००० वर्षांनतर पृथ्वीच्या अक्षाने त्याचा रोख अभिजित ह्या तार्‍याकडे वळवलेला असेल आणि त्यावेळी दिसणारे रात्रीचे आकाश आजच्या आकाशाहून खूपच भिन्न असेल. इ‌.स. पूर्व ३००० च्या सुमारास पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख थुबान तार्‍याच्या दिशेने होता. पुरातन ग्रंथांमधील रात्रीच्या आकाशाचे वर्णन हे आजच्या आकाशाहून फारच भिन्न आढळते ते ह्यामुळेच. ग्रीक शास्त्रज्ञ इरॅटोस्थेनीस ह्याने सर्वप्रथम पुरातन ग्रीक ग्रंथांमधील आकाशतार्‍यांचे वर्णन व तत्कालीन आकाशतार्‍यांचे स्थान ह्यातील फरक अभ्यासून पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख बदलतो असा निष्कर्ष काढला होता.

आकृती २. मिलॅंकोविच सिद्धांतातील खगोलीय कारणे दर्शविणार्‍या आकृत्या. http://ircamera.as.arizona.edu/NatSci102/NatSci102/images/milankovitch.gif येथून सुधारित.

आता ह्या तीन तार्‍यांबद्दल थोडेसे. सध्याचा उत्तरतारा हा ध्रुव तारा (Polaris) होय. हा ध्रुवतारा ध्रुवमत्स्य (Ursa Minor) ह्या तारकासमूहामध्ये (Constellation) आहे. ध्रुवतारा हा फारसा ठळक तारा नाही, परंतु पृथ्वीच्या अक्षाचा रोख सध्या ह्या तार्‍याकडे असल्याने ह्या तार्‍यास महत्व प्राप्त झाले. अभिजित (Vega) हा ठळक तारा स्वरमंडल (Lyra) तारकासमूहामध्ये आहे. अभिजित तार्‍याला आपण (साडेसत्ताविसावे) अर्धनक्षत्र मानतो. थुबान हा ही अतिशय मंद तारा आहे. थुबान कालेय (Draco) तारकासमूहामध्ये आहे.

————-

** चंद्राच्या निर्मितीबाबत अनेक सिद्धांत आहेत. पृथ्वी व दुसर्‍या एका ग्रहाची टक्कर होऊन पृथ्वीचे व दुसर्‍या ग्रहाचे टकरीमुळे अवकाशात फेकलेले काही वस्तुमान मिळून चंद्र तयार झाला व पृथ्वीच्या गुरुत्वाकर्षणामुळे पृथ्वीभोवती फिरू लागला असा एक सिद्धांत सांगतो. चंद्रनिर्मितीबाबतचे तर्क व त्यांबद्दल अधिक माहितीसाठी चंद्रसंभवाची कहाणी‎ हा लेख वाचावा. पृथ्वीला चंद्र मिळाल्यानंतर तिच्यावरील परिणाम नक्कीच महत्त्वाचे आहेत, मग चंद्राची निर्मिती कशीही का झाली असेना!!

वरदा व. वैद्य, एप्रिल २००५ । Varada V. Vaidya, April, 2005

ह्यापुढे – ऊर्जासंकल्प आणि पृथ्वीप्रकाश