धडा 12: पृथ्वी, चंद्र आणि सूर्य

पृथ्वी उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवांतून जाणाऱ्या एका काल्पनिक रेषेभोवती गरगर फिरते. या रेषेला पृथ्वीचा अक्ष म्हणतात आणि या फिरण्याला परिवलन म्हणतात. पृथ्वी पश्चिमेकडून पूर्वेकडे फिरते आणि एक पूर्ण फेरी सुमारे 24 तासांत होते. आपण फिरणाऱ्या पृथ्वीवर असल्याने, पाळण्यावर झाडे सरकताना दिसतात तसेच, सूर्य पूर्वेला उगवतो, आकाशात वर जातो आणि पश्चिमेला मावळतो असे दिसते. ही आभासी गती आहे: सूर्य हलतो असे वाटते, पण खरे तर आपणच फिरत असतो. खांबाची सावली सकाळी लांब, दुपारी लहान आणि संध्याकाळी पुन्हा लांब असते, कारण सूर्याची आभासी जागा सतत बदलते. एकोणिसाव्या शतकाच्या मध्यावर लिओन फूको यांनी जड गोळा असलेल्या लांब लंबकाने पृथ्वीच्या परिवलनाचे पहिले सोपे प्रात्यक्षिक दाखवले; नवी दिल्लीच्या नव्या संसद भवनात 22 मी लांबीचा फूको लंबक टांगलेला आहे.

कोणत्याही क्षणी सूर्य पृथ्वीचा फक्त त्याच्या समोरचा अर्धा भाग उजळवतो. त्या भागात दिवस असतो आणि दुसऱ्या भागात रात्र. पृथ्वी पश्चिमेकडून पूर्वेकडे फिरते, म्हणून तिच्यावरचे ठिकाण उजळ भागात येते (सूर्योदय) आणि नंतर त्यातून बाहेर जाऊन अंधारात जाते (सूर्यास्त). हे अंधाऱ्या खोलीत पृथ्वीगोल आणि टॉर्च वापरून दाखवता येते: टॉर्च म्हणजे सूर्य आणि गोल म्हणजे पृथ्वी; गोल हळू पश्चिमेकडून पूर्वेकडे फिरवा. पूर्वेकडील ठिकाणे पश्चिमेकडील ठिकाणांच्या आधी प्रकाशात येतात, म्हणून पूर्वेला सूर्योदय आधी होतो: अरुणाचल प्रदेशात सूर्य गुजरातपेक्षा आधी उगवतो. पृथ्वीच्या वेगवेगळ्या बाजूंवरील देशांतही फरक असतो: भारतात दुपार असताना अमेरिकेत रात्र असू शकते. एक पूर्ण दिवस-रात्र चक्र सुमारे 24 तासांचे असते.

फक्त सूर्यच नाही, तर चंद्र आणि तारेही पूर्वेला उगवतात आणि पश्चिमेला मावळतात असे दिसतात. कारण तेच: पृथ्वी पश्चिमेकडून पूर्वेकडे फिरते. सप्तर्षी (Big Dipper) चा उपक्रम करून पाहा: एका रात्री सप्तर्षी ध्रुव ताऱ्याच्या (किंवा एखाद्या स्थिर झाड/इमारतीच्या) तुलनेत कुठे आहे ते काढा आणि दर दोन तासांनी पुन्हा काढा. तो ध्रुव ताऱ्याभोवती फिरताना दिसतो. उत्तर गोलार्धात पृथ्वीचा अक्ष ध्रुव ताऱ्याच्या अगदी जवळ रोखलेला असतो, म्हणून ध्रुव तारा जवळजवळ स्थिर दिसतो आणि बाकीचे सर्व तारे त्याच्याभोवती फिरताना दिसतात. कॅमेऱ्याचे शटर बराच वेळ उघडे ठेवले की तारे वर्तुळाच्या कंसाप्रमाणे नोंदले जातात, त्यांना तारकापथ (star trails) म्हणतात. आर्यभट यांच्यासारख्या प्राचीन भारतीय खगोलशास्त्रज्ञांनीही हे पाहिले होते: पाचव्या शतकाच्या सुमारास लिहिलेल्या आर्यभटीयात त्यांनी, चालत्या नावेतील माणसाला स्थिर वस्तू मागे जाताना दिसतात, तशी उपमा दिली आहे आणि पृथ्वीच्या एका फेरीचा त्यांचा काळ, सुमारे 23 तास 56 मिनिटे, आजच्या मूल्याच्या जवळ आहे.

एखाद्या वस्तूचे दुसऱ्या वस्तूभोवती फिरणे म्हणजे परिभ्रमण, आणि तिने घेतलेला मार्ग म्हणजे तिची कक्षा. स्वतःच्या अक्षावर फिरता फिरता पृथ्वी सूर्याभोवतीही फिरते. वरून पाहिल्यास तिची कक्षा जवळजवळ वर्तुळाकार असते (काही पुस्तकांतील लांबट चित्र बाजूने पाहिलेले असते). एका परिभ्रमणाला सुमारे 365 दिवस आणि 6 तास लागतात, म्हणजे जवळजवळ एक वर्ष. परिवलन आणि परिभ्रमण वेगळे आहेत: परिवलन म्हणजे स्वतःच्या अक्षावर फिरणे, परिभ्रमण म्हणजे दुसऱ्या वस्तूभोवती फिरणे. परिभ्रमणामुळे रात्रीचे आकाश बदलते. पृथ्वी सूर्याभोवती फिरत असल्याने सूर्यास्तानंतर आपण अवकाशाच्या वेगवेगळ्या दिशांकडे पाहतो, म्हणून संध्याकाळी दिसणारे तारे वर्षभरात हळूहळू बदलतात. एखादा तारासमूह रोज काही मिनिटे आधी उगवतो, महिन्याभरात सुमारे दोन तास आधी, आणि एका वर्षानंतर तोच नमुना त्याच वेळी त्याच जागी परत दिसतो. तापी खोऱ्यातील भिल्ल आणि पावरा समुदाय काही तारकांचे नमुने दिसू लागणे पावसाळा येण्याची खूण म्हणून वापरत.

पृथ्वीचा अक्ष तिच्या कक्षेच्या संदर्भात सरळ उभा नसतो; तो कललेला असतो आणि पृथ्वी सूर्याभोवती फिरताना तो तोच कल राखतो. हा कल आणि पृथ्वीचा गोलाकार यामुळे ऋतू होतात. जूनमध्ये उत्तर गोलार्ध सूर्याकडे कललेला असतो. सूर्यकिरण तिथे अधिक सरळ पडतात, म्हणून तितकाच सूर्यप्रकाश लहान क्षेत्रावर पसरतो आणि ते क्षेत्र जास्त तापते; तसेच तिथला दिवस 12 तासांपेक्षा मोठा असतो. जास्त वेळ तीव्र सूर्यप्रकाश म्हणजे उन्हाळा. डिसेंबरमध्ये उलट होते आणि उत्तर गोलार्धात हिवाळा असतो: कमी वेळ आणि कमी तीव्र सूर्यप्रकाश. दक्षिण गोलार्धात त्याच वेळी उलट ऋतू असतो: जूनमध्ये हिवाळा आणि डिसेंबरमध्ये उन्हाळा. ऋतूंची दोन सर्रास सांगितली जाणारी कारणे चुकीची आहेत: कललेला गोलार्ध सूर्याच्या जवळ येतो हे आणि पृथ्वीची अंडाकृती कक्षा अंतर खूप बदलते हे. अंतर थोडेच बदलते; खरे तर पृथ्वी जानेवारीत सूर्याच्या सर्वात जवळ असते.

उत्तर गोलार्धात सर्वात मोठा दिवस सुमारे 21 जूनला असतो, तो उन्हाळी अयनदिन. त्यानंतर दिवस लहान आणि रात्री मोठ्या होतात. सर्वात लहान दिवस आणि सर्वात मोठी रात्र सुमारे 22 डिसेंबरला येते, तो हिवाळी अयनदिन. सुमारे 21 मार्च आणि 23 सप्टेंबर रोजी दिवस 12 तासांचा असतो; उत्तर गोलार्धात हे वसंत विषुवदिन आणि शरद विषुवदिन. विषुववृत्तावर नेहमी 12 तास प्रकाश आणि 12 तास अंधार असतो आणि सूर्यकिरणांची तीव्रताही वर्षभर जवळजवळ सारखी असते, म्हणून विषुववृत्ताजवळच्या भारताच्या दक्षिणेकडील राज्यांत ऋतूंचा परिणाम फारसा जाणवत नाही (स्थानिक भूरचना आणि समुद्राची जवळीकही महत्त्वाची असते). उत्तर ध्रुवावर 21 मार्चला सूर्य उगवतो आणि सहा महिने आकाशात राहतो, सुमारे 22 सप्टेंबरला मावळतो; मग सहा महिने अंधार असतो. उत्तर ध्रुवावर जूनमध्ये 24 तास सूर्यप्रकाश असतो आणि डिसेंबरमध्ये नसतो. दक्षिण ध्रुवावर याच्या उलट होते.

चंद्र सूर्य आणि पृथ्वी यांच्यामध्ये येऊन सूर्यप्रकाश अडवतो तेव्हा सूर्यग्रहण होते. वस्तूचा आभासी आकार तिच्या खऱ्या आकारावर आणि अंतरावर अवलंबून असतो. चंद्र सूर्यापेक्षा खूप लहान आहे, पण तो खूप जवळही आहे, म्हणून आकाशात दोघे जवळजवळ सारख्या आकाराचे दिसतात आणि चंद्र संपूर्ण सूर्य झाकू शकतो. बुध आणि शुक्र चंद्रापेक्षा मोठे आहेत पण खूप दूर आहेत, म्हणून ते सूर्य अडवण्याइतके मोठे दिसत नाहीत; शुक्र सूर्यासमोरून जाताना फक्त लहानसा काळा ठिपका दिसतो, ही दुर्मिळ घटना शुक्राचे अधिक्रमण. चंद्राची सावली पृथ्वीच्या लहान क्षेत्रावर पडते. त्या क्षेत्रात खग्रास सूर्यग्रहण दिसते: सूर्याचा कोणताही भाग दिसत नाही आणि काही मिनिटे अंधार पडतो. जिथे सूर्याचा काही भागच झाकला जातो तिथे खंडग्रास सूर्यग्रहण दिसते. पृथ्वी आणि चंद्र सतत हलत असल्याने सावली पृथ्वीवर सरकत जाते, म्हणून खग्रास स्थिती काही मिनिटेच टिकते. सूर्याकडे थेट कधीही पाहू नका, सनग्लासेस, दुर्बीण किंवा टेलिस्कोपमधूनही नाही; तारांगणे आणि खगोलशास्त्र मंडळे आयोजित करतात त्या निरीक्षण कार्यक्रमांत सहभागी व्हा.

पृथ्वी सूर्य आणि चंद्र यांच्यामध्ये आली की चंद्रापर्यंत सूर्यप्रकाश पोहोचत नाही, तेव्हा चंद्रग्रहण होते. पृथ्वीची सावली चंद्राच्या पूर्ण चकतीवर पडते. चंद्र पूर्णपणे पृथ्वीच्या सावलीत असतो तेव्हा खग्रास चंद्रग्रहण होते; तेजस्वी चंद्र सावलीतून बाहेर पडेपर्यंत गडद लाल दिसतो. चंद्राचा काही भाग सावलीत आणि बाकीचा दिसत असतो तेव्हा खंडग्रास चंद्रग्रहण. सूर्याच्या उलट, ग्रहण लागलेला पौर्णिमेचा चंद्र उघड्या डोळ्यांनी सुरक्षितपणे पाहता येतो. माणूस प्राचीन काळापासून ग्रहणे पाहत आणि त्यांच्या नोंदी ठेवत आला; कारण माहीत नसल्याने अनेकांना त्यांची भीती वाटे आणि खाणे, स्वयंपाक किंवा बाहेर जाणे याबद्दल अनेक अंधश्रद्धा निर्माण झाल्या. आता कारण माहीत असल्याने, सूर्याकडे थेट न पाहिल्यास, भीती बाळगण्याची गरज नाही. सूर्यसिद्धांत यांसारखे प्राचीन भारतीय ग्रंथ, लयबद्ध संस्कृत श्लोकांत लिहिलेले, ग्रहणे वर्तवण्यासाठी गणिते देतात. मोफत Stellarium अॅप तुमच्या ठिकाणाहून दिसणारी पुढील ग्रहणे दाखवू शकते. १८९९ मध्ये स्थापन झालेली आणि भारतीय खगोलभौतिकी संस्था चालवत असलेली कोडाईकनाल सौर वेधशाळा शंभराहून जास्त वर्षे सूर्याबद्दल माहिती देत आहे. आधुनिक भारतीय खगोलशास्त्राचे जनक एम. के. वैनू बाप्पू यांनी भारतात दुर्बिणी उभारल्या, एक धूमकेतू शोधला आणि सूर्यग्रहणांच्या अभ्यासासाठी प्रवास केला.