Saturday, April 25, 2015

സൗരവാതം(Solar Wind)


സൗരയൂഥത്തിലെ കേന്ദ്രബിന്ധുവിലാണ് സൂര്യൻ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. വാനശാസ്ത്രജ്ഞർ സൂര്യനെ ഒരു പകുതി ആയുസ് പൂർത്തിയാക്കിയ ഒരു കുള്ളൻ നക്ഷത്രം (White Dwarf) ആയിട്ടാണ് കണക്കാക്കുന്നത്. ഏകദേശം 10^26 ജൂൾ സൗരോർജ്ജമാണ് ഓരോ സെക്കൻറ്റിലും സൂര്യൻ പുറത്ത് വിടുന്നത്.




സൗരശാസ്ത്രജ്ഞർ സൂര്യനെ മുഖ്യമായി നാല് ഭാഗങ്ങളാക്കി തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു - അകം(Interior),  ഉപരിതലാന്തരീക്ഷം(Surface atmospheres), ആന്തരിക പ്രഭാമണ്ഡലം(Inner Corona), ബാഹിക പ്രഭാമണ്ഡലം(Outer Corona) എന്നിവയാണവ. അന്തര്ഭാഗം(The Core), പ്രസരണമേഖല(Radiative zone), സംവഹനമേഖല(Convective zone) എന്നിവ അകത്തിൽ ഉൾപ്പെടുന്നു. അന്തർഭാഗത്താണ് തെർമോനൂക്ലിയർ ഫ്യൂഷൻ പ്രകാരം സൗരോർജ്ജം 'പാകം' ചെയ്യപ്പെടുന്നത്. അന്തർഭാഗത്തിന്റെ ഉയർന്ന താപം നിലനിർത്താൻ  അതിന് ചുറ്റുമുള്ള പ്രസരണമേഖല സഹായിക്കുന്നു. അന്തർഭാഗത്ത്  നിന്നും വരുന്ന ഗാമാ വികരണങ്ങൾ ഇവിടെ തുടർച്ചയായി ആഗികരണവും വിസരണവും ചെയ്യപ്പെടുന്നു. പ്രസരണമേഖലക്ക് ചുറ്റുമുള്ള സംവഹനമേഖലയിൽ ഊർജ്ജം സംവഹനമാർഗം പ്ലാസ്മാ രൂപത്തിൽ പുറത്തേക്ക് തള്ളപ്പെടുന്നു. ഈ പ്ലാസ്മയാണ് സൂര്യകളങ്ക(Sunspot)ത്തിനും സൂര്യജ്വാല(Solar flare)ക്കും കാരണമാകുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രം(magnetic field) ജനിപ്പിക്കുന്നത്.



സൂര്യന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങൾ
 

.പ്രഭാമണ്ഡലവും വർണമണ്ഡലവും അടങ്ങുന്നതാണ് സൂര്യൻറെ ഉപരിതലാന്തരീക്ഷം. നഗ്നനേത്രങ്ങൾ കൊണ്ട് നാം സൂര്യനെ നോക്കുമ്പോൾ കാണുന്നതാണ് പ്രഭാമണ്ഡലം. പ്രഭാമണ്ഡലത്തു നിന്ന് പ്രത്യക്ഷപ്രകാശം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നതാണ്  ഇതിന് കാരണം. ഇതു കൂടാതെ സൂര്യനിലെ ഏറ്റവും ചൂട് കുറഞൻ പാളിയാണ് ഇത്. ഭീമമായ കാന്തികമണ്ഡലങ്ങൾ  പഭാമണ്ഡലത്തെ തുളച്ച് പുറത്തേക്ക് വരുമ്പോൾ തരിതരിയായ ഈ പാളിക്ക് വിഘ്നം സംഭവിക്കുന്നു. ഇതിനെയാണ് സൗര പ്രവർത്തനം എന്നു പറയുന്നത്. സ്വൽപം ചൂട് കുറഞ്ന  വർണ്ണമണ്ഡലം  പ്രഭാമണ്ഡലത്തിനു മുകളിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നു. പ്രഭാമണ്ഡലത്തു നിന്നുള്ള പ്രകാശം ഇല്ലാതാക്കിയാലേ വർണ്ണമണ്ഡലം നമുക്ക് കാണാൻ പറ്റു.
സൂര്യനിൽ നിന്ന് പുറപ്പെടുവിക്കുന്ന ഊർജ്ജം മൂന്നായി തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു - പ്രകാശം, ന്യൂട്രിനോകൾ, സൗരവാതം. ഇതിൽ ഏറ്റവും കൂടുതൽ പ്രകാശവും ഏറ്റവും കുറവ് സൗരവാതവും ആണ്. സൗര പ്രഭാമണ്ഡലത്തിൽ നിന്നും തുടര്ച്ചയായി പുറന്തള്ളപ്പെടുന്ന അയനീകരിച്ച വാതകപ്രവാഹമാണ് സൗരവാതം. സെക്കന്റിൽ ഏതാണ്ട് 400 കി മീ വേഗത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഇവയിൽ പ്രധാനമായും ചില ഭാരം കൂടിയ മൂലകങ്ങളുടെ പ്രോട്ടോണുകളും ഇലക്ട്രോണുകളും അടങ്ങുന്നു. ഒരു സെക്കന്റിൽ ഏകദേശം 10 ലക്ഷം ടണ്‍ ദ്രവ്യമാണ്‌ ഇതുവഴി പുറന്തള്ളപ്പെടുന്നത്.








സൗരശാസ്ത്രത്തിലെ വളരെ പ്രാധാന്യമേറിയ ഒരു മേഖലയാണ് സൗരവാതം(Solar Wind). സൗരവാതത്തിന്റെ ഉത്ഭവം ഇന്നു വരെ ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് ക്രത്യമായി കണ്ടെത്താനായിട്ടില്ല. സൂര്യനിൽ നിന്ന് പുറത്തേക്ക് പരന്നു കിടക്കുന്ന ഗ്രഹതല കാന്തികമണ്ഡലം വഴിയാണ് വരുന്നതെന്ന് മിക്കവരും വിശ്വസിക്കുന്നു. സൗരവാതത്തിന്റെ  ഉത്ഭവം മനസ്സിലാക്കാൻ, നമ്മൾ കൊറോണൽ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ സ്വഭാവം ചർച്ച ചെയ്യണം. കൊറോണൽ കാന്തികക്ഷേത്രം രണ്ടായി തരാം തിരിച്ചിരിക്കുന്നു - ബഹിരാകാശത്ത് സൗരവാതത്തിനോടൊപ്പം പരന്നു കിടക്കുന്ന തുറന്ന കാന്തിക ബലരേഖയും(Open Magnetic Flux), കണ്ണി രൂപത്തിൽ പ്രഭാമണ്ഡലത്തിൽ നിന്നും വരുന്നതും അവിടെത്തന്നെ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നതുമായ അടഞ്ഞ കാന്തിക ബലരേഖയും(Closed Magnetic Flux).  ഇതിൽ കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായത് അടഞ്ഞ കാന്തിക ബലരേഖയാ. തുറന്ന കാന്തിക ബലരേഖകൾ അടഞ്ഞവയോട് ഒരു തരത്തിലും ഇടപഴകുന്നില്ല. സമ്മുഖ ധ്രുവങ്ങളുള്ള രണ്ട് തുറന്ന കാന്തിക ബലരേഖകൾ തമ്മിൽ ഇടപഴകുമ്പോൾ മാത്രമേ ഒരു കാന്തിക ബലരേഖ ഇപ്പോഴത്തെ സ്ഥാനത്തു നിന്ന് നീക്കം ചെയ്യാൻ പറ്റു. ഈ പ്രക്രിയയെ പുനസംയോജനപ്രക്രിയ(Reconnection) എന്ന് വിളിക്കുന്നു. തുറന്ന കാന്തിക ബലരേഖ സമയത്തിനാധാരമായി മാറ്റം വരാത്തതു കൊണ്ട് ഈ മേഘലയിലുള്ള പഠനം അവയുടെ പ്രവാഹത്തിനെ കുറിചുള്ളതായി ചുരുങ്ങുന്നു. ഈ തുറന്ന കാന്തിക ബലരേഖ സൂര്യന്റെ എല്ലാ ഭാഗത്തു നിന്നും ഉത്ഭവിക്കുന്നതിനാൽ ഇവയെ നമുക്ക് പൂന്തോട്ടത്തിലെ പൈപ്പിൽ നിന്നും നാനാ ഭാഗത്തേക്ക് ചീറ്റുന്ന വെള്ളം പോലെ സർപ്പിളമായി കാണാം. ഇതിനെ പാർകർ സ്പൈറൽ(Parker Spiral) എന്നു വിളിക്കുന്നു.





ഇനി നമുക്ക് സൗരവാതം ഭൂമിയെയും അതിന്റെ അന്തരീക്ഷത്തിനെയും എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നുവെന്നു നോക്കാം. ഒരു ഗ്രഹത്തിന്റെ കാന്തമണ്ഡലം(Magnetosphere) എന്നത് അതിനു ചുറ്റുമുളള കാന്തശക്തി അനുഭവപ്പെടുന്ന പ്രദേശമാണ്. സോളാർ പ്ലാസ്മയിലുള്ള അയോണുകൾ ഇവയുമായി സംവദിച്ച് കാന്തമണ്ഡലത്തിനു ചുറ്റും അടിനനു കൂടുന്നു.  ഈ പ്ലാസ്മ ഭൂപരിതലത്തിലേക്ക് കടക്കാതെ നമ്മുടെയൊക്കെ ജീവൻ സംരക്ഷിക്കുന്നത് ഈ കാന്തമണ്ഡലമാണ്. സൗരവാതത്തിന്റെയും ഭൂമിയുടെ കാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെയും മർദ്ദത്തിന്റെ ബാലൻസ് ഭൂമിയുടെ കാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ വലിപ്പവും ആകൃതിയും  നിർണ്ണയിക്കുന്നു. സൗരവാതം കാരണം സൂര്യന്റെ വശത്തുള്ള ഭൗമ കാന്തമണ്ഡലം ഞെരുങ്ങുകയും എതിർവശത്തുള്ളത് വ്യാപിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇത് കാരണം കാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ ഉപരിതലത്തിലൂടെ 'ബൗ ഷോക്ക്‌' എന്നു പേരുള്ള ഒരു സൂപ്പർസോണിക് ഷോക്ക് ഉൽപാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ഭൂമിയുടെ കാന്തികക്ഷേത്രം തുടങ്ങുന്നതും അവസാനിക്കുന്നതും ഇരു ധ്രുവങ്ങളിലായതിനാൽ കുറച്ച് പ്ലാസ്മ ഇതുവഴി അന്തരീക്ഷത്തിലേക്ക് വരും. 'സോളാർ മാക്സിമം' കാലയളവിൽ ഇതിന്റെ പ്രവാഹം കൂടുതലായിരിക്കും. അപ്പോൾ ഈ ഫ്രീ അയോണുകൾ അന്തരീക്ഷവായുവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിച്ച് 'അറോറ' എന്നൊരു പ്രതിഭാസത്തിലെക്ക് നയിക്കും. അതാണ്‌ ചില സമയത്ത് ദ്രുവങ്ങളിൽ അന്തരീക്ഷം വർണാഭയമായി കാണുന്നത്.
അറോറ








സൗരവാതം ഒരു കാറ്റിന്റെ രൂപത്തിലാണ് പറയപ്പെടുന്നതെങ്കിലും ഒരു കാറ്റാടിയന്ത്രം പ്രവർത്തിക്കുന്നതു പോലെ അത് ഊർജ്ജം തരില്ല. മറിച്ച്  ബഹിരാകാശത്ത് സൂര്യന്റെയും ഭൂമിയുടെയും ഇടയിൽ വിന്യസിച്ചിട്ടുള്ള അതിഭീമമായ ഒരു കപ്പൽ മുഖേന ശേഖരിക്കേണ്ടി വരും. വാഷിംഗ്ടൺ സ്റ്റേറ്റ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഒരു സംഘം ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഇത്തരം ഒരു കപ്പലിനുള്ള ഒരു പ്രമേയം തയ്യാറാക്കിയിട്ടുണ്ട് - ഏകദേശം 300 മീറ്റർ ചെമ്പുകമ്പി ചേർത്ത രണ്ടു മീറ്റർ വീതിയുള്ള ഒരു റിസീവർ 10 മീറ്റർ നീളമുള്ള കപ്പലിൽ ഉണ്ടാക്കിയാൽ ഏകദേശം ആയിരത്തോളം വീടുകളിൽ വൈദ്യുതി എത്തിക്കാൻ പറ്റും! പക്ഷെ ഇത്തരം ഒരു കപ്പലിൽ നിന്ന് ഇത്ര ഊർജ്ജം നഷ്ട്ടമില്ലാതെ ഭൂമിയിലേക്ക് എത്തിക്കുന്നതാണ് യഥാർത്ഥ വെല്ലുവിളി. ഭാവിയിൽ ഊർജ്ജപ്രതിസന്ധി  പരിഹരിച്ചെക്കാവുന്ന ഇത്തരം ഗവേഷണങ്ങൾ പല രാജ്യങ്ങളിലും ഇന്നു നടക്കുന്നുണ്ട്.




സോളാർ സെയിൽ : ചിത്രകാരന്റെ ഭാവനയിൽ

 ലേഖകന്‍ : അലി അൻവർ , ഗവേഷണ വിദ്യാർത്ഥി , ഫിസിക്കൽ റിസര്ച് ലബോറട്ടറി, അഹമ്മദാബാദ്

1 comment:

  1. Informative.
    വസ്തുതാപരമായ ഒരു തിരുത്ത് : സൌരവാതവേഗത 400 km per 'second' ആണ്.
    ( അലീക്ക ഈ സോളാര്‍ ഫിസിക്സ്‌ ഇനീം വിട്ടില്ലേ ? ;-) )

    ReplyDelete