पृथ्वीच्या भूचुंबकीय क्षेत्रात बदल

गेल्या काही आठवड्यापासून पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रासंबंधी अनेक प्रकारच्या बातम्या येत आहेत. पण निसर्ग, आम्फान व कोवीड-१९ च्या गदारोळात ही बाब दुर्लक्षित राहिली आहे. पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्र उत्तर ध्रुव कॅनडापासून सायबेरियाकडे सरकत आहे. त्या ध्रुवाचा मार्गस्थ होण्याचा वेग, मागच्या काही वर्षात सरासरीपेक्षा जास्त वाढला आहे. आता पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र बदलण्याचे व त्याची तीव्रता काही मोजक्या ठिकाणी कमी होते आहे ही माहिती मिळाली आहे. पण इतर नैसर्गिक प्रकोपाच्या काळात या बदलाची चर्चा म्हणावी तेवढी झाली नाही.

भूचुंबकीय क्षेत्राचे बदल हे फार सौम्य व दीर्घ पल्ल्याचे असतात. या बदलांचा आपल्या जीवनावर होणारा परिणाम अतिशय धीम्यागतीने होत असतात. आपल्या ग्रहाच्या चुंबकीय क्षेत्रात प्रतिकूल बदल होत आहेत व त्यामुळे माणसे पटापट मरत आहेत असे होत नाही. भूचुंबकीय क्षेत्राचा पसारा जरी वैश्विक असला तरी त्याचे पडसाद तसे नसतात. त्याचे परिणाम व चुंबकीय तीव्रता भौगोलिक परिसरानुसार एकसंघ नसते, त्यात अनियमितता अपरिहार्यपणे अंतर्भूत झालेली असते. भूचुंबकीय क्षेत्राची एकूण तीव्रता ध्रुवांजवळ सर्वाधिक असते तर भूमध्य रेखेवर किमान. पण भूमध्य क्षेत्रापासून ते ध्रुवापर्यंतच्या पृष्ठाखाली जर काही असंगती असल्या तर त्याचा परिणाम तिथल्या चुंबकीय क्षेत्रावर होऊ शकतो. अशा ठिकाणी चुंबकीय तीव्रता सामान्यपेक्षा काही पटीने जास्त किंवा कमी असू शकते.

पृथ्वीचे चुंबकीय क्षेत्र कुठे तयार होते?

पृथ्वीची आंतरिक संरचना अनेक थरात विभागली गेली आहे. त्याची ही विभागणी अनेक रासायनिक व भौतिक परिमाणानुसार केली जाते. प्रस्तुत लेखासाठी पृथ्वीची सामान्य विभागणी, जी भूकवच, प्रावरण व गाभा या तीन थरात केली गेलेली आहे, तीच प्रमाण मानून पुढे चालत राहूया.

भूकवच हे खडक व मातीपासून बनलेले आहे. ते कडक व कठोर असते. भूकवचाखाली प्रावरण असते व इथले पदार्थ हे संपूर्णपणे घन स्वरूपात नसतात तर त्यांच्यात लवचिकता असते. जहाज जसे महासागराच्या पाण्यावर तरंगत असते तसे भूकवच या प्रावरणाच्या लवचिक पदार्थावर तरंगत असते. प्रावरणाच्या खालच्या थराला गाभा म्हणतात व या थराचे पदार्थ, अगदी मध्यावर, घन रूपात तर प्रावरणाच्या जवळ प्रवाही स्वरूपात असतात. पृथ्वी स्वतःभोवती तर फिरतेच पण सूर्याभोवती सुद्धा फिरत असते. या तिच्या भ्रमणामुळे तिचे आंतरिक थरही फिरत राहतात. पण त्यांच्या भ्रमणाची गती समसमान नसते. गाभा व प्रावरण विषम गतीने फिरत असते. प्रावरणात अभिसरण प्रवाहसुद्धा उद्गमित होत असतात. त्यामुळे, गाभा व प्रावरणात युग्मीकरण निर्माण होते. या साऱ्या क्रियाप्रक्रियांचा प्रभाव प्रावरणातील शिलारसातील सूक्ष्मकणांवर पडतो व इलेक्ट्रॉनच्या भ्रमंतीमुळे तिथे विद्युत ऊर्जा तयार होते. ज्यावेळी विद्युत ऊर्जा निर्माण होते तेव्हा त्या ऊर्जेच्या लंब रेषेत चुंबकीय क्षेत्रसुद्धा निर्माण होते. निसर्गाचा हा एक अफलातून नियम आहे. या नियमामुळे प्रावरणात हजारो सेल्सिअस तापमान असूनसुद्धा तिथे चुंबकीय क्षेत्र निर्माण होते (लोहाला ७०० ते ८०० डिग्री सेल्सिअसच्या वर तापवले तर त्याची सारी चुंबकीय शक्ती नष्ट होते). या चुंबकीय क्षेत्राच्या बलरेषा पृथ्वीबाहेर पडतात व पृथ्वी स्वतःला त्या बलरेषात कोंडून घेते.

चुंबकीय बलरेषांचे महत्त्व 

या बलरेषा आपल्याला दिसत नाहीत. पण त्यांचे महत्त्व आपल्यासाठी फार मोठे आहे. आपण आणि इतर सारे सजीव, या पृथ्वीवर फक्त आणि फक्त भूचुंबकीय बलरेषांच्या अस्तित्वामुळे शाबूत आहोत. या रेषा आपले आवरण बनून रक्षण करत नसते, तर सूर्यापासून येणाऱ्या भारित कणांच्या उत्तेजक माऱ्याने आपण कधीच लुप्त होऊन गेलो असतो. आजपर्यंत तसे झाले नाही कारण हे आवरण भारित कणांना बाहेरच्या बाहेर पळवून लावते. क्रिकेटपटू रवी शास्त्री जसा चपाती शॉट मारायचा तसाच काहीसा प्रकार बलरेषा करत असतात. ते भारित कणांना वातावरणात येण्यापासून परावृत्त करत असतात. हे भारित कण जर भूपृष्ठापर्यंत पोहोचले असते तर सजीवांचा नायनाट केव्हाच झाला असता. मंगळावर चुंबकीय क्षेत्र सद्या तरी अस्तित्वात नाही. म्हणून मंगळावर सूर्याचे भारित कण थेट पृष्ठापर्यंत येत असतात. त्यामुळेच तिथले सजीव पूर्णपणे नष्ट झाले आहेत किंवा त्यांचा विकासच खुंटला आहे.

हा आहे भूचुंबकाचा आपल्याला होणारा फायदा. चुंबकीय बलरेषांमुळे आपण संपूर्णपणे सुरक्षित राहतो. तो दृश्य स्वरूपात आपल्याला दिसत नसल्या कारणाने चुंबकीय क्षेत्राबाबत आपल्या मनात तितकीशी उत्सुकता निर्माण होत नाही. पण वातावरणातील वरच्या थरात सूर्यापासून येणाऱ्या भारित कणांमुळे फार मोठ्या प्रमाणात उलथापालथी होत असतात. चुंबकीय बलरेषा असूनसुद्धा काही प्रमाणात भारित कण आपल्या वातावरणात प्रवेश करतात. तिथे वेगवेगळ्या प्रकारचे विद्युतप्रवाह निर्माण होतात व चुंबकीय ध्रुवांजवळ अरोरा दिसतात. भारित कणांचा धोका भूपृष्ठापेक्षा वातावरणातील घडामोडींवर होत असतो. सूर्य जर शांत असेल तर भारित कणांचे प्रमाण कमी असते. पण त्याच्यावर काही उलथापालथ झाली, स्फोट झाले तर पृथ्वीला चुंबकीय वादळाचा सामना करावा लागतो. अशावेळी जर त्या वादळाच्या मार्गात उपग्रह व विमानं आली तर त्यांच्या विद्युत उपकरणांवर प्रतिकूल परिणाम होतो.

स्वार्म उपग्रह जाळे, चुंबकीय क्षेत्र आकडेवारी व निष्कर्ष  

सद्या स्वार्मच्या आकडेवारीतून जी माहिती समोर आली आहे त्याबाबत जाणकारांच्या समूहात सगळीकडे चर्चा सुरू आहे. स्वार्म हा तीन कृत्रिम उपग्रहांचा समूह आहे व ते तीन उपग्रह म्हणजे अल्फा, ब्रावो आणि चार्ली. यातील दोन उपग्रह एकमेकांजवळून सुमारे ३०० मैल व तिसरे सुमारे ३३० मैलावर अवकाशात ध्रुवीय कक्षेत फिरत आहेत. या उपग्रहांना अनेक कामं पार पाडायची आहेत. पण त्यातील सर्वाधिक महत्त्वाचे काम म्हणजे पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राचे निरंतर व वैश्विक निरीक्षण. हे युरोपियन युनिअनचे उपग्रह आहेत व २२ नोव्हेंबर २०१३ला रशियातून ते अवकाशात पाठवण्यात आले होते. आतापर्यंत त्यांच्याकडून साडेसहा वर्षाची चुंबकीय आकडेवारी जमा झाली आहे.

स्वार्म आकडेवारीचा अभ्यास केल्यानंतर वैज्ञानिकांना अनेक महत्त्वपूर्ण नैसर्गिक प्रक्रियांचा सुगावा लागला आहे. खरेतर स्वार्मच्या आधीही, काही उपग्रह, संपूर्ण पृथ्वीच्या एकूण चुंबकीय क्षेत्राचा अभ्यास करण्यासाठी अवकाशात पाठवण्यात आले होते. त्यामुळे आधीच काही गोष्टी स्पष्ट झाल्या होत्या. त्यातील एक होती दक्षिण अटलांटिक चुंबकीय विसंगती. आफ्रिका ते दक्षिण अमेरिकेतील अटलांटिक महासागराच्या भौगोलिक क्षेत्रात चुंबकीय क्षेत्र क्षीण होत चालले आहे.

या क्षेत्राव्यतिरिक्त, जागतिक स्तरावरसुद्धा, एकूण चुंबकीय क्षेत्र तीव्रता कमी होते आहे. अटलांटिक प्रदेशात ती काही दशकात सुमारे ९% इतकी कमी झाली आहे. आफ्रिका व दक्षिण अमेरिकेतील क्षेत्रात १९७० पासून ते २०२० पर्यंत भूचुंबकीय तीव्रता २४ हजार नॅनोटेसला पासून २२ हजार नॅनोटेसला इतकी कमी झाली आहे.

पण स्वार्मच्या आकडेवारीनुसार चुंबकीय क्षेत्र दक्षिण-पश्चिम आफ्रिकेजवळ तिथल्या कमी होत जाणाऱ्या क्षेत्रापेक्षाही अधिक गतीने कमी होते आहे. हा निष्कर्ष आहे या आकडेवारीचा अभ्यास करणाऱ्या जाणकारांचा. त्यांच्या म्हणण्याचा अर्थ हा होतो कि ही दक्षिण अटलांटिक विसंगती दोन वर्तुळात विभाजित होते आहे. हा एक फार मोठा शोध आहे.

दक्षिण अटलांटिक चुंबकीय विसंगती व त्याचे परिणाम 

दक्षिण अटलांटिक परिसरात चुंबकीय क्षेत्र कमी होणे आणि इथली विसंगती दोन वर्तुळात विभाजित होणे हे संकेत आहेत प्रावरणातील बदलांचे. पृथ्वीच्या अंतर्गत घडणारे चुंबकीय क्षेत्रातील बदल हे नेहमीच धीम्या गतीचे व दूरगामी परिणाम करणारे असतात. सूर्यामुळे प्रभावित चुंबकीय बदल हे तात्कालिक असतात. सूर्यावरची विक्षोभक क्रिया थांबली की वातावरणातील प्रक्रियाही थांबतात. पण पृथ्वीतील बदल हे लांब पल्ल्याचे असतात. स्वार्मची आकडेवारी पृथ्वीअंतर्गत कशाप्रकारची हालचाल कार्यरत आहे त्याचे द्योतक आहे. प्रावरणातील क्रियाप्रक्रिया येणाऱ्या काळात कशा प्रकारे वागतील व चुंबकीय क्षेत्रात कशा प्रकारचे बदल घडवून आणतील हे समजण्यासाठी स्वार्मची आकडेवारी अतिशय उपयुक्त ठरणार आहे.

दक्षिण अटलांटिक भूचुंबकीय विसंगतीमुळे तिथल्या अवकाशातील विकिरण पट्टा पृथ्वीच्या पृष्ठापासून फक्त २०० किमी अंतरावर येऊन ठेपला आहे. या विकिरणांचा सद्यातरी जमिनीवर वावरणाऱ्या सजीवांना काही धोका संभवत नाही. पण उपग्रहांना व विमानांना आहे. या विसंगतीतून जेव्हा उपग्रह व विमान उडतात तेव्हा विकिरणांचा थोडा जास्त मारा त्यांच्यावर होतो. त्यांचे संगणक नादुरुस्त व कॅमेराचे भिंग भारित कणांच्या मारामुळे धूसर होऊ शकते. याच कारणामुळे इंटरनॅशनल स्पेस स्टेशनला वाढीव कवच देण्यात आले आहे ज्यायोगे या विसंगतीतून जाताना त्यांच्या उपकरणांना कोणताही धोका संभवत नाही. हबल दुर्बीण मात्र या विसंगतीतून विहरताना संपूर्णपणे बंद ठेवली जाते.

दक्षिण अटलांटिक विसंगती विभाजनाच्या मार्गावर आहे. या विसंगतीपाठची कारणमीमांसा शोधून काढण्याचे काम वैज्ञानिकांकडून सुरू आहे. त्यातून अनेक प्रकारची नवीन माहिती मिळणार आहे. याच परिसरात चुंबकीय क्षेत्र का कमी होते आहे, प्रावरणात कोणत्या गतिकीय हालचाली सुरू आहेत, त्या तशा प्रकारे का होताहेत, अशा व इतर अनेक गोष्टींचा खुलासा करण्यात शास्त्रज्ञांना स्वार्मच्या आकडेवारीतून मोलाची मदत मिळणार आहे. येत्या काही वर्षात पृथ्वीच्या अंतर्गत चुंबकत्व निर्माण करणाऱ्या तंत्राचा शोध घेण्यात नक्कीच मदत मिळणार आहे.

मात्र पृथ्वीच्या आत चालू असलेल्या प्रक्रियेवर अवकाशातून उपग्रह नजर ठेऊन आहेत ही जाणीवच फार आश्वासक आहे.

प्रवीण गवळी, हे  भारत सरकारच्या विज्ञान व तंत्रज्ञान विभागाच्या अधीन कार्यरत नवी मुंबई येथील भारतीय भूचुंबकत्व संस्थेत, वैज्ञानिक म्हणून कार्यरत आहेत.