ઑલ-સ્કાય કૅમેરા

ઑલ-સ્કાય કૅમેરા (all-sky camera) : આકાશીય ગુંબજ અને ક્ષિતિજવર્તુળને એક જ છબીમાં આવરી લેતો કૅમેરા. આકાશ અને પૃથ્વી જ્યાં મળતાં દેખાય એ હદરેખાને આપણે ક્ષિતિજ કહીએ છીએ. ઉત્તર તરફ મોં રાખીને જમણી તરફ ઘૂમતા જઈએ તો અનુક્રમે પૂર્વ, દક્ષિણ, પશ્ચિમ અને છેલ્લે ઉત્તર દિશા આવે. આ રીતે બધી જ દિશાઓને સમાવી લેતી ક્ષિતિજ વાસ્તવમાં એક વિશાળ વર્તુળ છે. કોઈ મોટા કટોરાને ઊંધો કરી, એની ધાર ક્ષિતિજ ઉપર મૂકીએ ત્યારે રચાતા આકાશી અર્ધગોળાને આકાશી ગુંબજ કહેવાય.

આકાશના મોટા વિસ્તારને છબીમાં ઝડપી લેવા માટે સામાન્ય રીતે શ્મિટ દૂરબીન (અથવા શ્મિટ કૅમેરા) વાપરવામાં આવે છે. આ કૅમેરાનું દર્શનક્ષેત્ર (field of view) વિશાળ હોય છે અને વળી એનાથી મળતી છબી પણ અત્યંત સ્પષ્ટ આવે છે, તેમ છતાંય એમાં સમગ્ર આકાશી ગુંબજને આવરી શકાતો નથી. આ માટે તો ઑલ-સ્કાય કૅમેરા જેવી કોઈ વ્યવસ્થા જ ઉપયોગી નીવડે. અલબત્ત આ ઉપકરણ વડે તારાઓનાં પ્રતિબિંબો સ્પષ્ટ ઊપસતાં ન હોવાથી શ્મિટ કૅમેરાની જેમ એનો ઉપયોગ આકાશી ઍટલાસ (તારા-નકશા) તૈયાર કરવામાં થઈ શકતો નથી. આથી ઊલટું, કેટલીક કુદરતી ઘટનાઓ એવી છે જે સમગ્ર આકાશમાં છવાઈ જાય છે. ધ્રુવજ્યોતિ (aurora), વાયુદીપ્તિ (airglow), ઉલ્કા અને એમના તેજલિસોટા વગેરે આનાં ઉદાહરણ છે. આવી બધી ઘટનાઓના અભ્યાસમાં અને મુખ્યત્વે તો ઊર્ધ્વવાયુમંડલ(upper atmosphere)ના અભ્યાસમાં ઑલ-સ્કાય કૅમેરા બહુ ઉપયોગી પુરવાર થયા છે. એક કરતાં વધુ કૅમેરા અમુક નિશ્ચિત અંતરે રાખીને ધ્રુવજ્યોતિની ઊંચાઈ માપવા ઉપરાંત આ કૅમેરાથી વાયુદીપ્તિની તીવ્રતા પણ બહુ સારી રીતે માપી શકાય છે.

અગાઉ ઑલ-સ્કાય કૅમેરાનો ઉપયોગ હવામાનના અભ્યાસમાં, ખાસ તો વાદળોના અભ્યાસ માટે થતો હતો. પણ પહેલી જુલાઈ 1957થી એકત્રીસમી ડિસેમ્બર 1958 દરમિયાન આંતરરાષ્ટ્રીય ભૂ-ભૌતિક વર્ષ (International Geophysical Year – IGY) મનાવવાનું હતું, ત્યાં સૂર્યની સક્રિયતા વધુમાં વધુ થવાની હતી અને તેને કારણે ધ્રુવજ્યોતિઓમાં પણ ધરખમ વધારો થવાનો હતો. સમગ્ર આકાશમાં છવાઈ જતી ધ્રુવજ્યોતિનું આપોઆપ નિરીક્ષણ થતું રહે એ માટેના પ્રયાસો મોટેપાયે આરંભાયા, ત્યારે ગાર્ટલેઇન નામના વૈજ્ઞાનિકે આ કામ માટે ઑલ-સ્કાય કૅમેરાનો ઉપયોગ સૌપ્રથમ સૂચવ્યો. અલબત્ત, એણે આ માટે પ્રયોજેલા ઉપકરણ અંગે ગુપ્તતા જાળવી હતી, પરંતુ એણે પ્રયોજેલી પદ્ધતિના આધારે અલાસ્કા યુનિવર્સિટીની ભૂ-ભૌતિક સંસ્થાએ 1954માં ધ્રુવજ્યોતિઓની છબીઓ લેવામાં સફળતા મેળવી. એ પછી તો એલ્વે અને ડેવિસ નામના સંશોધકોએ આ ક્ષેત્રે કામ કરીને આ ઉપકરણો અંગેની બીજી જરૂરી વિગતો 1955માં જાહેર કરી.

તે દરમિયાન, સ્વીડનની ઉપસાલા આયનોસ્ફેરિક વેધશાળાએ ધ્રુવજ્યોતિ સાથે સંકળાયેલા કેટલાક આયનમંડલીય ફેરફારો સમજવા માટે ધ્રુવજ્યોતિના અભ્યાસનું આયોજન વિચાર્યું. એને પરિણામે એને છબીમાં ઝડપી લેવા માટેના કોઈ નવા ઉપકરણની, આ સંસ્થાને પણ આવશ્યકતા જણાઈ. આનું પરિણામ એ આવ્યું કે આ સંસ્થાના સ્ટૉફ્રગેન નામના સંશોધકે ધ્રુવજ્યોતિઓની છબીઓ ઝડપી લઈ શકે એવા એક નવા જ પ્રકારના કૅમેરાની શોધ કરી.

પોતે અગાઉ પ્રયોજેલી પદ્ધતિની સામે આ નવી પદ્ધતિ અમુક અંશે ચડિયાતી લાગવાથી ડેવિસ એ એલ્વેએ આ બંને પદ્ધતિઓનો સમન્વય કરી એને 18 મહિના ચાલનારા આંતરરાષ્ટ્રીય ભૂ-ભૌમિક વર્ષમાં ધ્રુવજ્યોતિના અભ્યાસમાં વાપરવાનું સૂચન કર્યું. પ્રથમ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં અને એ પછી અન્ય દેશોમાં પણ આ ગાળા દરમિયાન નાનામોટા સુધારા સાથેનાં એનાં મૉડેલો ઉપલબ્ધ બન્યાં અને ધ્રુવજ્યોતિના અભ્યાસમાં એનો સઘન અને વિપુલ ઉપયોગ આરંભાયો. આવા કૅમેરાથી લીધેલી ધ્રુવજ્યોતિની છબીને ‘ઑલ-સ્કાય કૅમેરા અરોરલ’ના પ્રથમાક્ષરો પરથી ‘ઍસ્કાગ્રામ’ (Ascagram) નામ આપવામાં આવ્યું.

સ્ટૉફ્રગેનના મૂળ કૅમેરાને ‘ઉપસાલા કૅમેરા’ અને તેમાં સુધારા કરેલા મૉડેલને ‘અલાસ્કન ઑલ-સ્કાય કૅમેરા’ એવું નામ આપવામાં આવ્યું. આ અલાસ્કન કૅમેરા અને ગાર્ટલેઇન કૅમેરા એમ બંને પ્રકારના ઑલ-સ્કાય કૅમેરામાં મહત્વનો તફાવત કૅમેરાની ગોઠવણ અંગે છે.

ગાર્ટલેઇન મૉડેલમાં કૅમેરાને ગોલીય દર્પણ(spherical mirror)ની ઉપર રાખીને એને નીચેની તરફ તાકતો રાખવામાં આવે છે, જ્યારે અલાસ્કાના મૉડેલમાં આથી ઊલટું એટલે કે કૅમેરાને ગોલીય દર્પણની નીચે ચત્તો રાખવામાં આવે છે. (જુઓ આકૃતિ 1) આ ગોલીય દર્પણમાં વચ્ચોવચ્ચ એક છિદ્ર રાખવામાં આવ્યું હોય છે; એમાંથી કૅમેરા, આ છિદ્રની બરાબર ઉપર રાખેલા સાદા દર્પણ તરફ તકાયેલો હોય છે. આકૃતિમાં દર્શાવ્યું છે તેમ, ગોલીય દર્પણ પર પ્રતિબિંબિત થતો આકાશી ગુંબજ, પરાવર્તિત થઈને સાદા દર્પણ ઉપર આપાત થાય છે અને ત્યાંથી ગોલીય દર્પણના છિદ્ર તરફ કેન્દ્રિત થઈને નીચે રાખેલા કૅમેરામાં ઝિલાય છે.

ઑલ-સ્કાય કૅમેરામાં આ ઉપરાંત એક બીજી વ્યવસ્થા પણ જોવા મળે છે. આપણે આગળ જોયું તેમ, ક્ષિતિજ વાસ્તવમાં એક વર્તુળ છે અને આ કૅમેરા આખી ક્ષિતિજને સમાવતો હોવાથી એના વડે મળતી છબી પણ વર્તુળ રૂપે જ પ્રાપ્ત થાય છે. એટલે જો એમાં અંકિત થયેલી ધ્રુવજ્યોતિ (યા કોઈ પણ આકાશી જ્યોતિ) કઈ દિશામાં છે અને એ ક્ષિતિજની કેટલી ઊંચાઈએ છે તેની નોંધ કરવામાં ન આવી હોય તો એ જ્યોતિનો અભ્યાસ એટલો અધૂરો રહે છે. હકીકતે કશા જ નિર્દેશાંક વગરની છબી અભ્યાસ માટે ઉપયોગી નથી.

આકાશી ગોળા પરની કોઈ પણ જ્યોતિનું સ્થાન દર્શાવતી જે કેટલીક નિર્દેશક અથવા યામ (અવચ્છેદક) પદ્ધતિઓ (co-ordinate-systems) છે, એ પૈકીની એક સરળ, પણ માત્ર સ્થળ પૂરતી સ્થાનિક પદ્ધતિ દિગંશ (azimuth) અને ઉન્નતાંશ(altitude કે elevation)ની છે. ક્ષિતિજ ઉપર દિશાને અંશમાં દર્શાવતું માપ (કોણાંશ) યા ક્ષિતિજ ચાપ (horizon-arc) તે દિગંશ છે, જ્યારે ક્ષિતિજથી કોઈ પણ એક ખગોળીય પિંડની ઊંચાઈ, નિરીક્ષક સાથે કેટલા અંશનો કોણ બનાવશે તે દર્શાવતું માપ તે નિર્દિષ્ટ પિંડનો ઉન્નતાંશ છે. એટલે ઑલ-સ્કાય કૅમેરા વડે મળતી છબીમાં જો દિગંશ અને ઉન્નતાંશના યામ છબી લેતી વખતે જ અંકિત કરી દેવાય, તો એમાં દેખાતી કોઈ પણ નિર્ધારિત જ્યોતિનું ચોક્કસ આકાશી સ્થાન જાણી શકાય.

આ માટે ઑલ-સ્કાય કૅમેરામાં કેટલીક પ્રયુક્તિ (devices) ગોઠવવામાં આવે છે; એ પૈકીની એક સરળ પદ્ધતિ સ્થાન-બત્તી-(position-lamp)ની છે. આમાં સમગ્ર ઉપકરણની ઉપર (અહીં આપેલી આકૃતિમાં એ દર્શાવ્યું નથી) કમાનો ગોઠવીને એની ઉપર ઝીણી બત્તીઓ (bulbs) મૂકી દેવામાં આવે છે. આવી રીતે અમુક નિશ્ર્ચિત અંતરે મૂકેલી બત્તીઓ ઉન્નતાંશના અને બાજુમાં મૂકેલા ચારેક ઝીણા બલ્બ દિગંશની ગણતરીમાં ઉપયોગી થઈ પડે છે. દિશા- નિર્ધારણની વધુ ચોકસાઈ માટે ગોલીય દર્પણના આધારપટ્ટ (base- plate) ઉપર ઉત્તર દિશાનો ‘N’ અંકિત કરીને પછી સમગ્ર ઉપકરણને ભૂ-ચુંબકીય ઉત્તર દિશા (geomagnetic north) તરફ ગોઠવી દેવાય છે.

આ કૅમેરા અને એની સાથેની નિર્દેશક બત્તીઓ આપોઆપ એકસાથે જ ચાલુબંધ થતી રહે છે. કેટલાંક મૉડેલોમાં આ બધું હસ્તચાલિત હોય છે, તો કેટલાંકમાં રિમૉટ કંટ્રોલથી અથવા એમની સાથે ગોઠવેલા ઘડિયાળથી આ કામગીરી થતી રહે છે. સાથે સાથે ચાલુબંધ થવાના સમયની પણ નોંધ લેવાતી જાય છે.

આજકાલ ધ્રુવજ્યોતિના અભ્યાસમાં ઑલ-સ્કાય કૅમેરા ભાગ્યે જ વપરાય છે તેનું એક કારણ એ છે કે મોટાભાગના વૈજ્ઞાનિકોને ધ્રુવજ્યોતિમાં હવે પહેલાં જેવો રસ રહ્યો નથી અને બીજું કારણ ફોટોગ્રાફી ક્ષેત્રે થયેલી અસાધારણ ક્રાન્તિ છે. હાથવગી આધુનિક રંગીન ફોટોગ્રાફી તેમજ વાઇડ-અગલ લેન્સિસ વગેરે જેવી વધારાની સુવિધાઓને કારણે ઑલ-સ્કાય કૅમેરાનો ઉપયોગ મર્યાદિત બની ગયો છે. અલબત્ત ઊર્ધ્વવાયુમંડલના અભ્યાસમાં એનો ઉપયોગ હજુ આજે પણ ઠીકઠીક જોવા મળે છે. ઑલ-સ્કાય કૅમેરાની સરખામણી કરવી હોય તો આજના ફિશઆઇ લેન્સ (fisheye lens) સાથે કરી શકાય (જુઓ આકૃતિ 2).

સુશ્રુત પટેલ