ફ્રૉનહૉફર રેખાઓ

ફ્રૉનહૉફર રેખાઓ : સૌર વર્ણપટમાં જોવા મળતી કાળી રેખાઓ. શ્વેતપ્રકાશનું કિરણ પ્રિઝમ પર આપાત કરતાં તે જુદા જુદા રંગનાં વક્રીભૂત કિરણો આપે છે. પ્રત્યેક રંગ માટે વક્રીભવનકોણનું મૂલ્ય અલગ અલગ હોય છે. ન્યૂટને દર્શાવ્યું કે સૂર્યમાંથી આવતો પ્રકાશ સળંગ વર્ણપટ આપે છે અને તે રાતા પ્રકાશથી પારજાંબલી પ્રકાશ સુધી વિસ્તરેલો હોય છે. આવા વર્ણપટને ઉત્સર્જન-વર્ણપટ પણ કહેવામાં આવે છે. જૉસેફ ફ્રૉનહૉફરે (1787–1826) તેમના પૂર્વગામીઓએ મેળવેલા સૌર વર્ણપટ કરતાં ખૂબ જ સારા વર્ણપટ મેળવ્યા અને તેમાં જોવા મળતી સૌર રેખાઓનો તેમણે બહોળો અભ્યાસ કર્યો.

પ્રકાશના બહોળા અભ્યાસ માટે સ્પેક્ટ્રોમિટરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. પ્રકાશનાં કિરણોને સ્પેક્ટ્રોમિટરની ખાંચ (slit) પર આપાત કરવામાં આવે છે. સ્લિટને પરિણામે પ્રકાશથી વસ્તુનું પ્રતિબિંબ રેખા-સ્વરૂપે મળે છે અને તેનાથી અલગ અલગ તરંગલંબાઈઓ એકબીજી પર લદાતી ન હોવાથી સાંકડી રેખાઓ જોવા મળે છે. આવી રેખાઓ સૌપ્રથમ 1802માં વૉલસ્ટાન નામના વૈજ્ઞાનિકે જોયેલી. 1824માં મ્યુનિચ ખાતે કાચની ફૅક્ટરીમાં કામ કરતાં ફ્રૉનહૉફરે ખૂબ જ સુંદર સૌર વર્ણપટ મેળવ્યો અને આવા વર્ણપટમાં જોવા મળતી રેખાઓની તરંગલંબાઈનું મૂલ્યાંકન કર્યું અને એવું પણ પ્રતિપાદિત કર્યું કે આવા વર્ણપટમાં મળતી કાળી રેખાઓનું સૌર વર્ણપટમાં ચોક્કસ સ્થાન હોય છે અને આવી કાળી રેખાઓ સાથે સંકળાયેલી તરંગલંબાઈવાળો પ્રકાશ સળંગ સૌર વર્ણપટમાં જોવા મળતો નથી. સૌર વર્ણપટમાં મળી આવતી વિવિધ તરંગલંબાઈઓને અનુરૂપ કાળી રેખાઓને ફ્રૉનહૉફરની રેખાઓ કહે છે. ફ્રૉનહૉફર સૌર વર્ણપટમાં 600થી 700 જેટલી કાળી રેખાઓનું અવલોકન  કરી શક્યા. આવી રેખાઓની તરંગલંબાઈઓ પૃથ્વી પર મળી આવતાં જુદાં જુદાં તત્વો દ્વારા મળતી રેખાઓને લગભગ મળતી આવતી જણાઈ. દરેક રેખા સાથે ચોક્કસ તરંગલંબાઈ સંકળાયેલી હોવાથી તેમને મૂળભૂત રેખાઓ તરીકે લઈ શકાય અને તેથી આવી રેખાઓને દર્શાવવા માટે જાણીતા અંગ્રેજી મૂળાક્ષરો A, B, C, D, E……નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો. આ રેખાઓની વિશદ છણાવટ 1859માં બુન્શન અને કિરચૉફે શોષણ-વર્ણપટના આધારે કરી. હાલ સમગ્ર સૌર વર્ણપટમાં 20,000 જેટલી ફ્રૉનહૉફર રેખાઓ જોઈ શકાય છે અને તેમની તરંગલંબાઈનું માપન પણ થઈ શક્યું છે, જેની યાદી સારણીમાં આપી છે.

સૂર્યના કેન્દ્રીય ગર્ભ(core)નું તાપમાન 2 કરોડ ડિગ્રી સે. જેટલું હોય છે. આ વિભાગને ફોટોસ્ફિયર કહે છે અને માનવામાં આવે છે કે તમામ તરંગલંબાઈઓ ધરાવતા શ્વેત પ્રકાશનું સૂર્ય ઉત્સર્જન કરે છે. આ ગર્ભભાગ હાઇડ્રોજન, ઑક્સિજન, લોખંડ, કૅલ્શિયમ, સોડિયમ જેવાં અનેક તત્વોના વાયુઓ કે વરાળ ધરાવતા આવરણથી ઘેરાયેલો હોય છે. આ ઠંડા આવરણને ક્રોમોસ્ફિયર અથવા સૂર્યનું વાતાવરણ (solar atmosphere) કહે છે. કિરચૉફના નિયમ મુજબ પદાર્થ ઊંચા તાપમાને જે તરંગલંબાઈના પ્રકાશનું ઉત્સર્જન કરે છે તે નીચા તાપમાને એ જ તરંગલંબાઈના પ્રકાશનું શોષણ કરે છે. તેથી ફોટોસ્ફિયરમાંથી ઉત્સર્જિત થતો સફેદ પ્રકાશ તેનાથી ઓછું તાપમાન ધરાવતા વાયુમય પડ, ક્રોમોસ્ફિયર–માંથી પસાર થાય છે ત્યારે આ ક્રોમોસ્ફિયરમાં રહેલા તમામ ઘટકો તેમની લાક્ષણિક તરંગલંબાઈઓનું શોષણ કરે છે અને તેથી પૃથ્વી પર પ્રયોગશાળાઓમાં રાખેલા સ્પેક્ટ્રોમિટરની ખાંચ (slit) પર આ પ્રકાશને આપાત કરતાં અમુક ચોક્કસ તરંગલંબાઈવાળો પ્રકાશ વર્ણપટમાં ગેરહાજર રહે છે. તેને પરિણામે સળંગ સૌર વર્ણપટમાં કાળી રેખાઓ જોવા મળે છે. આ સિદ્ધાંત અનુસાર વર્ણરેખાઓની પ્રતિક્રિયા દ્વારા પણ આવી ફ્રૉનહૉફર રેખાઓ પ્રયોગશાળામાં મેળવી શકાય છે.

પ્રયોગશાળામાં નોંધાયેલી કેટલીક અગત્યની ફ્રૉનહૉફર રેખાઓ નીચે સારણીમાં દર્શાવી છે :

પ્રતીક	ઉદગમ	તરંગલંબાઈ
A	O2	7594–7621
B	O2	6867–6884
C	H	6562–816
D1	NG	5895·923
D2	Na	5889·953
D3	He	5875·618
E2	Fe	5269·541
F1	H	4861–327
F2	Fe	4957–609
G1	Fe	4807·906
G2	Ca	4307·741
H	Ca+	3968–468
K	Ca+	3933–666

આ સાથે એ પણ નોંધવું જરૂરી છે કે ફ્રૉનહૉફરની બધી વર્ણરેખાઓ ક્રોમોસ્ફિયરના શોષણને લીધે જ છે; પરંતુ તેમાંની કેટલીક રેખાઓ પૃથ્વીના વાતાવરણમાં રહેલાં પાણીની વરાળ અને ઑક્સિજન દ્વારા થતા શોષણને લીધે પણ છે. કેટલાંક તત્વોના ઉત્સર્જિત વર્ણપટોને શોષણ વર્ણપટમાં મળતી ફ્રૉનહૉફર રેખાઓ સાથે સરખાવતાં તે પ્રતિપાદિત થઈ શક્યું છે કે સૂર્યના વાતાવરણમાં આશરે 36 જેટલાં તત્વો હાજર છે. આમ, ફ્રૉનહૉફર રેખાઓની મદદથી સૂર્યના વાતાવરણ તેમજ તેમાં રહેલાં રાસાયણિક તત્વો વિશેની માહિતી મેળવી શકાય છે.

કિશોર પોરિયા