સાન્ધ્ય રેખા (Twilight Ray) : સૂર્યાસ્ત પછી સૂર્ય ક્ષિતિજની નીચે જતાં, પૃથ્વીની સપાટીનો પડછાયો ભૂમિની સપાટીની ઉપર વાતાવરણના વિસ્તારમાં પડે અને આ પડછાયો વાતાવરણને બે અલગ વિસ્તારમાં વહેંચી નાખે તેવા એક પડછાયાની ઉપરનો સૂર્યનાં કિરણો વડે પ્રકાશિત વિસ્તાર અને બીજો તેની નીચેનો અપ્રકાશિત વિસ્તાર. આ બે વિસ્તારોને અલગ કરતું સ્તર તે સાન્ધ્ય રેખા. આને વાતાવરણના કોઈ પણ સ્તરને પ્રકાશિત કરતું આથમતા સૂર્યનું છેલ્લું કિરણ કહી શકાય. જેમ જેમ સૂર્યાસ્ત પછી સૂર્ય ક્ષિતિજની નીચે જતો જાય તેમ તેમ ક્રમશ: આ સાન્ધ્ય રેખા વાતાવરણમાં ઉપર તરફ ખસતી જાય. (અલબત્ત, પરોઢિયે સૂર્યોદય પહેલાં આથી વિરુદ્ધ ક્રમમાં ઘટના સર્જાય.)
સાન્ધ્ય રેખાની ઉપરનું વાતાવરણ સૂર્યપ્રકાશિત હોય જ્યારે નીચેનો વિસ્તાર અપ્રકાશિત હોય તેથી વાતાવરણને લગતી કેટલીક રસપ્રદ અને વાતાવરણના અભ્યાસ માટે અગત્યની એવી પ્રકાશી ઘટનાઓ આ સમયે સર્જાય છે, જેને સાન્ધ્ય ઘટનાઓ (Twilight Phenomena) કહેવાય છે. આ પ્રકારની ઘટનાઓ સમજતાં પહેલાં સાન્ધ્ય રેખાની જમીન પરથી ઊંચાઈ અને સૂર્ય ક્ષિતિજથી કેટલો નીચો ગયો છે તે વચ્ચેનો સંબંધ આકૃતિના સંદર્ભમાં સમજવો જરૂરી છે. પૃથ્વીની ત્રિજ્યા R લેતાં, જો સૂર્ય ક્ષિતિજથી ‘θ’ કોણ જેટલો નીચે ગયો હોય તો સાન્ધ્ય રેખા જમીનથી ‘h’ ઊંચાઈ પર હોય. જ્યાં 
થાય. (આ સૂત્ર નાના મૂલ્યના કોણ માટે જ વાપરી શકાય.) Rનું મૂલ્ય 6,400 કિમી. લેવામાં આવે તો h = 3200 × tan2 θ કિમી. આવે. સૂર્યાસ્ત બાદનો સમય જો મિનિટમાં θ જેટલો હોય તો qનું મૂલ્ય સરેરાશ આશરે 
લઈ શકાય. (વધુ ચોકસાઈભર્યું સૂત્ર સ્થળના અક્ષાંશ તેમજ વર્ષના દિવસ પર આધાર રાખે છે.) આમ સૂર્યાસ્ત બાદ અડધા કલાક જેવા સમયે સાન્ધ્ય રેખા જમીનથી આશરે 55 કિમી. ઊંચે હોય. જો સ્થળનું વાતાવરણ સ્વચ્છ હોય તો સૂર્યાસ્ત પછી પૃથ્વીનો પડછાયો પૂર્વ ક્ષિતિજથી મસ્તક પરના આકાશ તરફ પ્રગતિ કરતો જોઈ શકાય છે. આ ઘટના ઊંચા પર્વત પરના સ્થાનેથી સારી રીતે જોઈ શકાય છે.
હવે આ સાન્ધ્ય રેખાને સંબંધિત કેટલીક વૈજ્ઞાનિક ઘટનાઓ સમજવાની રહે છે.
પૃથ્વી પરના વાતાવરણમાં હંમેશાં નાના ધૂલીય રજકણો રહેલા હોય છે. નીચેના વાતાવરણ ઉપરાંત કેટલાંક કારણોસર લગભગ 20 કિમી. ઊંચાઈ તેમજ તેનાથી પણ વધુ ઊંચાઈ પર નાના રજકણોના સ્તર સર્જાય છે. આ રજકણો સૂર્યપ્રકાશનું વિખેરણ કરીને તે સ્તરને તેજસ્વી બનાવે છે. સૂર્યાસ્ત બાદ જેમ જેમ સાન્ધ્ય રેખા સપાટીથી વધુ ને વધુ ઊંચાઈ પર જતી જાય તેમ તેમ જ્યારે આ સ્તર સૂર્યપ્રકાશિત વિસ્તારમાંથી પ્રકાશરહિત વિસ્તારમાં આવે ત્યારે આકાશની તેજસ્વિતામાં ઘટાડો થતો જણાય. આમ જો દીપ્તિમાપક (photometer) દ્વારા આકાશની તેજસ્વિતામાં સમય સાથે થતો ફેરફાર નોંધવામાં આવે તો જે સમયે તેજસ્વિતાનો અચાનક ઘટાડો નોંધાય તે સમયને અનુરૂપ સાન્ધ્ય રેખાની ઊંચાઈ પરથી રજકણના સ્તરની ઊંચાઈ મેળવાય. વાતાવરણના ઊંચા સ્તરોમાં, ખાસ કરીને જ્વાળામુખી-વિસ્ફોટ બાદ આ પ્રકારના રજકણોના વિશિષ્ટ સ્તરો અસ્તિત્વમાં આવે છે અને થોડે અંશે પૃથ્વીના હવામાન પર પણ આની અસર નોંધાય છે. આ પ્રકારની ઘટનાઓના અભ્યાસ માટે સાન્ધ્ય રેખા-આધારિત આ પદ્ધતિ ‘twilight sounding’ તરીકે ઓળખાય છે.
વાતાવરણના વાયુઓમાં અલ્પ પ્રમાણમાં રહેલા કેટલાક પરમાણુઓ નિશ્ચિત તરંગલંબાઈના પ્રકાશનું પ્રબળ ‘અનુનાદિત પ્રકારનું વિખેરણ’ (resonant scattering) કરે છે. આ પ્રકારના પરમાણુઓમાં એક મહત્વનો પરમાણુ સોડિયમનો છે જેનું સ્તર વાતાવરણમાં આશરે 60 કિમી. ઊંચાઈ પર આવેલ છે. યોગ્ય પ્રકારના ફિલ્ટર ધરાવતા દીપ્તિમાપક વડે સંધ્યાસમયે આ તરંગલંબાઈ (5890 Å અને 5896 Å) પર વાતાવરણની તેજસ્વિતા અને તેમાં થતા ફેરફાર માપીને આ સોડિયમ પરમાણુના સ્તરની ઊંચાઈ તેમજ તેમાં આ પરમાણુઓનું પ્રમાણ મેળવી શકાય છે. વિશિષ્ટ સંયોગોમાં (ખાસ કરીને પ્રબળ ઉલ્કાવર્ષા બાદ) અસ્તિત્વમાં આવતા અન્ય પરમાણુના સ્તર પણ તેમને અનુરૂપ તરંગલંબાઈ પરના અભ્યાસમાં તારવી શકાય છે. આ પ્રકારના twilight sounding પ્રયોગો પ્રમાણમાં સરળ કહી શકાય તેવાં ઉપકરણો વડે થઈ શકે છે, પરંતુ તે માટે ઊંચા પર્વત પર સ્વચ્છ આકાશ ધરાવતી વેધશાળા જરૂરી છે.
1952માં Bates નામના એક વૈજ્ઞાનિકે સૂચન કર્યું કે રૉકેટ જેવા પ્રક્ષેપક વડે જો વાતાવરણમાં ઊંચે યોગ્ય પ્રકારના પરમાણુઓનું કૃત્રિમ વાદળ સર્જવામાં આવે તો સંધ્યાસમયે આ પ્રકારની twilight sounding પદ્ધતિથી તેના દ્વારા વિખેરિત સૂર્યપ્રકાશના અભ્યાસ વડે વાતાવરણના ઉચ્ચ સ્તરોની ભૌતિકી પરિસ્થિતિ જાણી શકાય. આ માટે સૌપ્રથમ સોડિયમ પરમાણુના કૃત્રિમ વાદળ સર્જવાની પદ્ધતિ વિકસાવાઈ અને ભારતનો સૌપ્રથમ અવકાશપ્રયોગ (થુંબા ખાતેથી 1964માં) આ પ્રકારનો જ હતો જેમાં Nike Apache નામના નાસાના રૉકેટ વડે ફ્રેન્ચ વૈજ્ઞાનિકો દ્વારા બનાવાયેલ ઉપકરણની મદદથી વાતાવરણમાં આશરે 200 કિમી. ઊંચાઈ પર સોડિયમનું કૃત્રિમ પરમાણુવાદળ સર્જવામાં આવ્યું હતું. ઉલ્લેખનીય છે કે આપણા માનનીય રાષ્ટ્રપતિ ડૉ. અબ્દુલ કલામ પણ તેમની કારકિર્દીની શરૂઆતનાં વર્ષોમાં આ પ્રયોગો સાથે સંકળાયેલ હતા. ત્યારબાદ તો ભારતે પણ પોતાનાં રૉકેટ તેમજ વિવિધ પ્રકારનાં પરમાણુ-વાદળો (જેવાં કે બેરિયમ, સ્ટ્રૉન્શિયમ, લિથિયમ) સર્જવાની પ્રક્રિયા વિકસાવી લીધી છે અને વાતાવરણના અભ્યાસ માટે આ પ્રકારના અનેક પ્રયોગો કરાયેલ છે. આ પ્રકારના પ્રયોગો દ્વારા વાતાવરણના ઉચ્ચ વિસ્તારોમાં પ્રવર્તતા પવનોની ગતિ, તાપમાન તેમજ વિદ્યુતક્ષેત્રની તીવ્રતા મપાય છે.
સંધ્યાસમયે વાયુપ્રકાશ (airglow) અને તેમાં જણાતા ફેરફારોનો અભ્યાસ પણ વાતાવરણમાં સર્જાતી અણુ-પરમાણુ તેમજ અયનીભૂત અણુ-પરમાણુ (ionized atoms and molecules) વચ્ચેની આંતરક્રિયાઓ સમજવા માટે મહત્વનો છે.
આમ કુદરતી રીતે જ હરરોજ સર્જાતી; સાન્ધ્ય રેખા દ્વારા વાતાવરણના વિસ્તારોને ક્રમશ: સૂર્યપ્રકાશથી ઢાંકતી ઘટનાના ઉપયોગ વડે અનેક વૈજ્ઞાનિક પ્રયોગો કરીને વાતાવરણનો અભ્યાસ કરવામાં આવે છે.
સાન્ધ્ય રેખાની ભૂમિતિ
સૂર્યાસ્ત પછી કલાકેક જેવા સમયે આકાશમાં સારું એવું અધારું થઈ ગયું હોય ત્યારે પશ્ચિમ આકાશમાં એક આછો પ્રકાશિત સ્તંભ રચાતો જણાય છે જે Zodiacal light અર્થાત્ ક્રાંતિતલ પ્રકાશ નામે ઓળખાય છે. આ પ્રકાશ પણ સૂર્યકિરણોના ક્રાંતિતલ(ecliptic plane)માં આવેલ રજકણો દ્વારા વિખેરણને કારણે જ છે. આ સમયે સાન્ધ્ય રેખા પૃથ્વીની સપાટીથી હજાર કિલોમિટરથી પણ ઊંચે હોય, પરંતુ ઘટના તો સાન્ધ્ય ઘટના (twilight phenomenan) જ છે.
જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ