સૂર્યકલંકો (Sunspots) : સૂર્યની સપાટી પર અવારનવાર સર્જાતા રહેતા વિસ્તારો. તે નાના ટેલિસ્કોપમાં કાળા રંગનાં ટપકાં જેવા જણાય છે. જવલ્લે જ એવું મોટા કદનું કલંક સર્જાય છે કે જે નરી આંખે પણ દેખી શકાય. (આવું એક કલંક 2005ના જાન્યુઆરી માસમાં જોઈ શકાયું હતું; પરંતુ હમેશાં ખ્યાલ રાખવો જરૂરી છે કે નરી આંખે સૂર્ય સામે એકધારું જોવું એ દૃષ્ટિ માટે હાનિકારક છે. ટેલિસ્કોપથી તો ક્યારેય, યોગ્ય પ્રમાણમાં પ્રકાશનું શોષણ કરતા ફિલ્ટર વાપર્યા વગર સૂર્યને જોઈ શકાય જ નહિ, ગેલિલિયો(Galileo)એ આ કારણે જ મોટી ઉંમરમાં દૃષ્ટિ ગુમાવી હતી એમ મનાય છે.) સૂર્ય ઉપર કલંક સર્જાવા જેવી ઘટના ક્વચિત ચીનના દરબારી, ખગોળીય ઘટનાઓના અવલોકનકારોએ આજથી લગભગ 2000 વર્ષ પૂર્વે પણ નોંધી છે; પરંતુ વિખ્યાત વૈજ્ઞાનિક ગેલિલિયોએ તેના પ્રાથમિક ટેલિસ્કોપ દ્વારા સૂર્યનાં કરાયેલ અવલોકનોમાં તેની સ્પષ્ટ નોંધ લીધી (1609). ત્યારબાદ ઘણા ખગોળવિજ્ઞાનીઓએ અવારનવાર સૂર્યકલંકો નોંધ્યાં; પરંતુ આ ઘટનાનો વિધિવત્ અભ્યાસ તો ઈસુની ઓગણીસમી સદીમાં જ આરંભાયો. આ પ્રકારના અભ્યાસમાં શ્વાબે (Schwabe) નામના વૈજ્ઞાનિકે 1843માં તારવ્યું કે, સરેરાશ 11 વર્ષની ચક્રીયતા સાથે આ કલંકોની સંખ્યામાં વધઘટ થતી રહે છે. આ સૌર ચક્ર (solar cycle) તરીકે ઓળખાવાઈ. મોટા ટેલિસ્કોપ વડે કરાયેલ અવલોકનોમાં એમ પણ જણાયું કે કલંકોના શ્યામરંગી વિસ્તાર ફરતો એક દાણાદાર વિસ્તાર – કલંક કરતાં ઓછો શ્યામ એવો વિસ્તાર – આવેલો હોય છે, જેને Penumbra તરીકે ઓળખવામાં આવ્યો છે. કેન્દ્રનો વધુ શ્યામવિસ્તાર Umbra કહેવાય છે. (આકૃતિ 1) મોટા ટેલિસ્કોપ વડે લેવાયેલ કલંકવિસ્તારની એક તસવીર છે, જેમાં પ્રચ્છાયા (umbra) અને ઉપચ્છાયા (penumbra) સ્પષ્ટ જણાય છે. નાના ટેલિસ્કોપમાં ટપકાં જેવા જણાતા કલંકનો વાસ્તવિક વ્યાપ તો હજારો કિલોમિટર જેવો હોય છે, જે પૃથ્વી કરતાં પણ મોટો થાય છે.
શ્વાબે દ્વારા સૌરકલંકોની સંખ્યાની ચક્રીયતાની શોધ થયા પછી 1848માં વુલ્ફ (Wolf) નામના વૈજ્ઞાનિકે સૂર્ય પર કલંકો સર્જાવાની ક્રિયાશીલતા(solar activity)ના માપ માટે કલંકોની સંખ્યા દર્શાવતો અંક નક્કી કરવાની પ્રણાલી સ્થાપી, જે હવે વુલ્ફ-અંક તરીકે ઓળખાવાય છે. ત્યારબાદનાં સંશોધનોમાં તારવાયું કે જ્યારે સૂર્યકલંકોની ક્રિયાશીલતાનું ચક્ર લઘુતમ નજીક આવી રહ્યું હોય, ત્યારે અલ્પ સંખ્યાનાં કલંકો ફક્ત સૂર્યના વિષુવવૃત્તીય વિસ્તારોની નજીકના વિસ્તારોમાં જ જણાય છે અને ત્યારબાદ નવું ચક્ર શરૂ થતાં, સૌપ્રથમ કલંકો સૂર્યની સપાટી પર 300 અક્ષાંશના વિસ્તારોની નજીક દેખા દે છે. ચક્રની ક્રિયાશીલતા વધતાં આ કલંકોની સંખ્યા વધતી જાય છે તેમજ તેમનાં સ્થાન વિષુવવૃત્ત નજીક સરકતાં જાય છે. સમગ્ર ઘટનાચક્રને એક, કલંકોનાં સ્થાનોને સમય સામે દર્શાવતી આકૃતિમાં દર્શાવીએ તો, ‘પતંગિયાની પાંખો’ જેવી આકૃતિ સર્જાય છે. આ આકૃતિ હવે Maunder Butterfly Diagram તરીકે પ્રસિદ્ધ છે અને તેમાં પણ સૂર્યકલંકોની ક્રિયાશીલતાનું ચક્ર પણ સ્પષ્ટ જણાઈ આવે છે.
આકૃતિ 1 : મોટા ટેલિસ્કોપ વડે લેવાયેલ સૂર્યકલંકની તસવીર. કેન્દ્રનો શ્યામવિસ્તાર Umbra કહેવાય. તેને ફરતો વિસ્તાર Penumbra કહેવાય છે.
આકૃતિ 2 : ‘પતંગિયાની પાંખ’ જેવી જણાતી, Maunder Butterfly Diagram નામે ઓળખાતી આકૃતિ. X અક્ષ પર વર્ષોમાં સમય છે. Y અક્ષ પર તે સમયે જણાતાં કલંકોનાં, સૂર્યની સપાટી પર અક્ષાંશમાં દર્શાવેલ સ્થાન છે.
1910માં જ્યૉર્જ એલરી હેલ (George Ellery Hale) નામના વૈજ્ઞાનિકે સૂર્યકલંકોના વિસ્તારમાંથી આવતા પ્રકાશનો વર્ણપટીય (spectroscopic) અભ્યાસ કરીને તે પ્રકાશની વર્ણપટીય રેખાઓમાં જણાતી ઝીમાન અસર(zeeman effect)ના આધારે શોધ્યું કે કલંકોનો વિસ્તાર ~ 3500 ગોસ જેવું પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્ર ધરાવતો હોય છે. (પૃથ્વીની સપાટી પરની ચુંબકીય તીવ્રતા સરેરાશ 0.3 ગોસ જેટલી જ છે.) આ પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં સૂર્યની સપાટી પરના વીજાણુઓનો પ્રવાહ સીમિત થતો હોવાથી આકૃતિ 1માં દર્શાવેલ પ્રકારની ઉપચ્છાયા વિસ્તારની દાણાદાર રચના સર્જાય છે. આ ઉપરાંત એવું પણ જણાયું કે, કલંકો મહદ્અંશે નજીક નજીક આવેલ ‘યુગ્મ’ પ્રકારનાં હોય છે; જે એકબીજાંથી વિરુદ્ધ ચુંબકીયતા ધરાવતાં હોય છે. કોઈ એક ચક્ર દરમિયાન સૂર્યના એક ગોળાર્ધ પરનાં કલંકયુગ્મોમાં હમેશાં અગ્રેસર કલંક એક જ પ્રકારની ધ્રુવીયતા ધરાવતું હોય છે જ્યારે અનુગામી કલંક તેનાથી વિરુદ્ધ પ્રકારની ધ્રુવીયતા ધરાવતું હોય છે. અન્ય ગોળાર્ધમાં તે સમયે, અગ્રેસર અને અનુગામી યુગ્મોની ધ્રુવીયતા આનાથી વિરુદ્ધ પ્રકારની હોય છે. ત્યાર પછીના બીજા ક્રિયાશીલતાના ચક્રમાં ગોળાર્ધોમાં આ પરિસ્થિતિ ઊલટાઈ જાય છે ! હેલના આ અગત્યના સંશોધન દ્વારા પુરવાર થયું કે સૂર્યકલંકો સર્જાવાની ઘટનાના મૂળમાં તો સૂર્યની ચુંબકીય ક્રિયાશીલતા છે અને આ ચુંબકીય ક્રિયાશીલતાનું ચક્ર સરેરાશ 11 નહિ, પરંતુ 22 વર્ષનું છે. દર 11 વર્ષને ગાળે સૂર્યની ચુંબકીય પરિસ્થિતિ ઊલટાઈ જાય છે, એ ઘટના HaleNicolsonના નિયમ તરીકે જાણીતી છે.
સૂર્યની ક્રિયાશીલતાનાં ક્રમિક ચક્રો એકસરખી પ્રબળતા ધરાવતાં હોતાં નથી, પરંતુ તેમાં સારો એવો ફેરફાર થતો રહે છે; વળી ચક્રીયતાનો સમયગાળો પણ સરેરાશ 11 વર્ષનો હોય છે, વાસ્તવિક ગાળો 8થી 15 વર્ષ જેવો હોઈ શકે. વળી કેટલાક એવા પણ સમયગાળાઓ આવેલ જણાયા છે કે જે દરમિયાન ક્રિયાશીલતા એકદમ ઘટી ગઈ હોય. આવો એક ઘણો જાણીતો થયેલ સમયગાળો 1645થી 1710નાં વર્ષોનો હતો, જે Maunder minimum તરીકે જાણીતો થયો છે. સાથે સાથે આ જ સમયગાળા દરમિયાન સમગ્ર યુરોપ શીતલહરની ઝપટમાં આવી ગયું હતું, જેથી આ સમયગાળો લઘુ હિમયુગ (mini ice age) તરીકે પણ ઓળખાવાયો છે. શું આ બે ઘટનાઓ પરસ્પર સંબંધિત હતી ? આ એક હજી વણઊકલ્યો પ્રશ્ન છે; પરંતુ એક પ્રબળ માન્યતા અનુસાર પૃથ્વીની આબોહવા પર સૂર્યની ક્રિયાશીલતાની સારી એવી અસર છે; જ્યારે સૂર્ય વધુ ક્રિયાશીલ હોય ત્યારે તેના દ્વારા થતા પ્રકાશના ઉત્સર્જનમાં તો ખાસ ફેરફાર થતો નથી જણાતો; પરંતુ જ્યારે તે વધુ ક્રિયાશીલ હોય (અર્થાત્ કલંકો વધુ સંખ્યામાં સર્જાયાં હોય) ત્યારે તેના દ્વારા થતા અલ્ટ્રાવાયોલેટ અને X વિકિરણોના પ્રમાણમાં મોટો વધારો થયેલો જણાય છે. પરિણામે પૃથ્વીનું અયનમંડળ (ionosphere) વધુ પ્રબળ થાય છે. આડકતરી રીતે આ પૃથ્વીની આબોહવાને અસર કરતું મનાય છે.
સૂર્યના પ્રકારના અન્ય તારાઓમાં પણ હવે આવા પ્રકારની ચક્રીય ચુંબકીય ક્રિયાશીલતા પ્રવર્તતી હોય છે એવું તાજેતરના સંશોધનથી ફલિત થયું છે. આ ઘટના પાછળના ભૌતિકવિજ્ઞાનમાં ઊતરવાનું અહીં જરૂરી માન્યું નથી.
જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ