સૂર્ય–મંડળ (Solar System) : સૂર્યની આસપાસ કક્ષીય ભ્રમણ કરતા ગ્રહોની પ્રણાલી. તેમાં ગ્રહો, ચંદ્ર, ખડકના ટુકડા, ધાતુઓ, બરફીલો ભંગાર અને મોટા જથ્થામાં રજનો સમાવેશ થાય છે.
સૂર્ય-મંડળમાં પૃથ્વી ઉપરાંત આઠ ગ્રહો, કેટલાક ગ્રહોની આસપાસ ભ્રમણ કરતા ચંદ્ર; લઘુગ્રહો (asteroids) જેવા પિંડ, લોખંડના લોંદા અને પથ્થરોના ઉલ્કાપિંડો; થીજેલો વાયુ અને રજ ધરાવતા ધૂમકેતુઓ; આંતરગ્રહીય (interplanetary) રજ તરીકે ઓળખાતા અપવાહી (drifting) કણો તથા વિદ્યુતભારિત કણો ધરાવતો, આંતરગ્રહીય માધ્યમ રચતો પ્લાઝ્મા વગેરેનો સમાવેશ થાય છે.
સૂર્ય-મંડળનો આકાર તકતી (disc) જેવો છે અને તે આકાશ-ગંગા(milky-way)નો સૂક્ષ્મ ભાગ છે. આકાશગંગા અબજો તારાઓ ધરાવે છે અને તેમાં સૂર્ય એક છે. સૂર્યની આસપાસ ખડકાળ (rocky) અને વાયુમય (gaseous) ગ્રહો ભ્રમણ કરે છે. આકાશગંગાનો પણ આકાર તકતી જેવો છે. તેનો વ્યાસ 105 પ્રકાશવર્ષ અને કેન્દ્ર આગળ જાડાઈ 104 પ્રકાશવર્ષ છે. પ્રકાશવર્ષ એટલે 3 × 108 મીટર/સેક્ધડના વેગથી પ્રકાશ એક વર્ષમાં જે અંતર કાપે તે. સૂર્ય-મંડળનું માપ એક પ્રકાશદિન જેટલું છે. (એક દિવસમાં પ્રકાશ જેટલું અંતર કાપે તેટલું.)
સૂર્ય-મંડળની અંદરનાં માપ ખગોલીય એકમ(astronomical unit, AU)માં લેવાય છે. એક AU એટલે પૃથ્વી અને સૂર્ય વચ્ચેનું સરેરાશ અંતર જે લગભગ 15 × 107 કિલોમીટર જેટલું હોય છે. સૂર્ય અને તેના મંડળના છેવાડાના ગ્રહ-પ્લૂટો વચ્ચેનું અંતર 39 AU જેટલું થાય છે.
સૂર્ય-મંડળના કેન્દ્રમાં સૂર્ય છે. તેનું દળ બધા જ ગ્રહોના કુલ દળ કરતાં લગભગ 740 ગણું વધારે છે. સૂર્યના પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણબળને કારણે ગ્રહો અને અન્ય નાનામોટા પિંડ વ્યવસ્થિત રીતે તેની આસપાસ ભ્રમણગતિ કરે છે.
સૂર્યની અંદર અતિ ઊંચા તાપમાને હલકાં તત્ત્વોની સંલયન (fusion) પ્રક્રિયાને કારણે વિપુલ ઊર્જા વિવિધ સ્વરૂપે ઉત્સર્જન પામે છે. આ બધાં સ્વરૂપોમાં ગૅમાકિરણો, X-કિરણો; પારજાંબલી, દૃશ્ય-પ્રકાશ, અધોરક્ત કિરણો, સૂક્ષ્મતરંગો અને રેડિયો-તરંગોનો સમાવેશ થાય છે. આ સાથે પ્લાઝ્માનું પણ ઉત્સર્જન થાય છે. પ્લાઝ્માનો પ્રવાહ સમગ્ર સૂર્ય-મંડળમાં આંતરગ્રહીય માધ્યમ રચે છે. તેને સૌરપવન (solar wind) કહે છે. સૂર્યની સપાટી સતત બદલાતી રહે છે. તેની ઉપરનાં તેજસ્વી બિંદુઓ(spots)ને Plages કહે છે. કાળાં ધાબાં (Sun-spots) સતત દેખાય છે અને અદૃશ્ય થાય છે. સૂર્યની સપાટીમાંથી કેટલીક વખત વાયુઓ પ્રચંડ વેગથી ફેંકાય છે.
સૂર્યને બાદ કરતાં સૂર્યમંડળના ગ્રહો મોટામાં મોટા પિંડો છે. સૂર્ય પોતે ઊર્જા પેદા કરે છે, ઉત્સર્જિત કરે છે પણ ગ્રહો ઊર્જા પેદા કરતા નથી. આ બધા ગ્રહો સૂર્યનો પ્રકાશ જ્યારે તેમના ઉપર આપાત થાય છે ત્યારે તેનું પરાવર્તન કરે છે અને તે રીતે દૃશ્યમાન થાય છે. બે બૃહદ ગ્રહો – ગુરુ અને શનિ રેડિયો-વિકિરણનું ઉત્સર્જન કરે છે. ગુરુના રેડિયો-તરંગો એટલા બધા પ્રબળ છે કે તેમને પૃથ્વી ઉપર રેડિયો દૂરબીન વડે ઝીલી શકાય છે. સૂર્યની નજીકના ચાર ગ્રહો – બુધ, શુક્ર, પૃથ્વી અને મંગળ – ને પાર્થિવ (terrestrial) ગ્રહો કહે છે. આ ગ્રહો મુખ્યત્વે લોખંડ અને ખડકના બનેલા છે. પાર્થિવ ગ્રહો અને પ્લૂટો નાના ગ્રહો છે. પૃથ્વીને એક, મંગળને બે અને પ્લૂટોને એક ચંદ્ર (ઉપગ્રહ) છે. બુધ અને શુક્રને ઉપગ્રહો નથી.
ચાર ગ્રહો – ગુરુ, શનિ, યુરેનસ અને નેપ્ચૂન મોટા રાક્ષસી ગ્રહો છે. આ ગ્રહો મુખ્યત્વે હાઇડ્રોજન, હિલિયમ, એમોનિયા અને મિથેન વાયુઓ ધરાવે છે. પાર્થિવ ગ્રહોની સરખામણીમાં આ ગ્રહો જૂજ લોખંડ અને ખડકો ધરાવે છે. આ વિરાટ ગ્રહો કેટલાક ઉપગ્રહો ધરાવે છે. ખાસ તો શનિના તેજસ્વી વલયો દૂરબીન વડે સહેલાઈથી જોઈ શકાય છે.
બધા જ ગ્રહોની આસપાસ અલગ અલગ પ્રમાણમાં વાયુઓ રહેલા છે. ગ્રહની આસપાસના વાયુઓને વાતાવરણ કહે છે. પૃથ્વી એકમાત્ર એવો ગ્રહ છે, જેનું વાતાવરણ જીવનપોષક ઑક્સિજન વાયુ અને જળ ધરાવે છે.
લઘુગ્રહો – એસ્ટેરૉઇડો – નાના અનિયમિત આકારના ધાતુ કે ખડકોના અથવા બંનેના મિશ્રણના બનેલા છે. મોટાભાગના લઘુગ્રહો મંગળ અને ગુરુની કક્ષાઓ વચ્ચેના વિસ્તારમાં જોવા મળે છે. લગભગ 4,000 લઘુગ્રહોની કક્ષાઓ ખગોળવિદોએ નક્કી કરી છે. તેમાંના 30 લઘુગ્રહોનો વ્યાસ 190 કિલોમિટરથી વધારે છે. બીજા ઘણાનો વ્યાસ 1.5 કિલોમિટરથી ઓછો છે. મંગળ અને ગુરુની વચ્ચેના વિસ્તારમાં ઘણા રજકણો છે, જે ખગોળવિદોના માનવા પ્રમાણે લઘુગ્રહોની અંદર-અંદરની અથડામણોને લીધે પેદા થયેલ હોવાનું મનાય છે.
સૂર્ય-મંડળનો અંદરનો ભાગ
ઉલ્કાપિંડો લોખંડ અને ખડકોના બનેલા હોય છે અને તે લઘુગ્રહોની આંતર-અથડામણથી પેદા થતા હોય છે. જ્યારે ધૂમકેતુઓના ટુકડાઓમાં વિભાજન થાય છે ત્યારે પણ પેદા થાય છે. કેટલાક ઉલ્કાભ (meteoroids) પૃથ્વીના વાતાવરણમાં દાખલ થતા પ્રચંડ વેગને કારણે પેદા થતા ઘર્ષણબળથી સળગી ઊઠે છે. વાતાવરણમાં પડે ત્યારે તેમને ઉલ્કા (meteor) કહે છે. પૃથ્વીની સપાટી ઉપર પડતા આવા ટુકડાને ઉલ્કાપિંડ (meteorites) કહે છે.
સૂર્યની આસપાસ પણ ધૂમકેતુઓ ઘૂમતા હોય છે. 4 જુલાઈ, 2005ના રોજ ટેમ્પલ-1 ધૂમકેતુ સૂર્યની પાસે થઈને પસાર થયો. નાસા (NASA), એસા (ESA) અને બીજાં રાષ્ટ્રોના સહયોગથી ડીપ-ઇમ્પેક્ટર છોડીને ટેમ્પલ-1ના નક્કર અંતર્ભાગ (core) સાથે સફળતાપૂર્વક અથડાવવામાં આવ્યો. અથડામણ સાથે અવકાશમાં સુંદર પ્રકાશિત નઝારો વિજ્ઞાનીઓને તેમના દૂરબીન (કે ઉપકરણ) વડે જોવા મળ્યો અને તે રીતે ટેમ્પલ-1ના ગર્ભનો અભ્યાસ કરવાની તક મળી. આ અભ્યાસ વડે સૂર્ય-મંડળની ઉત્પત્તિ અને વિકાસને લગતી વિશેષ માહિતી મળવા સંભવ છે.
ધૂમકેતુઓના મુખ્યત્વે ત્રણ ભાગ છે : (1) થીજેલા વાયુ અને રજથી બનેલ કેન્દ્ર કે ઘનનાભિ, (2) નાભિની આસપાસનું ગોળ કોમા અથવા શીર્ષ, જે રજકણો અને વાયુઓનું મિશ્રણ ધરાવે છે અને (3) રજ અને વાયુની બનેલી પૂંછડી. ઘણાખરા ધૂમકેતુઓ સૂર્ય-મંડળની બાહ્ય બાજુએ હોય છે. કેટલાક સૂર્યની નજીક આવે છે ત્યારે તેમનું શીર્ષ ઝળકે છે અને લાંબી પૂંછડી પ્રકાશિત થાય છે. આને કારણે અત્યંત મનોહર દૃશ્ય જોવા મળે છે.
સૂર્ય-મંડળની રચના વિશે વિગતવાર અને સંપૂર્ણપણે વર્ણન કરવા ખગોળવિદો પાસે પૂરતી માહિતી નથી. આ બાબતે ઘણાં ઘણાં સૂચનો થયાં છે, પણ તેમાંથી ખાસ કોઈ અર્થ નીકળતો નથી. વીસમી સદીના મધ્ય સુધી સૂર્ય-મંડળની રચના નીચેનાં પાંચ અવલોકનો ઉપર આધારિત છે :
(1) સૂર્ય અને સૂર્ય-મંડળના ઘણાખરા ભાગો તેમના કેન્દ્રમાંથી પસાર થતી અક્ષની આસપાસ પ્રચક્રણ (spin) કરે છે. (2) ઘણાખરા ઘટકો સૂર્યની પ્રચક્રણદિશામાં જ ભ્રમણ કરે છે. (3) સૂર્યની આસપાસ જે રીતે ગ્રહો ભ્રમણ કરે છે તે રીતે તેમના ઉપગ્રહો ભ્રમણ કરે છે. (4) સૂર્યથી દૂર જતાં ગ્રહોની કક્ષાઓ વચ્ચે અંતર વધતું જાય છે. (5) સૂર્ય-મંડળની રચના ગોળાકાર હોય છે.
ઉપરનાં અવલોકનોને આધારે જે તે સિદ્ધાંત તૈયાર કરવામાં આવ્યા છે, તેમને બે ભાગમાં વહેંચી શકાય છે : (1) અદ્વૈત (monistic) અને (2) દ્વૈત (dualistic). કેટલાક ખગોળવિદોનું માનવું છે કે એક દિવસે અદ્વૈત સિદ્ધાંતો સાચા ઠરશે.
અદ્વૈત સિદ્ધાંતો : આ સિદ્ધાંતો એવી માન્યતા ઉપર રચાયેલા છે, જેમાં વાયુના એક જ સમતલ વાદળ[જેને સૌર નિહારિકા (solar nebulae) કહે છે.]માંથી રચાયેલ છે. કેટલાક અદ્વૈત સિદ્ધાંતો મુજબ સૂર્ય-મંડળના બધા જ ઘટકો એક જ સમયે રચાયા હતા. બીજા કેટલાક સિદ્ધાંતોમાં એવું મનાય છે કે પહેલાં સૂર્યનું નિર્માણ થયું અને ત્યારબાદ વધેલા વાયુમાંથી ગ્રહો અને બીજા પદાર્થો (પિંડો) બન્યા. આવો સિદ્ધાંત સૌપ્રથમવાર સત્તરમી સદીમાં ફ્રેન્ચ વિજ્ઞાની અને તત્ત્વચિંતક રેને દેકાર્તે (Rene Descartes) સૂચિત કરેલ. અઢારમી સદીના ઉત્તરાર્ધમાં ફ્રાન્સના પિયરે સાયમન લાપ્લાસે (Pierre Simon Laplace) સૂચિત કર્યું કે અદ્વૈત સિદ્ધાંત નેબ્યુલર પરિકલ્પના છે.
દ્વૈત સિદ્ધાંતો : તેમાં એવું મનાય છે કે જ્યારે કોઈ અતિભારે પદાર્થ સૂર્યની પાસે થઈને પસાર થયો ત્યારે સૂર્ય-મંડળ રચાયું. આ સિદ્ધાંત પ્રમાણે સૂર્ય પાસે થઈને પસાર થતો ભારે પદાર્થ ગુરુત્વાકર્ષણને લીધે સૂર્યમાંથી વાયુની ધારાઓ ખેંચી કાઢતો. આવા ખેંચાયેલા વાયુમાંથી ગ્રહો અને બીજા પદાર્થો બન્યા હોય. આવો સિદ્ધાંત અઢારમી સદીના ફ્રેન્ચ વિજ્ઞાની કૉમ્તે દ્ બફુને (Comte de Buffon) સૂચિત કર્યો હતો. વીસમી સદીના પૂર્વાર્ધમાં અમેરિકાની શિકાગો યુનિવર્સિટીના વિજ્ઞાનીઓ થૉમસ ચેમ્બર્લિન અને ફૉરેસ્ટ મોલ્ટેન દ્વૈત સિદ્ધાંતને ગ્રહાણુ પરિકલ્પના (planetesimal hypothesis) તરીકે ઓળખાવ્યો. વીસમી સદીના મધ્યે સૂર્ય-મંડળની રચના બાબતે વિજ્ઞાનીઓએ સારો એવો પ્રકાશ પાડ્યો. ખગોળવિદોએ શોધી કાઢ્યું છે કે આકાશગંગાની વય સૂર્ય-મંડળની વય કરતાં ઓછામાં ઓછી બેગણી વધારે છે. આથી જે પ્રક્રિયાઓએ તારાવિશ્વો(galaxies)ની રચનામાં ભાગ ભજવ્યો તેવી પ્રક્રિયાઓ સૂર્યના નિર્માણની બાબતે હોઈ શકે.
સૂર્ય–મંડળનો કાળક્રમ : એવું મનાય છે કે, ખાસ કરીને સુપરનોવા વિસ્ફોટ દરમિયાન તારાઓમાં ભારે તત્ત્વોનું નિર્માણ થયું. વિસ્ફોટ દરમિયાન તારક આવાં તત્ત્વો જે ન્યૂક્લિયર પ્રક્રિયા અંતર્ગત બહાર ફેંકે છે અને તે વિતરિત થાય છે. આમાંના કેટલાક પદાર્થો અસ્થિર એટલે કે રેડિયોઍક્ટિવ છે. તેમનો ક્ષયકાળ સેકન્ડથી માંડીને અબજો વર્ષ સુધીનો છે. દીર્ઘાયુ રેડિયોઍક્ટિવ સમસ્થાનિકો (isotopes) હજુએ મળી રહે છે. આવા રેડિયોઍક્ટિવ સમસ્થાનિકોના અભ્યાસને આધારે સૂર્ય-મંડળની રચનાની ઐતિહાસિક રૂપરેખા મળી રહે છે.
યુરેનિયમ, થોરિયમ અને પોટૅશિયમના સમસ્થાનિકો પૃથ્વી અને ઉલ્કાપિંડોની વયનો અંદાજ 4.5 × 109 વર્ષ આપે છે. બની શકે કે આ વય સૂર્ય-મંડળની વય પણ હોય.
સૂર્ય-મંડળના ઇતિહાસને આનુષંગિક ધ્યાનાર્હ માહિતીઓ રેડિયો-ઍક્ટિવ સમસ્થાનિક પ્લૂટોનિયમ244 (અર્ધજીવનકાળ 8.3 × 107 વર્ષ) અને આયોડિન સમસ્થાનિક-129(અર્ધજીવનકાળ 1.7 × 107 વર્ષ)ને આધારે મળે છે. આ બંને સમસ્થાનિકો સૂર્ય-મંડળની રચના સમયે મોજૂદ હતા. આથી તેમના રેડિયોઍક્ટિવ ક્ષયને કારણે વધુ ચોક્કસ માહિતી મળે છે.
પેલેડિયમ-107 (અર્ધજીવનકાળ 6.5 × 106 વર્ષ) અને ઍલ્યુનિયમ-26 (અર્ધજીવનકાળ 7.3 × 105 વર્ષ) જે સૂર્ય-મંડળના પ્રારંભે હયાત હતા તે ચોંકાવનારી ઐતિહાસિક માહિતી પૂરી પાડે છે.
સૂર્ય-મંડળની રચના સમયે જે તાપમાન, દબાણ અને અન્ય પરિસ્થિતિઓ પ્રવર્તતી હતી તે ઉલ્કાપિંડોના અભ્યાસથી મળી રહે છે અને નવી નવી માહિતીઓ મળતી રહે છે. ઉલ્કાપિંડની રેડિયોઍક્ટિવિટીના માપનને આધારે જાણવા મળે છે કે સૂર્ય-મંડળની રચના સમયે જ આવા પિંડ બન્યા હોય – એટલે કે આશરે 4.6 અબજ વર્ષ પહેલાં.
ચંદ્રને લગતા અભ્યાસ અને સંશોધનથી વિજ્ઞાનીઓ સારી રીતે જાણી શક્યા છે કે ચંદ્રની રચના ક્યારે અને કેવી રીતે થઈ. એવું જાણવા મળે છે કે ચંદ્ર, પૃથ્વીની જેમ, એક સમયે ભૂસ્તરશાસ્ત્રની દૃષ્ટિએ સક્રિય હતો. ચંદ્ર ઉપરથી મેળવેલા ખડકોના નમૂનાઓના અભ્યાસથી સ્પષ્ટ થાય છે કે ત્રણ અબજ વર્ષ પહેલાં ચંદ્ર ઉપર જ્વાળામુખીય વિસ્ફોટ થયો હતો.
ભારતનું મિશન ચંદ્રયાન-1 (સંભવત: 2008-2009માં) ચંદ્રની ઉત્પત્તિ, વિકાસ અને વર્તમાન પરિસ્થિતિઓનો અભ્યાસ કરી પૃથ્વી અને સૂર્ય-મંડળની રચના બાબતે કશોક પ્રકાશ પાડે તેમ છે.
ગ્રહોના અભ્યાસ ઉપરથી વિજ્ઞાનીઓ જુદાં જુદાં રાસાયણિક તત્ત્વો શોધવા માટે આશા રાખે છે, તે સમગ્ર સૂર્ય-મંડળમાં વીખરાયેલાં પડ્યાં છે. વળી શા માટે કેટલાક ગ્રહોના વાતાવરણમાં કાર્બન ડાયૉક્સાઇડનું પ્રમાણ વધારે છે તે જાણવાના પ્રયાસો પણ થઈ રહ્યા છે.
સૂર્ય બાબતે હજુ ઘણું જાણવાનું બાકી છે. તેના વિગતવાર અભ્યાસથી હજુ વધુ જાણકારી મળે તેમ છે. શા માટે (કેવી રીતે ?) તેનો અંદરનો ભાગ બાહ્ય ભાગને ગરમ કરે છે, તેના આધારે શા માટે સૌર ધાબાં દર 11 વર્ષના અંતે મહત્તમ બને છે એવું સમજાવવાના પ્રયાસો થઈ રહ્યા છે.
આંતરગ્રહીય અવકાશયાનોની મદદને આધારે સૂર્ય-મંડળના બધા ગ્રહોના અન્વેષણથી તેની ઉત્પત્તિ અને ઐતિહાસિક વિકાસ બાબતે વિપુલ માહિતીસંપદા પ્રાપ્ત થઈ છે. તેને કારણે સૂર્ય-મંડળના ચિંતનશીલ અભ્યાસ પરત્વે ભારે પ્રોત્સાહન મળ્યું છે. લાગે છે કે આ ક્ષેત્રે જ્ઞાન અને માહિતીની ક્ષિતિજોનો વિસ્તાર વધતો જ જશે.
પ્રહલાદ છ. પટેલ