સૌર ચક્ર (solar cycle) : સૌરકલંકોની સંખ્યામાં 11 વર્ષના ગાળે નિયમિત રીતે થતી વધઘટ.

જો યોગ્ય ઉપકરણ દ્વારા સૂર્યની તેજસ્વી તકતીનું અવલોકન કરાય તો તેના પર અવારનવાર ઝીણાં શ્યામરંગી ટપકાં જોવા મળે છે, જે ‘સૌરકલંક’ (sun-spot) કહેવાય છે. [ધ્યાનમાં રાખવાનું કે સૂર્યની તકતીને નરી આંખે જોવાનું આંખોને હાનિકારક છે. ટેલિસ્કોપથી જોવાનું તો અત્યંત હાનિકારક નીવડે.] આ સૌરકલંકોનું અસ્તિત્વ તો ગેલિલિયો(Galelio)એ છેક 1610માં તેના ટેલિસ્કોપ વડે કરાયેલ સૂર્યનાં અવલોકનોમાં નોંધ્યું હતું. (અને ટેલિસ્કોપથી સૂર્યને જોવાની તેની ભૂલ જ તેના પાછલી વયના અંધાપા માટેનું કારણ હતી.) આમ સૌરકલંકોના અસ્તિત્વની સૌપ્રથમ સ્પષ્ટ નોંધ ગેલિલિયોએ કરી (જોકે તેનાં થોડાં હજાર વર્ષ પહેલાં ચીનના અવલોકનકારોએ નરી આંખે પણ સૂર્ય પર આવાં ટપકાં ઉદભવતાં નોંધેલ છે). ગેલિલિયોના અવલોકન બાદ ટેલિસ્કોપથી સૂર્યની સપાટીનાં વ્યવસ્થિત અવલોકનો લેવાવાની શરૂઆત થઈ અને પરિણામે 1850માં શ્વાબે (Schwabe) નામના વૈજ્ઞાનિકે એક અગત્યની શોધ કરી કે આ સૌરકલંકોની સંખ્યામાં 11 વર્ષના સમયગાળે નિયમિત વધઘટ થતી જણાય છે. આ શોધને ‘સૌર ચક્ર’ એટલે કે Solar cycleની શોધનો પાયો ગણાય. ત્યાર બાદ વુલ્ફ (Wolf) નામના વૈજ્ઞાનિકે સૂર્ય પરની આ ચક્રીય ક્રિયાશીલતાનું માપ દર્શાવવા માટે તેની કોઈ પણ સમયે સંખ્યા દર્શાવવાની નોંધ લેવાની પદ્ધતિ શરૂ કરી અને હવે આ ક્રિયાશીલતાનું માપ ‘વુલ્ફ આંક’ (Wolf number) તરીકે નિયમિત રીતે પ્રસિદ્ધ થાય છે. લાંબા સમયનાં અવલોકનોમાં જણાય છે કે સૌરકલંકોની આ ક્રિયાશીલતાનું ચક્ર બિલકુલ નિયમિત નથી, તેની સરેરાશ અવધિ જ 11 વર્ષની છે; જેમાં બે-ત્રણ વર્ષ જેવો ફેરફાર થતો પણ જણાય છે.

સૌર ચક્ર દરમિયાન કલંકોના સ્થાન (અક્ષાંશ) વિરુદ્ધ સમયની આકૃતિ, પતંગિયાની પાંખો જેવી

ત્યાર પછીનાં અવલોકનોમાં એક મહત્વની શોધ એ થઈ કે લઘુતમ કલંકો બાદ નવા શરૂ થતા ચક્રમાં સૌપ્રથમ કલંકો સૂર્યની તકતી પરના ~30° અક્ષાંશ પરના વિસ્તારો પર સર્જાય છે અને જેમ જેમ ચક્રનો સમય આગળ વધતો જાય તેમ તેમ તે નીચેના અક્ષાંશના વિસ્તારોમાં સર્જાતા જાય છે અને ચક્રના અંત સમયે તે વિષુવવૃત્તના વિસ્તારોમાં જણાય છે. કોઈ પણ એક સૌરકલંકનો જીવનકાળ એકાદ-બે માસ જેટલો હોય. કલંકનો વિસ્તાર ~10,000 કિલોમીટર જેવો હોય જે પૃથ્વીના કદ કરતાં પણ મોટો વિસ્તાર છે; પરંતુ સૂર્યના 14 લાખ કિલોમીટર વ્યાસની સરખામણીમાં તો એ ટપકા જેવો જ જણાય ! ચક્ર દરમિયાન કલંકો ઉદભવવાના સ્થાનની વિષુવવૃત્ત તરફ સરકવાની ઘટના, Sporerના નિયમ તરીકે ઓળખાય છે. ઉપરાંત મહદંશે કલંકો યુગ્મસ્વરૂપે જોડકાંમાં જણાય છે. 1908માં Hale નામના વૈજ્ઞાનિકે શોધ્યું કે સૂર્યકલંકના સ્થાને સૂર્યની સપાટી પર ~3,500 ગોસ જેવું પ્રબળ સ્થાનિક ચુંબકીય ક્ષેત્ર અસ્તિત્વ ધરાવે છે. કલંક બહારના વિસ્તારમાંનું ચુંબકીય ક્ષેત્ર માત્ર બે-ત્રણ ગૉસ જેવું નિર્બળ હોય છે. (પૃથ્વીની સપાટી પરના ચુંબકીય ક્ષેત્રની તીવ્રતા ~0.3 ગૉસ જેવી હોય છે.) સૂર્યકલંકોનાં જોડકાંમાં જો એક કલંક એક પ્રકારની ચુંબકીય ધ્રુવીયતા દર્શાવતું હોય તો અન્ય કલંક વિરુદ્ધ પ્રકારની ધ્રુવીયતા દર્શાવે છે. આમ જણાય છે કે સૂર્યકલંકના ક્ષેત્રમાં કલંકયુગ્મને સાંકળતું પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોય છે  દોરડાના ગાળિયા જેવું. Haleની એક અન્ય મહત્વની શોધમાં જણાયું કે કોઈ એક સૌરક્રિયાશીલતાના ચક્ર દરમિયાન સૂર્યના એક ગોળાર્ધમાં અગ્રેસર કલંકો હંમેશાં એક પ્રકારની ધ્રુવીયતા ધરાવે છે, જ્યારે તે જ સમયે બીજા ગોળાર્ધમાં વિરુદ્ધ ધ્રુવીયતાનાં કલંકો અગ્રેસર હોય છે; અને ત્યાર પછીના ચક્રમાં પરિસ્થિતિ ઊલટી થયેલ જણાય છે. આમ સૂર્યકલંકોની 11 વર્ષની જણાતી ક્રિયાશીલતા પાછળ મૂળભૂત રીતે તો 22 વર્ષની ચુંબકીય ક્રિયાશીલતા રહેલી છે. આ 22 વર્ષની ચુંબકીય ક્રિયાશીલતા હવે Hale ચક્ર (Hale cycle) નામે ઓળખાવાય છે.

સૌરકલંકોના સૂર્યની તકતી પરના સ્થાનને એક અક્ષ લઈને બીજા અક્ષ ઉપર ‘સમય’ દર્શાવાય તો એક ‘પતંગિયાની પાંખો’ જેવી આકૃતિ સર્જાય છે (જુઓ આકૃતિ). આ Butterfly Diagramની શોધ મૌન્ડેર (Maunder) નામના વૈજ્ઞાનિકે કરી હતી. મૌન્ડેરે એક મહત્વની તારવણી કરી કે લાંબા સમયગાળે કોઈ વખત સારી એવી સમય-અવધિ માટે સૂર્યની ક્રિયાશીલતા નબળી પડી જતી જણાય છે. આવો એક ગાળો (પરોક્ષ તારવણી પરથી) 1650થી 1715નાં વર્ષો દરમિયાન ગયેલો જણાય છે જે હવે મૌન્ડેર લઘુતમ નામે જાણીતો થયો છે. યોગાનુયોગ આ જ વર્ષો દરમિયાન સમગ્ર યુરોપ સવિશેષ ઠંડી અનુભવી રહ્યું હતું; પરંતુ બે ઘટનાઓને સાંકળતું કોઈ વૈજ્ઞાનિક કારણ છે કે કેમ તે વધુ સંશોધન માગી લેતો વિષય છે. દૂરના ભૂતકાળમાં પણ આવા અન્ય સૌરક્રિયાશીલતા ચક્રનાં લઘુતમો સર્જાયેલ હોવાના પરોક્ષ પુરાવાઓ છે.

પ્રબળ સ્થાનિક ચુંબકીય ક્ષેત્રના વિસ્તારમાં સૂર્યની સપાટી પર પ્રવર્તતા ઊર્ધ્વગામી પ્રવાહો રૂંધાઈ જાય છે. આમ સપાટી નીચેના વધુ ઉષ્મ વાયુપ્રવાહ સપાટી સુધી નહિ પહોંચવાને કારણે જ આ વિસ્તાર આસપાસના વિસ્તાર કરતાં ઓછા તાપમાને હોય છે. સૂર્યની સપાટી પરનું સરેરાશ તાપમાન ~ 6,000 કેલ્વિન જેવું હોય જ્યારે આ કલંક વિસ્તારનું તાપમાન ~ 4,500 કેલ્વિન જેવું હોય. તાપમાન ઘટતાં ઉત્સર્જન ઘટતું હોવાથી જ આ વિસ્તારો, આસપાસના વિસ્તારની સપાટીની સરખામણીમાં શ્યામરંગી જણાય છે. સૂર્યની સપાટીથી શરૂ કરતા તેના કેન્દ્રથી આશરે એક તૃતીયાંશ જેવી ઊંડાઈ સુધીના વિસ્તારમાં પ્રબળ ઊર્ધ્વગામી વાયુપ્રવાહો અસ્તિત્વ ધરાવે છે અને સંવહની વિસ્તાર (Convective Zone) તરીકે ઓળખાતા આ વિસ્તારમાં ઊર્ધ્વગામી વાયુપ્રવાહોને કારણે જે વીજાણુપ્રવાહો સર્જાય છે તેની સાથે સંકળાયેલ ચુંબકીય ક્ષેત્ર સૂર્યકલંકોના વિસ્તારના પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્ર માટે કારણભૂત છે; પરંતુ આ ઘટના ચક્રીય સ્વરૂપે સર્જાવાની પાછળના વૈજ્ઞાનિક રહસ્યમાં આપણે વધુ વિગતમાં અત્રે નહિ જઈએ.

સૂર્યની ચુંબકીય ક્રિયાશીલતા જ્યારે મહત્તમ હોય, એટલે સૂર્યકલંકો પણ મોટી સંખ્યામાં હોય ત્યારે સૂર્ય પર અવારનવાર મોટા વિસ્ફોટો (flares) સર્જાતા જણાય છે. આ સમયે પ્રબળ વીજાણુપ્રવાહો વછૂટે છે અને અવકાશમાં પ્રસરતા આ પ્રવાહની ઝપટમાં જો પૃથ્વી આવી જાય તો પૃથ્વીના ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં પણ ઝંઝાવાતી વિક્ષોભો સર્જાય છે. આને કારણે મહત્તમ ક્રિયાશીલતાનાં વર્ષો દરમિયાન ધ્રુવીય પ્રદેશોમાં અરોરા(Aurora)ની ઘટના વધુ પ્રમાણમાં નોંધાય છે અને ઉચ્ચ અક્ષાંશના પ્રદેશોમાં વિદ્યુત-વિતરણ-પ્રણાલીઓમાં પણ ઘણી વાર ભંગાણ પડે છે.

સામાન્ય રીતે ક્રિયાશીલતા વધુ હોય તેવાં વર્ષોમાં સૂર્યના રંગાવરણ (chromosphere) વિસ્તારમાંથી વધુ માત્રામાં X કિરણો અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ વિકિરણો ઉત્સર્જાય છે. આ વિકિરણો પૃથ્વીના ઉચ્ચ વાતાવરણમાં શોષાતાં હોવાથી તે વિસ્તારનું તાપમાન ઊંચું રહે છે. આ કારણે વાતાવરણ વિસ્તૃત થતાં નિશ્ચિત ઊંચાઈ (~ 500 km. જેવી) પર વાતાવરણની ઘનતા વધે છે અને તે વિસ્તારમાં ઘૂમતા કૃત્રિમ ઉપગ્રહો વધુ ઘર્ષણ અનુભવવાને કારણે ઓછો સમય ટકે છે ! ઉપરાંત, જ્યારે શક્તિશાળી વીજાણુપ્રવાહોની ઝપટમાં પૃથ્વી આવી જાય ત્યારે કૃત્રિમ ઉપગ્રહોનાં ઉપકરણોને પણ નુકસાન થવાની શક્યતાઓ રહે છે. આમ સૌરક્રિયાશીલતાના ચક્રની પ્રબળતા પર નજર રાખતા રહેવાનું હવે ઘણું આવશ્યક બન્યું છે.

જ્યોતીન્દ્ર ન. દેસાઈ