પુર:સરણ (precession) : કોઈ પદાર્થ પોતાની ધરી ઉપર પરિભ્રમણ કે ઘૂર્ણી ગતિ (spin) કરતો હોય ત્યારે બાહ્ય રીતે તેના ઉપર બળયુગ્મ (બળ-આઘૂર્ણ, torque) લગાડતાં તેના પરિભ્રમણ-અક્ષમાં પ્રાપ્ત થતો કોણીય વેગ. આ પ્રકારની પુર:સરણીય ગતિ ભમરડામાં, જાયરૉસ્કોપ(gyroscope)માં, અવકાશીય પદાર્થોમાં, ઇલેક્ટ્રૉન જેવા વિદ્યુતભારિત કણોમાં જોવા મળે છે.

આકૃતિ 1

પોતાની ધરી ઉપર ઝડપથી પરિભ્રમણ કરતા ભમરડામાં ડોલન-ગતિ અથવા પુર:સરણ જોવા મળે છે. આકૃતિ 1માં પુર:સરણ કરતો ભમરડો દર્શાવેલ છે, જે ગુરુત્વાકર્ષીય બળયુગ્મના કારણે Z અક્ષની દિશામાં પુર:સરણ કરે છે. પુર:સરણનો વેગ નીચે પ્રમાણે મેળવી શકાય છે :

 

અહીં IZ એ Z-અક્ષની દિશામાં જડત્વ-આઘૂર્ણ (moment of inertia) છે, m ભમરડાનું દળ છે,  સ્પિન-વેગ છે તથા g ગુરુત્વપ્રવેગ છે. આકૃતિમાં θ એ ભમરડાનો ઊર્ધ્વ દિશા સાથેનો નમન-કોણ છે. ઝડપથી સ્પિન કરતા ભમરડામાં ધીમું પુર:સરણ જોવા મળે છે.

જાયરૉસ્કોપ એક એવા પ્રકારનું સાધન છે, જેમાં એક ભારે દળદાર પદાર્થ પોતાની ધરી ઉપર ઝડપથી પરિભ્રમણ કરતો હોય છે અને તેથી તે કોઈ એકકોણીય સંદર્ભની દિશામાં સ્થિર રહી શકે છે. તેની ઉપયોગિતા ન્યૂટનના બીજા નિયમના એક વિશિષ્ટ પ્રકાર ઉપર આધારિત છે, જે દર્શાવે છે કે ઝડપથી પરિભ્રમણ કરતો કોઈ દળદાર પદાર્થ બાહ્ય દખલરૂપ બળયુગ્મને કારણે પોતાની અવસ્થામાં થતા ફેરફારને અવરોધે છે, અને પરિણામે બળયુગ્મની દિશાને લંબ રૂપે પુર:સરણ પામે છે. ઝડપી પરિભ્રમણ એક પ્રકારની સ્થિરતા આપે છે, માટે ધરીની દિશા બદલવા માટે વધારે બળયુગ્મ જરૂરી છે. આ કારણે જાયરૉસ્કોપ સમુદ્રમાં જહાજની સ્થિરતા માટે વપરાય છે. તે ઉપરાંત, તે હવાઈ તેમજ સામુદ્રિક જહાજોની દિશા જાણવા માટેના કંપાસમાં પણ વપરાય છે. વિમાનોના ઉડ્ડયન દરમિયાન તેના પંખા, એન્જિનોમાંના ગૅસ-ટર્બાઇન રોટર, જેટ-એન્જિનોમાંના કમ્પ્રેસર વગેરે ઉપર તેમના પંખા આઘૂર્ણ આપે છે, જે ઉડ્ડયન દરમિયાન દિશા-પરિવર્તન વખતે અસરકર્તા બને છે.

એકસમાન ચુંબકીય ક્ષેત્ર(uniform magnetic field)માં પોતાના અક્ષ ઉપર પરિભ્રમણ કરતા વિદ્યુતભારો પણ એક સમાન રીતે પુર:સરણ કરે છે, જે લાર્મર પુર:સરણ તરીકે ઓળખાય છે. આ પુર:સરણ અંગેનું પ્રમેય જે. લાર્મરે (J. Larmor) 1897માં આપ્યું હતું. લાર્મરનું આ પુર:સરણ ભૌતિકશાસ્ત્રમાં પરમાણુ ચુંબકીય અનુનાદ (nuclear magnetic resonance-NMR), ઇલેક્ટ્રૉન ઘૂર્ણ અનુનાદ (electron spin resonance) તથા અન્ય વર્ણપટીય સિદ્ધાંતો સમજવા માટે ઉપયોગી છે.

આકૃતિ 2

ખગોળીય કિસ્સાઓમાં પણ પુર:સરણ જોવા મળે છે. પૃથ્વી માટે પણ પુર:સરણ જાણીતું છે. ખવિષુવવૃત્ત (celestial equator) અને અયનવૃત્ત (ecliptic circle) જે બિંદુઓ પાસે પરસ્પરને છેદે છે તે સંપાત(equinox)-બિંદુઓ તરીકે ઓળખાય છે. પૃથ્વી ધ્રુવો પાસે ચપટી અને વિષુવવૃત્ત પાસે ઊપસેલી (bulged) હોવાથી અને ધરી ઉપર નમેલી હોવાથી, સૂર્ય અને ચંદ્રના ગુરુત્વાકર્ષણબળના કારણે એક પ્રકારની બળયુગ્મની ચાકમાત્રા પૃથ્વી ઉપર તેની ભ્રમણકક્ષામાં ઉત્પન્ન થાય છે, જે સંપાતો(equinoxes)ના પુર:સરણ માટે જવાબદાર છે. સૂર્ય કરતાં ચંદ્ર પૃથ્વીની વધારે નજીક હોવાથી, ચંદ્રના કારણે ઉત્પન્ન થતા બળયુગ્મની ચાકમાત્રા સૂર્ય કરતાં વધારે હોય છે. આ પ્રકારના બળયુગ્મને કારણે પૃથ્વીની પરિભ્રમણ-ધરી તેની ભ્રમણકક્ષાના લંબ  સાથે એક પ્રકારનો શંકુ રચે છે અને તેનો પુર:સરણકાળ 26,000 વર્ષનો હોય છે. તેની દિશા પૃથ્વીના તેની ધરી ઉપરના પરિભ્રમણની વિરુદ્ધ એટલે કે પૂર્વથી પશ્ચિમ હોય છે. આ બાબત આકૃતિ 2માં દર્શાવેલ છે. પૃથ્વીના પુર:સરણના કારણે હાલમાં પોલારિસ નામનો તારો ધ્રુવનો તારો છે, પરંતુ તે કાયમ ધ્રુવ તારો નથી રહેવાનો. વેગા નામનો તારો 12,000 વર્ષ પછી ધ્રુવ તારો બનશે. 4,600 વર્ષ પહેલાં આલ્ફા-ડ્રેકોનિસ ધ્રુવ તારો હતો. પૃથ્વીના પુર:સરણના કારણે જુદાં જુદાં નક્ષત્રો સાથે સંકળાયેલ રાશિઓની આકૃતિઓ કાયમ એકસમાન રહેતી નથી, પણ બદલાતી રહે છે.

મિહિર જોશી