सूर्य ग्रहण: विज्ञान, प्रकार और सुरक्षा

यह वह सवाल है जो लगभग हर किसी को रोक देता है। चंद्रमा महीने में एक बार पृथ्वी का चक्कर लगाता है और हर महीने हमारे और सूर्य के बीच से गुजरता है। फिर हर महीने सूर्य ग्रहण क्यों नहीं होता? अगर आपके पास इसका अच्छा जवाब नहीं है, तो अभी आपके पास इसकी प्रक्रिया की समझ नहीं है। और प्रक्रिया समझे बिना ग्रहण के चार प्रकार बस याद करने के लिए चार शब्द रह जाते हैं।

इसका जवाब करीब 5 डिग्री का झुकाव है। यही बताता है कि ग्रहण कम क्यों होते हैं, अचानक कहीं भी होने के बजाय ग्रहण-ऋतुओं में क्यों आते हैं और 18 साल की लय में क्यों दोहराते हैं, जिसे बेबीलोन के खगोलविदों ने उस समय समझ लिया था जब उन्हें यह भी नहीं पता था कि छाया बनती किससे है। शुरुआत ज्यामिति से कीजिए। इसके बाद बाकी सब, यहां तक कि सूर्य को कभी सीधे न देखने की वजह भी, अपने-आप साफ हो जाती है।

सूर्य ग्रहण असल में क्या होता है और इसे बनाने वाली दो छायाएं

सूर्य ग्रहण (solar eclipse) तब होता है जब चंद्रमा सीधे सूर्य और पृथ्वी के बीच आकर अपनी छाया हम पर डालता है। बस, बात इतनी ही है। सूर्य के साथ कुछ नहीं हो रहा होता; कोई छोटी और पास की चीज कुछ समय के लिए बहुत बड़ी और दूर की चीज के सामने आ जाती है। यह केवल अमावस्या को हो सकता है। उस समय चंद्रमा पृथ्वी के उस तरफ होता है जिस तरफ सूर्य है और उसका रोशन हिस्सा हमसे दूसरी ओर रहता है।

छाया के दो हिस्से होते हैं और असली फर्क इसी से पड़ता है। उम्ब्रा (umbra) वह अंधेरा भीतरी शंकु है जहां चंद्रमा सूर्य को पूरी तरह ढक देता है। यह छोटा होता है: जमीन तक पहुंचते-पहुंचते आम तौर पर इसकी पट्टी 100 से 160 km चौड़ी रहती है और अधिकतम करीब 267 km हो सकती है। पेनुम्ब्रा (penumbra) बाहर की बहुत बड़ी, धुंधली छाया है जहां चंद्रमा सूर्य का केवल कुछ हिस्सा ढकता है और यह हजारों किलोमीटर तक फैल सकती है। आप उम्ब्रा में खड़े हों तो पूर्णता (totality) दिखती है। पेनुम्ब्रा में, जहां लगभग बाकी सब लोग होते हैं, आंशिक ग्रहण दिखता है: सूर्य ऐसा लगता है जैसे उसमें से एक टुकड़ा काट लिया गया हो।

अपना अंगूठा उठाकर दूर की स्ट्रीटलाइट को ढकिए। सिर कुछ सेंटीमीटर हिलाइए और रोशनी फिर दिखने लगेगी। यही उम्ब्रा है: पूरी तरह ढकने वाली एक पतली नली, जिसके अंदर आपको खड़ा होना पड़ता है। इसी वजह से पूर्ण सूर्य ग्रहण पूरी दुनिया की घटना नहीं, स्थानीय घटना होता है। इसी वजह से लोग 150 km चौड़ी जमीन की पट्टी तक पहुंचने के लिए महाद्वीप पार करके उड़ते हैं।

इस पट्टी को पूर्णता का मार्ग (path of totality) कहते हैं और यह एक जगह टिकी नहीं रहती। चंद्रमा की छाया पृथ्वी की सतह पर पूर्व की ओर कम से कम करीब 1,700 km/h की रफ्तार से दौड़ती है। भूमध्य रेखा के पास यह रफ्तार इतनी होती है और ऊंचे अक्षांशों पर उससे भी ज्यादा, इसलिए किसी एक जगह पर पूर्णता केवल कुछ मिनट रहती है। सैद्धांतिक अधिकतम 7 मिनट 32 सेकंड है। ज्यादातर पूर्ण ग्रहण आपको दो से तीन मिनट देते हैं। मार्ग संकरा है और पृथ्वी का ज्यादातर हिस्सा पानी है, इसलिए जमीन पर किसी एक जगह को औसतन करीब 375 साल में एक बार पूर्णता दिखती है। बहुत कम लोगों ने इसे क्यों देखा है, असली वजह यही है।

400 वाला संयोग, जिसकी वजह से पूर्णता संभव होती है

पूर्णता ऐसे पैमाने के संयोग से संभव होती है जिसका सच होना भौतिकी के लिए जरूरी नहीं था। सूर्य का व्यास करीब 1.39 million km है और चंद्रमा का करीब 3,475 km, इसलिए सूर्य लगभग 400 गुना चौड़ा है। सूर्य हमसे करीब 149.6 million km दूर भी है, जबकि चंद्रमा करीब 384,400 km की दूरी पर घूमता है। यानी सूर्य लगभग 400 गुना दूर है। ये दोनों 400 एक-दूसरे का असर काट देते हैं।

इस गणित को खुद करके देखिए, क्योंकि यह संयोग पढ़ने के बजाय महसूस करने लायक है। आकाश में किसी चीज का दिखने वाला आकार उसके असली आकार को दूरी से भाग देने पर निर्भर करता है। 1.39 million को 149.6 million से और 3,475 को 384,400 से भाग दीजिए, दोनों में लगभग एक ही संख्या आएगी। दोनों पिंड करीब आधा डिग्री का कोण बनाते हैं, लगभग उतना जितना हाथ की दूरी पर आपकी छोटी उंगली का नाखून। 400 गुना छोटी चीज 400 गुना पास हो, तो वह बड़ी चीज को लगभग ठीक-ठीक ढक सकती है।

जरा सोचिए कि यह कितना अजीब है। भौतिकी में ऐसा होने की कोई मजबूरी नहीं थी। चंद्रमा थोड़ा छोटा या दूर होता, तो हमें सूर्य की रोशनी का एक स्थायी छल्ला दिखता और जमीन से सूर्य का बाहरी वातावरण कभी नहीं दिखता। वह थोड़ा बड़ा या पास होता, तो उस वातावरण को पूरी तरह ढक देता।

यह संयोग हमेशा नहीं रहेगा। चंद्रमा हर साल करीब 3.8 cm पृथ्वी से दूर जा रहा है। यह बात सतह पर लगाए गए परावर्तकों से लेजर किरणें टकराकर मापी गई है। करीब 600 million साल बाद वह सूर्य को ढकने के लिए बहुत दूर हो जाएगा और पूर्ण ग्रहण बंद हो जाएंगे। हम अभी इस खिड़की के अंदर रह रहे हैं।

सूर्य ग्रहण के चार प्रकार और यह तय करने वाली बात कि आपको कौन-सा दिखेगा

ग्रहण के चार प्रकार हैं और एक ही बात उन सबको समझा देती है: उस समय सूर्य की तुलना में चंद्रमा कितना बड़ा दिख रहा है। यह इस पर निर्भर करता है कि चंद्रमा अपनी कक्षा में कहां है और आप कहां खड़े हैं।

चंद्रमा की कक्षा गोल नहीं, दीर्घवृत्ताकार है। इसलिए वह उपभू (perigee), यानी करीब 356,500 km की दूरी, और अपभू (apogee), यानी करीब 406,700 km की दूरी, के बीच आता-जाता है। दूरी में यह 14% का फर्क उसके दिखने वाले आकार को इतना बदल देता है कि बात मायने रखने लगती है। उपभू के पास चंद्रमा सूर्य से थोड़ा बड़ा दिखता है और उसे पूरी तरह ढक सकता है। अपभू के पास वह थोड़ा छोटा दिखता है और ऐसा नहीं कर पाता। जब चंद्रमा सूर्य को ढकने के लिए छोटा पड़ जाता है, तो उम्ब्रा की नोक जमीन तक नहीं पहुंचती। उसकी जगह जमीन तक एंटुम्ब्रा (antumbra) पहुंचती है, यानी शंकु की नोक के आगे का क्षेत्र। इसके अंदर से सूर्य का किनारा चारों ओर बाहर निकला दिखता है: यह वलयाकार ग्रहण, यानी आग का छल्ला, है।

मिश्रित ग्रहण पर दूसरी बार ध्यान देना चाहिए, क्योंकि यह वह बात दिखाता है जिसे लोग भूल जाते हैं: पृथ्वी गोल है, इसलिए जमीन चंद्रमा से हर जगह बराबर दूरी पर नहीं है। मार्ग के बीच में आप पृथ्वी के उभरे हुए हिस्से पर खड़े होते हैं और मार्ग के सिरे के पास खड़े व्यक्ति की तुलना में चंद्रमा से कुछ हजार किलोमीटर पास होते हैं। अगर उम्ब्रा की नोक ठीक इसी सीमा पर पड़े, तो ग्रहण वलयाकार शुरू होगा, छाया उभरे हुए हिस्से को पार करते हुए पूर्ण बनेगा और फिर दोबारा वलयाकार हो जाएगा। मिश्रित ग्रहण सचमुच बहुत कम होते हैं। इस सदी के 224 सूर्य ग्रहणों में NASA की सूची 77 आंशिक, 72 वलयाकार, 68 पूर्ण और केवल 7 मिश्रित गिनती है। यानी कुल ग्रहणों में मिश्रित ग्रहण करीब 3% हैं।

पूर्णता शुरू होने से ठीक पहले दिखने वाले दो और शब्द याद रखने लायक हैं। बेली की मोतियां (Baily’s beads) चंद्रमा के किनारे की घाटियों से आखिरी पतली रोशनी के गायब होने तक चमकते हुए सूर्य के टूटे-टूटे बिंदु हैं। जब एक मोती बाकी सबके बाद तक बचा रहता है, तो हीरे की अंगूठी दिखती है। दोनों इस बात का संकेत हैं कि पूर्णता शुरू हो रही है। जैसा सुरक्षा वाले हिस्से में समझाया जाएगा, यही वह सटीक क्षण भी है जब देखने के नियम बदल जाते हैं।

हर अमावस्या पर ग्रहण क्यों नहीं होता

क्योंकि सूर्य के चारों ओर पृथ्वी की कक्षा के तल की तुलना में चंद्रमा की कक्षा करीब 5 डिग्री झुकी हुई है। इसलिए ज्यादातर अमावस्याओं पर चंद्रमा की छाया पृथ्वी के ऊपर या नीचे से निकल जाती है और किसी चीज पर पड़ती ही नहीं।

दो छल्लों की कल्पना कीजिए। वे एक-दूसरे के साथ सपाट नहीं रखे हैं, बल्कि थोड़ा तिरछे होकर एक-दूसरे को काटते हैं। पृथ्वी की कक्षा का तल क्रांतिवृत्त (ecliptic) है और चंद्रमा का तल इसे एक कोण पर काटता है। ऐसे दो छल्ले ठीक दो बिंदुओं पर मिलते हैं। यही बिंदु नोड हैं। ग्रहण के लिए सूर्य, चंद्रमा और पृथ्वी को एक सीध में होना पड़ता है, इसलिए अमावस्या का नोड पर या उसके बहुत पास होना जरूरी है। बाकी किसी अमावस्या पर छाया चूक जाती है। 5 डिग्री सुनने में कम लगता है, लेकिन चंद्रमा की दूरी पर यह करीब 33,000 km की चूक है, जो पृथ्वी के व्यास से दोगुने से भी ज्यादा है।

इसीलिए ग्रहण ग्रहण-ऋतुओं में आते हैं। साल में दो बार, जब पृथ्वी सूर्य का चक्कर लगाती है, नोड को जोड़ने वाली रेखा सूर्य की ओर हो जाती है और करीब 34 दिनों की ऐसी खिड़की खुलती है जिसमें ग्रहण हो सकते हैं। अमावस्या हर 29.53 दिन में आती है, इसलिए हर खिड़की के अंदर कम-से-कम एक सूर्य ग्रहण जरूर पड़ता है। इसीलिए एक साल में सूर्य ग्रहणों की संख्या कभी दो से कम और कभी पांच से ज्यादा नहीं होती।

अब इस हिस्से की सबसे खूबसूरत बात आती है और यही इसे केवल प्रकार गिनने से ज्यादा अहम बनाती है। नोड अपनी जगह स्थिर नहीं रहते। वे क्रांतिवृत्त पर धीरे-धीरे पीछे की ओर खिसकते हैं। इससे हर साल ग्रहण-ऋतुएं करीब 19 दिन पहले आने लगती हैं और लगातार दो ऋतुओं के बीच का अंतर ठीक छह महीने के बजाय 173.3 दिन रह जाता है।

यहां तीन चक्र एक साथ चल रहे हैं: कलाओं का चक्र (29.53 दिन), नोड पर लौटने का चक्र (27.21 दिन) और उपभू से अगले उपभू तक का चक्र (27.55 दिन)। इनका कोई साफ साझा गुणज नहीं है, लेकिन वे उसके बहुत करीब पहुंचते हैं। हर 6,585.3 दिन में, यानी 18 साल, 11 दिन और 8 घंटे बाद, तीनों लगभग उसी स्थिति में लौट आते हैं और लगभग वैसा ही ग्रहण दोहरता है। इसे सारोस चक्र कहते हैं। बेबीलोन के खगोलविदों ने इसे कीलाक्षर लिपि में लिख लिया था, सदियों पहले, जब किसी को यह पता भी नहीं था कि चंद्रमा एक चट्टान है।

अब उन अतिरिक्त 8 घंटों पर ध्यान दीजिए, क्योंकि यही सारोस को ठोस बनाते हैं। 8 घंटे में पृथ्वी अपने चारों ओर घूमकर एक-तिहाई रास्ता तय कर लेती है। इसलिए उसी श्रृंखला का अगला ग्रहण पिछले ग्रहण से करीब 120 डिग्री देशांतर पश्चिम में पड़ता है। तीन सारोस चक्र, यानी करीब 54 साल और एक महीना, इंतजार करने पर पृथ्वी एक पूरी अतिरिक्त परिक्रमा कर चुकी होती है और ग्रहण फिर लगभग दुनिया के आपके हिस्से में लौट आता है। यूनानियों ने इस तीन गुने चक्र को एक्सेलिग्मोस कहा। इसलिए ग्रहण न तो अचानक होने वाली चीज है और न पूरी तरह नियमित। यह तीन ऐसी घड़ियां हैं जो लगभग एक साथ चलती हैं।

पूर्णता क्या दिखाती है और वह प्रयोग जिसने आइंस्टीन को मशहूर कर दिया

इतनी सारी ज्यामिति समझना इसलिए जरूरी है क्योंकि पूर्णता ही वह समय है जब जमीन से सूर्य का वातावरण दिखाई देता है। कोरोना, यानी डिस्क गायब होते ही दिखने वाला मोती जैसा प्रभामंडल, सूर्य की सतह से करीब 10 लाख गुना कम चमकीला है। इसलिए सामान्य दिन की रोशनी उसे पूरी तरह ढक देती है। डिस्क को ढकते ही वह दिखाई देने लगता है।

कोरोना सूर्य की आंखों के सामने मौजूद सबसे बड़ी अनसुलझी पहेली भी है। दिखाई देने वाली सतह, यानी प्रकाशमंडल (photosphere), करीब 5,500 °C पर रहती है। उसके ऊपर की कोरोना का तापमान 1 से 3 million °C तक पहुंचता है। गर्मी ठंडी चीज से गर्म चीज की ओर नहीं बहनी चाहिए, इसलिए साधारण ऊष्मा-संचरण के अलावा कोई और चीज वहां ऊर्जा पहुंचा रही है, सबसे अधिक संभावना चुंबकीय प्रक्रिया की है। यही कोरोना को गर्म करने की समस्या अब भी खुली हुई है। यही प्रक्रिया सौर तूफान और सौर चक्र की 11 साल की लय भी चलाती है। ग्रहण का विज्ञान कोई कौतूहल नहीं है; इसी से हमने उस परत को पढ़ना सीखा जो अंतरिक्ष के मौसम को जन्म देती है।

ग्रहणों से भौतिकी बदल देने वाले दो नतीजे मिले हैं और उनमें से एक भारत से दर्ज हुआ था। 18 August 1868 के पूर्ण ग्रहण के दौरान, जिसे आज के आंध्र प्रदेश में गुंटूर से देखा गया, फ्रांसीसी खगोलविद जूल्स Janssen ने सूर्य के उभारों में एक पीली स्पेक्ट्रम रेखा देखी जो पृथ्वी पर ज्ञात किसी तत्व से मेल नहीं खाती थी। नॉर्मन लॉकयर और Edward Frankland ने नए तत्व का नाम Helios के नाम पर हीलियम रखा। सूर्य में एक तत्व जमीन पर मिलने से 27 साल पहले खोज लिया गया था और इसकी वजह कृष्णा डेल्टा के ऊपर हुआ एक ग्रहण था।

दूसरा नतीजा तो और मशहूर है। आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता सिद्धांत ने बताया कि द्रव्यमान अंतरिक्ष-समय को मोड़ता है। इसलिए सूर्य के पास से गुजरने वाली तारों की रोशनी 1.75 arcseconds मुड़नी चाहिए, जो न्यूटन की भौतिकी की अनुमति से ठीक दोगुना था। सूर्य के पास तारे दिखते नहीं हैं। जब तक सूर्य बुझ न जाए। 29 May 1919 को पश्चिमी अफ्रीका के पास Príncipe और ब्राजील के Sobral में Arthur Eddington के नेतृत्व वाली ब्रिटिश टीमों ने ग्रहण लगे सूर्य के आसपास तारों की तस्वीरें खींचीं और रात में उन्हीं तारों की तस्वीरों से तुलना की। तारे आइंस्टीन के अनुमान के करीब खिसके हुए थे। 6 November 1919 की घोषणा ने Bern के एक पेटेंट क्लर्क को दुनिया का सबसे मशहूर वैज्ञानिक बना दिया। यह सापेक्षता की बाद की हर जांच, यहां तक कि गुरुत्वाकर्षण तरंगों की खोज, की शुरुआती कड़ी थी।

अब हमें चंद्रमा का इंतजार नहीं करना पड़ता। कोरोनाग्राफ दूरबीन के अंदर एक छोटी ढकने वाली डिस्क से कृत्रिम ग्रहण बनाता है। ISRO के Aditya-L1 में लगा VELC उपकरण ठीक यही काम सूर्य-पृथ्वी के L1 बिंदु के आसपास अपनी halo orbit से करता है। इससे कोरोना को साल में तीन मिनट के बजाय लगातार देखा जा सकता है।

आंखों को नुकसान पहुंचाए बिना सूर्य ग्रहण कैसे देखें

आंशिक या वलयाकार ग्रहण के किसी भी चरण में प्रमाणित सौर फ़िल्टर के बिना सूर्य को सीधे कभी न देखें। किसी भी ऑप्टिकल उपकरण से भी तभी देखें जब फ़िल्टर उसके सामने वाले हिस्से पर लगा हो। यह वह हिस्सा है जहां लगभग सही होना भी पर्याप्त नहीं है, इसलिए नियम बिल्कुल साफ समझ लीजिए।

खतरा सौर रेटिनोपैथी का है और यह इसलिए पकड़ में नहीं आता क्योंकि इसमें दर्द नहीं होता। रेटिना में दर्द महसूस करने वाले रिसेप्टर नहीं होते। केंद्रित सूर्य-रोशनी आंख के पीछे मौजूद रोशनी पहचानने वाली कोशिकाओं को रासायनिक तरीके से जला देती है और उस समय आपको कुछ महसूस नहीं होता। धुंधला दिखना या नजर के बीच में खाली धब्बा जैसे लक्षण अक्सर कई घंटे बाद दिखते हैं, जब नुकसान हो चुका होता है। यह स्थायी हो सकता है और इसे भरोसेमंद तरीके से उलट देने वाला कोई इलाज नहीं है। ग्रहण के दौरान खतरा कम नहीं, बढ़ जाता है, क्योंकि आकाश के धुंधला होने से आंखों की पुतलियां फैल जाती हैं और पलक झपकाने की स्वाभाविक प्रतिक्रिया धीमी पड़ जाती है, जबकि प्रकाशमंडल की खतरनाक पतली पट्टी अब भी चमक रही होती है।

जो सचमुच काम करता है:

• ISO 12312-2 प्रमाणित ग्रहण चश्मा या हाथ में पकड़कर देखने वाला सौर व्यूअर। ये सूर्य की रोशनी का करीब 1/100,000 हिस्सा ही आंख तक पहुंचने देते हैं। असली चश्मे से घर के अंदर आपको बहुत तेज रोशनी वाले बल्ब के फिलामेंट के अलावा कुछ भी नहीं दिखना चाहिए। हर बार इस्तेमाल से पहले फ़िल्टर पर खरोंच, छोटे छेद या फ्रेम से अलग होने के निशान देखें और खराब फ़िल्टर फेंक दें।
• शेड 14 या उससे गहरे रंग का वेल्डर ग्लास। शेड 12 सीमा पर है और आम तौर पर मिलने वाला शेड 10 सुरक्षित नहीं है।
• पिनहोल प्रोजेक्शन, जो सबसे सस्ता और सुरक्षित तरीका है। कार्ड में एक छोटा छेद करें, सूर्य की ओर पीठ करके उसे ऊपर पकड़ें और रोशनी को छाया में रखे दूसरे कार्ड पर पड़ने दें। आपको उस पर अर्धचंद्राकार सूर्य दिखेगा। आप प्रोजेक्शन को देखते हैं, छेद के आर-पार कभी नहीं। रसोई की छलनी एक साथ दर्जनों प्रोजेक्शन बना देती है। दो पत्तियों के बीच का ओवरलैप भी यही करता है, इसलिए आंशिक ग्रहण के दौरान पेड़ के नीचे जमीन पर अर्धचंद्र भर जाते हैं।
• दूरबीन, binoculars या कैमरा, जिसके सामने वाले लेंस पर उसके लिए बना सौर फ़िल्टर लगा हो, आंख से लगने वाले हिस्से पर नहीं।

जो काम नहीं करता, चाहे कोई कुछ भी कहे: सामान्य धूप का चश्मा, एक के ऊपर एक पहने गए कई चश्मे, पोलराइजिंग फ़िल्टर, धुआं लगा कांच, एक्सपोज्ड फोटोग्राफिक फिल्म, X-ray फिल्म, CDs और DVDs, mylar food packaging या पानी से भरी बाल्टी। इनमें से कोई भी इन्फ्रारेड और अल्ट्रावायलेट को भरोसेमंद तरीके से नहीं रोकता। इनमें से कई दिखाई देने वाली चमक को इतना कम जरूर कर देते हैं कि आप आंखें सिकोड़ना बंद कर दें, जबकि नुकसान चलता रहता है।

सबसे खतरनाक गलती इन चीजों को साथ इस्तेमाल करना है। ग्रहण चश्मा पहनकर कभी binoculars, दूरबीन या कैमरे के viewfinder से न देखें। ऑप्टिक्स बड़े aperture से सूर्य की रोशनी इकट्ठी करके उसे केंद्रित कर देते हैं। वह किरण आपकी आंख के सामने लगे फ़िल्टर को पल भर में पिघला सकती है और फिर सीधे आंख तक जाती रहती है। फ़िल्टर हमेशा उपकरण के उस सिरे पर होना चाहिए जो आकाश की ओर है।

एक ही अपवाद है और वह बहुत सीमित है। पूर्ण चरण के दौरान, और केवल तब जब सूर्य की डिस्क 100% ढकी हो, आप नंगी आंखों से देख सकते हैं। कोरोना देखने का यही एक तरीका है और वहां खड़े होने की पूरी वजह भी यही है। पहली बेली की मोती या हीरे की अंगूठी दिखते ही फ़िल्टर वापस लगा लें। रोशनी खतरनाक दिखने से पहले ही आंख को नुकसान पहुंचा सकती है, इसलिए चमक का इंतजार न करें। यह अपवाद किसी और स्थिति पर लागू नहीं होता। वलयाकार ग्रहण में कभी भी सुरक्षित क्षण नहीं होता, क्योंकि पूरी अवधि में प्रकाशमंडल का एक छल्ला चमकता रहता है। आंशिक चरण भी सुरक्षित नहीं है, चाहे अर्धचंद्र कितना ही पतला क्यों न दिखे।

सूर्य ग्रहण और चंद्र ग्रहण में क्या फर्क है

दोनों एक-दूसरे की हूबहू उलटी तस्वीर नहीं हैं। फर्क इस बात से निकलता है कि छाया कौन डाल रहा है और छाया किस पर पड़ रही है।

लाल चंद्रमा के बारे में एक पंक्ति समझना जरूरी है, क्योंकि इसकी भौतिकी सूर्यास्त जैसी ही है। पृथ्वी की उम्ब्रा के अंदर चंद्रमा पूरी तरह अंधेरा नहीं होता। हमारा वातावरण ग्रह के किनारे से थोड़ी सूर्य-रोशनी मोड़कर चंद्रमा तक पहुंचाता है। यह रोशनी हवा की लंबी तिरछी परत से होकर आती है, जो उसमें से नीली रोशनी बिखेर देती है। इसलिए जो रोशनी वहां पहुंचती है वह लाल होती है। आप एक साथ पृथ्वी पर होने वाले हर सूर्योदय और हर सूर्यास्त को 384,000 km दूर एक चट्टान पर प्रोजेक्ट होते देख रहे होते हैं।

दिखाई देने की यह असमानता ही चंद्र ग्रहणों को आम और सूर्य ग्रहणों को दुर्लभ महसूस कराती है, जबकि सूर्य ग्रहण थोड़े ज्यादा बार होते हैं। आधी पृथ्वी एक साथ चंद्र ग्रहण देख सकती है। सूर्य ग्रहण पूर्णता को एक जिले जितनी चौड़ी जमीन की पट्टी तक सीमित कर देता है।

इसे कैसे पढ़ें

इसे छह अलग-अलग सूचियों की तरह नहीं, एक ही कड़ी की तरह पढ़िए। दबाव में कड़ी खुद दोबारा बन जाती है, सूची नहीं। कड़ी यह है: चंद्रमा का 5 डिग्री झुकाव बताता है कि सही alignment के लिए नोड जरूरी है। इससे साल में दो बार ग्रहण-ऋतुएं बनती हैं और इसी वजह से एक साल में 2 से 5 सूर्य ग्रहण होते हैं, 12 नहीं। 400 और 400 वाला संयोग दोनों डिस्क को लगभग बराबर दिखाता है। फिर उपभू और अपभू के बीच चंद्रमा की स्थिति तय करती है कि ग्रहण पूर्ण होगा या वलयाकार। पृथ्वी की गोलाई वाला किनारा-केस मिश्रित है और पेनुम्ब्रा बाकी सबको आंशिक ग्रहण देती है। हर सवाल इसी कड़ी की किसी एक कड़ी पर बैठा है।

तीन जाल आपके अंक खा जाते हैं। पहला, वलयाकार ग्रहण चंद्रमा के बहुत दूर होने से बनता है, खराब alignment से नहीं। Alignment ठीक है, दिखने वाला आकार छोटा है। दूसरा, यह मत कहिए कि ग्रहण इसलिए दुर्लभ हैं क्योंकि alignment दुर्लभ है। Alignment हर महीने होता है। दुर्लभ बात है नोड पर alignment होना। तीसरा, उम्ब्रा, पेनुम्ब्रा और एंटुम्ब्रा को साफ-साफ अलग रखिए: क्रम है पूर्ण, आंशिक, वलयाकार। एंटुम्ब्रा शंकु की नोक के आगे वाला हिस्सा है।

दो तुलना इस पूरे विषय को पक्का कर देती हैं। सूर्य ग्रहण और चंद्र ग्रहण को कला, सुरक्षा और पहुंच के लिहाज से रखकर देखिए। फिर ग्रहण की तुलना Aditya-L1 के कोरोनाग्राफ से कीजिए। चंद्रमा प्राकृतिक रूप से तीन मिनट में जो करता है, वह कोरोनाग्राफ कृत्रिम तरीके से लगातार करता है। इससे शास्त्रीय ज्यामिति भारत के मौजूदा अंतरिक्ष कार्यक्रम से जुड़ जाती है। और अगर आप इसके साथ सूर्य की संरचना भी दोहरा रहे हैं, तो कोरोना एक सामान्य main-sequence star की सबसे बाहरी परत है। यहीं से तारे का जीवन चक्र वाली कड़ी आगे बढ़ती है।

सामान्य प्रश्न

सूर्य ग्रहण क्या होता है?

यह तब होता है जब चंद्रमा सीधे सूर्य और पृथ्वी के बीच आकर अपनी छाया हम पर डालता है और सूर्य को कुछ या पूरी तरह ढक देता है। यह केवल अमावस्या को हो सकता है और कुछ मिनट ही रहता है, क्योंकि चंद्रमा की छाया पृथ्वी पर 1,700 km/h से ज्यादा की रफ्तार से गुजरती है।

हर अमावस्या पर सूर्य ग्रहण क्यों नहीं होता?

क्योंकि चंद्रमा की कक्षा पृथ्वी की कक्षा के तल से करीब 5 डिग्री झुकी हुई है। इसलिए ज्यादातर अमावस्याओं पर उसकी छाया पृथ्वी के ऊपर या नीचे से निकल जाती है और पूरी तरह चूक जाती है। ग्रहण के लिए अमावस्या का नोड के पास होना जरूरी है, जहां दोनों कक्षा-तल एक-दूसरे को काटते हैं।

पूर्ण और वलयाकार ग्रहण में क्या फर्क है?

फर्क चंद्रमा की दूरी का है। उपभू के पास चंद्रमा सूर्य से थोड़ा बड़ा दिखता है और उसे पूरी तरह ढक देता है, जिससे पूर्णता होती है। अपभू के पास वह छोटा दिखता है, इसलिए सूर्य की एक चमकदार अंगूठी चारों ओर दिखाई देती रहती है। यही वलयाकार या आग के छल्ले वाला ग्रहण है।

मिश्रित सूर्य ग्रहण क्या होता है?

यह ऐसा ग्रहण है जो अपने मार्ग पर वलयाकार और पूर्ण के बीच बदलता है। पृथ्वी की गोलाई मार्ग के बीच को सिरों की तुलना में चंद्रमा के पास ले आती है। उम्ब्रा की नोक बीच में जमीन तक पहुंचती है, लेकिन सिरों के पास नहीं। इस सदी के 224 सूर्य ग्रहणों में केवल करीब 7 मिश्रित हैं।

सारोस चक्र क्या है?

यह 6,585.3 दिनों, यानी 18 साल, 11 दिन और 8 घंटे का चक्र है। इसके बाद सूर्य, चंद्रमा और नोड लगभग उसी alignment में लौटते हैं और बहुत मिलता-जुलता ग्रहण दोहरता है। अतिरिक्त 8 घंटे हर दोहराव को करीब 120 डिग्री देशांतर पश्चिम खिसका देते हैं। इसलिए उसी क्षेत्र में लौटने में तीन सारोस चक्र, यानी करीब 54 साल, लगते हैं।

सूर्य चंद्रमा से करीब 400 गुना बड़ा है, फिर दोनों बराबर क्यों दिखते हैं?

क्योंकि सूर्य हमसे करीब 400 गुना दूर भी है। सूर्य की चौड़ाई लगभग 1.39 million km और दूरी 149.6 million km है। चंद्रमा की चौड़ाई करीब 3,475 km और दूरी 384,400 km है। इसलिए दोनों आकाश में करीब आधा डिग्री घेरते हैं। पूर्णता संभव होने की यही एक वजह है।

क्या आंखों की सुरक्षा के बिना सूर्य ग्रहण देखना कभी सुरक्षित है?

केवल पूर्ण ग्रहण के पूर्ण चरण में, जब सूर्य की डिस्क पूरी तरह ढकी हो। पहली रोशनी की मोती जैसी बिंदु के लौटते ही आपको नजर हटानी होगी या फ़िल्टर फिर लगा लेना होगा। आंशिक चरण और वलयाकार ग्रहण ISO 12312-2 फ़िल्टर के बिना कभी सुरक्षित नहीं हैं, क्योंकि सूर्य की सतह की रोशनी का एक टुकड़ा या छल्ला तब भी चमक रहा होता है।

जब कुछ महसूस नहीं होता तो ग्रहण आंखों को नुकसान कैसे पहुंचाता है?

रेटिना में दर्द महसूस करने वाले रिसेप्टर नहीं होते, इसलिए केंद्रित सूर्य-रोशनी बिना किसी एहसास के रोशनी पहचानने वाली कोशिकाओं को जला सकती है। इसे सौर रेटिनोपैथी कहते हैं। इससे नजर के बीच का धुंधला या खाली धब्बा कई घंटे बाद दिख सकता है और स्थायी भी हो सकता है। ग्रहण के दौरान धुंधला आकाश पुतलियों को फैला देता है और पलक झपकाने की प्रतिक्रिया कम कर देता है, इसलिए खतरा बढ़ जाता है।

अभ्यास प्रश्न

1. सूर्य ग्रहण केवल तब हो सकता है जब चंद्रमा हो:

a) पूर्णिमा
b) अमावस्या
c) प्रथम चतुर्थांश
d) कोई भी कला, अगर वह उपभू के पास हो

उत्तर: b

2. वलयाकार सूर्य ग्रहण इसलिए होता है क्योंकि:

a) सूर्य, चंद्रमा और पृथ्वी का alignment अधूरा है
b) चंद्रमा अपभू के पास है और सूर्य की डिस्क को ढकने के लिए बहुत छोटा दिखता है
c) पृथ्वी सूर्य के निकटतम बिंदु पर है
d) बादल उम्ब्रा को बिखेर देते हैं

उत्तर: b

3. सूर्य ग्रहण हर महीने नहीं होता क्योंकि:

a) चंद्रमा की कक्षा क्रांतिवृत्त से करीब 5 डिग्री झुकी है, इसलिए alignment नोड के पास होना चाहिए
b) चंद्रमा अपनी धुरी पर घूमता है
c) पृथ्वी की धुरी 23.5 डिग्री झुकी है
d) चंद्रमा पृथ्वी से दूर जा रहा है

उत्तर: a

4. सारोस चक्र का सबसे सही वर्णन क्या है:

a) सूर्य के धब्बों की गतिविधि का 11 साल का चक्र
b) करीब 18 साल 11 दिनों की अवधि, जिसके बाद लगभग वैसा ही ग्रहण दोहरता है
c) चंद्रमा को पृथ्वी की एक परिक्रमा पूरी करने में लगने वाला समय
d) लगातार दो अमावस्याओं के बीच का अंतर

उत्तर: b

5. आंशिक सूर्य ग्रहण देखने का सुरक्षित तरीका कौन-सा है?

a) एक साथ दो धूप के चश्मे पहनना
b) ग्रहण चश्मा पहनकर binoculars से देखना
c) किसी स्क्रीन पर pinhole projection डालना
d) इस्तेमाल की हुई X-ray फिल्म में प्रतिबिंब देखना

उत्तर: c

मुख्य परीक्षा प्रश्न

1. सूर्य ग्रहण की ज्यामिति समझाइए। उम्ब्रा, पेनुम्ब्रा और एंटुम्ब्रा में फर्क करते हुए बताइए कि हर क्षेत्र किस प्रकार के ग्रहण से जुड़ा है। 2. “ग्रहण-ऋतुएं, महीने नहीं, ग्रहणों को तय करती हैं।” चंद्रमा की कक्षा के झुकाव और नोड की भूमिका के संदर्भ में चर्चा कीजिए। 3. सूर्य की कोरोना के अध्ययन और 1919 में सामान्य सापेक्षता की जांच के संदर्भ में पूर्ण सूर्य ग्रहणों के वैज्ञानिक महत्व की जांच कीजिए। 4. ज्यामिति, दृश्यता, अवधि और देखने की सुरक्षा के लिहाज से सूर्य और चंद्र ग्रहणों की तुलना कीजिए। 5. चर्चा कीजिए कि Aditya-L1 पर लगे उपकरण जैसे अंतरिक्ष-आधारित कोरोनाग्राफ ने प्राकृतिक ग्रहणों पर वैज्ञानिक निर्भरता को किस तरह बदला है।

ग्रहणों के साथ सबसे आसान गलती यह है कि उन्हें तमाशा समझें, चार प्रकारों की सूची याद करें और आगे बढ़ जाएं। लेकिन यहां सूची सबसे कम दिलचस्प चीज है। जो बात साथ ले जाने लायक है वह यह है कि 5 डिग्री का झुकाव बताता है कि हमें हर महीने ग्रहण क्यों नहीं दिखता; 400 और 400 का पैमाने वाला संयोग ही वह एक कारण है जिसकी वजह से कोरोना जमीन से कभी दिखाई दी; और यह पूरा इंतजाम हर साल 3.8 cm दूर खिसकती एक बंद होती खिड़की है। भौतिकी के दो बड़े नतीजे, सूर्य में पृथ्वी पर मिलने से पहले एक तत्व की खोज और गुरुत्वाकर्षण से तारों की रोशनी का मुड़ना, उन कुछ मिनटों से निकले जब चंद्रमा ठीक-ठीक सामने आ जाता है। वह ठीक क्यों बैठता है, यह समझ लीजिए। फिर ग्रहण केवल एक घटना नहीं रहेगा, बल्कि ज्यामिति के बारे में ऐसा तर्क बन जाएगा जिसे आप उसके हर अंक को भूल जाने पर भी मूल सिद्धांतों से दोबारा बना सकते हैं।

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