Пана IV सौर सतह पर कोई विशेष बात नहीं थी। परंतु इस घटना की सही व्याख्या युंग ने नहीं दी। तीन वर्ष बीत गए, और डच शोधकर्ता पी. ज़ीमान ने बताया कि वर्णक्रमीय रेखाएँ चुंबकीय क्षेत्र में विभाजित हो जाती हैं, अर्थात् एक वर्णक्रमीय रेखा के स्थान पर दो रेखाएँ दिखाई देती हैं। यह खोज, जिसकी भविष्यवाणी फैराडे ने पहले ही कर दी थी, ज़ीमान ने सोडियम लौ के वर्णक्रम का अध्ययन करते हुए की, जिसे उसने एक प्रबल चुंबकीय क्षेत्र में रखा था। एक पीली सोडियम रेखा के स्थान पर दो या तीन रेखाएँ दिखाई देने लगती हैं, यह इस बात पर निर्भर करता है कि लौ के वर्णक्रम को चुंबकीय क्षेत्र के समानांतर या लंबवत देखा जा रहा है। जी. लोरेंज ने ज़ीमान की इस घटना की व्याख्या चुंबकीय क्षेत्र की जटिलता के कारण की; इलेक्ट्रॉन अब सीधी रेखा में कंपन नहीं करता, बल्कि एक तारकाकार आकृति बनाता है, जिससे वर्णक्रमीय रेखा में परिवर्तन होता है। लोरेंज द्वारा अपने सिद्धांत से निकाले गए परिणाम ज़ीमान के प्रयोगों द्वारा शानदार ढंग से प्रमाणित हुए। सन् 1903 में हेल ने सिद्ध किया कि सौर कलंक में वर्णक्रमीय रेखाओं के विभाजन का कारण चुंबकत्व है। ऐसा पाया गया कि कलंक विशाल चुंबक होते हैं। जब ऐसे चुंबक का एक ध्रुव, चाहे दक्षिणी हो या उत्तरी, हमारी ओर उन्मुख होता है, तो दूसरा ध्रुव सूर्य की आंतरिक सतह पर कहीं स्थित होता है। हेल ने इन कलंकों को एकध्रुवीय कहा। इसके बाद द्विध्रुवीय कलंक आते हैं, जिनके दोनों ध्रुव हम देख सकते हैं, और अंततः बहुध्रुवीय कलंक होते हैं, जो अनेक ध्रुवों के समूह से बने होते हैं जो हमारी ओर उन्मुख होते हैं। लगभग 60% सभी सौर कलंकों में सूर्य की सतह पर दो ध्रुव—उत्तरी और दक्षिणी—होते हैं। सन् 1915 से 1917 तक दर्ज 970 कलंकों में से आधे से अधिक कलंकों में विपरीत ध्रुवता पाई गई, इसके बाद एकसमान ध्रुवता वाले कलंक (32-35%) और फिर बहुध्रुवीय कलंक (1-2%) आए। द्विध्रुवीय कलंकों को आपस में जुड़ा होना चाहिए—उनके मुख जो सूर्य के भीतर जाते हैं, कहीं न कहीं मिलकर एक विशाल वक्रित नली का निर्माण करते हैं। अंततः एक और प्रकार के कलंक हैं। ये “अदृश्य” सौर कलंक (invisible sun-spots) हैं। ये भी अत्यंत महत्वपूर्ण हैं, क्योंकि ऐसा प्रतीत होता है कि जब सौर तूफानों के भंवर सूर्य के मध्याह्न रेखा से गुजरते हैं, तो वे पृथ्वी पर प्रभाव डालने की क्षमता रखते हैं। हेल के अनुसार, “अदृश्य” कलंकों से तात्पर्य उन क्षेत्रों से है जहाँ अभी कलंक उत्पन्न नहीं हुए हैं, किंतु शीघ्र ही उत्पन्न होंगे। ये स्थान नए कलंक के निर्माण स्थल हैं, जो अभी आँखों को दिखाई नहीं देते, किंतु सूर्य की सतह पर होने वाले संगत घटनाओं के आधार पर वर्णक्रम में पहचाने जा सकते हैं। सौर कलंक में पदार्थ की कौन सी घटनाएँ चुंबकीय क्षेत्र के निर्माण का कारण बनती हैं? सबसे संभावित रूप से, यहाँ मुख्य भूमिका गैसीय पदार्थ की भंवर गति और विद्युत कणों—इलेक्ट्रॉनों—की धाराओं द्वारा निभाई जाती है। विद्युत आवेशित कणों की तीव्र भंवर गति संवहनीय विद्युत धाराओं की उत्पत्ति का कारण बनती है। संवहनीय विद्युत धारा तब उत्पन्न होती है जब विद्युत आवेश, जो किसी चालक के सापेक्ष स्थिर होता है, उस चालक के साथ अन्य पिंडों के सापेक्ष गति करता है। संवहनीय धारा आस-पास के चालकों में चालन धाराओं को उत्पन्न करती है, और ये धाराएँ तब भी उत्पन्न हो सकती हैं जब संवहनीय धारा का परिमाण और दिशा स्थिर हो। इसी समय हम जानते हैं कि एक स्थिर गैल्वेनिक धारा के कारण आस-पास के चालकों में कोई धारा उत्पन्न नहीं होती। इस अंतर के बावजूद, दोनों प्रकार की धाराएँ अपने चारों ओर चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती हैं, जिसका परिमाण और दिशा जी. बायो और एफ. सवार के नियम द्वारा निर्धारित होती है। विद्युत संवहन के चुंबकीय प्रभाव सर्वप्रथम रोलैंड द्वारा सन् 1879 में खोजे गए थे। किंतु सी. अब्बोट के अनुसार, कलंक के भंवर में विद्युतीकरण कणों के परस्पर घर्षण के कारण उत्पन्न हो सकता है, जो विभिन्न पदार्थों के हो सकते हैं। अब्बोट इस निष्कर्ष पर इसलिए पहुँचे क्योंकि कलंक के केंद्र में अपेक्षाकृत कम तापमान (350° से. तक) के कारण वहाँ तरल और संभवतः ठोस कणों के निर्माण की आशा की जा सकती है। सौर कलंकों की प्रकृति की व्याख्या करने वाले अन्य कार्यों में डब्ल्यू. ब्योर्कनेस के सिद्धांत का उल्लेख किया जाना चाहिए। अब एक अन्य आश्चर्यजनक घटना की ओर ध्यान आकर्षित किया जाए—कलंकों की ध्रुवता के कालिक वितरण में। हेल द्वारा किए गए अनुसंधानों ने सौर कलंकों में चुंबकीय बलों के वितरण पर अध्याय IV में बताया गया है कि द्विध्रुवीय समूहों में चुंबकीय ध्रुव इस प्रकार वितरित होते हैं: एक ही 11-वर्षीय चक्र के दौरान, जो नए न्यूनतम से आरंभ होता है, उसी सौर गोलार्ध में एक ही ध्रुव (उदाहरणार्थ, उत्तरी) सदैव अग्रगामी कलंक में स्थित होता है, जबकि दूसरा ध्रुव सूर्य के आंतरिक भाग में स्थित होता है। इसी समय दूसरे गोलार्ध में अग्रगामी कलंक में दूसरा, अर्थात् दक्षिणी, ध्रुव स्थित होता है। इस प्रकार, समूह दो अंतर्मुखी चुंबकों का प्रतिनिधित्व करता है, जो सूर्य के आंतरिक भाग में स्थित होते हैं, जिनके सिरे बाहर निकलते हैं। एकल कलंकों में दूसरा ध्रुव, हेल के अनुसंधानों के अनुसार, प्रत्यक्ष रूप से दिखाई नहीं देता; ऐसे स्थानों को हेल ने “अदृश्य कलंक” कहा है। न्यूनतम काल में ध्रुवता में परिवर्तन होता है। यदि न्यूनतम काल से पूर्व कलंकों में अग्रगामी ध्रुव उत्तरी था, तो नए चक्र में न्यूनतम काल के पश्चात् दक्षिणी ध्रुव अग्रगामी होगा। अतः सौर गतिविधि की इस अवधि को 11 वर्षों के स्थान पर 22 वर्षों का मानना उचित होगा। यह परिवर्तन तीव्रता से होता है, और न्यूनतम काल में सौर गतिविधि में एक तीव्र मोड़ आता है। जहाँ 11-वर्षीय चक्र सौर कलंकों की संख्यात्मक आवृत्ति को दर्शाता है, वहीं इस 22-वर्षीय चक्र को “सौर कलंकों का चुंबकीय चक्र” कहा जा सकता है।
सूर्य की पृथ्वी पर आवधिक प्रभाव को सामान्यतः कलंकों के कारण माना जाता रहा है, किंतु यह सौर वायुमंडल से भी उत्पन्न हो सकता है, जिसकी स्थिति उन्हीं आवधिकताओं से प्रभावित होती है। अतः इस वायुमंडल की सभी परतों का अध्ययन अत्यंत महत्वपूर्ण है। स्थानाभाव के कारण हमें अन्य सौर घटनाओं—जैसे कि सौर प्रज्वाल, सौर कलंक, फ्लोक्कुलाई (flocculus), तंतु (filaments), मोतियों की माला (alignements), दाने (granulus) और सौर किरीट—के वर्णन को छोड़ना होगा। हम केवल इतना बताएंगे कि सौर प्रज्वाल पृथ्वी पर कलंकों के समान शक्तिशाली प्रभाव डाल सकते हैं, क्योंकि वे सौर पदार्थ के विशाल उद्गारों से संबंधित होते हैं, जब विद्युत कणों की धाराएँ अंतरिक्ष में फैल जाती हैं। सौर प्रज्वाल कलंकों की आवधिकता के समान आवधिकता रखते हैं। प्रश्न उठता है: सौर गतिविधि की इस सामान्य आवधिकता के क्या कारण हैं? वर्तमान में अनेक खगोलविद इस मत का समर्थन करते हैं कि जहाँ सौर घटनाओं की उत्पत्ति का कारण सूर्य के भीतर खोजा जाना चाहिए, वहीं उनके कालिक और सतही वितरण का कारण ग्रहों के प्रभाव को माना जा सकता है। वास्तव में, अनेक शोधकर्ताओं (ई. फ्रेंकेल, माउंडर) ने सौर गतिविधि में कुछ ग्रहों की परिक्रमण आवधियों के समान आवधिकताएँ पाई हैं। ऐसा माना जा सकता है कि सूर्य एक संवेदनशील यंत्र है, जो अंतरिक्ष में ग्रहों की गति के कारण उत्पन्न गुरुत्वाकर्षण परिवर्तनों पर प्रतिक्रिया करता है।सूर्य की सक्रियता की तीव्रता में होने वाले उतार-चढ़ाव पृथ्वी को प्रभावित करते हैं, और इन सभी प्रभावों को किन माध्यमों से संचालित किया जाता है — यही वे प्रश्न हैं जिन्हें अब हम उठा सकते हैं। किंतु सर्वप्रथम आइए विचार करें कि कौन-से ऊर्जावान कारक सूर्य अंतरिक्ष में उत्सर्जित करता है, जिसमें वह स्वयं परिक्रमा करता है और जिसमें पृथ्वी भी अपनी परिक्रमा करती है।
अध्याय V
सूर्य की परिधि में पृथ्वी के संकुचन
हमारी आदत बन चुकी है कि हम सूर्य को अत्यंत दूर मानते हैं। पृथ्वी से सूर्य की दूरी चौदह करोड़ नवासी लाख किलोमीटर है, और पृथ्वी की सभी दूरियाँ एवं आकार इस विशाल दूरी की तुलना में नगण्य प्रतीत होते हैं। किंतु यह दृष्टिकोण मूलतः गलत है। इसकी त्रुटि इस तथ्य से उत्पन्न होती है कि हम सूर्य के आकार, उसके द्रव्यमान तथा विकिरण सतह के प्रभाव को ध्यान में नहीं रखते — अर्थात् सूर्य के गुरुत्वाकर्षण एवं उसकी विकिरण शक्ति को।
यदि सूर्य पृथ्वी के समान आकार का होता, तो हमारी वर्तमान दूरी उसी प्रकार बनी रहती, किंतु वह सूर्य अत्यंत छोटा दिखाई देता! यह विरोधाभास तब स्पष्ट हो जाता है जब हम समझते हैं कि दूरी का प्रभाव उसके प्रभाव के विपरीत अनुपात में होता है। अतः सूर्य से हमारी दूरी को वास्तविक रूप में समझने के लिए हमें रेखीय मापों के स्थान पर सापेक्ष मापों का उपयोग करना होगा — सूर्य के व्यास के आधार पर।
यदि हम सूर्य-पृथ्वी की दूरी को सूर्य के व्यास (1,390,891 किलोमीटर) से विभाजित करें, तो हमें परिणाम मिलता है — 107। अर्थात् पृथ्वी सूर्य से केवल 107 सूर्य-व्यास दूर स्थित है। यही कारण है कि सर आर्थर एडिंगटन ने कहा था, “सूर्य हमारे हाथ की पहुंच में है।”
सूर्य का व्यास 1,390,891 किलोमीटर तथा उसमें घटित होने वाली भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं की विशाल शक्ति को देखते हुए यह स्पष्ट है कि पृथ्वी सूर्य के प्रभाव के अत्यंत तीव्र क्षेत्र में स्थित है। हमारा सूर्य एक सुव्यवस्थित एवं संतुलित ग्रह-प्रणाली का केंद्र है। सूर्य — “जगत का दीपक”, जैसा कि महान कोपरनिकस ने कहा था, इस प्रणाली का केंद्र है। जब पाइथागोरस के अनुयायी “स्फुट संगीत” (हारमनी ऑफ स्पेर्स) की अपनी धारणा बना रहे थे, उन्हें यह कल्पना भी नहीं थी कि ग्रहों की गतियाँ कितनी नियमित हैं तथा उनके भौतिक जीवन के सभी पहलुओं में कितना सुगठित एवं संवेदनशील संबंध है।
जिस प्रकार शरीर विज्ञानी जीवित शरीर के विभिन्न अंगों के मध्य तंत्रिका एवं रक्त परिसंचरण तंत्र द्वारा समन्वय देखते हैं, उसी प्रकार खगोलविद सौरमंडल में भी जीवित शरीर के समान संगठन देखते हैं। विज्ञान के चमत्कारी विकास के पश्चात् ही हम सूर्य एवं उसकी प्रणाली में घटित होने वाले अद्भुत भौतिक-रासायनिक प्रक्रियाओं को समझने के निकट पहुँच सके हैं। ये सभी प्रक्रियाएँ मुख्यतः सूर्य की वर्तमान स्थिति से निर्धारित होती हैं तथा उसी की उपज हैं।
जीवित प्राणी के शारीरिक तंत्र तथा सौरमंडल के भौतिक-रासायनिक तंत्र के मध्य समानता और भी स्पष्ट हो जाती है जब हम दोनों के मध्य विद्यमान संबंधों पर विचार करते हैं। क्या यह कहा जा सकता है कि अंतरिक्ष में फैला हुआ यह “महान सहमति” (consensus partium) विद्युत-चुंबकीय बलों द्वारा संचालित होता है — जिन्हें सूर्य की “तंत्रिकाएँ” कहा जा सकता है — तथा कणिकीय विकिरणों द्वारा, जो “रक्त वाहिकाओं” का कार्य करते हैं और ग्रहों तक जीवन-निर्वाह के लिए आवश्यक पदार्थ पहुँचाते हैं? यही कारण है कि थियो स्मिर्नियस ने सूर्य को “जगत का हृदय” कहा था।
अनुभव द्वारा प्राप्त किंतु प्रकृति से अज्ञात गुरुत्वाकर्षण बल सूर्य से सभी दिशाओं में फैलता है, जो सरल एवं स्पष्ट नियम का पालन करता है: गुरुत्वाकर्षण बल द्रव्यमान के समानुपाती तथा दूरी के वर्ग के व्युत्क्रमानुपाती होता है। सूर्य का द्रव्यमान हमारे पूरे सौरमंडल के सभी ग्रहों के सम्मिलित द्रव्यमान से 750 गुना अधिक है। यहाँ तक कि नेपच्यून, जो सूर्य से पृथ्वी की तुलना में तीस गुना अधिक दूर स्थित है, सूर्य के गुरुत्वाकर्षण द्वारा सहज ही नियंत्रित रहता है और अपनी कक्षा से बाहर नहीं जाता।
सूर्य के समस्त विकिरण में से हमारी पृथ्वी को प्राप्त होने वाली ऊर्जा उसकी कुल ऊर्जा का केवल एक अरबवाँ भाग है। किंतु यही अल्प मात्रा पृथ्वी पर जीवन के सभी रूपों को बनाए रखने के लिए पर्याप्त है।
चित्र 12. सोवियत संघ के विभिन्न शहरों के औसत वार्षिक तापमान तथा सौर गतिविधि काल के मध्य संबंध
निचली रेखा — 11-वर्षीय सौर गतिविधि काल।
रेखाएँ:
1 — आर्कान्जेस्क का वार्षिक तापमान (1826-1915)
2 — पेत्रोग्राद का वार्षिक तापमान (1826-1915)
3 — मॉस्को का वार्षिक तापमान (1826-1915)
4 — कज़ान का वार्षिक तापमान (1828-1915)
5 — अस्त्राखान का वार्षिक तापमान (1837-1915)
6 — ज़ोलोटोउस्त का वार्षिक तापमान (1837-1915)
7 — कीव का वार्षिक तापमान (1826-1915)
8 — निकोलायेव का वार्षिक तापमान (1826-1915)
सौर कलंक के अधिकतम वर्ष के एक वर्ष पश्चात् वार्षिक तापमान का एक प्रथम उच्चतम बिंदु आता है। सौर कलंक के अधिकतम वर्ष के तीसरे एवं चौथे वर्ष पश्चात् द्वितीय उच्चतम तापमान आता है, तथा तृतीय उच्चतम तापमान सौर कलंक के न्यूनतम वर्ष के साथ मेल खाता है (ए. पी. मोइसेइव के अनुसार)।
