ध्रुवीय प्रकाश : ध्रुव प्रदेशांजवळ आकाशात अनेकदा जो एक वैशिष्ट्यपूर्ण बहुरंगी प्रकाश दिसतो, त्याला ध्रुवीय प्रकाश म्हणतात. उत्तर ध्रुव प्रदेशावर जो असा प्रकाश दिसतो त्याला उत्तर ध्रुवीय प्रकाश किंवा ऑरोरा बोरिॲलिस (नॉर्दर्न लाइट्‌स) म्हणतात, तर दक्षिण ध्रुव प्रदेशावर जो दिसतो त्याला दक्षिण ध्रुवीय प्रकाश वा ऑरोरा ऑस्ट्रॅलिस (सदर्न लाइट्‌स) म्हणतात. पण ज्याप्रमाणे सूर्यप्रकाशाचे जलबिंदूंतून प्रणमन (प्रकाश एका माध्यमातून दुसऱ्या माध्यमात जाताना त्याच्या दिशेत बदल होणे ) व परावर्तन होऊन आकाशात इंद्रधनुष्य तयार होते त्याप्रमाणे ध्रुवीय प्रकाशाच्या बाबतीत मात्र घडत नाही. तसेच एखाद्या पेट घेणाऱ्या वायूचे ज्वलन होऊन त्यातून जशी ज्योत निर्माण व्हावी तशीही ध्रुवीय प्रकाशाची निर्मिती होत नाही तर एखाद्या जवळजवळ निर्वात नलिकेतील विद्युत् अग्रांना अत्युच्च विद्युत् दाब दिल्याने विद्युत् विसर्जन (आयनीभूत–विद्युत् भारित अणू, रेणू वा अणुगटांत रूपांतर झालेल्या – वायूतून विद्युत् प्रवाह वाहणे) होऊन जसा प्रकाश निर्माण होतो त्याप्रमाणे ध्रुवीय प्रकाश निर्माण होतो.

ध्रुवीय प्रकाश हा ध्रुव प्रदेशाच्या लगतच्या काही थोड्या अक्षांशांपर्यंत सर्वसाधारणपणे दिसत असला, तरी काही वेळा तो त्याही खालच्या अक्षांशांपर्यंत म्हणजे विषुववृत्त प्रदेशाजवळच्या अक्षांशांवरही नजरेस पडतो. यामुळेच अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थानांच्या किंवा यूरोपच्या दक्षिण भागातही तो दिसल्याची उदाहरणे आहेत. साहजिकच असा प्रकार दक्षिण यूरोपात क्वचित प्रसंगी जेव्हा पूर्वी कधी दिसला असेल तेव्हा तो लोकांना अद्‌भुत वाटला असावा व त्यामुळे तो काही तरी दैवी चमत्कार असावा, अशी त्यांची समजूत झाली असावी, पाश्चिमात्यांच्या पौराणिक वाङ्‌मयात असे प्रकार दिसल्याच्या नोंदी आहेत.

तथापि ध्रुवीय प्रकाशाचे केंद्रस्थान नेमके भौगोलिक उत्तर किंवा दक्षिण ध्रुवापाशी नसून ते पृथ्वीच्या चुंबकीय ध्रुवाजवळ असते, हे स्पष्ट झाले आहे. उदा., उत्तर ध्रुवीय प्रकाशाचे केंद्रस्थान उत्तर ध्रुवबिंदूपासून १० अक्षांश दूर असून ते ग्रीनलंडच्या वायव्य किनाऱ्याला आहे. त्यामुळे उत्तर अमेरिकेत ध्रुवीय प्रकाशाचे दृश्य ५७ अक्षांशांपर्यंतही दिसते. उलट उत्तर सायबीरियात ते फक्त ७७ अक्षांशांपर्यंत दिसून येते. या कारणाने जेव्हा उत्तर ध्रुवीय प्रकाशाचा चमत्कार कधीकधी त्याहूनही कमी अक्षांशांपर्यंत पसरतो तेव्हा उत्तर अमेरिकेत तो ३० ते ५० अक्षांशांपर्यंत नजरेस पडतो परंतु यूरोपमध्ये मात्र तसे सहसा घडत नाही.

दृश्य स्वरूप : ध्रुवीय प्रकाशाच्या एका मूलभूत स्वरूपात हिरवट पांढऱ्या रंगाचा जणू एक मोठा पडदाच आकाशात पूर्व-पश्चिम दिशेने पसरलेला दिसतो. त्याची खालची कड सुस्पष्ट असून ती सु. १०० किमी. उंचीवर असते. वरची कड अस्पष्ट असून तिची उंची शेकडो किमी. असते. त्याची पूर्व-पश्चिम लांबी हजारो किमी. असून जाडी फक्त काही शेकडो किमी. असते. दुरून हा चापाकृती दिसतो. त्याचे तेज आडव्या दिशेने सर्वत्र साधारणतः सारखेच असल्यास त्याला ‘एकविध चाप’ असे म्हणतात. हा प्रकार स्थिर असल्यासारखा दिसतो. कित्येकदा आकाशात एकाच वेळी अनेक (१० पर्यंत) चाप दिसू शकतात.

केव्हाकेव्हा असा चाप क्रियाशील होऊन त्याच्यात उभ्या घड्या पडतात किंवा पट्टेही पडतात. मग त्याच्यापासून उभे किरण वर जात आहेत असा भास होतो, या प्रकाराला ‘किरणयुक्त चाप’ म्हणतात. केव्हाकेव्हा घडी पडून चाप नालाचा आकार धारण करतो. कित्येकदा अशा चापाच्या खालच्या कडेला शेंदरी रंगाची झालर लावल्यासारखे दिसते. किरणयुक्त चाप सु. १०० मी./से. या वेगाने चलन करतात.

ध्रुवीय प्रकाशाची वेगवेगळी स्वरूप : (अ) एकविध चापाकार, (आ) किरणयुक्त चापाकार, (इ) किरणरूपी, (ई) स्पंदमान चापाकार, (उ) स्पंदमान बिंदुरूप, (ऊ) ज्वालारूप, (ए) प्रभायुक्त मेघासारखे, (ऐ) अनियमित आकार.

काही वेळानंतर अशा चापांचे किरणमय तुकडे पडतात व ते सर्व आकाशभर पसरलेले दिसतात. कित्येकदा हे किरण वर-खाली असे जाताना दिसतात. केव्हाकेव्हा तर आकाशात जणू ज्वालाच वर जात आहेत, असा भास होतो. किरण स्पष्टपणे रेखित झालेले नसल्यास एकूण स्वरूप एखाद्या तेजोमेघासारखे दिसते. या मेघांच्या तेजात एकसारखे अनियमित फेरफार होत असतात, याला स्पंदन असे म्हणतात. क्वचित प्रसंगी आकाशात एक गडद तांबड्या रंगाची प्रभा पसरलेली दिसते. ध्रुवीय प्रकाशाची उपपत्ती देताना या सर्व प्रकारांचे स्पष्टीकरण करता येणे आवश्यक आहे. आकृतीमध्ये ध्रुवीय प्रकाशाची वेगवेगळी स्वरूपे दाखविली आहेत. ही आकृती ⇨  आंतरराष्ट्रीय भूभौतिकीय वर्षाच्या वेळी निरीक्षकांच्या उपयोगासाठी तयार केली होती. चित्रपत्र ४४ मध्ये ही ध्रुवीय प्रकाशाची काही स्वरूप दाखविलेली आहेत. 


निरीक्षण व अभ्यास : रुवीय प्रकाशाचा अभ्यास वेगवेगळ्या दृष्टीने केला जातो. एकतर प्रकाशमापन करून या प्रकाशाची तीव्रता मोजली जाते. प्रकाशाचे वर्णपटीय परीक्षण करून वेगवेगळ्या रंगाच्या प्रकाशाची उत्पत्ती कशातून होते ते अजमावता येते. एकाच वेळी तीन वेगवेगळ्या ठिकाणांहून छायाचित्रे घेऊन हा प्रकाश किती उंचीवर निर्माण होतो ते त्रिकोणमितीने निश्चित करता येते. रॉकेटांच्या साहाय्याने खूप उंचीवर अभिज्ञातक उपकरणे पाठवितात व त्यावरून हा प्रकाश कोणत्या कणांमुळे निर्माण होतो, याचा छडा लावता येतो. कृत्रिम उपग्रहांचाही या कामी उपयोग केला जात आहे. १९७१ साली अमेरिका व कॅनडा यांनी सहकार्याने सोडलेला उपग्रह (एसआयएस-२) आणि अमेरिकन वायुदलाचा उपग्रह (डीएमएसपी) यांनी सु. १,००० किमी. उंचीवरून वेगवेगळ्या तरंगलांबीच्या प्रकाशाने छायाचित्रे घेतली व ध्रुवीय प्रकाशाचे वितरण कसे असते ते शोधून काढले. यावरून असे समजले की, ध्रुवीय प्रकाश एका अंडाकृती पृष्ठावर पसरलेला असून त्याचा केंद्रबिंदू पृथ्वीच्या चुंबकीय ध्रुवालगत पडतो, ध्रुवीय प्रकाश रात्री व दिवसाही निर्माण होतो पण दिवसाच्या सूर्यप्रकाशात तो दिसू शकत नाही. अंधाऱ्या रात्री तो केव्हाकेव्हा इतका तीव्र असतो की, त्या प्रकाशात पुस्तक वाचणेही शक्य होते. केव्हाकेव्हा त्याचे तेज इतके मंद असते की, आकाशात एखादा पांढुरका ढग आला असल्याचा भास होतो.

वर्णरेषा व पट्ट : वर्णपटमापकाच्या साहाय्याने ध्रुवीय प्रकाशातील विविध रंग कोणत्या पद्धतीने उत्पन्न होतात, ते निश्चित करता येते. पिवळट हिरवा रंग हा ऑक्सिजन अणूंनी उत्सर्जित केलेल्या (५५७७ X १०-१० मी. तरंगलांबीच्या) वर्णरेषेमुळे उत्पन्न होतो. धन विद्युत् भारित नायट्रोजन रेणूंमुळे उत्सर्जित होणाऱ्या वर्णपटामुळे निळा व निर्भार नायट्रोजन रेणूंच्या वर्णपटामुळे तांबडा रंग उत्पन्न होतो. त्याचबरोबर निर्भार नायट्रोजन अणू, ऑक्सिजन अणू, नायट्रोजन व ऑक्सिजनाचे आयन, त्याचप्रमाणे हायड्रोजनाचे अणू यांच्या वर्णरेषा मिळतात. हायड्रोजनाच्या वर्णरेषा रुंद झालेल्या दिसतात. त्यावरून ते अणू (सु. ३,००० किमी./से.) वेगाने खाली येत असावेत, असे अनुमान काढता येते, या विविध वर्णरेषा व त्यांची वैशिष्ट्ये यांवरून ध्रुवीय प्रकाशाची उत्पत्ती कशी होत असावी ते काही प्रमाणात समजू शकते.

काही वैशिष्ट्ये व त्यांचा अर्थ : ध्रुवीय प्रकाश पृथ्वीच्या चुंबकीय ध्रुवाभोवतीच दिसतो यावरून त्याच्या उत्पत्तीचे मूळ कारण म्हणजे पृथ्वीकडे बाहेरून येणारे विद्युत् भारित कण असले पाहिजेत, हे स्पष्ट होते. जेव्हा सूर्यावरील डागांची संख्या जास्त होते तेव्हा व विशेषेकरून जेव्हा सूर्यावर एखादा उद्रेक होतो तेव्हा ध्रुवीय प्रकाशाचे आविष्कार जास्त जोरदार होतात. यावरून हे विद्युत् भारित कण सूर्याकडून येत असेल पाहिजेत [⟶ सूर्य] असे दिसते.

ध्रुवीय प्रकाशाची लघुवादळे व वादळे : ध्रुवीय प्रकाशात ठराविक अनुक्रमाने होत जाणाऱ्या विशिष्ट फेरबदलांना लघुवादळे असे म्हणतात. असे लघुवादळ सामान्यतः १ ते ३ तास चालून शमते व पूर्वस्थिती निर्माण होते. लागोपाठ होणाऱ्या (२ ते १०–१२पर्यंत) लघुवादळांच्या गटाला मिळून वादळ असे म्हणतात.

लघुवादळाची सुरुवात ध्रुवीय प्रकाशाच्या अंडाकारात मध्यरात्रीच्या सुमाराला होते. आरंभी तेथील चुंबकीय क्षेत्रात फेरफार होऊ लागतात व अंडाकार सर्व बाजूंनी विषुववृत्ताच्या दिशेने प्रसरण पावू लागतो. मग अंडाकारापैकी दक्षिण भागातील एखादा चाप एकदम जास्त तेजस्वी होतो. हा चाप मग प्रती सेकंदाला कित्येक शेकडो मी. अशा वेगाने चुंबकीय ध्रुवाच्या दिशेने धावू लागतो. या गतीमुळे चापाच्या मध्यभागी एक फुगवटा तयार होतो. फुगवट्याच्या ध्रुवालगतच्या बाजूवर एक अत्यंत तेजस्वी किरणयुक्त चाप तयार होतो. त्याच्या खालच्या कडेचा रंग शेंदरी असतो. हळूहळू हा सर्व आविष्कार पश्चिमेकडेही पसरत जातो. याच वेळी फुगवट्याच्या समोरील भागातल्या एकविध चापाचे तुकडे पडतात व त्याचे अलग अलग असे पट्टे व किरण यांत रूपांतर होते आणि हे सर्व तुकडे वेगाने पूर्वेकडे जाऊ लागतात.

या सर्व प्रकाराला ध्रुवीय प्रकाश क्रियाशील होणे असे म्हणतात. याला सु. अर्धा ते एक तास लागतो. वर उल्लेखिलेला फुगवटा चुंबकीय ध्रुवाच्या बराच जवळ आला की, तो परत मागे जावयाला लागतो. त्याचा वेग सु. ५० मी./से. असतो, त्याचबरोबर सर्व चाप हळूहळू अंधुक होत जातात आणि १ ते २ तासांत प्रारंभीची अवस्था प्राप्त होते, मग ‘वादळ शमले’ असे म्हणतात.

ध्रुवीय प्रकाशाच्या वादळाबरोबरच चुंबकीय वादळे होतात (पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्रात अचानक असे अनियमित फेरफार होतात). त्यामुळे लघुतरंगावरील रेडिओ प्रेषणात व्यत्यय येतो किंवा प्रसंगी ते बंदही पडते परंतु दूरचित्रवाणीचे कार्यक्रम फार दूरवर मिळू लागतात. या सर्व परिणामांचे आद्य कारण म्हणजे ⇨  चुंबकांबरात होणाऱ्या काही खळबळाटी घटना होत, त्यांना ‘चुंबकांबरीय वादळे’ असे म्हणतात.

उत्पत्ती : सूर्यापासून येणारे उच्च ऊर्जेचे प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन चुंबकांबरात अडकून राहतात. काही कारणाने तेथून मुक्त होऊन ते वातावरणात उतरतात आणि वातावरणातील ऑक्सिजन व नायट्रोजनाचे रेणू, त्याचप्रमाणे ऑक्सिजनाचे अणू यांच्यावर आघात करतात. या आघातांमुळे तीन पर्यायी क्रिया होतात: (१) अणू किंवा रेणू उत्तेजित होऊन त्यांच्याकडून वर्णरेषांचे किंवा वर्णपटांचे उत्सर्जन होणे, (२) अणू किंवा रेणूचे धन आयन बनणे व त्या आयनांचा इलेक्ट्रॉनांशी संयोग होऊन वर्णरेषांचे किंवा वर्णपटांचे उत्सर्जन होणे आणि (३) रेणूंचे अणूंमध्ये विच्छेदन होऊन मग ते अणू उत्तेजित होऊन त्यांच्याकडून वर्णरेषांचे उत्सर्जन होणे.

प्रोटॉन वेगाने खाली येत असता इलेक्ट्रॉनाशी संयोग पावून त्यांचे वेगवान हायड्रोजन अणू बनतात. त्यांच्या आघातांनीही वरीलप्रमाणे क्रिया घडून येऊ शकतात. हे वेगवान हायड्रोजन अणू उत्तेजित होऊन हायड्रोजनाच्या वर्णरेषा उत्सर्जित करतात. या सर्व कार्यात इलेक्ट्रॉनांचा भाग प्रोटॉनांपेक्षा पुष्कळच जास्त प्रमाणात असतो.

पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या प्रभावामुळे विद्युत् भारित कण फक्त पृथ्वीच्या चुंबकीय ध्रुवालगतच्याच प्रदेशातील वातावरणात प्रवेश करू शकतात. यामुळे ध्रुवीय प्रकाश फक्त ध्रुवांभोवतालच्या भागातच दृष्टीस पडतो. सूर्यावरील उद्रेकांपासून प्रचंड वेगाने प्रोटॉनांचे झोत पृथ्वीकडे येतात. त्यांच्यामुळेच चुंबकीय वादळे व ध्रुवीय प्रकाश-वादळे उत्पन्न होतात.


प्रभायुक्त मेघासारखे स्वरूप घड्या पडलेल्या पडद्यासारखा किरणयुक्त चाप 

नालाकार चाप एकविध चापाकार स्वरूप 

संदर्भ : 1. Harang, L. Aurorae, London, 1951.

            2. Petrie, W. Keollit: The Story of Aurora Borealis, New York, 1963.

            3. Walt, M. Auroral Phenomena Experiments and Theory, Stanford, 1965.

कर्वे, चिं. श्री. पुरोहित, वा. ल.