वातावरणीय द्युति : पृथ्वीच्या वातावरणातील उच्चस्तरीत (साधारणपणे ६० किमी.पेक्षा अधिक उंचीवरच्या) भागात उत्सर्जित होणाऱ्या अतिशय क्षीण, प्रकीर्णित (विखुरलेल्या) प्रकाशाला वातावरणीय द्युती म्हणतात. हे उत्सर्जन ऊष्मीय नसते. पृथ्वीवरील उत्तर व दक्षिण ध्रुवीय प्रदेशांत दिसणाऱ्या ⇨ध्रुवीय प्रकाशापेक्षा हा निराळा आविष्कार आहे. ध्रुवीय प्रकाश नुसत्या डोळ्यांनी दिसण्याइतपत तेजस्वी असतो, त्यात सतत बदलणाऱ्या वैशिष्ट्यपूर्ण संरचना (उदा., चाप, किरण) आढळतात. उलट वातावरणीय द्युती नुसत्या डोळ्यांनी दिसत नाही, तिच्यात संरचना नसतात आणि ती सर्व अक्षवृत्तांवरून प्रकीर्णित प्रभेच्या रूपात येत असते.
मंगळ, शुक्र, गुरू इ. अन्य ग्रहांच्या वातावरणातही अशी द्युती आढळली असून १९७० पासून तिचे अध्ययन करण्यात येत आहे. पृथ्वीच्या वातावरणीय द्युतीचा अभ्यास १९२० सालापासून करण्यात येत आहे. तिच्याविषयी निश्चित व तपशीलवार अशी बरीच माहिती उपलब्ध झालेली आहे. वातावरणाची संरचना, त्यातील घटक व त्यांचे प्रमाण, त्यांच्यावर होणारा सौर प्रारणाचा (तरंगरूपी ऊर्जेचा) परिणाम, यामुळे घडणाऱ्या क्रिया-प्रक्रिया इ. गोष्टींचा वातावरणीय द्युतीवर प्रभाव पडत असतो. परिणामी निरनिराळ्या ग्रहांच्या वातावरणीय द्युतींमध्ये भिन्नता आहे व प्रत्येकाची काही वैशिष्ट्ये आहेत. पुढे पृथ्वीच्या वातावरणीय द्युतीची थोडी अधिक माहिती दिली आहे.
पृथ्वीवरील वातावरणीय द्युती मुख्यत्वे सौर प्रारणाच्या वातावरणावरील परिणामांतून उद्‌‌भवते. दिवसा, रात्री व संधिप्रकाशात सौर प्रारण मिळण्याची स्थिती भिन्न असते. त्यामुळे या निरनिराळ्या वेळी निर्माण होणारी वातावरणीय द्युती भिन्न स्वरूपाची असते म्हणजे तिचे दीप्तिमान (तेजस्विता) तर वेगळे असतेच, शिवाय तिच्या निर्मितीची प्रक्रिया व वर्णपटीय स्वरूपही पुष्कळ प्रमाणात भिन्न भिन्न असतात. यामुळे समयानुसार तिला दिन वातावरणीय वा दिन द्युती, निशा द्युती व संध्या द्युती अशी वेगवेगळी नावे देतात.
या तिन्ही प्रकारांमध्ये दिन द्युती सर्वांत तेजस्वी असूनही दिवसाच्या उजेडात ती लुप्त होते. म्हणून तिचे संशोधन वातावरणात खूप उंचीवर उपकरणे पाठवून करतात. जमिनीवरून काही प्रमाणात तिचे मापन करणे शक्य असले, तरी त्याकरिता अतिशय उच्च दर्जाची सुविकसित उपकरणे लागतात आणि तरीही मापनातील अचूकतेवर मर्यादा पडतात. दृश्य प्रकाशातील निशा द्युती अतिशय क्षीण असते म्हणजे सु. ९० मी. उंचीवर लावलेल्या मेणबत्तीच्या भूपृष्ठावर पडणाऱ्या प्रकाशाएवढी ती क्षीण असते. मात्र अवरक्त (दृश्य वर्णपटातील तांबड्या रंगाच्या अलीकडील अदृश्य किरणांच्या) भागातील निशा द्युती याच्या हजारपट तीव्र असू शकते. निशा द्युती व संध्या द्युती यांचे अध्ययन जमिनीवरील उपकरणांच्या मदतीने करता येते. अर्थात काही वेळा यांच्या बाबतीतही जेथे द्युती निर्माण होते त्या उंचीवरील भागात उपकरणे पाठवावी लागतात. काही वेळा उच्चस्तरीय भागातून उत्सर्जित झालेल्या द्युतीचे त्या खालील वातावरणाच्या स्तरांत शोषण होते. त्यामुळे ते प्रारण जमिनीपर्यंत पोहोचू शकत नाही किंवा अतिशय क्षीण होऊन पोहोचते. अशा बाबतीत जमिनीवर द्युतीचे मापन करणे फार कठीण होते. अशा वेळीही शोषण करणाऱ्या स्तरापेक्षा अधिक उंचीवर उपकरणे पाठवावी लागतात. वातावरणीय द्युतीच्या संशोधनात वातावरणीय फुगे, रॉकेट, कृत्रिम उपग्रह इत्यादींचा उपयोग होतो. सुसज्ज प्रयोगशाळा असलेले व खूप उंचीवरून उडणारे विमानही याकरिता वापरतात.
वातावरणीय द्युतीच्या वर्णपटांचे अध्ययन करूनही तिच्याविषयी माहिती मिळवितात. असे वर्णपट दृश्य, अवरक्त व जंबुपार (दृश्य वर्णपटातील जांभळ्या रंगापलीकडील अदृश्य किरणांच्या) भागातील असतात. त्यांच्यात अणूंच्या वर्णपट रेषा, रेणूंचे वर्णपट आणि छोट्या छोट्या भागात आढळणारे अखंड वर्णपट यांची गुंतागुंत झालेली आढळते. काही भागांतील रेणूंचे वर्णपट अगदी जवळ असल्याने अखंड वर्णपटासारखे भासतात. शिवाय एकूण वर्णपट अतिशय क्षीण असतात. या सर्व गोष्टींमुळे वर्णपटांचे विश्लेषण करून अर्थ लावण्याचे काम अतिशय अवघड होते. त्याकरिता प्रगत तंत्रज्ञानाबरोबरच परिश्रम व बुद्धिकौशल्य वापरणे आवश्यक असते.
वर्णपटाच्या विश्लेषणावरून वातावरणीय द्युतीमध्ये ऑक्सिजन, नायट्रोजन, हीलियम, सोडियम, पोटॅशियम, लिथियम, कॅल्शियम इत्यादींच्या आयनांच्या (विद्युत् भारित अणूंच्या) आणवीय वर्णपट रेषा आढळल्या आहेत. त्याचप्रमाणे ऑक्सिजन, नायट्रोजन, नायट्रिक ऑक्साइड इ. रेणू, हायड्रॉक्सिल गट वगैरेंचे वर्णपट आढळले आहेत. यांपैकी काही वर्णपट फक्त दिन द्युतीत, काही फक्त संध्या द्युतीत आणि इतर काही केवळ निशा द्युतीत आढळतात. वर्णपटांद्वारे उघड झालेले अणू व रेणू कमीअधिक उंचीवर आढळतात. त्यामुळे द्युतीचे उत्सर्जनही वातावरणाच्या त्या त्या उंचीवरील स्तरामधून होते, असे दिसून येते.
जमिनीवरून घेतलेले वेध, तसेच रॉकेट, कृत्रिम उपग्रह इत्यादींच्याद्वारे मिळालेली माहिती यांचा विचार केल्यास निशा द्युतीद्वारे उत्सर्जित होणारी पुष्कळशी ऊर्जा इलेक्ट्रॉन व आयन यांचा पुन्हा संयोग होऊन निष्पन्न झालेली असते. उदा., मुक्त इलेक्ट्रॉन व धन विद्युत् भारित ऑक्सिजन आयन यांचा ⇨आयनांबरात परत होणारा संयोग. दिवसा आणि संध्याकाळी सूर्यप्रकाशाचे सोडियम, आणवीय ऑक्सिजन, नायट्रोजन व नायट्रिक ऑक्साइड यांच्याद्वारे अनुस्पंदनी प्रकीर्णन होऊन [पुंजयामिकीय प्रणालीद्वारे (बहुधा अणू वा अणुकेंद्र) प्रकाशकणांचे (फोटॉनाचे) प्रकीर्णन होऊन या प्रक्रियेत ही प्रणाली प्रथम ऊर्जेच्या आपल्या अवस्थेतून अधिक ऊर्जेच्या अवस्थेत स्थानांतरण करून प्रकाशकण शोषून घेते आणि नंतर नेमके उलट अवस्थांतरण करून प्रकशकण उत्सर्जित करते ⟶ पुंजयामिकी] वातावरणीय द्युती निर्माण होते. शिवाय दूरवरच्या अवकाशातून येणारे प्राथमिक विश्वकिरणासारखे (अतिशय भेदक किरणांसारखे) अतिशय ऊर्जावान विद्युत् भारित कण आणि उच्चस्तरीय वातावरणातील विद्युत् भाररहित अणुरेणू यांच्यामधील आंतरक्रियांद्वारे दिवसाची व रात्रीची द्युती निर्माण होण्यास मदत होत असण्याची शक्यता आहे.
वातावरणात कोणकोणते अणुरेणू आहेत, ते कोणकोणत्या उंचीवर आढळतात, त्यांचे प्रमाण व त्यांत होणारे चढ-उतार, द्युतीला कारणीभूत होणाऱ्या क्रिया-प्रक्रिया वगैरे गोष्टी समजून येण्यात द्युतीचा अभ्यास उपयुक्त ठरतो. द्युतीच्या वर्णपटी अभ्यासाचा उपयोग द्युती उत्सर्जित होते व त्या भागाचे तापमान व त्यात होणारे बदल समजण्यास होतो. या माहितीचा उच्चस्तरीय वाऱ्यांची दिशा व गती, आयनांबरात होण्याऱ्या हालचाली व तदनुषंगिक घडामोडी, गुरुत्वीय तरंग इत्यादींच्या संशोधनात उपयोग होतो. अशा प्रकारे जमिनीवरून वेध घेऊन वातावरणातील खूप उंचीवरील भागाचा तपशीलवार अभ्यास करणे शक्य होते आणि रॉकेट, कृत्रिम उपग्रह यांच्या मदतीने यातील अचूकता वाढविता येते.
संदर्भ : Corliss, W. R. Lighting, Auroras, Nocturnal Lights, and Related Luminous Phenomena, New York, 1982.
आगाशे, वसंत वा.
“