বুধের সরণ

এত ভিড় কেন? একটু কাছে এগিয়ে দেখা গেল টেলিস্কোপের সাহায্যে সাদা পর্দায় সূর্যের প্রতিবিম্ব তৈরি করা হয়েছে। আর অত্যুৎসাহী কিছু কচিকাঁচা মায় সব শ্রেণীর মানুষের ভিড়। আরে ওটা কি? সূর্যের প্রতিবিম্বের বুকে যেন ছোট্ট একটা তিল। তবে স্থির নয়, একটু একটু করে সরে যাচ্ছে। সূর্যের বুকে কালো তিলের মতো গজিয়ে ওঠা বস্তুটি আদতে সৌরজগতের খুদে সদস্য – বুধগ্রহ। বুধ গ্রহ যখন ঘুরতে ঘুরতে সূর্য ও পৃথিবীর মধ্যে আসে, তখন বুধকে সূর্যের বুক জুড়ে চলন্ত একটি ছোট কালো বিন্দু হিসেবে দেখা যায়। এই ঘটনাকে সূর্যের বুক জুড়ে বুধ গ্রহের পরিক্রমণ বা বুধের সরণ বলে [চিত্র ১]। তা এত উৎসাহ কি শুধুই একটি মহাজাগতিক ঘটনার প্রত্যক্ষদর্শী হওয়ার জন্য, না কি এই পর্যবেক্ষণ থেকে কোন বৈজ্ঞানিক তথ্যও জানা যেতে পারে? যেমন সূর্যগ্রহণ থেকে আমরা জানতে পারি পৃথিবীর আবহমণ্ডল, সূর্যের আলোকমণ্ডল ও নিঃসৃত বিকিরণ, আয়নমণ্ডল দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের ওপর প্রভাব ইত্যাদি নানা বিষয়, তেমনি। বুধের সরণ, এর গুরুত্ব ইত্যাদি বিষয় নিয়েই এই লেখা।

বুধ গ্রহ যখন ঘুরতে ঘুরতে সূর্য ও পৃথিবীর মধ্যে আসে, তখন বুধকে সূর্যের বুক জুড়ে চলন্ত একটি ছোট কালো বিন্দু হিসেবে দেখা যায়।

৯-ই মে, ২০১৬ – সোমবার বিকেলে অস্তাচলগামী সূর্যের দিকে টেলিস্কোপ তাক করে বুধের সরণ দেখল কলকাতাবাসী ১ ঘণ্টা ২৬ মিনিট ধরে। যে সব জায়গায় সূর্য প্রায় একই সময়ে ডোবে, যেমন শিলিগুড়ি, মুর্শিদাবাদ, কোচবিহার, সেই সব জায়গাতেও সূর্য-সরণের স্থায়িত্ব হল মোটামুটি একই সময়। দেশের একেবারে পশ্চিম প্রান্তে সূর্য অস্ত যায় দেরিতে। তাই সেখানকার লোকজনের কাছে বুধের সরণের স্থায়িত্ব হল প্রায় পৌনে তিন ঘণ্টা। সূর্যের এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে যেতে বুধের সময় লাগে প্রায় সাড়ে সাত ঘণ্টা। সূর্য ডুবে গেলে তো আর সরণ দেখার প্রশ্নই ওঠে না। তাই সরণের সময় যেখানে দিন যত দীর্ঘক্ষণ স্থায়ী হয়েছে সরণের ব্যাপ্তি তত বেশী হয়েছে। পুরো সরণ-পর্বের সাক্ষী থেকেছে উত্তর আমেরিকার পূর্ব প্রান্ত, লাতিন আমেরিকার উত্তরাংশ, উত্তর-পশ্চিম আফ্রিকা, পশ্চিম ইউরোপ ও উত্তর আটলান্টিক।

বুধের সরণ আর চাঁদের সরণ

গ্রহণের ঘটনা শুক্র গ্রহের ক্ষেত্রে বা পৃথিবীর উপগ্রহ চাঁদের ক্ষেত্রেও দেখা যায়। চাঁদের সরণই হল সূর্যগ্রহণ। তফাত হল, বুধ সূর্যের সবচেয়ে কাছাকাছি আছে এবং তার জন্য এটির কক্ষপথের দূরত্ব কম। সূর্যের চারদিকে বুধ গ্রহের পরিক্রমণ বেগও দ্রুত হয় ^a, পৃথিবীর চারিদিকে চাঁদের পরিক্রমণ বেগের থেকে অনেক বেশী। মজার ব্যাপার, পরিক্রমণ বেগ বেশী হওয়া সত্ত্বেও বুধের সরণ সূর্যগ্রহণের থেকে বেশী সময় ধরে দেখা যায়। কেন? এর কারণ হল পৃথিবী থেকে বুধকে দেখতে লাগে (কৌণিক মাপ) খুবই ছোট – তার ছোট আকার আর পৃথিবী থেকে অনেক দূরত্বের জন্য। চাঁদের গতিবেগ বুধের থেকে কম হলেও দূরত্ব কম বলে পৃথিবী থেকে চাঁদকে দেখতে প্রায় সূর্যের মতই বড় লাগে। তাই গ্রহণের সময় সূর্যের এপার থেকে ওপার যেতে চাঁদের সময় লাগে তুলনায় কম।

বুধ গ্রহের এই পরিক্রমণ থেকে কোন বৈজ্ঞানিক তথ্যও কি জানা যেতে পারে?

আর একটি ধাঁধার প্রশ্ন হল, বুধ যদি এত তাড়াতাড়ি সূর্যকে পাক খায় তাহলে সূর্যের উপর দিয়ে তার সরণ পৃথিবী থেকে প্রতি একশো বছরে মাত্র তেরো কি চোদ্দবার হয় কেন? আবার, এই সরণ সাধারণত মে বা নভেম্বর মাসেই ঘটে, অন্য সময় নয় কেন? বুধ গ্রহের সরণ ঘটবে শুধুমাত্র যদি বুধ, সূর্য এবং পৃথিবী একইসঙ্গে একই সমতলে একই সরলরেখায় অবস্থান করে। পৃথিবীর ইতিহাসে বর্তমান সময়কালে বুধের কক্ষপথ প্রতি বছর মে এবং নভেম্বর মাসের শুরুর দিকে পৃথিবীর সমতল কক্ষপথ অতিক্রম করে। আর সেই সময়ে বুধ যদি পৃথিবী ও সূর্যের মধ্যে একই সরলরেখায় আসে তখনই একটি সরণ দেখা যায়। চাঁদের ও পৃথিবীর কক্ষপথের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট কোণ থাকার জন্য যেমন আমরা প্রতি অমাবস্যা ও পূর্ণিমায় সূর্যগ্রহণ ও চন্দ্রগ্রহণ দেখতে পাই না, তেমনই বুধের ও পৃথিবীর কক্ষপথের মধ্যে একটি নির্দিষ্ট কোণ থাকার জন্য প্রতি মে বা নভেম্বর মাসে সরণ হয় না।

সরণের কারণ – ছায়ার জ্যামিতি

সূর্যের বুকের উপর দিয়ে বুধের এমন সরণের কারন কী? বিজ্ঞানীদের মতে, সূর্যগ্রহণের বা চন্দ্রগ্রহণের নেপথ্যে যে জ্যামিতিক কারণ, সরণের ক্ষেত্রেও তা-ই। অর্থাৎ, সূর্য ও পৃথিবীর মাঝে একটি সরলরেখা বরাবর কোনও গ্রহ বা উপগ্রহের উপস্থিতি। কিন্তু গ্রহণে তো সূর্য যেন ঢাকা পড়ে যায়। এখানে তেমন হয় না কেন? পৃথিবী থেকে চাঁদের দূরত্ব তুলনায় কম। ফলে সূর্য ও পৃথিবীর মাঝামাঝি চাঁদ এলে জ্যামিতিক কারণেই সূর্যকে চাঁদের আড়ালে চলে যেতে হয়। আবার পৃথিবী থেকে বুধের দূরত্ব অনেক বেশি। তাই এক সরলরেখায় এলে তাদের দেখায় সূর্যের বুকে কালো বিন্দুর মতো। সহজ করে বলতে গেলে, আলো সরলরেখায় চলে। আর এই চলার পথে যদি কোন আলোক অস্বচ্ছ বস্তু থাকে তবে আলোক উৎসের বিপরীত দিকে অন্ধকার অঞ্চল তৈরি হয়, যাকে আমরা ছায়া বলি। আলোক উৎসের আকার, আলোক অস্বচ্ছ বস্তুর আকার এবং তাদের পরস্পরের মধ্যবর্তী দূরত্বের উপর নির্ভর করে এই ছায়ার বিভিন্ন অঞ্চল তৈরি হয় – প্রচ্ছায়া, উপচ্ছায়া এবং অপচ্ছায়া।

প্রচ্ছায়া হল ছায়ার সেই অংশ, যেখানে আলোক উৎস সম্পূর্ণরূপে অস্বচ্ছ বস্তু দ্বারা ঢাকা পড়ে যায় এবং গভীরতম এবং অন্ধকারতম অংশ তৈরি করে। এই ধরনের একটি অস্বচ্ছ বস্তু উল্টোদিকে কোন আলো প্রবেশ করতে দেয় না। প্রচ্ছায়ায় থাকা কোন পর্যবেক্ষণকারী তাই একটি পূর্ণগ্রাস অনুভব করে। একটি গোলকাকার অস্বচ্ছ বস্তু দ্বারা একটি গোলকাকার আলোর উৎসের প্রচ্ছায়া একটি লম্ব বৃত্তাকার শঙ্কু গঠন করে। এই অঞ্চল থেকে আলোর উৎসকে কোন ভাবেই দেখা যায় না ^b। একটি ত্রিমাত্রিক বস্তুর ছায়া দ্বিমাত্রিক তলে যখন ধরা হয়, তখন গোলকাকার ব্যাপারটি

বুধ গ্রহের সরণ ঘটবে শুধুমাত্র যদি বুধ, সূর্য এবং পৃথিবী একইসঙ্গে একই সমতলে একই সরলরেখায় অবস্থান করে।

গোলাকার বা বৃত্তাকারে পর্যবসিত হয়। অন্যদিকে, উপচ্ছায়া হল ছায়ার সেই অংশ, যা শুধুমাত্র আলোর উৎসের একটি অংশ অস্বচ্ছ বস্তু দ্বারা ঢাকা পড়ে তৈরি  হয়। উপচ্ছায়ায় থাকা কোন পর্যবেক্ষণকারী একটি খণ্ডগ্রাস অনুভব করে। অপচ্ছায়া অঞ্চল হল ছায়ার সেই অংশ, যেখানে অস্বচ্ছ বস্তু সম্পূর্ণরূপে আলোক উৎসের ডিস্কের মধ্যে অন্তর্ভুক্ত বলে মনে হয়। প্রচ্ছায়া শঙ্কু অঞ্চল শেষ হয়ে এই অঞ্চল শুরু হয়। এই অঞ্চলে একজন পর্যবেক্ষক একটি বলয়গ্রাস অনুভব করে, যেখানে একটি উজ্জ্বল রিং বা বলয়গ্রস্ত বস্তুর চারপাশে দৃশ্যমান হয়। এটি হয় যদি বস্তু পর্যবেক্ষকের কাছাকাছি থাকে। আর বস্তু যদি চলে আসে আলোক উৎসের কাছাকাছি এবং বস্তুর আকার যদি হয় এতটাই ছোট যে, পর্যবেক্ষণকারী প্রচ্ছায়া-শঙ্কুর মধ্যে তো পড়েই না বরং পড়ে অপচ্ছায়া অঞ্চলে তখন-ই দেখা দেয় সূর্যের বুকের উপর ছোট কালো তিল – এক্ষেত্রে বুধের সরণ।

গ্রহণ দেখতে সতর্কতা

সূর্য একটি জ্বলন্ত অগ্নিপিণ্ড এবং নানান রকম উপকারী তড়িৎচুম্বকীয় রশ্মি নির্গমনের সঙ্গে সঙ্গে নানান ক্ষতিকর বিকিরণও নির্গমন করে। জ্যোতির্বিজ্ঞানীদের মতে, বিকেলের সূর্যের দিকেও খালি চোখে তাকানো উচিত নয়। তাতে চোখের ক্ষতি হওয়ার সমূহ আশঙ্কা থেকে যায়। তাই এ হেন দৃশ্য দেখতে হলে কিছু সতর্কতা অবলম্বন করা অত্যন্ত জরুরি। দেখা যেতে পারে টেলিস্কোপে সোলার ফিল্টার লাগিয়ে। তার চেয়েও ভাল, টেলিস্কোপের সাহায্যে সাদা পর্দায় প্রতিবিম্ব তৈরি করা। এ ছাড়া অ্যালুমিনাইজড মাইলার, কালো পলিমার কিংবা নির্দিষ্ট মানের ওয়েল্ডিং গ্লাস দিয়ে দেখার উপায় রয়েছে। এই রকমের মহাজাগতিক ঘটনা ঘটার সময় অর্থাৎ সূর্যগ্রহণ, শুক্রের সরণ, বা বুধের সরণের সময় সূর্য অতিরিক্ত অতিবেগুনী রশ্মি বিকিরণ করে – এই প্রচলিত ধারণাটি ভুল এবং এই প্রচলিত ভুল ধারণাটি ভাঙ্গা দরকার। অন্যান্য স্বাভাবিক রৌদ্রকরোজ্জ্বল দিনে যেরকম বিকিরণ হয় সরণের সময় একই রকম বিকিরণ হয়। গ্রহণ সৃষ্টিকারী গ্রহ বা উপগ্রহগুলি সূর্য থেকে এত দূরে আছে যে তাদের গতি প্রকৃতি কোনভাবেই সূর্যের নিউক্লীয় বিক্রিয়াকে প্রভাবিত করতে পারে না। বরং গ্রহণের সময় উল্টো ঘটনাই ঘটে; পৃথিবীতে আসা সৌর বিকিরণের পরিমাণ গ্রহণ চলাকালীন কমে যায়। এটি অ্যান্টার্কটিকায় নেওয়া একটি স্টেশনের রেকর্ড।

অ্যান্টার্কটিকায় ৭-ই ফেব্রুয়ারী, ২০০৮-এর আংশিক সূর্যগ্রহণের সময় নেওয়া একটি রেকর্ড। পৃথিবীতে আসা সৌর বিকিরণের পরিমাণ গ্রহণ চলাকালীন কমে যায়।

নিজস্ব অভিজ্ঞতা থেকে আমরা জানি, সূর্যগ্রহণের সময় রাতের মতো অন্ধকার না হলেও ঘন কালো মেঘে সূর্য ঢেকে থাকলে যেরকম হয়, সেরকম আঁধার তো হয়। তাহলে এত সতর্কতা কেন? চোখের রেটিনার স্থায়ী ক্ষতি তো হয়ে যেতে পারে। কিভাবে? ধরা যাক, সূর্যের আলো এসে একটি কাগজের টুকরোর ওপর পড়লো। কি হবে? কাগজটি আমাদের কাছে দৃশ্যমান হবে। এবার একটি আতশ কাঁচের সাহায্যে সূর্যের বিকিরণকে কাগজের ওপর একটি বিন্দুতে কেন্দ্রীভূত করা হল। কি হবে তা আর বলার অপেক্ষা রাখে না। অর্থাৎ, একই বিকিরণ যদি বেশী ক্ষেত্রফলের পরিবর্তে কম ক্ষেত্রফলের মধ্যে দিয়ে গমন করে তাহলে তার প্রভাব হতে পারে মারাত্মক। তাই সতর্কতা নিতে তো হবেই আর সেটা শুধু গ্রহণ বা সরণ পর্যবেক্ষণের সময় নয়, যেকোনো সৌর পর্যবেক্ষণের জন্যই প্রযোজ্য।

Pierre Gassendi ৭-ই নভেম্বর, ১৬৩১ এ প্রথম বুধ গ্রহের পরিক্রমণ পর্যবেক্ষণ করেছিলেন। সেই থেকে চলার শুরু। গত তিনটি পরিক্রমণ ১৯৯৯, ২০০৩ এবং ২০০৬ সালে ঘটেছে। শেষটি ঘটে গেল গত ৯-ই মে, ২০১৬ তে। আর তার পরের দুটি ঘটবে নভেম্বর, ২০১৯ ও নভেম্বর, ২০৩২-এ। ভারতে বসে বুধের সরণ দেখতে হলে ২০৩২ সালের নভেম্বর পর্যন্ত অপেক্ষা করতে হবে। কারণ, ২০১৯-এর নভেম্বর বুধগ্রহ ফের সূর্যের উপর দিয়ে ‘হাঁটবে’ বটে, তবে ভারত থেকে দেখা যাবে না। তবে পৃথিবীর যেখান থেকেই দেখা যাক, সেই পর্যবেক্ষণ আমাদের নতুন দিশা দিক, সেটাই কাম্য।

অতিরিক্তঃ

a) খুব সহজেই এটি বোঝা যেতে পারে। ধরা যাক, সূর্য ও বুধের ভর যথাক্রমে M ও m এবং উভয়ের মধ্যে গড় দূরত্ব r। অতএব, নিউটনের মহাকর্ষ সূত্র থেকে, সূর্য ও বুধের মধ্যে মহাকর্ষ বলের মান হল

F=GMm/r²

যেখানে, G হল সর্বজনীন মহাকর্ষীয় ধ্রুবক। আবার, বুধকে সূর্যের চারদিকে ঘুরতে যে অভিকেন্দ্র বল লাগবে তা হল

F=mv²/r

এই অভিকেন্দ্র বল আসে মহাকর্ষ বল থেকে। এথেকে বুধ গ্রহের পরিক্রমণ বেগ পাওয়া যায়

v=(GM/r)^1/2

∴ v ∝ 1/r^1/2

G এবং M কে ধ্রুবক ধরে। পরিক্রমণ বেগ সূর্য থেকে দূরত্বের বর্গমূলের ব্যস্তানুপাতিক। তার মানেই হল, সূর্যকে বুধ খুব দ্রুত পাক খাবে। আবার, একটি নির্দিষ্ট দূরত্ব যেতে যে গতিশীল বস্তুর বেগ বেশী তার সময় লাগবে কম।

b) কোন একটি বস্তুর ছায়া গোলকাকার হলেই যে বস্তুটি গোলকাকার হবেই এমন কথা কিন্তু হলফ করে বলা যায় না। আলোক উৎসের সামনে কোন বিশেষ অবস্থানের জন্য কোন উপবৃত্তাকার বা ডিম্বাকার বস্তুর ছায়াও গোলকাকার হতে পারে। এছাড়া বলাই বাহুল্য যে, বৃত্তাকার কোন চাকতির বা থালার মতো আকৃতির বস্তুর ছায়াও হবে গোলাকার। লম্ব বৃত্তাকার শঙ্কু হবার জন্যে আলোর পথের সাপেক্ষে শীর্ষছেদ (ক্রস সেকশন) বৃত্তাকার হলেই চলবে।

সূত্র: আনন্দবাজার পত্রিকা