एल के कुलकर्णी
हवा दिसत तर नाही, पण तिच्याशिवाय आपण पाच मिनिटेही जगू शकत नाही. पृथ्वीभोवती सुमारे एक हजार किमीपर्यंत हवा आढळते. त्यालाच वातावरण म्हणतात. हवेचा दाब मोजणाऱ्या वायुभारमापकाचा शोध १६४४ मध्ये इटालियन शास्त्रज्ञ टॉर्सेल्ली यांनी लावला. ही वातावरणाच्या अभ्यासाची सुरुवात होती. त्या काळचा वायुभारमापक म्हणजे तीन फुटी काचेची नळी, त्याखाली एका वाटीत जडशीळ पारा, असा बोजड पसारा होता. १६४८ मध्ये ब्लेझ पास्कल व फ्लोरीन पेरिअर हे दोघे वायुभारमापकाचा डोलारा घेऊन फ्रान्समधील प्यु डी डोम नावाच्या डोंगरावर चढून गेले. त्याच्या पायथ्याशी, मध्यभागी व शिखरावर अशा तीन जागी त्यांनी मोजणी केली. तिचा निष्कर्ष असा की जसजसे उंच जावे तसतसा वायुभार कमी होतो. तेव्हापासून वायुभारमापक वापरून एखाद्या स्थळाची समुद्रसपाटीपासून उंची मोजता येऊ लागली. तसेच उंचीनुसार हवा विरळ होत जाते, म्हणजे फार उंचावर पोकळी असावी, हेही लक्षात आले.
१७८७ मध्ये फ्रान्समधील एच. बी. डी सॉसूर हे तापमापक आणि वायुभारमापक घेऊन मॉँट ब्लॅंक या आल्प्सच्या सर्वोच्च (४८१० मीटर) शिखरावर चढून गेले. ते स्वत: भूसंशोधक आणि गिर्यारोहकही होते. तोपर्यंत वायुभारमापकेही हलकी व सुटसुटीत झाली होती. वाटेत ठिकठिकाणी नोंदी घेत ते शिखरापर्यंत गेले. उंचावरील प्रचंड थंडी व विरळ हवा यामुळे अशक्त व क्षीण अवस्थेतही त्यांनी घेतलेल्या नोंदी फार महत्त्वाच्या ठरल्या. त्यातून वातावरणाचे तापमान उंचीनुसार किती कमी होत जाते याचा शोध त्यांनी लावला. दर एक किलोमीटर उंचीवर तापमान सहा अंशाने कमी होते. यालाच वातावरणाचा ‘लोपदर’ म्हणतात. याच सूत्राच्या आधारे पुढे अलेक्झांडर व्हॉन हंबोल्ट या थोर शास्त्रज्ञाने हे सिद्ध केले की सुमारे ३० कि.मी. उंचीवर वातावरणाचे तापमान ‘उणे २७३ अंश’ असेल व त्यातील उष्णता शून्य असेल. अर्थात त्याहून कमी तापमान असू शकत नाही. म्हणूनच उणे २७३ अंश सेंटीमीटर हे ‘निरपेक्ष शून्य’ (अबसोल्यूट झिरो) तापमान म्हणून ओळखले जाते.
१८९० च्या दशकात गुस्ताव हर्मिट यांनी बलूनचा शोध लावला व माणूस हवेत उड्डाण करू लागला. ५ सप्टेंबर १८६२ रोजी इंग्लंडमध्ये हेन्री कॉक्सवेल व जेम्स ग्लेशर या दोघांनी तोपर्यंतचा बलूनमधून सर्वात उंच जाण्याचा विक्रम केला. त्या प्रयत्नात ते मरता मरता वाचले. कॉक्सवेल हे अनुभवी बलूनचालक तर ग्लेशर हे संशोधक होते. त्यापूर्वीच्या बलून्सच्या तुलनेत त्यांचे बलून हे खूपच प्रगत होते. त्यातून ते ढगांच्याही वर गेले. पण २९ हजार फुटांच्या पुढे भीषण थंडी आणि हवेचा अभाव यामुळे ग्लेशर बेशुद्ध व अर्धमृत झाले. कॉक्सवेलही त्याच अवस्थेत होते. पण त्यांनी कसेबसे बलून जमिनीवर आणले. दोघेही वाचले आणि नंतर शुद्धीवर आले. कॉक्सवेल यांच्या नोंदीनुसार ते ३६ ते ३७ हजार फूट उंच म्हणजे हवेच्या दुसऱ्या थरात गेले होते. पण त्या वेळी नोंदी घेण्यास ग्लेशर शुद्धीवर असते, तर पुढे ४० वर्षांनी लागलेला वातावरणतील थरांचा शोध त्यांच्याच नावे असला असता.
पुढे मानवविरहित बलून आकाशात सोडून अभ्यास सुरू झाला. हे बलून खूप उंचावर जात व त्याच्या मदतीने प्राणांची जोखीम न घेता तापमान, वायुभार, इ. नोंदी मिळत. फ्रान्समधील टेसर्निक डी बोर्ट हे एकदा त्यांच्या बलूनमधील उपकरणातून मिळालेल्या नोंदी पाहून गोंधळून गेले. वातावरणात उंचावर जाताना तापमान कमी होत जाते, हे सॉसूर यांनी शोधले होते
पण एका विशिष्ट उंचीनंतर (भूपृष्ठापासून ८ ते १३ किमी. च्या मध्ये) तापमान स्थिर राहात असल्याचे डी बोर्ट यांना आढळले. आणखी २०० बलून्स पाठवून त्यांनी त्याची खात्री करून घेतली. २८ एप्रिल १९०२ रोजी वातावरणाच्या थराचा शोध लावल्याचे त्यांनी जाहीर केले. वातावरणाच्या त्या थराला त्यांनी स्ट्रॅटोस्फीअर ( Stratosphere – स्थितांबर) असे नाव दिले. तर त्याच्या खालील ८ ते १० किमी जाडीच्या पहिल्या थराला ट्रोपोस्फीअर ( troposphere – तपांबर) असे नाव दिले. ढग, पाऊस वादळ, विजा इंद्रधनुष्य हे सर्व तपांबरात असते. नंतर तीनच दिवसांनी जर्मनीत डी. बोर्ट यांच्यासारखाच शोध जाहीर झाला. जर्मन डॉक्टर व संशोधक रिचर्ड अॅसमन यांनाही असेच निष्कर्ष मिळाले होते. १ मे १९०२ रोजी त्यांनी आपला शोध जाहीर केला. अर्थात त्यांना डी. बोर्ट यांच्या नुकत्याच लावलेल्या शोधाची माहिती नव्हती. अखेर हा शोध डी. बोर्ट व अॅसमन या दोघांच्या नावे करण्यात आला. त्या दोन थरांची ट्रोपोस्फीअर (तपांबर) व स्ट्रॅटोस्फीअर (स्थितांबर) ही नावे डी. बोर्ट यांनी सुचवलेली आहेत.
वातावरणात एक विद्याुतवाहक थर असावा असे प्रसिद्ध गणिती कार्ल एफ. गॉस यांनी १८३९ मधेच सुचवले होते. गुलील्मो मार्कोनी यांनी १२ डिसेंबर १९०१ रोजी इंग्लंडमधील रेडिओ संकेत अटलांटिक समुद्रापार अमेरिकेत मिळवला होता. एवढे प्रचंड अंतर ओलांडून त्या लहरी आल्या, त्याअर्थी त्या वातावरणातून किमान दोनदा परावर्तित झाल्या होत्या. १९०२ मध्ये ऑलिव्हर हेवीसाइड यांनी वातावरणात एका विद्याुतवाहक थराच्या अस्तित्वाचा प्रस्ताव मांडला व त्यातून रेडिओ लहरी कशा प्रसारित होतात हेही सुचवले. त्याच वर्षी आर्थर एडविन केनेली यांनी त्या थराचे अस्तित्व सिद्ध केले. त्यामुळे तो ‘हेवीसाइड -केनेली थर’ म्हणून ओळखला जाऊ लागला. १९२५ मध्ये न्यू यॉर्कमध्ये आल्फ्रेड गोल्डस्मिथ यांनी खग्रास सूर्यग्रहणाच्या वेळी केलेल्या प्रयोगातून रेडिओ लहरींच्या प्रसारणात विद्याुतभारित थराचे कार्य स्पष्ट झाले. १९२६ मध्ये रॉबर्ट वॉटसन वॅट यांनी ‘नेचर’ या जगप्रसिद्ध मासिकात एक लेख लिहून या थराचे नामकरण आयनोस्फीअर (आयनांबर) असे केले. तेच पुढे प्रचलित झाले. सूर्यकिरणांमुळे हवेतील कणांचे आयनीभवन होऊन हा थर तयार झाला आहे. तो वातावरणातील ४८ ते ९६५ किमीच्या मध्ये आहे. त्यात उष्मांबर, बाह्यवरण या थरांचा अंशत: समावेश होतो. यानंतर पुढे वातावरणात इतर काही थरही आढळून आले.
मध्यावरण हा थर वातावरणात ५० ते ८० किमीच्या मध्ये आहे. उल्का याच भागात दिसतात. या थराच्या वर ८० ते ६०० किमीच्या मध्ये उष्मांबर हा थर आहे. सूर्यकिरणांमुळे हवेतील रेणूंचे आयनीभवन होतांना उष्णता मुक्त होते. त्यामुळे येथील तापमान २००० अंश सेल्सिअसपर्यंत असते. ध्रुवीय प्रकाशाची (ऑरोरा) घटना याच भागात घडते. उष्मांबराच्या पलीकडे म्हणजे ६०० किमीच्या पुढील वातावरण बाह्यवरण म्हणून ओळखले जाते. येथे हवेचे अस्तित्व नगण्य असून हाच थर अखेर अवकाशपोकळीत विलीन होतो.
हा इतिहास पाहिल्यावर एक गोष्ट लक्षात येते. आज आपण सहज बोलतो त्यातील एकेक शब्द वा वाक्य काही लोकांनी ज्वालामुखी, अरण्ये, वाळवंटे, भयंकर थंडी, विरळ हवा इ.ना तोंड देऊन मिळवले आहे. कुणीतरी जिवावर खेळून एकेक ज्ञानकण मिळवत जमवलेले हे संचित आयते आपल्यापर्यंत पोहोचले आहे. हे सर्व किमान समजावून घेणे व त्यात जमेल तेवढी भर घालणे हाही एक ऋणमुक्तीचाच प्रकार आहे.
१७८७ मध्ये फ्रान्समधील एच. बी. डी सॉसूर हे तापमापक आणि वायुभारमापक घेऊन मॉँट ब्लॅंक या आल्प्सच्या सर्वोच्च (४८१० मीटर) शिखरावर चढून गेले. ते स्वत: भूसंशोधक आणि गिर्यारोहकही होते. तोपर्यंत वायुभारमापकेही हलकी व सुटसुटीत झाली होती. वाटेत ठिकठिकाणी नोंदी घेत ते शिखरापर्यंत गेले. उंचावरील प्रचंड थंडी व विरळ हवा यामुळे अशक्त व क्षीण अवस्थेतही त्यांनी घेतलेल्या नोंदी फार महत्त्वाच्या ठरल्या. त्यातून वातावरणाचे तापमान उंचीनुसार किती कमी होत जाते याचा शोध त्यांनी लावला. दर एक किलोमीटर उंचीवर तापमान सहा अंशाने कमी होते. यालाच वातावरणाचा ‘लोपदर’ म्हणतात. याच सूत्राच्या आधारे पुढे अलेक्झांडर व्हॉन हंबोल्ट या थोर शास्त्रज्ञाने हे सिद्ध केले की सुमारे ३० कि.मी. उंचीवर वातावरणाचे तापमान ‘उणे २७३ अंश’ असेल व त्यातील उष्णता शून्य असेल. अर्थात त्याहून कमी तापमान असू शकत नाही. म्हणूनच उणे २७३ अंश सेंटीमीटर हे ‘निरपेक्ष शून्य’ (अबसोल्यूट झिरो) तापमान म्हणून ओळखले जाते.
१८९० च्या दशकात गुस्ताव हर्मिट यांनी बलूनचा शोध लावला व माणूस हवेत उड्डाण करू लागला. ५ सप्टेंबर १८६२ रोजी इंग्लंडमध्ये हेन्री कॉक्सवेल व जेम्स ग्लेशर या दोघांनी तोपर्यंतचा बलूनमधून सर्वात उंच जाण्याचा विक्रम केला. त्या प्रयत्नात ते मरता मरता वाचले. कॉक्सवेल हे अनुभवी बलूनचालक तर ग्लेशर हे संशोधक होते. त्यापूर्वीच्या बलून्सच्या तुलनेत त्यांचे बलून हे खूपच प्रगत होते. त्यातून ते ढगांच्याही वर गेले. पण २९ हजार फुटांच्या पुढे भीषण थंडी आणि हवेचा अभाव यामुळे ग्लेशर बेशुद्ध व अर्धमृत झाले. कॉक्सवेलही त्याच अवस्थेत होते. पण त्यांनी कसेबसे बलून जमिनीवर आणले. दोघेही वाचले आणि नंतर शुद्धीवर आले. कॉक्सवेल यांच्या नोंदीनुसार ते ३६ ते ३७ हजार फूट उंच म्हणजे हवेच्या दुसऱ्या थरात गेले होते. पण त्या वेळी नोंदी घेण्यास ग्लेशर शुद्धीवर असते, तर पुढे ४० वर्षांनी लागलेला वातावरणतील थरांचा शोध त्यांच्याच नावे असला असता.
पुढे मानवविरहित बलून आकाशात सोडून अभ्यास सुरू झाला. हे बलून खूप उंचावर जात व त्याच्या मदतीने प्राणांची जोखीम न घेता तापमान, वायुभार, इ. नोंदी मिळत. फ्रान्समधील टेसर्निक डी बोर्ट हे एकदा त्यांच्या बलूनमधील उपकरणातून मिळालेल्या नोंदी पाहून गोंधळून गेले. वातावरणात उंचावर जाताना तापमान कमी होत जाते, हे सॉसूर यांनी शोधले होते
पण एका विशिष्ट उंचीनंतर (भूपृष्ठापासून ८ ते १३ किमी. च्या मध्ये) तापमान स्थिर राहात असल्याचे डी बोर्ट यांना आढळले. आणखी २०० बलून्स पाठवून त्यांनी त्याची खात्री करून घेतली. २८ एप्रिल १९०२ रोजी वातावरणाच्या थराचा शोध लावल्याचे त्यांनी जाहीर केले. वातावरणाच्या त्या थराला त्यांनी स्ट्रॅटोस्फीअर ( Stratosphere – स्थितांबर) असे नाव दिले. तर त्याच्या खालील ८ ते १० किमी जाडीच्या पहिल्या थराला ट्रोपोस्फीअर ( troposphere – तपांबर) असे नाव दिले. ढग, पाऊस वादळ, विजा इंद्रधनुष्य हे सर्व तपांबरात असते. नंतर तीनच दिवसांनी जर्मनीत डी. बोर्ट यांच्यासारखाच शोध जाहीर झाला. जर्मन डॉक्टर व संशोधक रिचर्ड अॅसमन यांनाही असेच निष्कर्ष मिळाले होते. १ मे १९०२ रोजी त्यांनी आपला शोध जाहीर केला. अर्थात त्यांना डी. बोर्ट यांच्या नुकत्याच लावलेल्या शोधाची माहिती नव्हती. अखेर हा शोध डी. बोर्ट व अॅसमन या दोघांच्या नावे करण्यात आला. त्या दोन थरांची ट्रोपोस्फीअर (तपांबर) व स्ट्रॅटोस्फीअर (स्थितांबर) ही नावे डी. बोर्ट यांनी सुचवलेली आहेत.
वातावरणात एक विद्याुतवाहक थर असावा असे प्रसिद्ध गणिती कार्ल एफ. गॉस यांनी १८३९ मधेच सुचवले होते. गुलील्मो मार्कोनी यांनी १२ डिसेंबर १९०१ रोजी इंग्लंडमधील रेडिओ संकेत अटलांटिक समुद्रापार अमेरिकेत मिळवला होता. एवढे प्रचंड अंतर ओलांडून त्या लहरी आल्या, त्याअर्थी त्या वातावरणातून किमान दोनदा परावर्तित झाल्या होत्या. १९०२ मध्ये ऑलिव्हर हेवीसाइड यांनी वातावरणात एका विद्याुतवाहक थराच्या अस्तित्वाचा प्रस्ताव मांडला व त्यातून रेडिओ लहरी कशा प्रसारित होतात हेही सुचवले. त्याच वर्षी आर्थर एडविन केनेली यांनी त्या थराचे अस्तित्व सिद्ध केले. त्यामुळे तो ‘हेवीसाइड -केनेली थर’ म्हणून ओळखला जाऊ लागला. १९२५ मध्ये न्यू यॉर्कमध्ये आल्फ्रेड गोल्डस्मिथ यांनी खग्रास सूर्यग्रहणाच्या वेळी केलेल्या प्रयोगातून रेडिओ लहरींच्या प्रसारणात विद्याुतभारित थराचे कार्य स्पष्ट झाले. १९२६ मध्ये रॉबर्ट वॉटसन वॅट यांनी ‘नेचर’ या जगप्रसिद्ध मासिकात एक लेख लिहून या थराचे नामकरण आयनोस्फीअर (आयनांबर) असे केले. तेच पुढे प्रचलित झाले. सूर्यकिरणांमुळे हवेतील कणांचे आयनीभवन होऊन हा थर तयार झाला आहे. तो वातावरणातील ४८ ते ९६५ किमीच्या मध्ये आहे. त्यात उष्मांबर, बाह्यवरण या थरांचा अंशत: समावेश होतो. यानंतर पुढे वातावरणात इतर काही थरही आढळून आले.
मध्यावरण हा थर वातावरणात ५० ते ८० किमीच्या मध्ये आहे. उल्का याच भागात दिसतात. या थराच्या वर ८० ते ६०० किमीच्या मध्ये उष्मांबर हा थर आहे. सूर्यकिरणांमुळे हवेतील रेणूंचे आयनीभवन होतांना उष्णता मुक्त होते. त्यामुळे येथील तापमान २००० अंश सेल्सिअसपर्यंत असते. ध्रुवीय प्रकाशाची (ऑरोरा) घटना याच भागात घडते. उष्मांबराच्या पलीकडे म्हणजे ६०० किमीच्या पुढील वातावरण बाह्यवरण म्हणून ओळखले जाते. येथे हवेचे अस्तित्व नगण्य असून हाच थर अखेर अवकाशपोकळीत विलीन होतो.
हा इतिहास पाहिल्यावर एक गोष्ट लक्षात येते. आज आपण सहज बोलतो त्यातील एकेक शब्द वा वाक्य काही लोकांनी ज्वालामुखी, अरण्ये, वाळवंटे, भयंकर थंडी, विरळ हवा इ.ना तोंड देऊन मिळवले आहे. कुणीतरी जिवावर खेळून एकेक ज्ञानकण मिळवत जमवलेले हे संचित आयते आपल्यापर्यंत पोहोचले आहे. हे सर्व किमान समजावून घेणे व त्यात जमेल तेवढी भर घालणे हाही एक ऋणमुक्तीचाच प्रकार आहे.
