देवरूख येथील आदिती भावे यांनी आपली विद्याíथनी गौरी जोशी हिला पडलेला प्रश्न विचारला आहे, की ग्रह आपल्या अक्षावर का फिरतात?. गौरी आठवीत शिकते तर तिच्या वयाला अनुसरून या प्रश्नाचे उत्तर देण्याचा प्रयत्न करत आहे. या प्रश्नाचे उत्तर सूर्यमालेच्या निर्मितीशी निगडित आहे.
ताऱ्याची निर्मिती एका वायूआणि धुळीच्या मेघाच्या आकुंचनामुळे होते, हा सिद्धांत आता सर्वमान्य झाला आहे. अशा मेघाच्या आकुंचनास जी कारणं असू शकतात त्यातील एक म्हणजे या ढगाजवळ एका ताऱ्याचा स्फोट. सूर्यमालेच्या निर्मितीस कारण असलेल्या मेघाचा व्यास सुमारे १ ते २ प्रकाशवर्ष होता. जवळ स्फोट झालेल्या ताऱ्यातून जे वस्तुमान बाहेर फेकले गेले त्यात आपल्यासारख्या सजीवांना पोषक अशी संयुगे आणि मूलद्रव्ये होती.
या आकुंचनामुळे दोन गोष्टी झाल्या. एक म्हणजे आकुंचनाच्या दाबामुळे त्याच्या तापमानात वाढ होऊ लागली. दुसरी बाब या ढगाची कोनीय गती वाढू लागली. म्हणजे हा ढग त्याच्या वस्तुमानाच्या केंद्राभोवती फिरू लागला. आता कुठल्याही पदार्थाचा कोनीय संवेग हा स्थिर असतो, तो बदलत नाही. कोनीय संवेग म्हणजे त्या पदार्थाचा वस्तुमान गुणिले त्याची कोनीय गती गुणिले त्याच्या त्रिज्येचा वर्ग. आणि इथेच आपल्या प्रश्नाचे उत्तर मिळते.
आता आकुंचनामुळे अर्थातच ढगाचा आकार कमी होतो म्हणजेच त्याची त्रिज्या कमी होते. आता ढगाच्या वस्तुमानात तर काही बदल होत नाही आणि निसर्गाचा नियम की ढगाचा कोनीय संवेग हा स्थिर असायला पाहिजे; म्हणजे कोनीय संवेगाच्या सूत्राप्रमाणे ढगाची कोनीय गती वाढायला पाहिजे. अर्थात ढगाच्या फिरण्याच्या गतीत वाढ होणार.
तर आपल्या या एक प्रकाश वर्ष व्यासाच्या ढगाच्या आकुंचनास सुरूवात झाल्यापासून सुमारे १ लाख वर्षांनंतर या ढगाचा आकार १०० खगोलीय एकक इतका कमी झाला. १ खगोलीय एकक म्हणजे पृथ्वी आणि सूर्य यांच्यातील सरासरी अंतर, जे १५ कोटी किलोमीटर आहे.
ढगाची फिरण्याची गती किंवा त्याची कोनीय गती वाढल्याचा परिणाम म्हणजे त्यातील वस्तुमान बाहेर फेकल्या जाण्याच्या बलात वाढ किंवा अपकेंद्री बलात वाढ. यांचा परिणाम असा की तो सुमारे गोल ढग आता त्याच्या फिरण्याच्या अक्षाच्याभोवती तो पसरू लगतो आणि त्याची एक तबकडी तयार होते. पण त्याचबरोबर आकुंचनामुळे ढगाच्या गुरूत्त्वीय बलातही वाढ, हेही स्वाभाविक होत असतं. आणि ढगाच्या मध्यभागी जास्तीत जास्त वस्तुमान एकत्र होऊन तिथे आपल्या सूर्याची निर्मिती होते.
या ढगाचे जवळजवळ ९९.९ टक्के वस्तुमान सूर्य बनवण्याच्या कामी येत. आणि उरलेल्या ०.१ टक्के वस्तुमानापासून ग्रहांची निर्मिती होते. तसेच, कोनीय संवेग पण स्थिर असायला पाहिजे. ग्रह सूर्याभोवती फिरतात आणि तसेच ते स्वतभोवती पण फिरतात. तर अशी ही ग्रहांना फिरण्याची गती ही, कोनीय संवेग स्थिर असल्यामुळे आलेली आहे.
या कोनीय संवेगाच्या स्थिर असण्याच्या नियमामुळे फक्त ग्रहांच्याच नाही,तर सर्व पदार्थाच्या गतीचा खुलासा होतो. लहान ग्रह वेगाने फिरतात. पृथ्वी स्वतभोवती चोवीस तासात फिरते तर सूर्याला स्वतभोवती फेरी पूर्ण करण्यास सुमारे २५ दिवस लागतात.
पण गुरू ज्याचा व्यास पृथ्वीच्या १० पट आहे, त्याला स्वतभोवती फिरायला फक्त १० तास लागतात. पृथ्वीपेक्षा गुरूच्या फिरण्याची गती कमी का – तर इथे आपल्याला कोनीय संवेगाच्या सूत्रात वस्तुमान आहे हे विसरून चालणार नाही. कारण गुरूचे वस्तुमान पृथ्वीच्या वस्तुमानाच्या ३१४ पट आहे.
वर सांगितलेल्या गोष्टी लक्षात येण्याकरिता आता हे दोन प्रयोग करून बघा-
दाबामुळे तापमानात वाढ होण्याचं उत्तम उदाहरण म्हणजे सायकलीच्या चाकात हवा भरताना पंपामधून जिथून हवा पंपाच्या ट्यूबमध्ये जाते तो भाग गरम होतो. नक्की करून बघा. माझ्या सांगण्यावर डोळे मिटून विश्वास ठेवू नका. करून बघा.
कोनीय संवेग स्थिर कसा असतो याचा एक प्रयोग असा सांगितला जातो तो असा, की एका फिरत्या खुर्चीवर बसून आपल्या मित्राला तुम्हाला गोल फिरवायला सांगा. तुम्ही आपले दोन्ही हात पसरले (म्हणजेच या फिरत्या वस्तूचा व्यास वाढवला) म्हणजे तुमच्या फिरण्याची गती कमी होते आणि जर हात जवळ घेतले तर ती गती वाढते. असाच प्रयोग तुम्ही वेगळ्या पद्धतीने घरीपण करू शकाल. एक छोटी नळी किंवा रिकाम्या बॉलपेनची टय़ूब; एक लांब दोरी घ्या जी तुम्हाला रिकाम्या बॉलपेन मधून रोवता येईल आणि एक छोटा दगड किंवा कुठलेही लहान वजन घ्या. दगड या दोरीच्या एका टोकाला बांधा. आता दुसरं टोक या नळीतून रोवून एका हातात धरून ठेवा आणि मग दुसऱ्या हातात नळी धरून दगड फिरवा. आता तुम्ही हातातील दोरीचे टोक ओढलेत – म्हणजेच दगड आणि नळीतील अंतर कमी केलंत तर तुम्हाला दिसेल,की दगड जोरात फिरू लागला आहे. आणि हेच जर दोरी सल केलीत तर दगडाची फिरण्याची गती पण कमी होईल. करून बघा. इथे तुम्हाला लक्षात येईल, की विज्ञानाचे नियम कसे सगळीकडे समान असतात.
