सोलर फ्लेअर्स आणि कोरोनल मास इजेक्शन

सुर्य, स्थिर प्रकाशमान आणि शांत, सर्व जीवनाचा आधार आणि ऊर्जास्त्रोत, सूर्याचे हे रूप सर्वांना माहीत आहे. पण काही वेळेला याच प्राणदायी सूर्याचे रौद्रस्वरूपसुद्धा पहायला मिळते ते म्हणजे घातक रेडिएशन आणि प्लाझ्मा यांचे उत्सर्जन म्हणजेच सोलर फ्लेअर्स आणि कोरोनल मास इजेक्शन. हे सोलर फ्लेअर्स आणि कोरोनल मास इजेक्शन (CMEs) पृथ्वीवर आदळू शकतात का, आणि मानवतेवर गंभीर परिणाम करू शकतात का, हे जाणण्यासाठी ते नेमके कसे काम करतात हे जाणून घेणे आवश्यक आहे. 

नॉर्मली, सूर्य खूपच शांत दिसत असला तरी तो वस्तूत: उकळत्या समुद्रासारखा आहे. सूर्य  इतक्या प्रचंड प्रमाणात गरम असतो की जास्त टेंपरेचरमुळे सूर्यामधील अणूमधील इलेक्ट्रॉन्स आणि न्यूक्लीअस हे विभक्त होतात, याच स्टेटला प्लाझ्मा असे म्हणतात. इलेक्ट्रॉन आणि न्यूक्लियसच्या विभक्तीकरणामुळे आणि त्यांच्या चार्जेसच्या फरकामुळे सूर्याच्या गर्भात वेळवेगळे चुंबकीय करंट तयार होतात. सूर्याचे गुरुत्वाकर्षण अन्य ग्रहांपर्यंत पोचून त्यांच्या कक्षांना जशाप्रकारे आकार मिळतो त्याचप्रमाणे हा प्लाझ्मा चुंबकीय करंटनुसार सूर्याच्या गर्भात फिरत असतो आणि त्यामुळेच प्लाज्माला आकार मिळतो. परंतु चुंबकत्व हे गुरुत्वाकर्षणापेक्षा खूप वेगळे आहे. चुंबकत्व हे “इलेक्ट्रोमॅग्नेटिझम” या दुहेरी शक्तीचा एक भाग आहे. विजेचा दाब चुंबकीय क्षेत्र निर्माण करते आणि चुंबकीय क्षेत्र वीज निर्माण करते. सूर्यावर, विद्युतभारित प्रोटॉन आणि इलेक्ट्रॉन्सपासून बनलेला प्लाझ्मा फिरताना चुंबकीय क्षेत्र तयार करतो आणि हे चुंबकीय क्षेत्र नंतर प्लाझ्मा कणांच्या प्रवाहाला आकार देते. यालाच “डायनॅमो” असे म्हणतात जो एका फीडबॅक लूपसारखा काम करतो.

अशी चुंबकीय क्षेत्रे सूर्याच्या आत व पृष्ठभागावर तयार जागोजागी तयार होऊन त्यात प्रचंड प्रमाणात ऊर्जा साठत जाते ज्याला सोलार विंड म्हणून ओळखले जाते, यालाच सौरमंडलातील हवामान असे म्हणता येईल. परंतु ते नेहमी शांत आणि संयमी असे नसते. काहीवेळा अशाच काही चुंबकीय फील्डमध्ये गाठी/लूप्स तयार होतात ज्यात खूप मोठ्या प्रमाणात पोटेंशियल एनर्जि साठलेली असते. चुंबकीय फील्ड जर क्लोज झाली तर अशा लूप्स फुटतात व सूर्यापासून वेगळ्या होतात, त्यात साठलेल्या पोटेंशियल एनर्जिमुळे त्या लुप्स प्रचंड वेगाने सूर्यापासून लांब फेकल्या जातात आणि त्या आपल्यासोबत रेडिएशन व प्लाझ्माचा प्रवाहसुद्धा खेचून आणतात, जणू काही रबर तुटल्यावर त्यातील छोटा भाग फेकला जातो. अशाप्रकारे प्लाझ्मा आणि इतर भयानक पदार्थ सूर्यमालेत प्रवासाला निघतात. 

अशा सौर वादळांचे अनेक प्रकार आहेत, जसे १) सोलार फ्लेयर; म्हणजेच उच्च-ऊर्जा किरणोत्सर्गाचा (high energy radiation) भरती-ओहोटीसारखा प्रवाह. हे रडिएशन सूर्यमालेत प्रकाशाच्या वेगाने प्रवास करतात, हेच सौर वाऱ्यातील रडिएशन अवकाशातील सुट्ट्या प्रोटॉन्सची ऊर्जा व वेग वाढवतात व त्यांना सोबत घेऊन जातात. त्यानंतरचा प्रकार म्हणजे २) कोरोनल मास इजेक्शन, ज्यामध्ये सूर्यामधून लाखो किंवा अब्जावधी टन प्लाझ्मा तुटतो (वेगळा होतो) आणि असा प्लाझ्मा ताशी ९० लाख किमी इतक्या वेगाने फेकला जातो.

अशी राक्षसी शक्ती जरी पृथ्वीवर आदळली तरी जीवजंतूंचे काहीही नुकसान होत नाही. लहान-मोठी सोलार वादळे वातावरणाबाहेरील उपग्रहांचे नुकसान करू शकतात, रेडिओ उपकरणावर परिणाम करू शकतात किंवा अंतराळवीरांसाठी धोकादायक असू शकतात, परंतु पृष्ठभागावरील लोकांसाठी, असे सोलार वादळ निरुपद्रवी आहे कारण पृथ्वीचे वातावरण व त्यातील ओझोन थर अशा क्ष-किरणांचा स्फोट पृष्ठभागावर येण्याआधीच शोषून घेऊन सोलार फ्लेयरच्या वाईट परिणामांपासून आपले संरक्षण करते. तसेच CME मधील चार्ज्ड प्लाझ्मा पृथ्वीच्या चुंबकीय फील्डमुळे डिफ्लेक्ट होतो, ज्यामुळे असा चार्ज्ड प्लाझ्मा वातावरणात न येता फक्त उत्तर आणि दक्षिण ध्रुवाकडे वळवला जातो, जेथे ऊर्जावान कण वातावरणात सांडतात, ज्यामुळे आकाश चमकून उठते आणि सुंदर अशा “अरोरा” तयार होतात.

असे सोलार हवामान कोणत्याही प्रकारच्या हवामानाप्रमाणेच असते – बहुतेक वेळा, बहुतेक गोष्टी शांतपणे चाललेल्या असतात. कधीकधी, अशा वातावरणात चक्रीवादळेसुद्धा तयार होऊ शकतात, सूर्याच्या बाबतीत म्हणायचे झाले तर सोलार सुपरस्टॉर्म्स तयार होऊ शकतात. असे सुपरस्टॉर्म्स प्रत्येक शतकात एकदा किंवा दोनदा घडतात. आज जर अशी एखादी घटना घडली तर, जसा ढगांचा गडगडाट होण्याआधी तीव्र प्रकाश दिसतो तसेच CME ची मेघगर्जना होण्याआधी मजबूत सौर फ्लेअर्स दिसतात त्यामुळे अशा CME चा अंदाज आपल्याला आधीच घेता येतो, CME मध्ये कोट्यवधी टन गरम चुंबकीय प्लाझ्मा असतो जो सूर्य आणि पृथ्वी यांच्यातील १५ कोटी किलोमीटर इतके अंतर एका दिवसापेक्षा कमी वेळात पार करतो.

जेव्हा CME येते, तेव्हा ती एक शॉकवेव्ह निर्माण करते जी पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राला हिंसकपणे संकुचित करते आणि चुंबकीय क्षेत्रामध्ये ऊर्जा हस्तांतरित करते. पण ते विघातकही ठरू शकते. जर CME चे चुंबकीय क्षेत्र पृथ्वीशी योग्य प्रमाणात बॅलेन्स केले असेल तर दोन चुंबकीय क्षेत्रे एकमेकात विलीन होतात. अशाप्रकारे भूचुंबकीय वादळ सुरू होते.

काहीशे वर्षांपूर्वी, कोणालाही फरक पडला नसता. पृथ्वीवर झेपावणारे हे वादळ मांस आणि हाडांपासून बनवलेल्या यंत्रांसाठी धोकादायक नाही. परंतु धातू आणि वायरपासून बनवलेल्या मशीनसाठी ते नक्कीच धोकादायक आहे. २१ व्या शतकातील पृथ्वी लाखो किलोमीटर वायर्सने व्यापलेली आहे, वीज वाहतुक करत आहे आणि ट्रान्सफॉर्मर्ससारख्या मशीनच्या जटिल ग्रिडमुळे हे हस्तांतरण शक्य होते.

CME ची उर्जा आपल्या पॉवर ग्रिडमध्ये विद्युत् प्रवाहांना ओवरलोड करू शकते ज्यामुळे ते एकतर पूर्णपणे बंद पडू शकतात किंवा वाईट केस मध्ये ग्रिड चालू ठेवणारे ट्रान्सफॉर्मर स्टेशन उद्ध्वस्त होऊ शकतात. हे आधी असे घडले आहे, जसे की १९८९ मध्ये जोरदार सोलार स्ट्रोमनंतर “क्यूबेक” पॉवर ग्रीड फेल झाला. परंतु सर्वसाधारणपणे, आपल्या अभियंत्यांना अशा आस्मानी संकटांना कसे सामोरे जावे हे चांगलेच माहित आहे आणि त्यामुळे आपणास सोलार वादळे सुरू आहेत असे सहसा लक्षातही येत नाही.

१८५९ मध्ये पृथ्वीवर शेवटचे सर्वात मोठे सोलार चक्रीवादळ झाले होते, याला “कॅरिंग्टन इव्हेंट” असे म्हणतात, पृथ्वीवर आतापर्यंत पाहिलेले सर्वात मोठे भूचुंबकीय वादळ ज्यात दक्षिणेला कॅरिबियनपर्यंत प्रचंड अरोरा निर्माण झाले होते. काही ठिकाणी ते इतके तेजस्वी दिसत होते की दूसरा सूर्य उगवत आहे असे समजून लोक जागे झाले. सुदैवाने, मानवतेकडे फक्त एकच प्रकारचे आधुनिक तंत्रज्ञान होते ते म्हणजे “टेलिग्राफ सिस्टम”, ते जगभरात फेल झाले, काही ठिकाणी टेलीग्राफ ऑपरेटरला शॉक बसला आणि मशीनमधे आगी लागल्या. आज, आपल्याकडे थोडे अधिक प्रमाणात व प्रगत तंत्रज्ञान आहे. चुका झाल्यास आपले नशीब लवकरच धोक्यातही येऊ शकते. 

२०१२ मध्ये कॅरिंग्टन इव्हेंटइतके मजबूत वादळ पृथ्वीवर येण्यापासून अगदी थोड्या फरकाने चुकले. अभ्यासकांच्या अंदाजानुसार यामुळे जागतिक स्तरावर इलेक्ट्रॉनिक सिस्टीमचे गंभीर नुकसान होऊ शकले असते, एकट्या यूएसचे २.६ ट्रिलियन डॉलर्सचे नुकसान झाले असते असा अंदाज दिला जातो. सर्व कालबाह्य झालेल्या सिस्टीम बदलण्यासाठी ४ ते १० वर्ष लागले असते. अशा घटनेची संभाव्यता दर दशकात १२% असण्याचा अंदाज आहे. पुढील ५० वर्षांत किमान हीच शक्यता ५०/५० होऊ शकते. आणि, आणखी अस्वस्थ करणारी बातमी म्हणजे २०१९ च्या एका पेपरमध्ये असे आढळले आहे की आपल्या सूर्यासारखे शांत तारे देखील दर काही हजार वर्षांनी सुपरफ्लेअर्स तयार करू शकतात.

जर असे वादळ आपल्यावर अचानकपणे आदळले तर त्याचे परिणाम भयंकर होऊ शकतात. आपण विजेवर किती अवलंबून आहोत हे सर्वज्ञात आहे. घरात दिवे नसणार अर्थात संगणक नाही, संवाद नाही, नेव्हिगेशन नाही. सतत वीज खंडित झाल्यामुळे पुरवठा साखळी बिघडू शकते, पाणीपुरवठा यंत्रणा निकामी होऊ शकते आणि रुग्णालयातील जनरेटर कोरडे पडू शकतात, शेतात अन्न सडत असताना सुपरमार्केट इत्यादीचा पुरवठा खंडित होऊ शकतो. विजेच्या कमतरतेमुळे आमचा तुटलेला पॉवर ग्रीड रीबूट करणे अत्यंत कठीण होऊ शकते, आपली इंटरनेटवर पडीक सभ्यता पुन्हा नव्याने सुरू होण्यासाठी अनेक वर्षे किंवा दशके लागतील. 

पण सुदैवाने घाबरून जाण्याची वेळ नक्कीच नाही, जरी अशी सोलार वादळे टाळता येत नसली तरी, त्यांचे सर्व दुष्परिणाम आपल्याला आधीच ठावूक आहेत. सूर्याचे निरीक्षण करणाऱ्या शास्त्रज्ञांना CME येण्याआधी काही तास ते काही दिवस आधी माहिती मिळते आणि जग चालू ठेवणाऱ्या प्रणालींवर काम करणारे अभियंते सोलार वादळांमुळे निर्माण होणाऱ्या धोक्यांना चांगलेच ओळखून आहेत. जर अशी पूर्वसूचना मिळाली तर ट्रान्सफॉर्मर आणि सबस्टेशन ऑफलाइन घेतले जाऊ शकतात तसेच प्रतिबंधात्मकदृष्ट्या लोड शेडिंग करता येते. तसेच आपले हुशार अभियंते सोलार स्ट्रोमवेळी उत्पन्न होणार्‍या अतिरिक्त उर्जेसाठी एकस्ट्रा रिडंडंट लाइन उघडतात ज्याने सर्व एक्सट्रा ऊर्जा वळवली जाते. आणि इतर नैसर्गिक आपत्तींच्या तुलनेत सोलार वादळांपासून संरक्षण करण्यासाठी ग्रिडचे अपग्रेड स्वस्त आणि सोपे आहेत. 

आजमितीस असलेली टेक्नॉलजीवरील डिपेंडन्सि पाहता आपली इलेक्ट्रिक ग्रिड सक्षम आणि अद्ययावत करून तिला “सोलार विंड प्रूफ” बनवणेच संयुक्तिक ठरणार आहे. त्यासाठी फक्त कालबाह्य ट्रान्सफॉर्मर सेंटर्स अद्ययावत करणे, तसेच वीज लाइन अंडरग्राऊंड करणे, रिडंडंड डेसीपेशन लाइनची सोय करणे इत्यादी सोपे आणि स्वस्त उपाय करावे लागतील.

नेहमी प्राणदायी असणारा निसर्ग कधी रौद्ररूप घेऊन येईल सांगता येत नाही, त्यामुळे आपण अशा नैसर्गिक आपदाविरुद्ध तंत्रज्ञानाद्वारे सक्षम आणि सुरक्षित असण्याची गरज आहे. 

Article By –  aesir_surge

Reference images :

सूर्याची चुंबकीय फील्ड, सोर्स: नासा

कोरोनल मास इजेक्शन, सोर्स: स्पेस वेदर प्रेडीक्षन सेंटर, एन.ओ.ए.ए.

सोलार फ्लेयरची पृथ्वीची चुंबकीय फील्डसोबत रिअॅक्शन

अरोरा