कोडाईकनाल सौर वेधशाळा १९०४ पासून सूर्याची नोंद ठेवत आहे, आणि जानेवारी १९०९ मध्ये तिच्या वर्णपटांनी एव्हरशेड परिणाम उघड केला

कोडाईकनाल सौर वेधशाळा तमिळनाडूतील पलनी टेकड्यांत २,३४३ मीटर उंचीवर आहे, आणि ती चालवणारी इंडियन इन्स्टिट्यूट ऑफ अॅस्ट्रोफिजिक्स (IIA) सांगते की तिथे सूर्याची पांढऱ्या प्रकाशातील छायाचित्रे १९०४ पासून ६ इंची दुर्बिणीने घेतली जात आहेत. संस्था या परिणामाचे वर्णन सौर आकडेवारीच्या सर्वात दीर्घ अखंड मालिकांपैकी एक असे करते. जानेवारी १९०९ मध्ये त्याच जागेवरील एका स्पेक्ट्रोग्राफने सौरडागाच्या बाह्य कड्यावरून बाहेरच्या दिशेने जाणारा वायू नोंदवला, अशी गती जॉन एव्हरशेड यांनी लिहिले की त्यांच्या माहितीनुसार यापूर्वी पाहिली गेली नव्हती. त्याला एव्हरशेड परिणाम म्हणतात.

वेधशाळेची स्थापना १ एप्रिल १८९९ रोजी झाली, आणि २०२५ मध्ये इंडिया पोस्टने तिची दोन घुमटांची मुख्य इमारत एका स्मारक टपाल तिकिटावर छापली.

एक समिती, एक टेकडी आणि मद्रासहून स्थलांतर

कल्पना मद्रासमधून (आताचे चेन्नई) आली. IIA चे इतिहासाचे पान सांगते की तिथले सरकारी खगोलशास्त्रज्ञ नॉर्मन पॉगसन यांनी १८८२ मध्ये सुचवले की सूर्य आणि ताऱ्यांचे छायाचित्रण आणि वर्णपटशास्त्र यांसाठी दक्षिण भारतातील एखाद्या थंड हवेच्या ठिकाणी २० इंची दुर्बीण हवी. पॉगसन १८९१ मध्ये वारले आणि चार्ल्स मायकी स्मिथ यांनी मद्रास वेधशाळेचा कार्यभार घेतला.

त्याच पानानुसार, १८९३ मध्ये लॉर्ड केल्विन यांच्या अध्यक्षतेखालील एका उच्चस्तरीय समितीने कोडाईकनाल येथे सौर वेधशाळा उभारण्याची शिफारस केली, जी तिच्या दक्षिणेकडील, धूळमुक्त, उंचावरील जागेमुळे निवडली गेली. उपकरणे आणि कर्मचारी १८९५ मध्ये मद्रासहून हलवायला सुरुवात झाली, आणि वेधशाळेची स्थापना १ एप्रिल १८९९ रोजी झाली. सूर्याची नियमित निरीक्षणे १९०० च्या दशकाच्या सुरुवातीला सुरू झाली.

नोंद सुरू करणारी उपकरणे

ही दीर्घ मालिका दोन उपकरणांवर उभी आहे. IIA चे उपकरणांचे पान सांगते की सूर्याच्या दृश्य निरीक्षणासाठी एक लहान अपवर्तक दुर्बीण १८९८ मध्ये मद्रासहून वर आणली गेली, आणि सूर्याचे थेट छायाचित्रण ऑगस्ट १९०३ मध्ये सुरू झाले. दुर्बिणीला नंतर ६ इंची भिंग बसवण्यात आले, आणि नवी ६ इंची आवृत्ती ३१ जुलै १९१२ रोजी कार्यरत झाली. प्रत्येक छायाचित्राला सुमारे हजाराव्या भागाच्या सेकंदासाठी उघडणारे शटर रोजच्या छायाचित्रांसाठी आजही त्याच तत्त्वावर चालते, असे तेच पान सांगते.

टपाल तिकिटाच्या प्रकाशनाचे वृत्त देणारे डेक्कन हेराल्ड ६ इंची दुर्बिणीचा वेगळा इतिहास देते: मद्रास येथे १८५० मध्ये बसवली, १८९८ मध्ये पुन्हा घडवली आणि कोडाईकनाल येथे १९०० मध्ये उभारली. उपकरण मद्रासहून आले, यावर दोन्ही वृत्तांत सहमत आहेत.

दुसरे उपकरण स्पेक्ट्रोहेलिओग्राफ आहे, जे प्रकाशाच्या एका अरुंद रंगात सूर्याची प्रतिमा तयार करते. IIA चे इतिहासाचे पान सांगते की ते १९०२ मध्ये केंब्रिज सायंटिफिक इन्स्ट्रुमेंट कंपनीकडे मागवले गेले आणि १९०४ मध्ये आले, या प्रकाराचे संशोधक जॉर्ज एलरी हेल यांच्या आराखड्यानुसार बनवलेले. Ca II K रेषेवर (आयनीकृत कॅल्शियमची ३९३.३७ नॅनोमीटरवरील जांभळी शोषण रेषा) जुळवलेले असताना ते चुंबकीय क्रियाशीलता दर्शवणारे प्लाज नावाचे तेजस्वी पट्टे दाखवते. वेगळ्या मांडणीसह, त्याच उपकरणाने ६५६.३ नॅनोमीटरवरील लाल हायड्रोजन-आल्फा रेषेत सूर्याचे छायाचित्रण केले. IIA सांगते की त्याची आकडेवारी १९०४ ते २००७ पर्यंत आहे.

IIA चे आकडेवारी पान तीन डिजिटल केलेल्या मालिकांची सुरुवातीची वर्षे देते: पांढरा प्रकाश १९०४ पासून, Ca II K १९०७ पासून आणि हायड्रोजन-आल्फा १९१२ पासून. १९०४ ते १९१४ दरम्यान सुमारे ६०,००० प्रॉमिनन्स, म्हणजे सूर्याच्या कडेवरील वायूच्या तेजस्वी कमानी, नोंदवल्या गेल्या, असे इतिहासाचे पान पुढे सांगते.

७ जानेवारी १९०९: वाकड्या रेषा दाखवणारी पट्टी

जॉन एव्हरशेड संचालकांचे साहाय्यक म्हणून कोडाईकनालला आले. F. J. M. स्ट्रॅटन यांनी लिहिलेले रॉयल अॅस्ट्रॉनॉमिकल सोसायटीचे त्यांचे श्रद्धांजली पान सांगते की भारतातील वेधशाळांचे तत्कालीन संचालक गिल्बर्ट वॉकर यांच्या पुढाकाराने त्यांची नेमणूक १९०६ मध्ये झाली. IIA चे डी. सी. व्ही. मल्लिक, रेझोनन्स नियतकालिकात लिहिताना, ते कोडाईकनालला आल्याचे वर्ष १९०७ आणि संचालक झाल्याचे वर्ष १९११ देतात.

एव्हरशेड यांचा “रेडियल मूव्हमेंट इन सन-स्पॉट्स” हा शोधनिबंध १९०९ मध्ये रॉयल अॅस्ट्रॉनॉमिकल सोसायटीच्या मंथली नोटिसेसमध्ये आला, कोडाईकनाल येथून ६ फेब्रुवारीची तारीख असलेला. त्यांनी रोलँड प्लेन ग्रेटिंग वापरले, म्हणजे सूर्यप्रकाशाला वर्णपटात पसरवणारी रेघा आखलेली काचेची पट्टी, तिच्या चौथ्या आणि पाचव्या क्रमांकात. वर्णपटातील काळ्या रेषांना फ्राउनहोफर रेषा म्हणतात, आणि निरीक्षकाच्या दिशेने किंवा त्यापासून दूर जाणारा वायू त्यांची तरंगलांबी थोडी सरकवतो.

स्पेक्ट्रोग्राफची फट सौरडागावरून जाई तिथे रेषा शेजारच्या सौर पृष्ठभागावरील रेषांच्या तुलनेत किंचित वाकलेल्या होत्या. हे स्पष्ट दाखवणारी पहिली पट्टी ७ जानेवारी १९०९ रोजी उघडली गेली, असे एव्हरशेड यांनी लिहिले. त्यावर डागाच्या पेनंब्राच्या (गडद गाभ्याभोवतीचे फिकट, तंतुमय कडे) प्रत्येक बाजूच्या रेषा ०.०२७ अँगस्ट्रॉमने सरकलेल्या होत्या, अँगस्ट्रॉम हे मीटरच्या दहा अब्जांश भागाचे एकक. एव्हरशेड यांनी हे एका बाजूला ०.८५ किलोमीटर प्रति सेकंद वेगाने दूर जाणारा आणि दुसऱ्या बाजूला त्याच वेगाने जवळ येणारा वायू असे रूपांतरित केले.

१५० वर्णपटांपासून अरीय प्रवाहापर्यंत

एव्हरशेड यांचे पहिले वाचन असे होते की पेनंब्रातील वायू संपूर्णपणे डागाच्या केंद्राभोवती फिरतो. मग त्यांनी ते तपासले. शोधनिबंधात ते ७ जानेवारीपासून घेतलेल्या सुमारे १५० वर्णपटांची नोंद करतात, ज्यांत उत्तर सौर गोलार्धातील सात डाग आणि दक्षिणेतील चार डाग आहेत. डाग सूर्यबिंबाच्या केंद्रापासून १० अंशांच्या आत असताना सरकणे नाहीसे झाले आणि मध्य याम्योत्तरापासून ३० ते ५० अंशांदरम्यान ते सर्वात तीव्र होते. फट बिंबाच्या केंद्राकडे जाणाऱ्या रेषेला काटकोनात डागातून कापत असताना कोणतेही सरकणे दिसले नाही.

हे निकाल डागाच्या केंद्रापासून बाहेरच्या दिशेने आणि सौर पृष्ठभागाला समांतर जाणाऱ्या प्रवाहाशी जुळले, आणि भोवरा नाकारला गेला. सरकणे ज्या रेषेवर नाहीसे होते ती रेषा शोधण्यासाठी एव्हरशेड यांनी दिवसभरात हेलिओस्टॅटमधील (सूर्याचा पाठलाग करणारा आरसा) सौर प्रतिमेचे फिरणेही वापरले. त्यांच्या सात निर्धारणांची सारणी बिंब केंद्राच्या दिशेपासून सरासरी ९० अंश देते, जसे बाहेर जाणाऱ्या प्रवाहाला आवश्यक आहे.

त्यांचे सर्वात मोठे मोजलेले सरकणे ०.०४० अँगस्ट्रॉम होते, मध्य याम्योत्तराच्या ४० अंश पश्चिमेकडील डागासाठी, जे त्यांनी पेनंब्राच्या बाह्य कडेवर, डागाच्या केंद्रापासून सुमारे ३२,००० किलोमीटरवर, सौर पृष्ठभागाच्या बाजूने १.९ किलोमीटर प्रति सेकंद गतीत रूपांतरित केले. सौरडागांमधील झीमन परिणामाच्या (चुंबकीय क्षेत्राने वर्णपट रेषांचे विभाजन) जॉर्ज एलरी हेल यांच्या शोधाशी विरोध असल्याचे त्यांनी नमूद केले, जो शोध वर्तुळाकार गतीची मागणी करत असल्यासारखा दिसत होता. त्यांनी एक न सुटलेली अडचणही नोंदवली: प्रवाह बाहेरच्या दिशेने वेग वाढवत जाऊन मग पेनंब्राच्या कडेवर अचानक थांबल्यासारखा दिसत होता.

एव्हरशेड १९१५ मध्ये रॉयल सोसायटीचे सदस्य म्हणून निवडले गेले आणि १९१८ मध्ये त्यांना रॉयल अॅस्ट्रॉनॉमिकल सोसायटीचे सुवर्णपदक मिळाले, ते मुख्यतः या कामासाठी, असे स्ट्रॅटन यांचे श्रद्धांजली पान पुढे सांगते. ते या गतीचे वर्णन, ज्या रिव्हर्सिंग लेयरमध्ये काळ्या रेषा तयार होतात तिथे बाहेरच्या दिशेने वेग वाढणारी, आणि उंचावरील क्रोमोस्फिअरमध्ये आतल्या दिशेने जाणारी, असेही करते.

एव्हरशेड परिणाम आज कसा दिसतो

मल्लिक याला गुंतागुंतीच्या चुंबकीय द्रवगतिकी प्रक्रियेतील वेगक्षेत्रांचे पहिले यशस्वी निरीक्षण म्हणतात, म्हणजे चुंबकीय क्षेत्रांनी विणलेल्या विद्युतवाहक वायूचे वर्तन. IIA चे संग्रहालयाचे पान आणखी पुढे जाऊन त्याला प्लाझ्मा आणि चुंबकीय क्षेत्र यांच्यातील परस्परक्रियेचे पहिले खगोलभौतिकी निरीक्षण म्हणते, जे वर्णन संस्थेचे स्वतःचे आहे.

जपानच्या हिनोड उपग्रहावरील सोलर ऑप्टिकल टेलिस्कोप चमूचा आणि के. इचिमोतो यांचा २००९ चा सारांश सांगतो की दुर्बिणीने प्रवाहाला जवळजवळ आडव्या चुंबकीय क्षेत्रांच्या अरुंद वाहिन्यांत सोडवून दाखवले. तो सूर्याच्या पृष्ठभागावरील ध्वनिवेगाच्या जवळचा प्रवाहवेग नोंदवतो, ज्यात प्रत्येक वाहिनीच्या आतील टोकावर उष्ण वायू वर येतो आणि बाह्य टोकावर खाली जातो. पेनंब्राच्या सूक्ष्म रचनेच्या भौतिक उगमाबद्दल अजूनही एकमत नव्हते, असे तोच शोधनिबंध सांगतो.

शतकभराच्या पट्ट्या, स्कॅन केलेल्या

पट्ट्या आणि फिल्म हा नोंदीचा दुसरा अर्धा भाग आहे. IIA सांगते की ऐतिहासिक छायाचित्रे डिजिटल केली गेली आहेत आणि इंटर-युनिव्हर्सिटी सेंटर फॉर अॅस्ट्रॉनॉमी अँड अॅस्ट्रोफिजिक्स (IUCAA) येथे बनवलेल्या सार्वजनिक संकेतस्थळातून उपलब्ध आहेत. संस्थेचे २ एप्रिल २०२४ चे वृत्तपत्रक भांडार १.२ लाख (१,२०,०००) डिजिटल केलेल्या सौर प्रतिमांचे असल्याचे सांगते.

Ca II K पट्ट्या एकापेक्षा जास्त वेळा स्कॅन केल्या गेल्या आहेत. चॅत्झिस्टेर्गोस आणि सहकारी तीन डिजिटायझेशनचे वर्णन करतात, त्यांपैकी फक्त शेवटच्या दोनांनी संपूर्ण सौर बिंब व्यापले. आधीचे, मकारोव आणि सहकाऱ्यांचे २००४ मधील, १९०७ ते १९९९ मधील २२,१५८ छायाचित्रे ८-बिट प्रतिमा म्हणून व्यापत होते. नंतरचे, प्रियल आणि सहकाऱ्यांचे २०१४ मधील, १९०४ ते २००७ मधील ४८,९२८ छायाचित्रे १६-बिट प्रतिमा म्हणून व्यापत होते, जी ४०९६ बाय ४०९६ पिक्सेल कॅमेऱ्याने घेतली होती. ते सुरुवातीचे वर्ष IIA च्या आकडेवारी पानावरील १९०७ पेक्षा तीन वर्षे आधीचे आहे, आणि स्रोत फरकाचे स्पष्टीकरण देत नाहीत. प्रियल यांचा चमू सांगतो की स्कॅनिंग नियंत्रित तापमान आणि आर्द्रता असलेल्या खोलीत केले गेले. २०१९ चा शोधनिबंध असा निष्कर्ष काढतो की १६-बिट स्कॅन आधीच्या स्कॅनपेक्षा सरस आहेत.

नव्या स्कॅनचे विश्लेषण करणारे वेगवेगळे गट एकमेकांपेक्षा वेगळ्या निकालांपर्यंत पोहोचले आहेत, आणि चॅत्झिस्टेर्गोस व सहकाऱ्यांना दोन्ही डिजिटायझेशनमध्ये निरीक्षणाच्या वेळांत वेळेच्या चुका आढळल्या. काही समस्या दोन्ही डिजिटायझेशनमध्ये दिसतात, ज्याचा अर्थ लेखक त्या पट्ट्यांमधूनच आलेल्या आहेत असा घेतात. २०२५ चा IIA संशोधन ठळक मुद्दा सौर चक्र १४ ते २२ व्यापणाऱ्या, १९०७ ते १९९६ मधील Ca II K प्रतिमांच्या पुनर्प्रक्रियेचे वर्णन करतो, ज्यात रीगर प्रकारचे कालावधी, म्हणजे प्लाज आणि नेटवर्क क्षेत्रातील लहान पुनरावृत्त होणारे चढउतार, प्रत्येक चक्रात आणि दोन्ही गोलार्धांत लक्षणीय होते.

वेधशाळेने हाताने काढलेले आलेखही जपले. बी. रवींद्र आणि सहकाऱ्यांचा २०२० चा शोधनिबंध सांगतो की सौरडागांची निरीक्षणे १९०५ मध्ये सुरू झाली आणि वेधशाळेकडे दहा सौर चक्रांतील १११ वर्षांची रेखाटने आहेत, प्रत्येकी सहा महिन्यांच्या खंडांत बांधलेली. त्यांची मोजणी रॉयल ग्रीनविच वेधशाळेच्या मोजणीपेक्षा सुमारे ४० टक्के कमी येते, म्हणून त्यांनी कोडाईकनालच्या संख्या ग्रीनविच मालिकेनुसार सामान्यीकृत केल्या.

वेधशाळा आज काय करते

नोंद नव्या उपकरणांसह चालू आहे. IIA ऑक्टोबर २०१४ मध्ये बसवलेली हायड्रोजन-आल्फा दुर्बीण, फेब्रुवारी २००८ ते २०१२ दरम्यान सूर्याचे Ca II K आणि पांढऱ्या प्रकाशात चित्रण करणारी ट्विन टेलिस्कोप, आणि जानेवारी २०१६ पासून पूर्ण बिंबाच्या प्रतिमा घेत असलेली व फेब्रुवारी २०१७ पासून Ca II K फिल्टर असलेली WARM दुर्बीण यांची यादी देते. ६० मीटरच्या भूमिगत बोगद्यासह सौर बोगदा दुर्बीण वर्णपटशास्त्रासाठी वापरली जाते.

रेडिओ कार्य १९५२ मध्ये १०० MHz इंटरफेरोमीटरने सुरू झाले, ज्याला IIA भारतातील सर्वात पहिले सौर रेडिओ निरीक्षण म्हणते. वरच्या वातावरणाचा रेडिओ स्पंदनांनी वेध घेणारे आयनोसोंड १९५५ मध्ये बसवले गेले. एम. के. वैनू बाप्पू १९६० मध्ये संचालक झाले, आणि १९७७ मध्ये त्यांनी बंगळुरूमध्ये IIA ची स्थापना केली तेव्हा कोडाईकनालचे बहुतेक खगोलशास्त्रज्ञ तिथे गेले, असे IIA चे इतिहासाचे पान सांगते.

जमिनीवरील या नोंदीला आता इस्रोच्या आदित्य-एल१ मध्ये अंतराळातील सोबती आहे, आणि IIA लडाखमधील हानले येथील उंचावरील वेधशाळाही चालवते.

भेट देताना

IIA ची पाने, २८ ऑक्टोबर २०२६ रोजी तपासलेली, वेधशाळा कोडाईकनाल गावापासून ४ किमी अंतरावर असल्याचे सांगतात. सर्वात जवळचे विमानतळ मदुराई, १३० किमी दूर, आणि सर्वात जवळचे रेल्वे स्थानक कोडाईकनाल रोड, ८० किमी दूर आहे. संग्रहालयाचे पान सांगते की मुख्य प्रवेशद्वारापासून ४०० मीटरवरील खगोलशास्त्र संग्रहालय सरकारी सुट्ट्यांसह रोज ९:३० ते १२:०० आणि १४:०० ते १६:३० खुले असते, आणि संध्याकाळी ६:३० ते ७:३० रात्रीचे आकाशनिरीक्षण असते. नोव्हेंबर २०२४ मध्ये शेवटचे अद्ययावत झालेले भेटीचे पान गटांना किमान १५ दिवस आधी अर्ज सादर करायला सांगते, रविवारच्या वेळा ९:०० ते १३:०० अशा देते आणि परिसरात ९० मिनिटांपर्यंत परवानगी देते. दोन्ही पाने वेगवेगळ्या वेळा देतात, म्हणून प्रवासाआधी वेधशाळेकडे चौकशी करा.

१६ मे २०२५ रोजी बंगळुरूतील IIA येथे प्रकाशित झालेल्या टपाल तिकिटावर ६ मे २०२४ रोजी कोडाईकनाल येथे घेतलेली सौर प्रतिमाही आहे.