एथन से पूछें: मंगल ग्रह पर आकाश चमकीला और लाल क्यों है?

अवसर रोवर की छवि "मैराथन की घाटी" के हिस्से को प्रदर्शित करती है, क्योंकि यह उत्तरी भाग से दिखता है। छवि को 13 मार्च 2015 को पंचम मार्स रोवर द्वारा लिया गया था।

आप इसके वातावरण का अध्ययन करके दुनिया के बारे में बहुत कुछ जान सकते हैं। उदाहरण के लिए, पृथ्वी पर, हमारे वायुमंडल से गुजरने वाले प्रकाश के ऑप्टिकल गुण हमें इसकी संरचना, प्रतिबिंब गुणांक, घनत्व और बहुत कुछ के बारे में बताते हैं। यदि हमारा वातावरण बहुत पतला और कम घना होता, तो आकाश इतना नीला नहीं होता, सूरज के रंग इतने लाल नहीं होते और कुल मिलाकर आकाश की चमक कम होती। मंगल पर, वायुमंडल का घनत्व पृथ्वी का 0.7% है, इसलिए कम गुरुत्वाकर्षण के साथ भी इसका वायुमंडल हमारी तुलना में बहुत पतला और पतला है। तो मंगल ग्रह के रोवर्स से प्राप्त छवियों में मार्टियन आकाश इतना उज्ज्वल क्यों लगता है? यह वह सवाल है जो हमारे पाठक पूछते हैं:

हम भौतिकविदों को पता है कि वायुमंडल की बात पर बिखरे सूरज की रोशनी के कारण आकाश चमकता है। आकाश की चमक सीधे वायुमंडल में द्रव्यमान के द्रव्यमान से संबंधित है। लेकिन हम जिज्ञासा, आत्मा और अवसर के साथ प्राप्त छवियों में क्या देखते हैं? अविश्वसनीय रूप से उज्ज्वल आकाश और अविश्वसनीय रूप से धुंधले पहाड़। आप इसे कैसे समझा सकते हैं?

2015 से क्यूरियोसिटी का सेल्फ-पोर्ट्रेट। यह रोवर मंगल की सतह पर उतरने वाले सभी कार्गो का सबसे भारी है, और यहां तक ​​कि इसका वजन एक टन से भी कम है। हालाँकि, उनके कैमरे की गुणवत्ता, मंगल के आकाश को उन्हीं रंगों में देखने के लिए पर्याप्त है जिसमें मानव आँख इसे देखती है।

इसमें कोई संदेह नहीं है कि मंगल ग्रह का आकाश लाल और चमकीला है, जैसा कि कोई उम्मीद नहीं करेगा, बस पृथ्वी के वायुमंडल से अतिरिक्त रूप से इसे पतले और पतले में बदल देगा। यह सवाल लगातार साजिश के सिद्धांतों का विषय बनता जा रहा है, क्योंकि मंगल की सतह पर हम जो देखते हैं, वह वहां देखने की अपेक्षा से बहुत अलग है। क्या कारण हो सकता है?



मंगल ग्रह की विशिष्ट विशेषताएं इसके भूवैज्ञानिक इतिहास के कारण विकसित हुई हैं, लेकिन वातावरण का रंग इस बात पर निर्भर करता है कि इसे कैसे, कब और कहां देखना है। यह पीले-भूरे से लाल और नीले रंग में भिन्न हो सकता है, कारकों के एक सेट पर निर्भर करता है।

इससे पहले कि आपकी कल्पना जल्दबाजी में निष्कर्ष निकाले, कुछ लोग शायद तुरंत विचार करना शुरू कर देंगे - उदाहरण के लिए, कि नासा द्वारा जारी की गई सभी तस्वीरें वास्तव में पृथ्वी से संपादित तस्वीरें हैं - मैं आपको पृथ्वी की एक छवि दिखाऊं जो किसी भी संशोधन से नहीं गुजरी है ।



इराक में अमेरिकी वायु सेना बेस अल-ताकादुम , जिसे पृथ्वी पर रेत के तूफान के दौरान एयर बेस टीक्यू के रूप में भी जाना जाता है

क्या यह तस्वीर आपको मंगल ग्रह की देखी गई तस्वीरों की याद दिलाती है? संभवतः, यह निर्भर करता है कि मंगल की कौन सी छवियां दिमाग में आती हैं - और आप यह भी सोच सकते हैं कि मंगल पर आकाश पीला, लेकिन लाल नहीं होना चाहिए।

दूसरे शब्दों में, आप एक समान फोटो पसंद करेंगे:


सैंड स्टॉर्म इन ए अननोन डेजर्ट, मई 2006

इन तस्वीरों को सूर्यास्त के समय बिल्कुल नहीं लिया गया था, लेकिन उन्हें पृथ्वी पर बहुत विशिष्ट परिस्थितियों में लिया गया था। अर्थात्, वे वातावरण में बड़ी संख्या में कणों की उपस्थिति में बने थे। यदि आप एक उच्च स्मॉग सामग्री, वायु प्रदूषण, या पास में जलती हुई जंगल की आग के साथ स्थानों पर गए हैं, तो आपने देखा होगा कि एक रेगिस्तान रेत का तूफान या मार्टियन वातावरण कैसा दिखता है।

यदि आप अलग-अलग स्थानों पर अलग-अलग रोवर्स द्वारा ली गई मंगल की तस्वीरों को देखते हैं, तो आप देखेंगे कि रंग काफी भिन्न होते हैं।



मंगल ग्रह की सतह जीवन के ज्ञात रूपों के लिए बहुत ही अमानवीय है। वातावरण में कणों के घनत्व के आधार पर दूरी और आकाश में पहाड़ अलग-अलग दिखेंगे।

इस बेमेल का क्या कारण है?

कई कारक यहां एक भूमिका निभाते हैं। मंगल रोवर कैमरे - एक दूसरे से थोड़ा अलग - एक भूमिका निभाते हैं। लेकिन यह रंग परिवर्तन का एक प्रमुख कारक नहीं है; परिदृश्य और आकाश के अंतर के लिए भौतिक स्पष्टीकरण हैं। उनमें से हैं:

• शूटिंग के दौरान मार्टियन वातावरण में धूल की मात्रा और घनत्व;
• धूल के कणों का भौतिक आकार, समय और स्थान में परिवर्तन;
• कैमरे के सापेक्ष आकाश में सूर्य का स्थान।

चित्र की भिन्नताएँ जो हम मंगल ग्रह को देखते समय देखते हैं, मायावी, लेकिन इस दुनिया और उसके वातावरण के अत्यंत महत्वपूर्ण गुणों को प्रदर्शित कर सकते हैं।



हबल के मंगल ग्रह के चित्र, विशेष रूप से बादलों और बर्फ वाले, दुनिया के इस हिस्से का नीला रंग दिखाते हैं, जो मंगल के वातावरण में बर्फ के कणों के आकार का संकेत देते हैं।

उदाहरण के लिए, मंगल का आकाश कभी-कभी नीला कैसे दिखता है? हबल टेलीस्कोप द्वारा दूर से ली गई छवि, मंगल पासफाइंडर से पहले से मेल खाती है, जो सतह पर पहली बार देखा गया था - आकाश जो पानी के बर्फ के बादल, बहुत छोटे कणों से मिलकर, कवर कर सकते हैं। वे शायद नियमित मार्टियन धूल की तुलना में आकार में दस गुना छोटे हैं, और एक मानव बाल की मोटाई से हजार गुना छोटे हैं। दृश्यमान प्रकाश की तरंग दैर्ध्य से कम होने वाले ये कण दुनिया के नीले हिस्से में उज्ज्वल दिखाई देते हैं, लेकिन व्यावहारिक रूप से लाल प्रकाश में अदृश्य हैं। इससे हम एक महत्वपूर्ण वैज्ञानिक सीख लेते हैं: मंगल के बादलों में बर्फ के कण बेहद छोटे होते हैं।

पृथ्वी पर, सूर्यास्त या सूर्योदय के दौरान, सूर्य के विपरीत की ओर का कण, कणों से मुक्त, नीला दिखता है, इस तथ्य के बावजूद कि सूर्य और उसके दूत लाल दिखते हैं। मंगल पर क्या हो रहा है?



2005 में स्पिरिट रोवर द्वारा ली गई मंगल ग्रह पर सूर्यास्त की एक विस्तृत कोण वाली तस्वीर। सूर्य के आगे नीले रंग पर ध्यान दें, और आकाश के अन्य हिस्सों के लाल रंग के साथ इसकी तुलना करें।

सूर्य के निकट मंगल का आकाश नीला और उससे दूर का आकाश लाल प्रतीत होता है। सूर्य की डिस्क एक हल्के नीले रंग की टिंट के साथ लगभग सफेद लगती है। यह बादलों या बर्फ से जुड़ा नहीं है, बल्कि केवल मंगल ग्रह की वायुमंडल को अनुमति देने वाली धूल के साथ है। वायुमंडल में धूल, पृथ्वी पर सैंडस्टॉर्म की धूल की तरह, नीले प्रकाश को अवशोषित करती है, यही वजह है कि आकाश ज्यादातर लाल हो जाता है। हालांकि, धूल के कणों के आकार के कारण धूल क्षेत्र में थोड़ी नीली रोशनी बिखेरता है। यदि आप मंगल ग्रह पर सूर्यास्त को देखते हैं, जैसा कि क्यूरियोसिटी ने 2015 में किया था, तो आप नीले सेटिंग वाले सूरज का अविश्वसनीय दृश्य प्रभाव देख सकते हैं।


सूर्यास्त, गेल क्रेटर से दृश्य; 15 अप्रैल 2015 को क्यूरियोसिटी के साथ लिया गया फोटो

हमारे वहां पहुंचने से पहले हम जो कुछ भी उम्मीद करते थे, मंगल उस पर नहीं दिखता, क्योंकि यह धूल से भरा है - न केवल लाल ग्रह की सतह पर, बल्कि पूरे वातावरण में। बेशक, कभी-कभी मंगल ग्रह पर सैंडस्टॉर्म आते हैं, इस प्रभाव को और बढ़ाते हैं, और कभी-कभी घनत्व और धूल की मात्रा में वृद्धि या कमी होती है, और यह तस्वीर को प्रभावित करता है। लेकिन यह सिर्फ पृथ्वी से परिचित पारदर्शी वातावरण नहीं है; इसमें धूल निलंबित है, जिसके कारण दूर की वस्तुएं खराब दिखाई देती हैं। मंगल पर धूल के कण बड़े हैं, वे मुख्य रूप से नीली रोशनी को अवशोषित करते हैं, जिसका अर्थ है कि कणों से परिलक्षित प्रकाश मुख्य रूप से लाल होगा। इसके अलावा, कणों की बड़ी संख्या के कारण, मंगल ग्रह का आकाश उम्मीद से अधिक चमकदार होगा - उज्जवल अगर यह धूल नहीं था।



मंगल और इसके सूक्ष्म वातावरण, जैसा कि 1970 के दशक में वाइकिंग अंतरिक्ष यान से देखा गया था। इसमें धूल की उपस्थिति के कारण वातावरण में एक चमकदार लाल रंग होता है।

हमें इसे देखने के लिए मंगल पर उतरने की ज़रूरत नहीं है: वाइकिंग मिशन तंत्र, जिसने 1970 के दशक में मंगल के पास पहुंचा था, अंतरिक्ष से मंगल के वातावरण की सावधानीपूर्वक जाँच की। हजारों किलोमीटर की दूरी से लाल चमक स्पष्ट रूप से दिखाई दे रही थी, और अगर वहां कोई धूल नहीं होती तो इससे अधिक प्रकाश अवरुद्ध होता है। वैज्ञानिक केवल प्रकाश अवशोषण के प्रभावों के आधार पर मार्टियन धूल के खनिज विज्ञान को समझने में सक्षम थे। कुल:

• मंगल के बादल बर्फ के छोटे कणों से बने हैं;
• पृथ्वी की तुलना में मंगल ग्रह पर बहुत अधिक धूल है;
• धूल लाल;
• यह मुख्य रूप से नीली रोशनी को अवशोषित करता है;
• लाल प्रकाश मुख्य रूप से सूर्य की प्रत्यक्ष दृश्यता की रेखा पर उससे परिलक्षित होता है;
• इसके कारण, आकाश लाल दिखता है, सूर्य के पास का आकाश नीला है, दूर के पहाड़ धुंधले हैं, और बादल नीले हैं।

इसलिए, मंगल पर वातावरण बिल्कुल वैसा ही दिखता है, और इस बात की पुष्टि दशकों से एकत्र किए गए सबूतों से होती है। आप पृथ्वी के वायुमंडल के भौतिकी को मंगल ग्रह पर लागू नहीं कर सकते हैं और एक सार्थक परिणाम की आशा कर सकते हैं। मंगल वस्तुतः एक नई दुनिया है।