खगोल विज्ञान में तरंगों का उपयोग क्यों
तारे इतने दूर हैं कि वहाँ जाना संभव नहीं। इसलिए खगोलविद उनसे आने वाली तरंगों को पढ़ते हैं। प्रकाश भी एक तरंग है। और भी हैं: रेडियो तरंगें, अवरक्त (इन्फ्रारेड), पराबैंगनी (अल्ट्रावायलेट), एक्स-किरणें और गामा किरणें। इन सबको मिलाकर विद्युत-चुंबकीय स्पेक्ट्रम कहते हैं। हर तरंग अलग कहानी बताती है। रेडियो तरंगें ठंडी गैस दिखाती हैं, एक्स-किरणें बहुत गर्म गैस।
ऑप्टिकल टेलिस्कोप
ऑप्टिकल टेलिस्कोप लेंस (अपवर्तक) या मुड़े हुए दर्पण (परावर्तक) से प्रकाश इकट्ठा करता है। बड़े टेलिस्कोप दर्पण का उपयोग करते हैं, क्योंकि बड़ा दर्पण बड़े लेंस से हल्का और सँभालने में आसान होता है। इसके दो काम हैं: प्रकाश इकट्ठा करना (चौड़ा दर्पण धुँधले तारे दिखाता है) और आवर्धन (नेत्रिका चित्र को बड़ा करती है)। इकट्ठा प्रकाश क्षेत्रफल के समानुपाती है, यानी दर्पण की चौड़ाई के वर्ग के। दोगुना चौड़ा दर्पण चार गुना प्रकाश लेता है। ऑप्टिकल टेलिस्कोप रात में, साफ़ आसमान में चलते हैं और ऊँचे सूखे पहाड़ों पर सबसे अच्छे रहते हैं।
रेडियो टेलिस्कोप
रेडियो टेलिस्कोप एक बड़ी धातु की डिश है, जो अंतरिक्ष से आई रेडियो तरंगें इकट्ठा करके रिसीवर पर केंद्रित करती है। रेडियो तरंगें लंबी होती हैं, इसलिए डिश बहुत बड़ी चाहिए। ये बादलों, धूल और दिन के आसमान से निकल जाती हैं, इसलिए रेडियो टेलिस्कोप दिन में और खराब मौसम में भी चलते हैं। कई डिशों को जोड़कर ऐरे बनाया जाता है, जो एक विशाल डिश जैसा काम करता है और बारीक ब्योरा दिखाता है। रेडियो खगोल विज्ञान से पल्सर और शुरुआती ब्रह्मांड की धीमी चमक मिली।
अंतरिक्ष आधारित खगोल विज्ञान
पृथ्वी की हवा दृश्य प्रकाश और रेडियो तरंगों को निकलने देती है, पर एक्स-किरणें, पराबैंगनी, गामा किरणें और बहुत-सी अवरक्त किरणें रोक लेती है। हवा तारों को टिमटिमाती भी है, जिससे चित्र धुँधले होते हैं। इन तरंगों को देखने के लिए टेलिस्कोप उपग्रहों पर, हवा के ऊपर लगाए जाते हैं। अंतरिक्ष टेलिस्कोप दिन-रात, बिना बादल के साफ़ चित्र देता है। कीमत यह है कि इसे बनाना और छोड़ना महँगा है और मरम्मत कठिन। आज खगोलविद ज़मीन और अंतरिक्ष दोनों के आँकड़े मिलाकर किसी पिंड को कई तरंगों में देखते हैं।
करके देखें (Try it)
3D में: पहले अनुमान लगाएँ, फिर जाँचें। बादल चालू करें। किस टेलिस्कोप का संकेत जाता है? अब एक्स-किरणें चालू करें। किसे मिलती हैं? घर पर: साफ़ रात में आसमान देखें, फिर बादलों वाली रात में। हर बार कितने तारे गिन सकते हैं, लिखें। फिर कागज़ की छोटी नली से देखें: कम तारे दिखते हैं पर चमकदार।
मुख्य सूत्र और परिभाषाएँ
- इकट्ठा प्रकाश ∝ (दर्पण का व्यास)²
- दर्पण दोगुना चौड़ा → 4 गुना प्रकाश
- रेडियो: लंबी तरंगें, बड़ी डिश; बादलों और दिन में काम करता है
- हवा एक्स-किरणें, पराबैंगनी, गामा रोकती है → अंतरिक्ष टेलिस्कोप
हल किए गए उदाहरण
1. टेलिस्कोप A का दर्पण 2 m चौड़ा है और B का 6 m। B कितने गुना ज़्यादा प्रकाश इकट्ठा करता है?
प्रकाश ∝ व्यास²। (6/2)² = 3² = 9। B 9 गुना ज़्यादा प्रकाश इकट्ठा करता है।
2. रात बादलों वाली है। दूर की आकाशगंगा कौन देख सकता है: ऑप्टिकल या रेडियो टेलिस्कोप?
रेडियो टेलिस्कोप। बादल दृश्य प्रकाश रोकते हैं, पर रेडियो तरंगें उनसे निकल जाती हैं।
3. एक्स-किरण टेलिस्कोप को कक्षा में क्यों भेजा जाता है?
पृथ्वी की हवा एक्स-किरणें सोख लेती है, इसलिए ज़मीन तक नहीं पहुँचतीं। हवा के ऊपर वे आसानी से आती हैं।
4. बड़े ऑप्टिकल टेलिस्कोप ऊँचे पहाड़ों पर क्यों बनाते हैं?
वहाँ ऊपर हवा कम होती है, इसलिए धुँधलापन और बादल कम होते हैं और हवा सूखी होती है। चित्र साफ़ आते हैं।
आम गलतियाँ
- यह सोचना कि टेलिस्कोप सिर्फ़ चीज़ें बड़ी दिखाता है। उसका मुख्य काम ज़्यादा प्रकाश इकट्ठा करना है।
- यह कहना कि रेडियो टेलिस्कोप आवाज़ बनाता है। वह सिर्फ़ रेडियो तरंगें इकट्ठा करता है, जिन्हें चित्र या संख्याओं में बदला जाता है।
- अंतरिक्ष टेलिस्कोप को हर तरह से बेहतर मानना। वे महँगे हैं और आसानी से ठीक नहीं होते।
- दर्पण का क्षेत्रफल चौड़ाई के साथ बढ़ता मानना। वह चौड़ाई के वर्ग से बढ़ता है।