মেরুজ্যোতি কিভাবে সৃষ্টি হয়: আর্কটিক গ্রামের আকাশ

আপনি যেখানে দাঁড়িয়ে আছেন

মেরুজ্যোতি কিভাবে সৃষ্টি হয়? দ্রুত ইলেকট্রন বায়ুর অক্সিজেন ও নাইট্রোজেনে আঘাত করলে আলো বের হয়; 700 m চওড়া এই উপত্যকা থেকে সেই আলোই দেখবেন। উত্তরের মেরুজ্যোতির ছবিতে সাধারণত অন্ধকার ভূদৃশ্যের ওপর উজ্জ্বল সবুজ পর্দা দেখা যায়, আর হ্রদ বা ফিয়র্ডে তার উল্টো প্রতিবিম্ব পড়ে। এই প্রদর্শনী আপনাকে সেই ছবির ভেতরে রাখে। রাতে আর্কটিকের ছোট এক গ্রামের জমাট হ্রদের তীরে দাঁড়িয়ে আছেন। পেছনে কাঠের কুটির, পশ্চিমে স্প্রুস বন, পূর্বে পাহাড়ের ওপর নজরমিনার, হ্রদের ওপারে ছোট মানমন্দির। ওপরে আকাশে বিজ্ঞানীদের ব্যবহৃত সংখ্যাগুলো দিয়েই মেরুজ্যোতি হিসাব করা হচ্ছে।

উপত্যকা প্রায় 700 m চওড়া। মাঝের সমতল ধাপে বারোটি আলোকিত জানালার কুটির, ঘড়িসহ কাঠের গির্জা, সনা আর বরফের ওপর বেরিয়ে যাওয়া জেটি নিয়ে গ্রাম। উত্তরের হ্রদে কালো বরফ ও জমে থাকা তুষার। চাপা তুষারের স্লেজপথ হ্রদ ঘুরে বনের মধ্যে যায়। পাহাড় 34 m উঁচু, তার ওপর 9 m মিনার থেকে পুরো আকাশ দেখা যায়। মানমন্দিরে আছে ম্যাগনেটোমিটারের ঘর, কাচের গম্বুজের নিচে সর্বাকাশ ক্যামেরা আর তাদের মাপ দেখানো দুটি পর্দার বোর্ড।

আকাশের অবস্থা আপনি বদলাতে পারেন। ঝড়ের শক্তি (Kp সূচক), ইলেকট্রনের শক্তি, সময়, তারিখ, স্থান, মেঘ, চাঁদ ও ক্যামেরার শাটার নিয়ন্ত্রণে আছে। প্রতিটি বাস্তবের মতো মেরুজ্যোতি বদলায়। মঞ্চের বাঁ দিকের পাঠফল জানায় কেন: আপনার ভূচৌম্বক অক্ষাংশ, মেরুজ্যোতির বলয়ের প্রান্ত, সবুজ ও লাল আলোর উচ্চতা এবং সূর্যের অবস্থান। ওপরের ছোট মানচিত্রে মেরুর ওপর থেকে বলয় ও আপনার স্থান দেখা যায়।

প্রথম দশ সেকেন্ড

উত্তর নরওয়ের Tromsø-র অক্ষাংশে ফেব্রুয়ারির গভীর রাতে প্রদর্শনী শুরু হয়, Kp 3+, চৌম্বক মধ্যরাতের ঠিক আগে। উপঝড় বিস্ফারণ পর্যায়ে পৌঁছেছে: পর্দা উজ্জ্বল হয়, ভাঁজ পড়ে, রশ্মি আকাশে ছড়ায়। হ্রদের খোলা বরফ তা আবার দেখায়। টেনে ওপরে তাকান। সবুজ আলো শুরু হয় প্রায় 100 km ওপরে। এমন পরিষ্কার রাতে তুষারে হালকা সবুজ আভা ফেলার মতো উজ্জ্বল হয়।

আলোর উৎস

দ্রুত ইলেকট্রনের আঘাতে বায়ু যে আলো ছাড়ে সেটিই মেরুজ্যোতি। NOAA-র Space Weather Prediction Center জানায়, পৃথিবীর চৌম্বকক্ষেত্রের রাতের দিকের লেজে এবং পৃথিবীর কাছে মেরুজ্যোতির বলরেখা বরাবর ইলেকট্রন ত্বরিত হয়। বলরেখা ধরে মেরুর কাছে ওপরের বায়ুমণ্ডলে নেমে অক্সিজেন ও নাইট্রোজেনে ধাক্কা খায়। পরমাণু ও অণু সংঘর্ষে শক্তি নেয়, পরে আলো হিসেবে ছাড়ে, অনেকটা নিয়ন বাতির গ্যাসের মতো। প্রোটনও মেরুজ্যোতি তৈরি করে, তবে তা ম্লান, ছড়ানো ও সাধারণত দেখতে কঠিন।

বলরেখাই ঠিক করে কোথায় এমন হবে। বিষুবরেখার কাছে সেগুলো অনেক উঁচু দিয়ে গিয়ে দূর মহাকাশে বন্ধ হয়; মেরুর কাছে খাড়াভাবে বায়ুমণ্ডলে নামে। মেরুজ্যোতির ইলেকট্রন রাতের লেজ পর্যন্ত বিস্তৃত বলরেখা দিয়ে নামে। প্রতিটি চৌম্বক মেরুর চারদিকে একটি বেল্টে সেই রেখাগুলো ভূপৃষ্ঠে এসে পৌঁছায়। NOAA অনুযায়ী, মেরুজ্যোতি সাধারণত 80 থেকে 500 km উচ্চতায় হয়। দেখার সেরা স্থান প্রায় 60° থেকে 75° অক্ষাংশের বেল্টের নিচে, যেখানে বছরের অর্ধেকেরও বেশি রাতে তা দেখা যেতে পারে।

শক্তি সূর্য দেয়, তবে সরাসরি নয়। সূর্য থেকে আসা আধানযুক্ত কণার পাতলা প্রবাহ, সৌরবায়ু, চৌম্বকক্ষেত্রে চাপ দিয়ে রাতের দিকে লম্বা লেজ তৈরি করে। সেখানে শক্তি জমে, পরে হঠাৎ হঠাৎ মুক্ত হয়। সূর্যের ছুড়ে দেওয়া বিশাল প্লাজমামেঘ, করোনাল ভর উৎক্ষেপণ, পৃথিবীতে আঘাত করলে ক্ষেত্রের ব্যাঘাত অনেক বাড়ে। মেরুজ্যোতি উজ্জ্বল হয়ে বিষুবরেখার দিকে সরে যায়।

সবুজ কেন, লাল কেন

বেশির ভাগ রং আসে পারমাণবিক অক্সিজেন থেকে। NOAA-র Science On a Sphere-এর ব্যাখ্যায় সবচেয়ে সাধারণ রং ফিকে হলদে সবুজ, নির্দিষ্ট তরঙ্গদৈর্ঘ্য 557.7 nm। আরেক সাধারণ রং লাল, 630.0 nm, সেটিও অক্সিজেনের। রশ্মির নিচের কিনারা নাইট্রোজেন আয়ন থেকে 427.8 nm-এ নীলচে বেগুনি হতে পারে। NASA-র মেরুজ্যোতির পাতায় উচ্চতাও আছে: সবুজ প্রায় 100 থেকে 200 km, লাল 200 km-এর ওপরে, নাইট্রোজেনের নীল 100 থেকে 200 km, আর প্রায় 100 km-এর নিচে নাইট্রোজেনের গোলাপি বা লালচে বেগুনি।

একই পরমাণু নিচে সবুজ আর ওপরে লাল দেয় কেন? সবুজ রেখা তৈরির অবস্থায় উত্তেজিত অক্সিজেন সাধারণত প্রায় এক সেকেন্ডের মধ্যে ফোটন ছাড়ে। লাল রেখার অবস্থা অনেক বেশি সময় থাকে, গড়ে প্রায় 110 সেকেন্ড। 200 km-এর ওপর পাতলা বায়ুতে উত্তেজিত পরমাণু এতক্ষণ সংঘর্ষ ছাড়াই অপেক্ষা করতে পারে, তাই লাল আলো বেরোয়। নিচে এত ঘন সংঘর্ষ হয় যে পরমাণু আগে প্রতিবেশীকে শক্তি দিয়ে ফেলে, লাল আলো আর হয় না। 630.0 nm নিঃসরণের মডেলকারীরা একে সংঘর্ষজনিত প্রশমন বলেন। ফলে উচ্চতা রং সাজায়: ওপরে লাল, মাঝে সবুজ, নিচের কিনারায় দ্রুততর নাইট্রোজেনের নিঃসরণ।

এই নিয়ম মেনে প্রদর্শনী চারটি স্তর দিয়ে প্রতিটি পর্দা বানায়। শেডারে প্রতিটি দৃষ্টিরশ্মিকে বাঁকা পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে 85 km থেকে লাল স্তরের চূড়া পর্যন্ত অনুসরণ করা হয়। প্রতিটি উচ্চতায় রশ্মি পর্দার নকশার সঙ্গে মেলে, আর সেখানে উজ্জ্বল স্তরের আলো যোগ করে। তাই নিচের অংশ তীক্ষ্ণ সবুজ, ওপরটা লালে মিশে ফিকে হয়।

প্রতি উচ্চতায় আলাদা রং

উচ্চতার মাপকাঠি চালু করলে পরিচিত জিনিসের পাশে মেরুজ্যোতি দেখা যায়। মানুষের উচ্চতা 1.7 m। যাত্রীবিমান প্রায় 11 km উঁচুতে চলে। Everest-এর চূড়া 9 km-এর একটু নিচে। সবুজ আলো শুরু প্রায় 100 km-এ, বিমানের উচ্চতার প্রায় নয় গুণ এবং তীরের পুতুলটির প্রায় 59,000 গুণ। International Space Station প্রায় 410 km-এ ঘোরে, লাল স্তরের উচ্চতার মধ্যে। তাই মহাকাশচারীরা প্রায়ই নিচে সবুজ আর পাশে লাল দেখেন।

মাপকাঠি মেরুজ্যোতির দিকে আপনার থেকে অন্তত 450 km দূরে থাকে, যাতে 100 km ও 400 km একই দৃশ্যে ধরে। পৃথিবী বেঁকে দূরে চলে যাওয়ায় নামগুলো সমান ব্যবধানে সাজে না: দূর থেকে দিগন্তের ওপর 400 km উচ্চতা, 100 km-এর মাত্র কয়েক গুণ উঁচু দেখায়।

ইলেকট্রনের শক্তি উচ্চতা ঠিক করে

ইলেকট্রন কত গভীরে পৌঁছবে তা তার শক্তির ওপর নির্ভর করে। দ্রুত ইলেকট্রন সব শক্তি হারানোর আগে ঘন হতে থাকা বায়ুতে আরও দূর যায়। ইলেকট্রন বর্ষণের গবেষণায় 10 keV ইলেকট্রনের আয়নীকরণের চূড়া প্রায় 110 km-এ, আর 0.1 keV-এর নিচের ইলেকট্রনের প্রায় 250 km-এ। প্রায় 100 keV ইলেকট্রন 80 km পর্যন্ত নামে। প্রদর্শনী এ ধরনের মান দিয়ে মসৃণ বক্ররেখা ব্যবহার করে: 0.1 keV থামে প্রায় 235 km-এ, 1 keV প্রায় 145 km, 3 keV প্রায় 125 km, 10 keV প্রায় 110 km, 30 keV প্রায় 96 km এবং 100 keV প্রায় 80 km-এ।

শক্তির স্লাইডার তার ফল দেখায়। প্রায় 1 keV-এর নিচের কম শক্তির ইলেকট্রনে আলো অনেক ওপর থেকে আসে, যেখানে লাল রেখা বাঁচে, তাই মেরুজ্যোতি লাল হয়। 20 keV বা তার বেশি শক্তির ইলেকট্রনে পর্দা 100 km-এর নিচে পৌঁছে নাইট্রোজেনের গোলাপি নিচের কিনারা পায়। বেশির ভাগ উজ্জ্বল পর্দা কয়েক keV ইলেকট্রন থেকে আসে। স্লাইডার সেখানেই শুরু।

বলয়: আংটি, টুপি নয়

অনেকে মেরুজ্যোতিকে উত্তর মেরুর ওপর আভা হিসেবে ভাবেন। মহাকাশ থেকে তা আংটির মতো। NOAA দুটি বলয়ের কথা বলে, প্রতিটি চৌম্বক মেরুর চারপাশে একটি। শান্ত সময়ে আংটি কয়েক শ কিলোমিটার চওড়া, ভৌগোলিক মেরু থেকে দূরে। উত্তর মেরু নিজে সাধারণত আংটির ভেতর, অল্প মেরুজ্যোতির মেরু-টুপি অঞ্চলে। তাই দেখার সেরা স্থান Tromsø, Kiruna, Fairbanks, Yellowknife-এর মতো শহর, মেরু নয়।

কেন্দ্র ভৌগোলিক মেরু নয়, ভূচৌম্বক মেরু। পৃথিবীর ক্ষেত্রের IGRF মডেল 2025 সালে সেটিকে প্রায় 80.8° N, 72.6° W-এ রেখেছে, কানাডীয় আর্কটিকে Greenland-এর দিকে। উত্তর মেরু থেকে প্রায় 1,000 km দূরে। আংটি অসমও: দিনের চেয়ে রাতের দিকে বেশি বিষুবমুখী। প্রথম দিকের উপগ্রহের ছবিতে তা মেরু থেকে সরে থাকা প্রায় বৃত্ত। Holzworth ও Meng 1975 সালে দেখান, সামান্য সংশোধনসহ সরানো বৃত্ত দিয়ে তা ভালোভাবে বোঝানো যায়।

মঞ্চের ছোট মানচিত্রে ব্যবহৃত বলয় মেরুর ওপর থেকে আঁকা হয়, চৌম্বক মধ্যরাত নিচে থাকে। সময় বদলালে পৃথিবী বলয়ের নিচে ঘোরে; বলয় সূর্যের তুলনায় স্থির। Kp বাড়ালে আংটি বড় হয়।

ঝড় কেন বলয়কে বিষুবমুখী ঠেলে দেয়

রাতের লেজের বলরেখা যেখানে ভূপৃষ্ঠে পৌঁছায় সেখানেই বলয়। সৌরবায়ুর চাপ বাড়লে, বিশেষ করে তার চৌম্বকক্ষেত্র দক্ষিণমুখী হলে, পৃথিবীর আরও ক্ষেত্র খুলে লেজে টেনে নেওয়া হয়। মেরুর ওপর খোলা বলরেখার এলাকা, মেরু-টুপি, বড় হয়; চারপাশের বলয়ও বাড়ে। Holzworth ও Meng উপগ্রহের ছবিতে দেখেন, সৌরবায়ুর ক্ষেত্রের দক্ষিণমুখী অংশের সঙ্গে বলয়ের আকার বদলায়। NASA-র Polar উপগ্রহের অতিবেগুনি ছবি দিয়ে Carbary উজ্জ্বলতম অংশের একটি সাধারণ নিয়ম পান: Kp এক ধাপ বাড়লে তা প্রায় 1° চৌম্বক অক্ষাংশ বিষুবমুখী সরে।

তাই আর্কটিক শহরের জন্য শক্তিশালী ঝড় সব সময় ভালো নয়। Kp 7-এ এই মডেলের বলয়ের প্রান্ত মধ্যরাতে প্রায় 53°-এ নামে। 67.5°-এ থাকা Tromsø তখন উজ্জ্বলতম মেরুজ্যোতির মেরুমুখী পাশে পড়ে, আর পর্দা দক্ষিণ আকাশে দেখা যায়। নির্দেশিত ভ্রমণে এটি আছে: গ্রামের ওপর দিয়ে দক্ষিণে দেখুন।

Kp, ঝড়ের সংখ্যা

Kp সূচক পৃথিবীর চৌম্বকক্ষেত্রের ব্যাঘাত মাপে। মেরুজ্যোতি বলয়ের নিচু অক্ষাংশের 13টি মানমন্দিরের ম্যাগনেটোমিটার রেকর্ড থেকে প্রতি তিন ঘণ্টায় তা হিসাব হয়। 0 থেকে 9 পর্যন্ত এক-তৃতীয়াংশ ধাপে: 0, 0+, 1-, 1, 1+ এভাবে 9 পর্যন্ত, মোট 28 ধাপ। NOAA ভূচৌম্বক ঝড়ের স্কেলে এটি ব্যবহার করে। Kp 5 ছোট ঝড় (G1), Kp 6 মাঝারি (G2), Kp 7 শক্তিশালী (G3), Kp 8 তীব্র (G4), Kp 9 চরম (G5)। NOAA অনুযায়ী 11 বছরের চক্রে প্রায় চারবার G5 হতে পারে।

একই ছক মেরুজ্যোতির আনুমানিক নাগালও দেয়। Kp 5-এ উত্তর Michigan ও Maine-এর মতো উঁচু অক্ষাংশে সাধারণত দেখা যায়। Kp 6-এ New York ও Idaho পর্যন্ত, সাধারণত 55° ভূচৌম্বক অক্ষাংশ; Kp 7-এ Illinois ও Oregon পর্যন্ত, সাধারণত 50°; Kp 8-এ Alabama ও উত্তর California পর্যন্ত, সাধারণত 45°; Kp 9-এ Florida ও দক্ষিণ Texas পর্যন্ত, সাধারণত 40°।

প্রদর্শনীর Kp স্লাইডারও একই এক-তৃতীয়াংশ ধাপে চলে। নামটি প্রকাশিত রীতিতে দেখায়, তাই 3+ মানে তিন ও এক-তৃতীয়াংশ।

মডেল বলয় কোথায় বসায়

এই প্রদর্শনীর বলয়ের প্রান্ত একটি গবেষণা থেকে এসেছে। Gussenhoven, Hardy ও Heinemann, DMSP F2 ও F4 আবহাওয়া উপগ্রহের ইলেকট্রন শনাক্তকারী ব্যবহার করেন। উপগ্রহগুলো দিনে বহুবার মেরুজ্যোতি অঞ্চল পেরোয়। তাঁরা ছড়ানো মেরুজ্যোতির বিষুবমুখী শেষ সীমা খুঁজে পান। প্রতি চৌম্বক স্থানীয় ঘণ্টায় Λ = Λ0 + α·Kp সরলরেখা মেলান, যেখানে Λ প্রান্তের সংশোধিত ভূচৌম্বক অক্ষাংশ। চৌম্বক মধ্যরাতের কাছে (00 থেকে 01 MLT) রেখাটি 66.1° − 1.99° × Kp; 11 থেকে 12 MLT-তে, দুপুরের কাছে, 70.1° − 1.25° × Kp। রাতে প্রতি Kp ধাপে প্রান্ত প্রায় 2° বিষুবমুখী যায়, দিনে কম।

প্রদর্শনী ঘণ্টাভিত্তিক রেখাগুলো মসৃণভাবে মেশায়। ছকের দুটি ফাঁক (02 থেকে 04 MLT ও 13 থেকে 15 MLT) পাশের ঘণ্টার মধ্যে সরলরেখা টেনে পূরণ করে। নমুনা প্রায় Kp 6 পর্যন্ত, তাই Kp 7, 8 ও 9-এর রেখা সীমার বাইরের অনুমান। ওপরের ছকে মডেলের পাশে NOAA-র বর্ণনা আছে। NOAA-র "সাধারণত দেখা যায় যত নিচে" অক্ষাংশগুলো, প্রান্ত মাথার ওপর থাকা এবং লাল চূড়া দিগন্তের ওপর সামান্য দেখা যাওয়ার দূরতম সীমার মাঝখানে পড়ে।

উজ্জ্বল বেল্টের প্রস্থ আমাদের সাধারণ অনুমান, তথ্যের সঙ্গে মেলানো রেখা নয়: শান্ত মধ্যরাতে প্রায় 8°, Kp প্রতি ধাপে 0.4° বৃদ্ধি, আর দুপুরে প্রায় 7°। উজ্জ্বলতা মধ্যরাতের আগে সবচেয়ে বেশি, দুপুরের কাছে সবচেয়ে কম। NOAA-র নিজস্ব 30 মিনিটের পূর্বাভাসে আলাদা OVATION Prime মডেল চলে, Kp নয়, সৌরবায়ুর মাপ তার চালক।

আপনার ভূচৌম্বক অক্ষাংশ

বলয় ভূচৌম্বক মেরুকে কেন্দ্র করে বলে ভৌগোলিক অক্ষাংশ ভালো নির্দেশক নয়। 69.7° N-এর Tromsø-র ভূচৌম্বক অক্ষাংশ প্রায় 67.5°। 64.8° N-এর Fairbanks প্রায় 65.6°-এ, কারণ Alaska সেই দিকে যেদিকে ভূচৌম্বক মেরু হেলে আছে। 37.6° N-এর Seoul মাত্র প্রায় 28.9°-এ, কারণ পূর্ব এশিয়া বিপরীত পাশে। একই ভৌগোলিক অক্ষাংশের ইউরোপ বা উত্তর আমেরিকার শহরে সুযোগ বেশি।

আমি খুলে শহর বাছুন, নিজের অবস্থান ব্যবহার করুন বা অক্ষাংশ-দ্রাঘিমাংশ লিখুন। IGRF দ্বিমেরু থেকে ভূচৌম্বক অক্ষাংশ হিসাব করে প্রদর্শনী দুটি Kp দেয়: চৌম্বক মধ্যরাতে বলয়ের প্রান্ত মাথার ওপর আসার Kp, আর মেরুজ্যোতির চূড়া থেকে কিছু লাল আলো দিগন্ত পেরোনোর Kp। বইয়ের শহর তালিকায় Tromsø, Longyearbyen থেকে Singapore পর্যন্ত 40টি স্থানের একই হিসাব আছে। আপনার লেখা কিছুই যন্ত্রের বাইরে যায় না।

দূর থেকে মেরুজ্যোতি দেখা

দেখতে বলয়ের নিচে থাকতেই হবে না। 100 km উঁচু পর্দার আলো দূর থেকে নিচু দিগন্তে দেখা যায়, যেমন দূরের পর্বত। পৃথিবীর বক্রতা তার সীমা দেয়। h উচ্চতার আভা যে দূরতম ভূপৃষ্ঠের বিন্দু থেকে ঠিক দিগন্ত ছোঁয়, পৃথিবীপৃষ্ঠ বরাবর তার কৌণিক দূরত্ব θ, যেখানে cos θ = R / (R + h), R পৃথিবীর ব্যাসার্ধ, 6,371 km। 110 km-এর জন্য প্রায় 10.6° অক্ষাংশ, প্রায় 1,200 km। 400 km-এর জন্য প্রায় 19.8°।

তাই বলয় থেকে দূরের মানুষের কাছে লাল চূড়া গুরুত্বপূর্ণ। বড় ঝড়ে বলয় বিষুবমুখী হয়, লাল স্তরও আরও উঁচুতে যায়; এই মডেলে Kp 9-এ 475 km পর্যন্ত। 20° দূরের শহর থেকে সবুজ পর্দা দিগন্তের নিচে, কিন্তু লাল চূড়া একটু ওপরে।

বাস্তবে জ্যামিতি যথেষ্ট নয়। পাহাড়, কুয়াশা, শহরের আলো, দিগন্তের কাছে আলোর দুর্বলতা বাধা দেয়। তাই NOAA-র সাধারণ সীমারেখা ওপরের ছকের জ্যামিতিক সীমার অনেকটা মেরুমুখী দিকে থাকে।

কোরিয়া ও মে 2024-এর ঝড়

10 মে 2024-এ ধারাবাহিক করোনাল ভর উৎক্ষেপণ পৃথিবীতে এসে 2003-এর পর প্রথম G5 ঝড় তৈরি করে। NASA একে 20 বছরে পৃথিবীতে পৌঁছানো সবচেয়ে শক্তিশালী সৌরঝড় বলে, আর 26° চৌম্বক অক্ষাংশ পর্যন্ত মেরুজ্যোতির খবর জানায়। এই মডেলে Kp 9-এ লাল চূড়া 27.2° পর্যন্ত দিগন্ত পেরোতে পারে, প্রতিবেদনের কাছাকাছি।

Korea Astronomy and Space Science Institute (KASI) কোরিয়ার দৃশ্য জানায়। Bohyunsan Observatory-তে উচ্চ বায়ুমণ্ডল পর্যবেক্ষণব্যবস্থা TIMOS-এর সর্বাকাশ ক্যামেরা লাল 630.0 nm ফিল্টার দিয়ে ঝড়ের সময় উত্তরে লাল আলো রেকর্ড করে। Mongolia ও যুক্তরাষ্ট্রে KASI-র প্রশস্ত ক্ষেত্রের দূরবীনও লাল মেরুজ্যোতি তোলে। 12 মে ভোরে Yongin Children's Observatory-র শৌখিন জ্যোতির্বিদেরা Gangwon প্রদেশের Hwacheon থেকে লাল মেরুজ্যোতির ছবি তোলেন। KASI জানায়, একই Bohyunsan ক্যামেরা 30 অক্টোবর 2003-এর Halloween ঝড়েও লাল মেরুজ্যোতি ধরেছিল। পরে KASI গবেষকেরা একই ঝড়ে কোরিয়ার আয়নমণ্ডলে বড় পরিবর্তন জানান: রাতে মোট ইলেকট্রন পরিমাণ বাড়ে, তীব্র সিগন্যাল ঝিকিমিকি ঘটে; পরদিন তা স্বাভাবিকের চেয়ে 70%-এরও বেশি কমে।

নির্দেশিত ভ্রমণে চৌম্বক মধ্যরাতের কাছে Kp 9-এ Seoul-এ থাকবেন। উত্তরের পাহাড়ের ওপর শুধু পাতলা লাল আভা, হ্রদে তার প্রতিফলন। কোরিয়া থেকে মোটামুটি এতটাই আশা করা যায়, তার জন্যও সৌরচক্রের বৃহত্তম ঝড়গুলোর একটি দরকার।

এক রাত: চাপ, বিস্ফারণ, ছোপ

NOAA একটি সাধারণ রাতের বর্ণনা দেয়। সন্ধ্যায় মেরুজ্যোতি দিগন্তজোড়া চাপ গড়ে। রাত গভীর হলে মধ্যরাতের কাছে চাপগুলো মোচড়ায় ও দোলে, যেন পর্দায় বাতাস লাগছে। কখনো তা দ্রুত নড়ে, খুব উজ্জ্বল হয়ে পুরো আকাশ ভরতে পারে: মেরুজ্যোতির উপঝড়ের চূড়া। ভোরের দিকে আকার হয় মেঘের মতো; ছড়ানো ছোপগুলো প্রায়ই ঘণ্টার পর ঘণ্টা জ্বলে-নেভে।

Syun-Ichi Akasofu 1964 সালে সর্বাকাশ ক্যামেরার চলচ্চিত্র থেকে এই ক্রম বর্ণনা করে নাম দেন মেরুজ্যোতির উপঝড়। চৌম্বক লেজের জমা শক্তি মুক্ত হয়, সাধারণত চৌম্বক মধ্যরাতের কাছে বিস্ফারণ শুরু। ভোরের স্পন্দিত ছোপের উৎস, chorus নামের তরঙ্গের প্রভাবে চুম্বকমণ্ডল থেকে ছিটকে নামা ইলেকট্রন। Nishimura ও সহকর্মীরা 2010 সালে দেখান, ছোপ ও তরঙ্গ একই সঙ্গে জ্বলে-নেভে।

রাতের দিকে Kp 3 বা বেশি হলে প্রদর্শনী এমন চক্র চালায়: প্রায় 40 সেকেন্ড ধীরে উজ্জ্বল হওয়া, প্রায় 20 সেকেন্ড বিস্ফারণে দ্রুত রশ্মি ও মেরুমুখী প্রসারণ, তারপর পুনরুদ্ধার। চৌম্বক স্থানীয় সময় 03 থেকে 09-এর মধ্যে পর্দার বদলে জ্বলা-নেভা ছোপ আসে।

ম্যাগনেটোমিটার ও সর্বাকাশ ক্যামেরা

বিস্ফারণে শক্তিশালী পশ্চিমমুখী ইলেকট্রোজেট বিদ্যুৎপ্রবাহ মেরুজ্যোতি বরাবর প্রায় 100 km ওপরে চলে। মাটির ম্যাগনেটোমিটারে ক্ষেত্রের উত্তরমুখী উপাংশ কমে। মানমন্দিরের বোর্ডে এমন রেখার শেষ 60 সেকেন্ড আঁকা হয়। Kp 4 বা 5-এর বিস্ফারণে কয়েক শ ন্যানোটেসলা নামে, পৃথিবীর মোট ক্ষেত্র যেখানে প্রায় 50,000 nT। মেরু থেকে আরও দূরের মানমন্দিরের এমন রেখা থেকেই Kp তৈরি।

পাশে সর্বাকাশ ক্যামেরা: কাচের গম্বুজের নিচে ফিশআই লেন্স, এক ফ্রেমে দিগন্ত থেকে দিগন্ত ধরে। উত্তর ওপরে, পূর্ব বাঁয়ে, কারণ আপনি ওপরের দিকে দেখছেন। চারপাশে দেখা একই আকাশের শেডার পর্দায় ফিশআই হিসেবে আঁকা হয়।

মেরুরাত্রি ও মধ্যরাতের সূর্য

সুমেরুবৃত্তের উত্তরে শীতের এক অংশে সূর্য সারাদিন দিগন্তের নিচে থাকে। NOAA-র সৌরসমীকরণ দিয়ে প্রদর্শনী সূর্যের অবস্থান বার করে। দুপুরে সূর্যের কেন্দ্র দিগন্তের নিচে 0.833°-এর বেশি থাকলে দিনটিকে মেরুরাত্রি ধরে। এতে বায়ুতে আলোর বেঁকে যাওয়া ও সূর্যের ব্যাসার্ধ ধরা আছে। Tromsø-তে ফল 48 দিন, 29 নভেম্বর থেকে 15 জানুয়ারি। Svalbard-এর Longyearbyen-এ 111 দিন।

সুমেরুবৃত্তের ওপরেই মেরুরাত্রি নেই। রেখার পাশের Rovaniemi-তে বছরের ক্ষুদ্রতম দিনেও সূর্যের ওপরের অংশ দেখা যায়, কারণ বায়ু তার ছবি প্রায় অর্ধ ডিগ্রি তোলে। মেরুরাত্রির জন্য আরও একটু উত্তরে যেতে হয়।

অন্ধকারেই মেরুজ্যোতি দেখা যায়। ওই অক্ষাংশে গ্রীষ্মে মধ্যরাতের সূর্য তা দেখতে দেয় না। সূর্য দিগন্তে উঠলে প্রদর্শনী মেরুজ্যোতি ফিকে করে। গোধূলিতে উঁচু রশ্মির চূড়ায় সূর্যালোক পড়ে; আলোকিত নাইট্রোজেন আয়ন বেগুনি আলো দেয়। তাই ছবিতে কখনো সবুজ পর্দার ওপর বেগুনি মাথা থাকে।

চোখ ও ক্যামেরা

মেরুজ্যোতির ছবি আকাশের চেয়ে উজ্জ্বল ও রঙিন লাগে। NASA-র চিত্রতথ্যে সরাসরি বলা আছে: খালি চোখে প্রায়ই এত উজ্জ্বল লাগে না, কিন্তু ক্যামেরা ম্লান মেরুজ্যোতিরও বিস্তারিত ধরে। শাটার যতক্ষণ খোলা, দুই সেকেন্ড, দশ সেকেন্ড, ত্রিশ সেকেন্ড, ক্যামেরা আলো জমায়। চোখ পারে না। খুব কম আলোতে চোখের রড কোষ কাজ করে, রং আলাদা করে না। তাই উজ্জ্বল হওয়ার আগে ম্লান মেরুজ্যোতি ধূসর মেঘ মনে হতে পারে।

শাটার দুইভাবে কাজ করে। সরাসরি দৃশ্যে ক্যামেরার পর্দার মতো উজ্জ্বলতা ঠিক করে। ছবি মোডে ছবি তুলুন চাপলে এক্সপোজারের মধ্যে পড়া ফ্রেমগুলো তৈরি ও যোগ হয়, মাঝখানে মেরুজ্যোতি নড়ে। 1/30 s-এ ছবি অন্ধকার। 10 s-এ পর্দা উজ্জ্বল ও মসৃণ। 30 s-এ দ্রুত অংশ নরম আভায় ঝাপসা হয়, তুষারে অতিরিক্ত আলো পড়ে। চোখ বেছে আনুমানিক স্বাভাবিক দৃষ্টি দেখুন: ম্লান অংশ রং হারায়।

দক্ষিণের মেরুজ্যোতি

দক্ষিণের বলয় দক্ষিণ ভূচৌম্বক মেরু ঘিরে দক্ষিণ মহাসাগর ও Antarctica-র ওপর। উত্তরের বলয়ে শেষ হওয়া বেশির ভাগ বলরেখা দক্ষিণেরটিতেও শেষ হয়, তাই ঝড় দুইটিকেই জ্বালায়। তবে হুবহু আয়নার প্রতিবিম্ব নয়। Laundal ও Østgaard দুই উপগ্রহে একই সঙ্গে দুই বলয়ের ছবি তুলে দেখেন, ঋতু ও সৌরবায়ুর ক্ষেত্রের দিক অনুযায়ী একটি অন্যটির চেয়ে উজ্জ্বল হতে পারে।

Antarctica-য় কোরিয়ার দুটি গবেষণা কেন্দ্র। King George Island-এর 62.2° S-এ King Sejong Station প্রায় 53° ভূচৌম্বক অক্ষাংশে; ঝড়ে দক্ষিণে মেরুজ্যোতি দেখে। Ross Sea-র দিকে 74.6° S-এ Jang Bogo Station প্রায় 77° ভূচৌম্বক অক্ষাংশে, বলয়ের মেরুমুখী প্রান্তের কাছে। প্রদর্শনীতে স্থান থেকে বেছে দক্ষিণে তাকান।

STEVE, বালিয়াড়ি ও নতুন আকার

2016 সালে কানাডার মেরুজ্যোতি পর্যবেক্ষকেরা সাধারণ মেরুজ্যোতির দক্ষিণে পূর্ব-পশ্চিমে সরু ফিকে বেগুনি ফিতার ছবি তুলে নাম দেন Steve। ওপর দিয়ে যাওয়া উপগ্রহ নিচে খুব দ্রুত গরম প্লাজমাপ্রবাহ পায়, কিন্তু সাধারণ মেরুজ্যোতির ইলেকট্রন বর্ষণ পায় না। বিজ্ঞানীরা পরে নামের বিস্তার করেন Strong Thermal Emission Velocity Enhancement। Gallardo-Lacourt ও সহকর্মীদের মতে, আলো আসলে উত্তপ্ত ওপরের বায়ুমণ্ডলের আভা, মেরুজ্যোতি নয়। NASA-র খোঁজার পরামর্শ: সাধারণ মেরুজ্যোতির প্রায় 5 থেকে 10 ডিগ্রি বিষুবমুখী দিকে STEVE দেখা যায়; পূর্ব-পশ্চিমে খুব সরু চাপ, 20 মিনিট থেকে এক ঘণ্টা থাকে; কখনো সঙ্গে ছোট সবুজ দাগ, পিকেট বেড়া, থাকে।

2020 সালে ফিনল্যান্ডের নাগরিক বিজ্ঞানী ও গবেষকেরা আরেক নতুন আকার বর্ণনা করেন, বালিয়াড়ি: প্রায় 100 km ওপরে বালির ঢেউয়ের মতো সমান্তরাল সবুজ দাগ, ওই উচ্চতার বায়ুতরঙ্গে গড়া।

প্রদর্শনী Kp 5 বা বেশি হলে রাতের দিকে উপঝড়ের পরে STEVE দেখায়, বলয়ের প্রান্তের প্রায় 2.3° বিষুবমুখী পাশে। বৃহত্তম ঝড়ে তার নিচে পিকেট বেড়া থাকে।

মেরুজ্যোতির শব্দ শোনা যায়?

উত্তরের মানুষ বহুদিন ধরে তীব্র মেরুজ্যোতিতে খসখস, হিসহিস বা তালি শোনার কথা বলেছেন। Silverman ও Tuan 1973 সালে প্রতিবেদনগুলো পর্যালোচনা করেন। বিষয়টি এখনো বিতর্কিত। 100 km ওপরের শব্দ খুব দুর্বল হবে, পৌঁছাবে কয়েক মিনিট পরে। তাই সত্যিকারের শব্দ হলে মাটির কাছেই তৈরি হতে হবে। কিছু গবেষক ভূচৌম্বক ব্যাঘাতের সময় নিচের বায়ুমণ্ডলের বৈদ্যুতিক প্রভাবের সঙ্গে তা মেলান। বনের লুকানো আবিষ্কারে বর্ণনার মতো শব্দ শোনানো হয়। এটি উদাহরণ, রেকর্ডিং নয়।

11 বছরের চক্র

প্রায় 11 বছরে সূর্যের সক্রিয়তা বাড়ে-কমে, সৌরকলঙ্কের সংখ্যা তার মাপ। 15 অক্টোবর 2024-এ NASA, NOAA ও আন্তর্জাতিক Solar Cycle Prediction Panel জানায়, সূর্য সৌরচক্র 25-এর সর্বোচ্চ সক্রিয় পর্যায়ে পৌঁছেছে, যা প্রায় এক বছর চলতে পারে। তখন পর্যন্ত চক্রের বৃহত্তম সৌরশিখা X9.0 বেরিয়েছিল 3 অক্টোবর 2024-এ। সর্বোচ্চ পর্যায়ের আশপাশের বছরে বড় ঝড়ের সম্ভাবনা বেশি, অন্য বছরেও হয়।

চরম ঘটনার মাপকাঠি এখনো সেপ্টেম্বর 1859-এর ঝড়, শিখা দেখা জ্যোতির্বিদের নামে Carrington ঘটনা। বিশ্বজুড়ে নিচু অক্ষাংশে মেরুজ্যোতি দেখা যায়। Cliver ও Dietrich তা দিয়ে চরম মহাকাশ আবহাওয়ার সীমা আলোচনা করেন।

অন্য গ্রহে মেরুজ্যোতি

বায়ুমণ্ডল ও চৌম্বকক্ষেত্র আছে এমন যে কোনো গ্রহে মেরুজ্যোতি হতে পারে। Hubble অতিবেগুনিতে Jupiter-এর ছবি তোলে। ESA অনুযায়ী, তা পুরো পৃথিবীর চেয়েও বড় এলাকা ঢাকে, পৃথিবীর মেরুজ্যোতির শত শত গুণ শক্তিশালী, কখনো থামে না। Jupiter-এর এমন উৎস আছে যা পৃথিবীর নেই: আগ্নেয় উপগ্রহ Io মহাকাশে আধানযুক্ত কণা ছোড়ে। Io-র বলরেখা Jupiter-এ যেখানে পৌঁছায়, মূল বলয়ের কাছে উজ্জ্বল পদচিহ্ন রাখে। Juno যান কাছ থেকে তা তুলেছে।

Saturn-এর মেরুজ্যোতিও প্রধানত অতিবেগুনি, কারণ দানব গ্রহগুলোর বায়ুমণ্ডল মূলত হাইড্রোজেন। Hubble 2017 সালে সাত মাস তার উত্তরের মেরুজ্যোতি দেখে দুটি উজ্জ্বলতার চূড়া পায়, ভোরে ও মধ্যরাতের ঠিক আগে। Mars-এর বিশ্বব্যাপী চৌম্বকক্ষেত্র নেই, বলয়ও নেই। NASA-র MAVEN যান সৌরঝড়ের পরে গ্রহের বড় অংশে ছড়ানো মেরুজ্যোতি পায়।

প্রদর্শনীতে মহাকাশের গ্রহ স্লাইডার Jupiter, Saturn ও Mars-এর মেরুজ্যোতি কৃত্রিম রঙে দেখায়, প্রতিটির পাশে একই মাপে পৃথিবী।

আকাশ কীভাবে আঁকা হয়

আকাশ একটি শেডার, অর্ধ রেজল্যুশনে প্রতি পিক্সেলে চালিয়ে পর্দাজুড়ে বড় করা হয়। তারা ও চাঁদ পূর্ণ রেজল্যুশনে যোগ হয়। প্রতি পিক্সেলে দৃষ্টিরশ্মি বাঁকা পৃথিবীর বায়ুমণ্ডলে অনুসরণ করা হয়। 82 km থেকে লাল স্তরের চূড়া পর্যন্ত সর্বোচ্চ 64টি উচ্চতা নেওয়া হয়, নিচে তীক্ষ্ণ পর্দার কাছে ব্যবধান কম। প্রতিটি উচ্চতায় রশ্মি কোথায় আছে, চাপ বরাবর ও চৌম্বক মেরুর দিকে মেপে, সেখানকার পর্দার নকশা নেওয়া হয়।

পর্দা চৌম্বকক্ষেত্র অনুসরণ করে, আর ক্ষেত্র উল্লম্ব নয়। দ্বিমেরুর জন্য ভূচৌম্বক অক্ষাংশ λ-তে ক্ষেত্রের নতি I মেনে চলে tan I = 2 tan λ। Tromsø-র 67.5°-এ নতি প্রায় 78°। তাই 100 km থেকে 300 km ওঠা বলরেখা প্রায় 40 km বিষুবমুখী সরে। শেডার প্রতি উচ্চতায় নকশা ততটা সরায়, রশ্মিগুলো একসঙ্গে হেলে থাকে। ঠিক নিচ থেকে সমান্তরাল রশ্মি এক বিন্দুতে মেলে মনে হয়, চৌম্বক শীর্ষবিন্দু। Tromsø-তে প্রকৃত শীর্ষ থেকে তা প্রায় 12° বিষুবমুখী: এটিই করোনা।

পাশ থেকে দেখা সরু পর্দা দুটি নমুনা উচ্চতার ব্যবধানের চেয়েও পাতলা। তাই প্রতিটি পাতকে ব্যবধানের সমান চওড়া করে একই গুণকে ম্লান করা হয়; মোট আলো থাকে, ঝিকিমিকি হয় না। প্রতিফলনের দিকটি পর্দায় থাকলে হ্রদের বরফ একই ছবি পড়ে, না থাকলে কম ধাপে আবার হিসাব করে।

মেঘ, চাঁদ ও গ্রামের আলো

মেঘ প্রায় 2.5 km উঁচুতে, মেরুজ্যোতির অনেক নিচে। ঘন হলে তা পুরো ঢেকে দেয়। ওপরের মেরুজ্যোতির আলোয় নিচ থেকে মেঘে প্রায়ই ম্লান সবুজ আভা দেখা যায়। মেঘ নিয়ন্ত্রণ চলমান মেঘের স্তর যোগ করে। অর্ধেকের বেশি আকাশ ঢাকলে হালকা তুষার পড়ে।

চাঁদের দশা নিয়ন্ত্রণ করা যায়। সেই দশার জন্য সূর্য থেকে অবস্থান নির্ধারিত হয়, তাই শীতের রাতে পূর্ণিমা উঁচুতে, কাস্তে চাঁদ সূর্যের কাছে থাকে। উজ্জ্বল চাঁদ তুষার ও আকাশ আলোকিত করে, সবচেয়ে ম্লান মেরুজ্যোতি আড়াল করে। গ্রাম দিগন্তের কাছে সামান্য উষ্ণ আলো যোগ করে।

বাস্তবের সঙ্গে মডেলের তফাত

• বলয়ের প্রান্ত ছড়ানো মেরুজ্যোতির সীমানার DMSP তথ্য-মেলানো রেখা অনুসরণ করে। উজ্জ্বল স্বতন্ত্র চাপ বেল্টের যে কোনো স্থানে হতে পারে; নিচে থাকলে প্রদর্শনী আপনার একটু মেরুমুখী দিকে বসায়, না হলে আপনার দিকে মুখ করা কিনারায়।
• বেল্টের প্রস্থ সাধারণ অনুমান, আর প্রায় Kp 6-এর বাইরের হিসাব সীমার বাইরের অনুমান। বাস্তবের বড় ঝড়ে সরলরেখার ধারণার চেয়ে বলয় আরও বিষুবমুখী হতে পারে।
• এখানে সবই Kp নির্ধারণ করে। বাস্তব মেরুজ্যোতি সৌরবায়ুর গতি, ঘনত্ব ও ক্ষেত্রের সরাসরি মিনিটে মিনিটে সাড়া দেয়। একই Kp-এর দুই ঝড় আলাদা লাগতে পারে।
• ভূচৌম্বক অক্ষাংশ হেলানো দ্বিমেরু থেকে আসে। বাস্তব সংশোধিত ভূচৌম্বক অক্ষাংশ কোথাও এক ডিগ্রি বা বেশি আলাদা, দক্ষিণ আটলান্টিকে সবচেয়ে বেশি।
• নিঃসরণ স্তর প্রকাশিত উচ্চতায় মেলানো মসৃণ বক্ররেখা, শক্তি জমা ও রসায়নের পূর্ণ হিসাব নয়। উজ্জ্বলতা আপেক্ষিক, কিলোরেলি দেওয়ার চেষ্টা করা হয় না।
• পর্দা চলমান ভাঁজযুক্ত পাত ও রশ্মির নকশা। আকার ছবির মতো করে কল্পিত; উচ্চতা, রং, বলরেখা বরাবর হেলন ও অবস্থান মডেল মেনে চলে।
• যেখানেই যান ভূদৃশ্য একই। শুধু আকাশ, সূর্য, চাঁদ ও তারা স্থানের সঙ্গে বদলায়।
• পছন্দের দশা অনুযায়ী চাঁদ ক্রান্তিবৃত্ত বরাবর সূর্যকে অনুসরণ করে; পূর্ণ চন্দ্রপঞ্জি নয়।

উপত্যকায় চলাফেরা

WASD বা তিরচিহ্নে হাঁটুন, বা মাটিতে ক্লিক করুন। ফোনে নিচের বাঁয়ের বৃত্ত ব্যবহার করুন বা মাটিতে টোকা দিন। টেনে চারদিকে দেখুন; সোজা ওপরেও দেখা যায়। নিচের ডানদিকে হাঁটা, দৌড়, স্লেজ, 45 m উঁচুর ড্রোন ও মহাকাশের দৃশ্য বাছা যায়। 1 থেকে 5 বোতামও একই কাজ করে। M উপত্যকার মানচিত্র, T চ্যালেঞ্জ, B মেরুজ্যোতির বই, F লুকানো আবিষ্কার, P ছবি মোড খোলে।

পাহাড়ের মিনারে দক্ষিণের সিঁড়ি দিয়ে উঠুন। হ্রদের চারপাশের ভাঙা দাগের পথে স্লেজ দ্রুততম। মহাকাশে টেনে গ্রহ ঘোরান, স্ক্রল করে বড় করুন।

নির্দেশিত ভ্রমণ

ভ্রমণে 14 ধাপ। হ্রদের ওপর বিস্ফারণ দিয়ে শুরু, তারপর উচ্চতা অনুযায়ী রং, লাল মেরুজ্যোতি, Tromsø পেরিয়ে বলয় দক্ষিণে ঠেলা, করোনার নিচে দাঁড়ানো, বরফে আকাশের প্রতিফলন, মানমন্দির, চোখ-ক্যামেরা তুলনা, মেরুরাত্রি, Kp 9-এ Seoul, King Sejong Station ও দুপুরের Svalbard; শেষে মহাকাশে পৃথিবী ও Jupiter।

চ্যালেঞ্জ ও লুকানো আবিষ্কার

11টি চ্যালেঞ্জ আছে। কিছু মডেল-নির্ভর প্রশ্ন, যেমন Seoul-এর দরকারি Kp। অন্যগুলো ঘটিয়ে সমাধান করবেন: লাল মেরুজ্যোতি, মেরুরাত্রি, 10 সেকেন্ডের ছবি, করোনার নিচে দাঁড়ানো, ম্যাগনেটোমিটারে উপঝড়, দুপুরে মেরুজ্যোতি। প্রস্তুত করুন বোতাম ভালো শুরুর জায়গায় নেয়, সমাধান করে না।

বইয়ে 44টি বিষয়: রং, আকার ও ঘটনা, আকাশ ও ক্যামেরা, মহাকাশের দৃশ্য, দেখা স্থান। উপত্যকায় 18টি লুকানো আবিষ্কার আছে। সাতটি প্রচলিত ধারণা উল্টে দেওয়ার কার্ড, শুরু "আসলে" দিয়ে। অগ্রগতি এই যন্ত্রে থাকে।