ધોરણ 11 | విષય: bhugol
ઇંગ્લૅન્ડના ભૂગોળવિદ્દો સર જેમ્સ જીન્સ અને જેફરીઝે ઈ.સ. 1919માં આ 'ભરતી ઉત્કલ્પના' (Tidal Hypothesis) રજૂ કરી હતી.
મુખ્ય વિચારધારા: * આપણો આદિસૂર્ય વાયુપિંડ સ્વરૂપે હતો. બ્રહ્માંડમાં ભ્રમણ કરતો એક વિશાળકાય પ્રવાસી તારો આદિસૂર્યની ખૂબ નજીકથી પસાર થયો.
આ પ્રવાસી તારો સૂર્ય કરતાં કદમાં ખૂબ જ મોટો હોવાથી તેનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ પણ ઘણું વધારે હતું.
ભરતી અને ફિલામેન્ટનું નિર્માણ:
પ્રવાસી તારાના પ્રચંડ ગુરુત્વાકર્ષણ બળને કારણે સૂર્યની સપાટી પર વાયુવીય ભરતી આવી.
જેમ જેમ તારો સૂર્યની વધુ નજીક આવ્યો, તેમ તેમ સૂર્યની સપાટીમાંથી સિગાર કે ચિરૂટ (Cigar/Filament) આકારનો વાયુવીય જથ્થો છૂટો પડીને પ્રવાસી તારા તરફ ખેંચાયો.
ગ્રહો અને ઉપગ્રહોની રચના:
પ્રવાસી તારો પોતાના માર્ગે આગળ વધી દૂર જતો રહ્યો, જેથી તેનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ ઘટ્યું. સૂર્યમાંથી છૂટો પડેલો વાયુવીય જથ્થો સૂર્યના ગુરુત્વાકર્ષણને કારણે સૂર્યની આસપાસ પરિક્રમા કરવા લાગ્યો.
સમય જતાં આ વાયુવીય જથ્થો ઠંડો પડ્યો અને સંકોચન પ્રક્રિયાના લીધે તેના ટુકડા થઈ ગ્રહો બન્યા. આ જ પ્રક્રિયાનું પુનરાવર્તન ગ્રહો અને તેમની વચ્ચે થતાં ઉપગ્રહોની રચના થઈ.
મહત્ત્વ: આ સિદ્ધાંત દ્વારા ગ્રહોનું કદ, તેમનો ક્રમ અને ધરીનું નમન સંતોષકારક રીતે સમજાવી શકાતું હોવાથી આ ઉત્કલ્પના ખૂબ જ લોકપ્રિય બની.
'નિહારિકા ઉત્કલ્પના' (Nebular Hypothesis) સૌપ્રથમ જર્મન તત્ત્વજ્ઞ ઈમેન્યુઅલ કાન્ટે 1755માં રજૂ કરી હતી, જેમાં ફ્રેન્ચ ગણિતશાસ્ત્રી લાપ્લાસે 1796માં સુધારો કર્યો.
તપ્ત નિહારિકાનું આંતરિક બળ:
લાપ્લાસના મત મુજબ પ્રારંભમાં અવકાશમાં એક અત્યંત તપ્ત અને પોતાની ધરી પર સદા પરિક્રમા કરતી વાયુવીય 'નિહારિકા' (Nebula) અસ્તિત્વ ધરાવતી હતી.
ગરમીના સતત વિકિરણને લીધે નિહારિકા ધીમે ધીમે ઠંડી પડવા લાગી અને તેના કદમાં સંકોચન થયું.
કેન્દ્રત્યાગી બળ અને વલયો:
કદ ઘટે જતાં તેના ધરીભ્રમણ વેગમાં ઉત્તરોત્તર વધારો થયો. પરિણામે, તેના પર લાગતું કેન્દ્રગામી બળ કરતાં કેન્દ્રત્યાગી બળ (Centrifugal Force) વધી ગયું.
આ પ્રચંડ કેન્દ્રત્યાગી બળના લીધે નિહારિકાના વિષુવવૃત્તીય ભાગમાંથી સમયાંતરે એક પછી એક વાયુવીય વલયો છૂટા પડીને અવકાશમાં ફેંકાયા.
ગ્રહોનું નિર્માણ:
આ છૂટા પડેલા વલયાકાર વાયુવીય પદાર્થો નિહારિકાના ગુરુત્વાકર્ષણથી તેની આસપાસ ફરવા લાગ્યા.
કાળક્રમે આ વાયુવીય વલયો ઠંડા પડી, ઘનીભૂત થઈને ઘન ગોળાઓમાં ફેરવાયા, જેને આપણે ગ્રહો કહીએ છીએ. આ જ પ્રક્રિયાનું પુનરાવર્તન થઈ ગ્રહોમાંથી ઉપગ્રહો બન્યા અને મૂળ નિહારિકાનો બાકી રહેલો ભાગ તે સૂર્ય બન્યો.
મૃદાવરણ / ભૂકવચ (Crust):
પૃથ્વીનું સૌથી ઉપરનું ઘન સ્તર છે, જેની સરેરાશ જાડાઈ આશરે 33 કિમી છે.
તેના બે પેટા ભાગ છે:
સિયાલ (Sial): ઉપરનું સ્તર જેમાં સિલિકા (Si) અને ઍલ્યુમિનિયમ (Al) મુખ્ય હોવાથી તેને સિયાલ કહે છે. તે ગ્રેનાઇટ ખડકોનું બનેલું છે.
સાયમા (Sima): સિયાલની નીચેનું સ્તર જેમાં સિલિકા (Si) અને મેગ્નેશિયમ (Ma) મુખ્ય છે. તે બેસાલ્ટ ખડકોનું બનેલું છે.
મેન્ટલ / મિશ્રાવરણ (Mantle):
મૃદાવરણની નીચે આશરે 2880 કિમીની ઊંડાઈ સુધી ફેલાયેલું છે. તેને ભૂરસ કે મિશ્રાવરણ પણ કહે છે.
ભૂ-ગર્ભ (Core):
પૃથ્વીનો કેન્દ્રીય ભાગ છે, જેનો વ્યાસ આશરે 6020 કિમી છે.
આ સ્તરમાં મુખ્યત્વે નિકલ (Ni) અને લોખંડ-ફેરસ (Fe) જેવા ભારે ધાતુ દ્રવ્યો હોવાથી તેને નિફે (Nife) કહે છે. પૃથ્વીનું ગુરુત્વાકર્ષણ અને ચુંબકીય બળ આ ધાતુપિંડને આભારી છે.
(નોંધ: પૃથ્વીમાં સપાટીથી ભૂ-કેન્દ્ર તરફ જતાં દર 32 મીટરની ઊંડાઈએ ૧° સે તાપમાન વધે છે.)
સૌર પરિવાર (Solar System): સૂર્ય તેના મુખ્ય અધિષ્ઠાતા તરીકે અને તેની આસપાસ ગુરુત્વાકર્ષણ બળથી જોડાયેલા 8 ગ્રહો, 173 કરતાં વધુ ઉપગ્રહો, આશરે 45,000થી વધુ લઘુગ્રહો, ધૂમકેતુઓ અને ઉલ્કાઓના સંયુક્ત મંડળને સૌર પરિવાર કે સૂર્યમંડળ કહે છે.
સૌર પરિવારના સભ્ય તરીકે પૃથ્વી:
સ્થાન અને ક્રમ: પૃથ્વી સૂર્યથી અંતરના ક્રમમાં ત્રીજો અને કદની દ્રષ્ટિએ પાંચમો મોટો ગ્રહ છે. તે શુક્ર અને મંગળ ગ્રહની વચ્ચે આવેલી છે.
પરિમાણ: પૃથ્વીનો વિષુવવૃત્તીય વ્યાસ 12,756 કિમી અને ધ્રુવીય વ્યાસ 12,714 કિમી છે. સૂર્યથી તેનું સરેરાશ અંતર આશરે 15 કરોડ કિમી છે.
ગતિ: પૃથ્વી પોતાની ધરી પર ૨૩.૯ કલાકમાં એક ફેરો પૂરો કરે છે (ધરીભ્રમણ) અને સૂર્યની આસપાસ એક પરિક્રમા પૂર્ણ કરતાં તેને ૩૬૫.૨૫ દિવસ લાગે છે (પરિક્રમણ).
અનન્ય વિશિષ્ટતા (જીવંત ગ્રહ): સૌર પરિવારમાં પૃથ્વી જ એકમાત્ર એવો ગ્રહ છે જ્યાં સજીવસૃષ્ટિ અનુકૂળ તાપમાન, અનુકૂળ વાતાવરણ (ઓક્સિજન, ઓઝોન) અને જલાવરણ (૭૧% ભાગ) ધરાવે છે. પૃથ્વીનો એકમાત્ર કુદરતી ઉપગ્રહ ચંદ્ર છે.
બિગ બેંગના વિવિધ તબક્કાઓ:
આદિ પદાર્થોનું એકત્રીકરણ: બ્રહ્માંડની રચના જેનાથી થઈ છે તે તમામ પદાર્થો પ્રારંભમાં એક અત્યંત નાના, સૂક્ષ્મ ગોળાના રૂપમાં એક જ સ્થાને સ્થિર હતા. તેનું તાપમાન અને ઘનતા અપરંપાર (ખૂબ જ ઊંચી) હતા.
પ્રચંડ વિસ્ફોટ: આજથી આશરે 13.7 અબજ વર્ષ પહેલાં આ નાના ગોળામાં પ્રચંડ વિસ્ફોટ (Big Bang) થયો. વિસ્ફોટ થતાં જ આદિ પદાર્થોના કણો સમગ્ર અંતરિક્ષમાં ફેલાઈ ગયા અને બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ શરૂ થયું.
પરમાણુઓનું નિર્માણ: પ્રચંડ વિસ્ફોટ પછી માત્ર ૩ જ મિનિટમાં પ્રથમ પરમાણુની ઉત્પત્તિ થઈ.
તાપમાનમાં ઘટાડો: વિસ્ફોટના આશરે ૩ લાખ વર્ષ દરમિયાન બ્રહ્માંડનું તાપમાન ઘટીને 4500 K સુધી નીચું આવ્યું અને આણ્વિક પદાર્થોનું નિર્માણ થયું.
બ્રહ્માંડનું સતત વિસ્તરણ: આકાશગંગાઓ સતત એકબીજાથી દૂર ખસી રહી છે. બ્રહ્માંડનું વિસ્તરણ આજે પણ ચાલુ છે, પરંતુ તેની ગતિ પહેલાં કરતાં ધીમી પડી છે.
વાતાવરણ અને જલાવરણનો ઉદ્ભવ તથા ઉત્ક્રાંતિ ત્રણ મુખ્ય અવસ્થાઓમાંથી પસાર થઈને થઈ છે:
પ્રથમ અવસ્થા (આદિકાલીન વાયુઓનું દૂર થવું): પૃથ્વીના પ્રારંભિક વાતાવરણમાં હાઇડ્રોજન અને હિલિયમ વાયુઓ વિશેષ પ્રમાણમાં હતા. સૂર્યમાંથી આવતા પ્રચંડ સૌર પવનોને કારણે પૃથ્વી પરના આ આદિકાલીન વાયુઓ દૂર થઈ ગયા.
દ્વિતીય અવસ્થા (વાયુ-ઉત્સર્જન પ્રક્રિયા): પૃથ્વી ઠંડી પડવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન તેના પેટાળમાંથી વાયુઓ અને પાણીની વરાળ બહાર નીકળવા લાગ્યા, જેને ‘વાયુ-ઉત્સર્જન’ કહે છે. વાતાવરણમાં વરાળ, નાઇટ્રોજન, કાર્બન ડાયૉક્સાઇડ, મીથેન અને એમોનિયા ઉમેરાયા. જ્વાળામુખી પ્રસ્ફોટનને લીધે વરાળનું પ્રમાણ વધ્યું.
તૃતીય અવસ્થા (જલાવરણનો ઉદ્ભવ): પૃથ્વી વધુ ઠંડી થતાં વાતાવરણની વરાળનું ઘનીભવન થયું અને મુશળધાર વરસાદ શરૂ થયો. વાતાવરણનો carbon dioxide વરસાદના પાણીમાં ભળતાં તાપમાન વધુ ઘટ્યું. આ મુશળધાર વરસાદનું પાણી પૃથ્વી પરના વિશાળ અને ઊંડા ગર્તાઓમાં એકઠું થવાથી સાગરો અને મહાસાગરો રચાયા. પૃથ્વીના જન્મના આશરે ૫૦ કરોડ વર્ષ પછી જલાવરણ અસ્તિત્વમાં આવ્યું.
જે ઉત્કલ્પના પ્રમાણે પૃથ્વી અને સૌર પરિવારનો ઉદ્ભવ માત્ર એક જ તારામાંથી (સૂર્યમાંથી) થયો હોવાનું માનવામાં આવે છે તેને 'એક તારક ઉત્કલ્પના' કે 'એક-પૈતૃક કલ્પના' કહે છે.
મુખ્ય ઉત્કલ્પનાઓ:
વાયુવીય રાશિ ઉત્કલ્પના: ૧૭૫૫માં જર્મન તત્ત્વજ્ઞ ઈમેન્યુઅલ કાન્ટે આપી. તેમના મતે અવકાશમાં રહેલા ગતિહીન વાયુવાદળના કણોના ગુરુત્વાકર્ષણથી ગરમ અને પરિક્રમા કરતી નિહારિકા બની.
નિહારિકા વાદળ ઉત્કલ્પના: ૧૭૯૬માં ફ્રેન્ચ ગણિતશાસ્ત્રી લાપ્લાસે કાન્ટની ઉત્કલ્પનામાં સુધારો કરીને દર્શાવ્યું કે તપ્ત અને ફરતી નિહારિકામાંથી વલયો છૂટા પડીને ગ્રહો બન્યા.
સૌર પરિવારના મુખ્ય સભ્યો નીચે મુજબ છે:
સૂર્ય: મધ્યમ કદનો સ્વયંપ્રકાશિત તારો અને સૌર પરિવારનો મુખી/અધિષ્ઠાતા.
ગ્રહો (8): સૂર્યની પરિક્રમા કરતા ૮ ગ્રહો. internal/પાર્થિવ ગ્રહો (બુધ, શુક્ર, પૃથ્વી, મંગળ) અને બાહ્ય/જોવિયન ગ્રહો (ગુરુ, શનિ, યુરેનસ, નેપ્ચ્યૂન).
ઉપગ્રહો: ગ્રહોની આસપાસ ફરતા 173થી વધુ આકાશી પિંડો (જેમ કે પૃથ્વીનો ચંદ્ર).
અન્ય સભ્યો: આશરે ૪૫,૦૦૦થી વધુ લઘુગ્રહો, ખરતા તારા (ઉલ્કાઓ) અને પૂંછડિયા તારા (ધૂમકેતુઓ).
આ ઉત્કલ્પના અનુસાર પૃથ્વી અને સૌર પરિવારનો ઉદ્ભવ એક નહીં પરંતુ બે તારાના અથડાવાથી કે આંતરક્રિયાથી થયો હોવાનું માનવામાં આવે છે.
મુખ્ય ઉત્કલ્પનાઓ:
ગ્રહાણુ ઉત્કલ્પના: ૧૯૦૦માં ટી. સી. ચૅમ્બરલેન અને મોલ્ટને આપી. સૂર્યની નજીકથી પસાર થયેલા પ્રવાસી તારાના આકર્ષણથી સૂર્યમાંથી દ્રવ્યો છૂટા પડી ગ્રહો બન્યા.
સર જેમ્સ જીન્સ અને જેફરીઝનો ભરતીવાદ: પ્રવાસી તારાના આકર્ષણથી સૂર્યમાંથી સિગાર આકારનો ફિલામેન્ટ છૂટો પડી તેમાંથી ગ્રહો બન્યા.
સ્વરૂપ: સૂર્ય મધ્યમ કદનો, સ્વયંપ્રકાશિત તારો અને સૌર પરિવારનો મુખ્ય ઉર્જાસ્રોત છે.
કદ અને ગુરુત્વાકર્ષણ: તેનો વ્યાસ 13,92,000 કિમી છે (પૃથ્વી કરતાં ૧૦૯ ગણો મોટો). તેનું ગુરુત્વાકર્ષણ બળ પૃથ્વી કરતાં ૨૮ ગણું વધારે છે.
તાપમાન અને ઊર્જા: સૂર્યની સપાટીનું તાપમાન આશરે 6000° સે અને કેન્દ્રનું તાપમાન ૧.૫ કરોડ ° સે છે. તેના કેન્દ્રમાં હાઇડ્રોજનનું હિલિયમમાં નાભિકીય સંલયન (Fusion) થવાથી પ્રચંડ ગરમી અને પ્રકાશ પેદા થાય છે.
સૂર્યકલંકો અને ફોટોસ્ફિયર: સૂર્યની સપાટી પર આવેલા તેજોમય આવરણને 'ફોટોસ્ફિયર' કહે છે. સૂર્યસપાટી પર દેખાતા કાળા ધાબા કે ફાટખીણોને 'સૂર્યકલંકો' (Sunspots) કહે છે.
એક તારક ઉત્કલ્પના (વાયુવીય રાશિ, નિહારિકાવાદ)
યુગ્મતારક ઉત્કલ્પના (ગ્રહાણુ ઉત્કલ્પના, ભરતીવાદ)
વાયુવીય અને ધૂલી વાદળ આધારિત ઉત્કલ્પના (આંતર તારાકીય ધૂલી વાદળ, નિહારિકીય વાદળ)
આધુનિક સિદ્ધાંત (બિગ બેંગ સિદ્ધાંત)