பூமியின் நிலா அதன் கோளுடன் ஒப்பிடும்போது ஏன் வழக்கத்திற்கு மாறாகப் பெரியது

பூமியின் நிலா, பூமியின் அகலத்தில் சுமார் நான்கில் ஒரு பங்கு கொண்டது. பிற கோள்களையும் அவற்றின் துணைக்கோள்களையும் ஒப்பிடும் வரை இது சாதாரணமாகத் தோன்றலாம்: வியாழன் மற்றும் சனியின் மிகப்பெரிய நிலாக்கள்கூட அவற்றின் கோள்களின் விட்டத்தில் சிறிய பகுதிகளே. எட்டு கோள்களில், அதன் தாய்க் கோளின் அளவுடன் ஒப்பிடும்போது மிகப்பெரிய நிலாவைக் கொண்டது பூமிதான்.

இந்தத் தனித்துவத்துக்கு இரண்டு வரம்புகள் உள்ளன. முழுமையான அளவில் நமது நிலா மிகப்பெரிய துணைக்கோள் அல்ல; குள்ளக் கோள்களையும் சேர்த்தால், பூமி–நிலா இணையே மிகச் சமமான இணையும் அல்ல. புளூட்டோவின் துணையான சாரன், விகிதாசாரத்தில் இதைவிடப் பெரியது. எனவே சுவாரசியமான கேள்வி “நிலா எவ்வளவு பெரியது?” என்பது மட்டுமல்ல; “எதனுடன் ஒப்பிடும்போது பெரியது?” என்பதும்தான்.

இந்தக் கேள்வியைப் பயனுள்ள ஒப்பீடாக மாற்றுவது ஒரு விகிதம். அடிக்கடி ஒன்றாகக் குழப்பப்படும் மூன்று கருத்துகளைத் தனித்தனியாகப் புரிந்துகொள்ளவும் இது உதவுகிறது: இயற்பியல் அளவு, ஈர்ப்பு முக்கியத்துவம், வானில் தோன்றும் அளவு. ஊடாடும் சூரியக் குடும்ப வரைபடம் கோள்களின் தற்போதைய இடங்களைக் காட்டுகிறது; கீழே உள்ள ஒப்பீடுகள் அந்த அமைப்பின் மற்றொரு அம்சத்தை விளக்குகின்றன—கோள்களுக்கும் அவற்றின் நிலாக்களுக்கும் இடையிலான அளவு வேறுபாடு எவ்வளவு என்பதைக் காட்டுகின்றன.

நிலா பூமியின் அகலத்தில் நான்கில் ஒரு பங்குக்கும் அதிகம்

நிலாவின் ஆரம் 1,737.4 கிமீ. பூமியின் சராசரி ஆரமான சுமார் 6,371 கிமீயைப் பயன்படுத்தி, நிலாவின் ஆரத்தைப் பூமியின் ஆரத்தால் வகுத்தால் தோராயமாக 0.273 கிடைக்கும். வேறு வார்த்தைகளில் சொன்னால், நிலா பூமியின் விட்டத்தில் சுமார் 27.3% கொண்டது. ஆரத்துக்கும் விட்டத்துக்கும் இதே விகிதம் பொருந்தும்; ஏனெனில் இரு அளவுகளையும் இரட்டிப்பாக்கினாலும் அவற்றின் விகிதம் மாறாது.

பூமியை 30 செ.மீ. அகலமுள்ள ஒரு பந்தாகக் கற்பனை செய்யுங்கள். அந்த அளவின்படி, நிலா சுமார் 8.2 செ.மீ. அகலமாக இருக்கும்: மிகச்சிறிய மணியை விடப் பெரிய ஆரஞ்சுப் பழத்துக்கு நெருக்கமான அளவு. இது குறிப்பிடத்தக்க அளவுள்ள துணையாகும். ஆனால் இந்த மாதிரி, விளக்கப்படங்களில் உள்ள பொதுவான தவறையும் வெளிப்படுத்துகிறது. பூமி–நிலா சராசரித் தொலைவான 384,400 கிமீ அளவில், இரு பந்துகளின் மையங்களுக்கும் இடையிலான தூரம் சுமார் 9.1 மீட்டராக இருக்கும். அவை கிட்டத்தட்ட ஒன்றையொன்று தொடுவதுபோல் காட்டும் படம், அவற்றின் ஒப்பீட்டு அளவுகளைப் பாதுகாத்தாலும், இடையிலுள்ள வெற்றிடத்தைப் பெருமளவு சுருக்கியிருக்கலாம்.

இந்த இணையை அளவிட விட்டம் மட்டுமே வழி அல்ல. நிலாவின் நிறை பூமியின் நிறையில் சுமார் எண்பத்தொன்றில் ஒரு பங்கு, அதாவது ஏறத்தாழ 1.2%; 27.3% அல்ல. கனஅளவு விட்டத்தின் கனத்துக்கு ஏற்ப அதிகரிக்கிறது: ஒரே வடிவம் எனக் கொண்டால், 0.273 மடங்கு அகலமுள்ள பொருளின் கனஅளவு சுமார் 0.020 மடங்கே இருக்கும். அது ஏறத்தாழ 2%.

மீதமுள்ள வேறுபாட்டுக்குக் காரணம் அடர்த்தி. சராசரியாக, பூமியைவிட நிலா குறைந்த அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளது; பூமியின் மிகப்பெரிய, இரும்புச் செறிவுள்ள உட்கரு அதன் நிறைக்கு கணிசமாகப் பங்களிக்கிறது. ஆகவே ஒரு நிலா, தன் கோளுக்கு அருகில் பார்ப்பதற்கு ஈர்க்கக்கூடிய அளவில் பெரியதாக இருந்தாலும், ஈர்ப்பு விசையில் அதற்கு நிகரான இணையாக இருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை. பூமியும் நிலாவும் இரட்டைக் கோளைப் போன்றவையா என்று விவாதிக்கும்போது, விட்டத்தையும் நிறையையும் தனித்தனியாகக் கருதுவது இன்றியமையாதது.

பெரிய நிலாக்கள் சிறிய துணைகளாக இருக்கலாம்

சூரியக் குடும்பத்திலேயே மிகப்பெரிய நிலா வியாழனின் கேனிமீடு; அதன் விட்டம் தோராயமாக 5,268 கிமீ. அடுத்ததாக சனியின் டைட்டன் உள்ளது; அதன் விட்டம் தோராயமாக 5,149 கிமீ. இரண்டும் புதனைவிட அகலமானவை; 3,474.8 கிமீ விட்டமுள்ள நமது நிலாவைவிடவும் கணிசமாக அகலமானவை. இருந்தாலும், இவற்றில் எதுவும் தன் தாய்க் கோளைச் சிறியதாகத் தோன்றச் செய்வதில்லை.

சராசரி விட்டங்களைப் பயன்படுத்தினால், கேனிமீடு வியாழனின் அகலத்தில் சுமார் 3.8% மட்டுமே. டைட்டன் சனியின் அகலத்தில் சுமார் 4.4%. எனவே பூமியின் 27.3% விகிதம், இந்த விகிதங்களில் எதையும்விட ஆறு மடங்குக்கும் அதிகம். இதன் பொருள் நமது நிலா ஆறு மடங்கு பெரியது என்பதல்ல; அதன் தனது கோளுக்கு அருகிலுள்ள விகிதாசார அளவு ஆறு மடங்குக்கும் அதிகம் என்பதாகும்.

நெப்டியூன் மற்றொரு பயனுள்ள ஒப்பீட்டை வழங்குகிறது. அதன் மிகப்பெரிய நிலாவான டிரைட்டன், நெப்டியூனின் விட்டத்தில் சுமார் 5.5% கொண்டது. இது கேனிமீடு அல்லது டைட்டனின் விகிதத்தைவிடப் பெரியது; ஆனாலும் பூமி–நிலா விகிதத்தைவிட மிகக் குறைவு. செவ்வாய் இதற்கு நேர்மாறான உச்சத்தில் உள்ளது: அதன் இரண்டு சிறிய, ஒழுங்கற்ற நிலாக்களும் கோளுடன் ஒப்பிடும்போது மிகச் சிறியவை.

விட்டத்தின் அடிப்படையில் நிலாக்களை வரிசைப்படுத்துவது, எந்தக் கோள் அமைப்பில் மிக முக்கியமான துணை உள்ளது என்ற கேள்விக்குப் பதிலளிக்காது என்பதை இந்த ஒப்பீடுகள் விளக்குகின்றன. சூரியக் குடும்ப நிலாக்களில் இயற்பியல் அளவின்படி நமது நிலா ஐந்தாவது இடத்தில் உள்ளது; ஆனால் எட்டு கோள்களில், தாய்க் கோளுடன் ஒப்பிடும்போது முதலிடத்தில் உள்ளது. துணைக்கோள்களின் முழுமையான பட்டியலுக்கு சூரியக் குடும்ப நிலாக்கள் குறித்த வழிகாட்டியைப் பார்க்கவும்; இங்கு முக்கியமான வேறுபாடு முழுமையான வரிசைக்கும் விகிதத்துக்கும் இடையிலானது.

அப்படியானால் பூமியும் நிலாவும் இரட்டைக் கோளா?

“இரட்டைக் கோள்” என்பது கவர்ச்சிகரமான விளக்கம்; ஆனால் அனைவராலும் ஏற்றுக்கொள்ளப்பட்ட முறையான வரையறை அதற்கு இல்லை. முன்வைக்கப்பட்டுள்ள ஒரு சோதனை, இரு விண்பொருள்களின் பொதுவான நிறை மையம் எங்கே உள்ளது என்று கேட்கிறது. இரு விண்பொருள்களும் இந்தப் புள்ளியைச் சுற்றி வருகின்றன; இதுவே பேரியமையம் எனப்படுகிறது. சிறிய விண்பொருள் முற்றிலும் அசையாத பெரிய விண்பொருளைச் சுற்றுவதில்லை.

பூமி மற்றும் நிலாவைப் பொறுத்தவரை, பேரியமையம் பூமிக்குள் உள்ளது. நிறை விகிதத்தைப் பயன்படுத்தி அதன் இடத்தைத் தோராயமாகக் கணக்கிடலாம். நிலாவின் நிறையைவிட பூமியின் நிறை சுமார் 81 மடங்கு என்றால், மையத்திலிருந்து மையத்துக்கான தூரத்தில் சுமார் எண்பத்திரண்டில் ஒரு பங்கு தூரத்தில், பூமியின் மையத்திலிருந்து பேரியமையம் இருக்கும். சராசரிப் பிரிவான 384,400 கிமீயைப் பயன்படுத்தினால், இது தோராயமாக 4,700 கிமீ. இது பூமியின் சுமார் 6,371 கிமீ ஆரத்தைவிடக் குறைவு; எனவே இந்த எளிமைப்படுத்தப்பட்ட கணக்கில், அந்தப் புள்ளி மேற்பரப்புக்கு அடியில் சுமார் 1,700 கிமீ ஆழத்தில் அமைகிறது.

இப்போது புளூட்டோவையும் சாரனையும் ஒப்பிடுங்கள். சாரன், புளூட்டோவின் அகலத்தில் சுமார் பாதியைக் கொண்டது; அதன் நிறை புளூட்டோவின் நிறையில் தோராயமாக எட்டில் ஒரு பங்கு. அவற்றின் பேரியமையம் புளூட்டோவுக்கு வெளியே உள்ளது; இதனால் அவை இரட்டை இணைக்கு மிகவும் வலுவான எடுத்துக்காட்டாகின்றன. புளூட்டோ ஒரு குள்ளக் கோளாக வகைப்படுத்தப்பட்டுள்ளதால், இது எட்டு கோள்களில் பூமிக்குள்ள தனித்துவத்தை மாற்றுவதில்லை.

பேரியமையச் சோதனை பயனுள்ளதாக இருந்தாலும், முழுமையான வகைப்பாட்டு விதி அல்ல. அதன் இடம் நிறையைப் போலவே பிரிவுத் தூரத்தையும் சார்ந்துள்ளது: அதே இரு விண்பொருள்களையும் இன்னும் தொலைவில் வைத்தால், பேரியமையம் ஒவ்வொரு மையத்திலிருந்தும் இன்னும் தொலைவுக்குச் செல்லும். ஆகவே, பெரிய விண்பொருளுக்கு வெளியே ஒரு புள்ளி இருப்பது மட்டுமே, அனைவரும் ஏற்றுக்கொள்ளும் “இரட்டைக் கோள்” நிலையை நிறுவாது. நிலா வழக்கத்திற்கு மாறாகப் பெரிய ஒப்பீட்டு விட்டத்தைக் கொண்டிருந்தாலும், வழக்கமான வகைப்பாட்டின்படி பூமி ஒரு கோளாகவும், நிலா அதன் இயற்கைத் துணைக்கோளாகவும் தொடர்கின்றன.

நிலா எவ்வாறு உருவானது என்பதற்கான ஒரு குறிப்பு

நிலாவின் கணிசமான அளவு, அதன் தோற்றம் குறித்த கோட்பாடு விளக்க வேண்டிய பல பண்புகளில் ஒன்றாகும். முன்னணியில் உள்ள விளக்கம் மாபெரும் மோதல் கோட்பாடு: பூமியின் தொடக்ககால வரலாற்றில் ஏற்பட்ட ஒரு பெரிய மோதல், பொருள்களைப் பூமியைச் சுற்றியுள்ள வட்டப்பாதைக்குள் செலுத்தியது; அந்தச் சுற்றுப்பாதையில் இருந்த சிதறிய பொருள்களிலிருந்து நிலா உருவானது. இதன் பொதுவான விளக்கத்துக்குச் சிறந்த ஆதாரங்கள் உள்ளன; ஆனால் மோதலின் துல்லியமான சூழ்நிலைகளும் அதற்குப் பிந்தைய பரிணாமமும் தொடர்ந்து ஆய்வு செய்யப்படுகின்றன.

இந்தக் கதையை அளவு மட்டுமே நிரூபிப்பதில்லை. இந்த அமைப்பின் கோண உந்தம், ஒப்பீட்டளவில் சிறிய நிலாவின் உலோக உட்கரு, மேலும் பூமியின் பாறைப் பொருள்களுக்கும் நிலாப் பொருள்களுக்கும் இடையிலான வேதியியல் மற்றும் ஐசோடோப்பு ஒற்றுமைகள் ஆகியவற்றையும் அறிவியலாளர்கள் கருத்தில் கொள்கிறார்கள். ஒரு வெற்றிகரமான விளக்கம், உருவகப்படுத்தலில் பெரிய துணைக்கோளை உருவாக்குவதோடு மட்டும் நின்றுவிடாமல், இந்தக் கவனிப்புகள் அனைத்தையும் ஒருங்கிணைத்து விளக்க வேண்டும்.

வளர்ந்து கொண்டிருந்த கோள்களைச் சூழ்ந்த வாயு மற்றும் திடப்பொருள் வட்டுகளில் உருவானதாகக் கருதப்படும், மாபெரும் கோள்களின் பெரிய, ஒழுங்கான நிலாக்கள் குறித்த பொதுவான விளக்கத்திலிருந்து இது வேறுபடுகிறது. வேறுபட்ட உருவாக்கச் சூழல்கள், கோளுக்கும் அதன் துணைகளுக்கும் இடையே வெவ்வேறு விகிதங்களை உருவாக்கலாம். ஒவ்வொரு கோள் அமைப்பும் மற்றவற்றின் அளவு மாற்றப்பட்ட நகலாக இருக்க வேண்டும் என்ற கட்டாயம் இல்லை.

உருவாக்கத்தையும் பிந்தைய பரிணாமத்தையும் தனித்தனியாகக் கருத வேண்டும். அலைஈர்ப்பு இடைவினைகள் காலப்போக்கில் பூமி–நிலா அமைப்பை மாற்றியுள்ளன; நிலா ஆண்டுக்கு சுமார் 3.8 செ.மீ. என்ற வேகத்தில் பூமியிலிருந்து விலகிச் செல்கிறது. இது அவற்றுக்கிடையிலான தூரத்தை மாற்றுகிறது; அவற்றின் விட்ட விகிதத்தை அல்ல. அவற்றின் சுற்றுப்பாதை மற்றும் சுழற்சி ஒத்திசைவையும் இந்த இடைவினைகள் விளக்க உதவுகின்றன. இதைப் பற்றி நாம் ஏன் எப்போதும் நிலாவின் ஒரே பக்கத்தையே பார்க்கிறோம் என்பதில் விளக்கப்பட்டுள்ளது.

பெரிய துணை வானில் ஏன் சிறியதாகத் தெரிகிறது

பூமியுடன் ஒப்பிடும்போது உள்ள அளவும், பூமியில் இருக்கும் பார்வையாளருக்குத் தோன்றும் அளவும் ஒன்றல்ல. நீங்கள் இருக்கும் இடத்திலிருந்து நிலாவின் விட்டத்தை அதன் தூரத்தால் வகுப்பதே வானில் தோன்றும் அளவைத் தீர்மானிக்கிறது. அதன் 3,474.8 கிமீ விட்டத்தையும், பூமி–நிலா மையங்களுக்கு இடையிலான சராசரித் தூரமான 384,400 கிமீயையும் பயன்படுத்தினால், கோண விட்டம் தோராயமாக 0.52 பாகை கிடைக்கும். இது பயனுள்ள தோராயமான மதிப்பீடுதான்; குறிப்பிட்ட பார்வையிடும் இடத்துக்கான துல்லியமான கணிப்பு அல்ல.

பூமியின் அகலத்தில் நான்கில் ஒரு பங்குக்கும் அதிகமாக இருந்தாலும், ஒரு துணை வானில் சிறிய பகுதியையே ஏன் ஆக்கிரமிக்கிறது என்பதை இது விளக்குகிறது. விண்பொருள்களுக்கிடையிலான வெளி, அவற்றின் விட்டங்களுடன் ஒப்பிடும்போது மிகப்பெரியது. நிலா இன்னும் தொலைவில் இருந்தால், அதன் இயற்பியல் அளவு குறையாமலும், பூமியுடன் ஒப்பிடும் வழக்கத்திற்கு மாறான பெரிய நிலா–பூமி அளவு விகிதத்தை இழக்காமலும், அது சிறியதாகத் தோன்றும்.

நிலா புகைப்படங்களை ஒப்பிடும்போது இந்த வேறுபாடு ஒரு நடைமுறைச் சரிபார்ப்பை வழங்குகிறது. வெவ்வேறு குவியத் தூரங்கள், வெட்டப்பட்ட படங்கள் அல்லது முன்புறப் பொருட்களின் அமைப்புகளுடன் எடுக்கப்பட்ட படங்கள், நிலாவின் இயற்பியல் அளவில் மாற்றம் ஏற்பட்டதை நிரூபிக்க முடியாது. தோன்றும் விட்டத்தை அர்த்தமுள்ள வகையில் ஒப்பிட, படங்களின் அளவளாவு ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டும். நகரங்களுக்கான நிலா டாஷ்போர்டுகள், நிலவின் கட்டம் மற்றும் ஒளியூட்டத்துடன் அதன் தூரம், உயரம், திசைக்கோணம் ஆகியவற்றையும் வழங்குகின்றன; இவை அவதானிப்பைப் பதிவு செய்யப் பயனுள்ள சூழலைத் தருகின்றன. கேமரா அமைப்பை மாற்றாமல் வைத்திருந்து, தூரத்தையும் பதிவு செய்தால், நமது துணை பூமிக்கு அருகில் எவ்வளவு பெரியது என்ற மிக அடிப்படையான கேள்வியுடன் குழப்பாமல், நிலா தோன்றும் அளவில் ஏற்படும் மாற்றங்களை ஆராயலாம்.