नए अध्ययन से पता चलता है कि कनाडा से साइबेरिया तक पृथ्वी के उत्तरी चुंबकीय ध्रुव के बहाव ने पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर में मध्य-उच्च अक्षांशों में आवेशित कणों की प्रवेश ऊंचाई को प्रभावित किया है। इलेक्ट्रॉन, क्वार्क, प्रोटॉन और आयनजैसे विद्युत आवेश वाले ये कण उत्तरी रोशनी या अरोरा के लिए जिम्मेदार हैं, इनके व्यवहार को समझने से अंतरिक्ष के मौसम की बेहतर भविष्यवाणी की जा सकती है और हमारी उपग्रह प्रणालियों की सुरक्षा की जा सकती है।
पृथ्वी का चुंबकीय क्षेत्र, ग्रह के कोर द्वारा निर्मित सुरक्षा कवच, चुपचाप बदल रहा है। यह अदृश्य बल क्षेत्रकम्पास का मार्गदर्शन करने और हमें हानिकारक सौर हवाओं से बचाने में मदद करता है, यह एक सदी से अधिक समय से बदल रहा है। वैज्ञानिकों ने देखा कि जो उत्तरी चुंबकीय ध्रुव 1990 तक कनाडा में स्थित था, वह धीरे-धीरे लेकिन लगातार साइबेरिया की ओर बढ़ गया है। 2020 तक यह लगभग 50 किलोमीटर प्रति वर्ष की आश्चर्यजनक गति से आगे बढ़ रहा था। हालाँकि यह मामूली भौगोलिक समायोजन की तरह लग सकता है, लेकिन अंतरिक्ष में आवेशित कणों के व्यवहार के तरीके पर इस बदलाव के महत्वपूर्ण परिणाम सामने आए।
पृथ्वी के मैग्नेटोस्फीयर में, विकिरण बेल्ट नामक क्षेत्र, प्रोटॉन और इलेक्ट्रॉनों जैसे ऊर्जावान आवेशित कणों को रखता है। ये कण, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र से प्रभावित होकर ग्रह के चारों ओर घूमते, उछलते और बहते हैं। लेकिन ये कण कहां समाप्त होते हैं—और वे पृथ्वी के कितने करीब आते हैं—यह चुंबकीय क्षेत्र की ताकत और आकार पर निर्भर करता है। वैज्ञानिक यह जांचने की कोशिश कर रहे हैं कि उत्तरी चुंबकीय ध्रुव की गति इन कणों के पथ को कैसे बदल देती है।
विज्ञान और प्रौद्योगिकी विभाग (डीएसटी) के स्वायत्त संस्थान, भारतीय भू-चुंबकत्व संस्थान के शोधकर्ताओं ने सिमुलेशन मॉडल का उपयोग करके इन कणों के प्रक्षेप पथ का अनुकरण करने का निर्णय लिया। उन्होंने ऊर्जावान प्रोटॉन की ऊंचाई में परिवर्तन की मात्रा निर्धारित करने के लिए IGRF-13 (अंतरराष्ट्रीय भू-चुंबकीय संदर्भ क्षेत्र) मॉडल के आधार पर त्रि-आयामी सापेक्षतावादी परीक्षण कणों का अनुकरण किया।
सुश्री आयुषी श्रीवास्तव, डॉ. भारती कक्कड़ और डॉ. अमर कक्कड़ ने पाया कि वर्ष 1900 में, कनाडाई क्षेत्र के पास, जहां चुंबकीय क्षेत्र अधिक मजबूत था, कण अधिक ऊंचाई पर बने रहते थे। लेकिन वर्ष2020 तक कहानी कुछ और थी। जैसे ही उत्तरी ध्रुव साइबेरिया की ओर स्थानांतरित हुआ, कनाडा में चुंबकीय क्षेत्र कमजोर हो गया जबकि साइबेरिया में चुंबकीय क्षेत्र मजबूत हो गया।
एडवांसेज इन स्पेस रिसर्च जर्नल में प्रकाशित अध्ययन के अनुसार, इस बदलाव ने साइबेरियाई देशांतर पर कणों को पृथ्वी के वायुमंडल में गहराई तक जाने की अनुमति नहीं दी। कुछ कणों के लिए, वे जिस न्यूनतम ऊंचाई तक पहुंच सकते थे (जिसे प्रवेश ऊंचाई कहा जाता है) वह साइबेरिया के ऊपर 400 से 1200 किलोमीटर तक बढ़ गई। ऐसा इसलिए है क्योंकि साइबेरिया में उत्तरी चुंबकीय क्षेत्र बहाव द्वारा निर्मित मजबूत चुंबकीय क्षेत्र प्रवणता परिवेश चुंबकीय क्षेत्र के साथ संपर्क करती है और ऐसा बल बनाती है, जो आवेशित कणों के प्रक्षेपवक्र को बदल देता है। परिणामस्वरूप, कण बाहर की ओर विक्षेपित हो जाते हैं, जिससे उन्हें साइबेरियाई क्षेत्र में पृथ्वी के निकट आने से प्रभावी रूप से रोका जाता है।
कण गतिशीलता पर भू-चुंबकीय क्षेत्र विविधताओं के इस तरह के प्रभाव का वास्तविक दुनिया पर प्रभाव पड़ता है। ध्रुवीय कक्षाओं में इन क्षेत्रों से गुजरने वाले उपग्रह, ड्रैग के विभिन्न स्तरों (उच्च ऊर्जा और वायुमंडलीय कणों की टक्कर से हीटिंग के कारण वायुमंडलीय घनत्व में परिवर्तन से निर्मित प्रतिरोधी बल) का अनुभव कर सकते हैं।यह इस बात पर निर्भर करता है कि कितने गहरे आवेशित कण वायुमंडल में प्रवेश करते हैं। इन कणों द्वारा जमा की गई ऊर्जा भी वायुमंडल को गर्म कर सकती है, इसका घनत्व बदल सकती है और उपग्रह पथों को प्रभावित कर सकती है।
चित्र 1: 1900 से 2020 तक उत्तरी चुंबकीय बहाव का प्रतिनिधित्व। सफेद तारांकन और बिंदु संबंधित गोलार्धों के लिए संबंधित वर्षों के लिए अधिकतम चुंबकीय क्षेत्र और चुंबकीय ध्रुव के स्थान का प्रतिनिधित्व करते हैं
