मंगळ - आकारमान व घनता

सूर्यापासून जसजसे गुरूपर्यंत दूर जावे तसतसे ग्रहांचे आकारमान वाढलेले दिसते. मंगळ मात्र याला अपवाद आहे. मंगळाचा विषुववृत्तीय व्यास ६,७८७ किमी. म्हणजे पृथ्वीच्या व्यासाच्या निम्म्याहून थोडा अधिक आहे. विषुववृत्ताजवळ तो फुगीर असून ध्रुवांच्या दिशेत थोडा चपटा आहे. त्याचा ‘चपटेपणा’ (विषुववृत्तीय व्यास आणि ध्रुवीय व्यास यांतील फरकाला विषुववृत्तीय व्यासाने भागून येणारी राशी) ०.००९ आहे. मंगळाचे आकारमान पृथ्वीच्या आकारमानाच्या ०.१५ पट असून वस्तूमान पृथ्वीच्या वस्तुमानाच्या ०.११ पट आहे. त्याची सरासरी घनता ३.९५ ग्रॅ./सेंमी.३ असून ती पृथ्वीच्या घनतेच्या ७० टक्के आहे. यामुळे मंगळाच्या पृष्ठभागावरील गुरुत्वाकर्षण पृथ्वीच्या गुरूत्वाकर्षणाच्या फक्त ३८ टक्के आहे. पृथ्वीवरील १० किग्रॅ. वजनाच्या पदार्थाचे मंगळावर वजन केल्यास ते फक्त ३.८ किग्रॅ. भरेल. त्याचप्रमाणे पृष्ठीय गुरूत्वीय प्रवेग पृथ्वीच्या सु. ३८ टक्के असून तोविषुववृत्तावर ३७५ सेंमी./से.२ आणि ध्रुवांवर ३८० सेंमी./से.२ आहे. मंगळाच्या पृष्ठभागापासून निसटून जाण्यासाठी (गुरूत्वाकर्षणातून बाहेर पडण्यासाठी) कोणत्याही पदार्थाला सु. ५.१ किमी./से. इतका वेग (मुक्तिवेग) द्यावा लागेल. मंगळाच्या घनपृष्टाचे सरासरी तापमान -२३° से. च्या आसपास असून प्रतिक्षेप (प्रकाश परावर्तनक्षमता) ०.१६ आहे. मंगळाचा प्रतिक्षेप दाट वातावरण असलेल्या पृथ्वी व शुक्र यांहून कमी असला, तरी वातावरणविरहित किंवा नगण्य वातावरण असलेल्या खडकाळ चंद्राहून व बुधाहून अधिक आहे.

मंगळाला उपग्रह असल्यामुळे त्यांच्या आवर्तकालावरून मंगळाचे वस्तुमान काढण्यात आले. त्याचप्रमाणे मंगळाभोवती परिभ्रमण करीत ठेवलेल्या मानवनिर्मित अवकाशयानाच्या कक्षेवर होणाऱ्या परिणामांच्या अभ्यासाने ते वस्तुमान अधिक अचूकपणे निर्धारित केले गेले. उपग्रहांच्या पातबिंदूंच्या (उपग्रहांच्या कक्षा मंगळाच्या विषुववृत्तीय पातळीला ज्या बिंदूत छेदतात त्या बिंदूंच्या) वक्री गतीवरून मंगळाच्या घनतेविषयी कल्पना करता येते. यावरून सामान्यपणे पृथ्वीप्रमाणेच मंगळाचा गाभा घट्ट लोहमय असल्याचे दिसते. बाहेरील कवचाची जाडी सु. ५० किमी. असावी आणि ते सिलेकेटे, ऑक्साइडे, ॲल्युमिनियम व हायड्रेटेड सल्फेटाचे हलके खडक यांचे बनलेले असावे व त्यावरील वातावरणाची विरलता लक्षात घेता लोहमय गाभ्याचे आकारमान पृथ्वीच्या गाभ्याच्या मानाने लहान असले पाहिजे, असे दिसते. उच्च घनता असलेल्या गाभ्याचे स्वरूप आणि आकारमान या गोष्टी अजून अज्ञात आहेत. पृथ्वीच्या गतीइतक्या गतीने मंगळाचे अक्षीय परिभ्रमण होत असतानाही मंगळाला प्रभावी चुंबकत्व नाही. मरिनर अवकाशयानांद्वारे मिळालेल्या माहितीवरून मंगळाचे चुंबकीय क्षेत्र साधारणपणे पृथ्वीच्या चंद्राच्या चुबकीय क्षेत्राइतपत (म्हणजे पृथ्वीच्या चुंबकीय क्षेत्राच्या १/१,००० व १/१०,००० या दरम्यान) आहे, असे दिसून आले आहे. यावरून मंगळाच्या अंतर्भागी द्रव अवस्थेतील धातू नसावी. अवकाशयानांद्वारे केलेल्या मापनांवरून मंगळाच्या मातीमध्ये ३ ते ७% चुंबकीय खनिजे असून ते बहुधा मॅगहेमॅइट (लोह ऑक्साइडाचे मॅग्नेटाइट श्रेणीतील एक खनिजरूप) असावे.

अक्षीय व कक्षीय परिभ्रमण, ऋतुमान व तापमान : काही पौराणिक भारतीय ग्रंथांत मंगळ पृथ्वीपुत्र असल्याचा उल्लेख आहे आणि या पृथ्वीपुत्राचे आपल्या मातेशी काही बाबतींत उल्लेखनीय साम्यही आढळते. पृथ्वी व मंगळ स्वतः अक्षाभोवती परिभ्रमण करतात व त्यांचा आवर्तकाल जवळजवळ सारखाच आहे (पृथ्वी २३ ता. ५३ मि. ४ से.; मंगळ २४ तास ३७ मि. २३ से.) त्याचप्रमाणे त्यांचे अक्ष परिभ्रमण कक्षेच्या पातळीला काटकोनात नसून पातळीच्या लंबाशी जवळजवळ सारखाच कोन करतात. (पृथ्वी २३°  २७'; मंगळ २४° ५६' आणि यामुळे वर्षभरात अक्षांशानुसार होणारे दिनमानातील व रात्रिमानातील बदल आणि ऋतुमानातील बदल हे सुद्धा दोनही ग्रहांवर सारख्याच प्रकारचे आहेत.

मंगळाच्या अक्षाच्या उत्तर टोकाचा रोख हंस ताऱ्याच्या जवळील सहाव्या प्रतीच्या ताऱ्याकडे असल्यामुळे तो तारा मंगळाचा ध्रुव तारा झाला आहे. अक्षाचा रोख या ताऱ्याकडे  सतत ठेवून मंगळ सूर्याभोवती प्रदक्षिणा करीत असतो. पृथ्वीच्या कक्षेहून मंगळाची कक्षा अधिक विवृत्ताकारी असून कक्षेची विमध्यता (वर्तुळाकार कक्षेपासून होणारे विचलन दर्शविणारे गुणोत्तर) ०.०९३ आहे. याच्या दुपटीहून अधिक विमध्यता कुबेर (प्लुटो) व बुध यांच्या कक्षांची आहे. या विमध्यतेमुळे मंगळाची गती एकसारखी बदलत असते. मंगळाची सरासरी गती २४ किमी./ से. असून ती कक्षेच्या उपसूर्य बिंदूजवळ याहून अधिक आणि अपसूर्य बिदूजवळ याहून कमी असते. मंगळाच्याकक्षेतील वसंतसंपातापासून शरदसंपातापर्यंत जाण्यास मंगळाला वर्षाच्या दिवसांच्या निम्म्याहून अधिक दिवस लागतात कारण या कक्षार्धात अपसूर्य बिंदू येत असल्यामुळे मंगळ सरासरी गतीहून कमी गतीने जात असतो. हा कालावधी जवळजवळ ३७१ दिवसांचा आहे. या कालावधीत विषुववृत्तापासून २४° ५६' उत्तर अक्षांशापर्यंतच्या कोणत्या तरी एका अक्षांशावर सूर्य डोक्यावर असतो.

उत्तर गोलार्धात या वेळी वसंत व उन्हाळा हे ऋतू असतात. या ऋतुमानाच्या वेळी मंगळाची गती कमी असते आणि मंगळ सूर्यापासून दूर गेलेला असल्यामुळे पृष्ठभागावर पडणारे सौर प्रारण (सूर्यापासून येणारी तरंगरूपी ऊर्जा) कमी प्रभावी असते. परिणामी मंगळाच्या उत्तर गोलार्धातील उन्हाळा दीर्घमुदतीचा व सौम्य असतो आणि या वेळी दक्षिण गोलार्धात असणारा शरद व हिवाळा हे ऋतूही दीर्घ मुदतीचे (१८२ दिवस) पण तीव्र असतात. याच्या उलट परिस्थिती मंगळ शरदसंपातापासून वसंतसंपाताकडे जाताना होते. या वेळी मंगळाची गती सरासरी गतीहून अधिक असते आणि मंगळाचे सूर्यापासूनचे अंतर सरासरी अंतरापेक्षा कमी होते. मंगळ उपसूर्य बिंदूच्या आसपास असताना त्यावर पडणारे सौर प्रारण जवळजवळ ४४ टक्क्यांनी अधिक असते. या वेळी उत्तर गोलार्ध सूर्याच्या विरूद्ध दिशेस कललेला असून तेथे हिवाळा व दक्षिण गोलार्धात उन्हाळा असतो. यामुळे दक्षिण गोलार्धातील उन्हाळा तीव्र व कमी मुदतीचा असतो आणि उत्तर गोलार्धातील हिवाळा सौम्य व कमी मुदतीचा (१६० दिवस) असतो. यामुळे दक्षिण गोलार्धात दोनही ऋतूंमधील हवामान तीव्र असते. मंगळाच्या एका गोलार्धातील चार ऋतूंचे कालावधी असमान असून हे कालावधी पृथ्वीवरील ऋतूंच्या कालावधींच्या जवळजवळ दुप्पट आहेत.

मंगळावरील ऋतूंच्या कालावधींतील जास्तीत जास्त फरक ५३ दिवसांचा आहे. पृथ्वीवरील ऋतूंच्या कालावधीत असा फरक फक्त ४ दिवसांचा आहे.

पृथ्वीचा अक्ष व मंगळाचा अक्ष हे भिन्न दिशांकडे (सु. ९० अंशांचा कोन करून) रोखलेले असल्यामुळे कोणत्याही एका वेळी पाहिल्यास त्याच्यावरील ऋतू भिन्न असतात. मात्र ऋतुमानाचे आरंभ जवळपास एकाच वेळी होतात. ज्या वेळी पृथ्वीच्या उत्तर गोलार्धात वसंत ऋतूस आरंभ होतो, त्या सुमारास मंगळाच्या उत्तर गोलार्धात उन्हाळा सुरू होतो.

तापमान

मंगळ ग्रहाच्या पृष्ठभागाच्या सरासरी व कमाल तापमानाचा अंदाज प्रारणासंबंधीचा श्टेफान-बोल्ट्समान नियम व सौरांक या दोहोंवरून करता येतो. सूर्यापासून मंगळ पृथ्वीपेक्षा अधिक दूर असल्यामुळे मंगळाचे सरासरी तापमान पृथ्वीच्या सरासरी तापमानापेक्षा कमीच आहे. घनपृष्ठाचे सरासरी तापमान- २३° से. आहे. कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे अणू उष्णतेचे प्रकीर्णन (विखुरण्याची क्रिया) त्वरेने करीत असल्यामुळे वातावरणाच्या खालच्या थरांच्या व पृष्ठभागाच्या तापमानात जलद बदल घडून येतात.

विषुववृत्ताजवळ दैनंदिन तापमानात ८०° ते १००° से. पर्यंत फरक पडतो. दैनिक तापमान-८° ते - ९०° से. इतके असते. २० किमी. उंचीवरील तापमान- १०८° से. च्या जवळपास असते. उत्तर ध्रवाचे उन्हाळ्यातील तापमान दिवसा- ३०° से. व रात्री -८०° से. होते.

वातावरण

मंगळावरील पांढरे किंवा पिवळट ढग स्थानांतर करताना आढळतात. त्याचप्रमाणे जंबुपार (दृश्य व वर्णपटातील जांभळ्या रंगाच्या पलीकडील अदृश्य) प्रकाशातील मंगळाचे आकारमान हे अवरक्त (दृश्य वर्णपटातील तांबड्या रंगाच्या अलीकडील अदृश्य) प्रकाशातील आकारमानाहून मोठे दिसते (वातावरणात जंबुपार किरणांचे प्रकीर्णन अधिक होते). यावरून मंगळाला वातावरणाचे आवरण असावे याची कल्पना पूर्वी आलेली होती. वातावरणाच्या खालच्या थरात मंगळाच्या अंतरंगातून उत्सर्जित झालेला कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू असून तो वातावरणाचा प्रमुख घटक असल्याचा शोध जेरार्ड पी. कुइपर यांनी १९५२ मध्ये लावला. अल्प प्रमाणात पाण्याचे वाफ, कार्बन मोनॉक्साइड, आर्‍गॉन व निऑन यांचेही अस्तित्व असल्याचे आढळले होते. अवकाशयानाद्वारे अलीकडे मिळविलेल्या माहितीनुसार मंगळाच्या वातावरणात ९५% कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू असून २.७% नायट्रोजन व १.७% आर्‍गॉन आहे. वातावरणाचे आवरण अतिशय पातळ असून पृष्ठभागाजवळ वातावरणाचा दाब सु. ६ ते ७ मिलिबार म्हणजे पृथ्वीवरील वातावरणीय दाबाच्या १/२०० पट आहे. पुरातन दाट वातावरणातून अणूची संख्या घटत जाऊन सध्याचे पातळ आवरण बनले असावे.

मंगळाच्या वातावरणात ओझोनाचे प्रमाण फारच कमी असल्यामुळे मंगळाचा पृष्ठभाग व नजीकचे वातावरणाचे थर जंबुपार किरणांपासून सुरक्षित नाहीत. त्यामुळे वायूंचे रेणू उत्तेजित होतात आणि मुक्तिवेगाहून अधिक वेग प्राप्त झालेले रेणू (मुक्तिवेग ५.१ किमी./से.) अवकाशात निघून जातात. मंगळावरील कमी तापमानमुळे (खडकाखालच्या मातीचे तापमान-४३° से.) कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू व पाण्याची वाफ मंगळाच्या पृष्ठभागाला बर्फाच्या स्वरूपात चिकटून असतात आणि ऋतुमानांतील बदलानुसार ध्रुवीय टोप व वातावरण यांमध्ये त्याचे अभिसरण चालू असते. हिवाळी गोलार्धावरील वातावरणात पाण्याच्या वाफेचे प्रमाण खूप कमी असते व त्यामध्ये दैनंदिन चढ-उतारही होतात. वातावरणाचे सरासरी तापमान -६८° से. आढळते. ४० किमी. उंचीवर ऑक्सिजन आणि हायड्रोजन या वायूंचे अणू आढळतात व तापमान -७७° से. च्या जवळपास असते. वातावरणाच्या पहिल्या १० किमी. पर्यंत कार्बन डाय-ऑक्साइड वायू असून ७५ किमी. वर कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूचे कण उत्तेजित अवस्थेत आढळतात.

पृथ्वीवरील वातावरणाशी तुलना केल्यास मंगळाचे सध्याचे वातावरण कोरडेच असल्यासारखे आहे. दाब व तापमान यांचा विचार केल्यास मंगळाच्या पृष्ठभागाजवळील वातावरण पृथ्वीच्या ३० ते ४० किमी. वरील वातावरणाशी जुळते आहे. उन्हाळी व हिवाळी गोलार्धातील वातावरणीय दाबाच्या मापनावरून असे दिसते की, वातावरणातील एकूण कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूपैकी ३०% वायू हिवाळी गोलार्धातील ध्रुवावर गोठतो. उन्हाळ्यात त्याचे संप्लवन (घन अवस्थेतून एकदम वायुरूप अवस्थेत जाणे) होते व विषुववृत्त ओलांडून तो दुसऱ्या गोलार्धात जातो. मंगळाच्या वातावरणात निऑन, आर्गॉन, क्रिप्टॉन आणि झेनॉन हे अक्रिय (इतर मूलद्रव्यांशी सहजपणे रासायनिक विक्रिया न होणारे) वायू अगदी अल्प प्रमाणात आहेत.

वारे

मंगळावरील वातावरणाचे एकंदर वस्तूमान कमी असल्यामुळे ते झटकन तापते आणि त्यामुळे दैनंदिन तापमानात मोठे चढ-उतार होत असल्याने ते प्रक्षोभी बनलेले आहे. रात्रीच्या व दिवसाच्या तापमानात खूप तफावत पडत असल्यामुळे तेथे प्रभावी वारे निर्माणहोतात. त्यांचा वेग ताशी ८ ते ४० किमी. असून त्यांच्या दिशा बदलत्या राहतात. धुळी वादळात वाऱ्याचा वेग ताशी २०० किमी. हून अधिक होतो. मंगळ धुलिमय असल्यामुळे त्याच्या पृष्ठभागावर वाऱ्याने निर्माण झालेले पट्टे काही ठिकाणी दिसतात.

धुळीची वादळे

मंगळाचे पातळ वातावरण, कमी आर्द्रता, अशनीचे (बाह्य अवकाशातून ग्रहाच्या पृष्ठभागावर येऊन पोहोचलेल्या पदार्थाचे) आघात आणि सुप्त व जागृत ज्वालामुखी यांमुळे मंगळ धुलीमय ग्रह बनला आहे. मंगळाच्या दक्षिण गोलार्धावरील उन्हाळा अधिक प्रखर असल्यामुळे दक्षिण गोलार्धाच्या वसंत ऋतूच्या अखेर धुळीचे वादळ होण्यास अनुकूल अशी परिस्थिती उद्भवते. उत्तर ध्रुव टोपावरील कोरड्या बर्फाचा प्रतिक्षेपही यास कारणीभूत होत असावा, असे काहींचे मत आहे. कक्षेच्या उपसूर्य बिंदूतून जाताना मंगळाचा जो अक्षांश सूर्यासमोर येतो त्यावर पडणाऱ्या कमाल तीव्रतेच्या सौर प्रारणामुळे हवा खूप तापते. हवेमध्ये ऊर्ध्वगामी (वरच्या  दिशेने जाणारे) प्रवाह निर्माण होऊन त्यांबरोबर धूळ वर उचलेली जाते आणि धुळीचा ढग तयार होतो. तो काही दिवस उत्तर-दक्षिण दिशेत विस्तार पावत असतानाच कित्येक हजार किमी. पर्यंत पसरतो. या वेळी तो लांबट तेजस्वी डागासारखा दिसतो. या धुळीच्या पट्ट्यामुळे तापमान प्रवणता (तापमान बदलाची त्वरा) वाढते व त्यामुळे वातावरणातील अभिसरण अधिक प्रभावी होऊन स्थानिक स्वरूपाची धुळी वादळे निर्माण होतात. उच्च स्तरांतील वाऱ्याबरोबर धुळीचा लांबट ढग पश्चिमेकडे पसरत जाऊन लवकरच सर्व दक्षिण गोलार्ध व काही वेळा उत्तर गोलार्ध आच्छादून टाकतो. अशा मोठ्या धुळी वादळात धूळ ५० किमी. उंचीपर्यंत उचलली जाते. धूळ सर्व ग्रहावर पसरल्यावर ग्रहावरील तापमान प्रवणता कमी होत जाते व वादळ निवळू लागते. अशा तऱ्हेने वादळ निवळण्यास काही महिने लागतात. हेलस खोऱ्याच्या पश्चिमेकडील नोएकीस (३०° द., ३२०° प.) प्रदेशात धुळी वादळास सुरूवात होते असे आढळून आले आहे.

कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूच्या वातावरणात पृष्ठभागाचे तापमान नजीकच्या वातावरणाच्या थरांच्या तापमानापेक्षा २५° ते ३०° से. अधिक असू शकते. यामुळेही स्थानिक स्वरूपाची धुळी वादळे निर्माण होत असतात. मंगळावरून पाहताना मंगळाचे आकाश गुलाबी रंगाचे दिसत असल्याचे व्हायकिंग लँडर या अमेरिकेने १९७६ मध्ये मंगळाच्या पृष्ठभागावर उतरविलेल्या प्रयोगशाळेद्वारे घेतलेल्या छायाचित्रांवरून दिसून आले आहे.

धुळी वादळ ओसरल्यावर सूक्ष्म पांढरट धुळीचे आवरण सर्व पृष्ठभागावर बसते व नवीन धुळी वादळात ही पांढरी धूळ वाऱ्याबरोबर निघून गेल्यावर ते भाग काळे दिसावयास लागतात, असे आढळून आले आहे.

प्रभावी धुळी वादळांची सुरूवात क्रमाक्रमाने कित्येक वर्षांनी विषुववृत्ताच्या नजीकच्या प्रदेशात उत्तरेकडून दक्षिणेकडे व दक्षिणेकडून उत्तरेकडे होत असावी, असे तेथील भौगोलिक परिस्थितीवरून वाटते. परांचनाच्या परिणामाने (बाह्य परिपीडन प्रेरणांमुळे परिभ्रमण अक्षात निर्माण होणाऱ्या कोनीय वेगाने) मंगळाच्या अक्षाच्या रोखाची दिशा अवकाशात सावकाश बदलत जाऊन सु. ५०,००० वर्षांत त्याची एक प्रदक्षिणा पूर्ण होते. त्यामुळे मंगळ उपसूर्य बिंदूतून जाताना २५ उ. अक्षांशापासून २५ द. अक्षांशापर्यंतचे प्रदेश क्रमाक्रमाने सूर्यासमोर येत जाऊन त्यानुसार धुळी वादळ निर्माण होणाऱ्या प्रदेशांत बदल होत गेला असावा असे दिसते.

ढग

मंगळाच्या शीत पृष्ठभागाखाली पाणी स्थायी बर्फाच्या स्वरूपात आहे. त्यातील काही अंशाचे संप्लवन होऊन वाफ होते आणि ती वातावरणात जाऊन ढग वनतात. मंगळावरील ढगांत गोठलेल्यापाण्याचे स्फटिक व कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूच्या शुष्क बर्फाचे कण असतात. शुष्क बर्फाचे ढग ध्रुवीय प्रदेशांत व ज्वालामुखीसारख्या उंचावरील प्रदेशावर दिसतात. मध्य अक्षांशांवर हिवाळ्यात तापमान- ८३° से. च्या आसपास असते. तेथे पाण्याच्या बर्फाच्या स्फटिकांचे ढग आढळतात आणि त्यांचे आकारमान व विस्तार दररोज बदलत असतात. टेकड्यांसारख्या उंच प्रदेशाजवळ ऊर्ध्वगामी प्रवाह निर्माण होऊन तेथे स्थानिक स्वरूपाचे ढग बनतात. उन्हाळ्यात वातावरणात पाण्याच्या वाफेचे प्रमाण वाढत असल्यामुळे ढग अधिक प्रमाणात आढळतात. कार्बन डाय-ऑक्साइडाचे शुष्क बर्फ धुलीच्या कणांना चिकटून बसते व त्यांचेही ढग बनतात. पाण्याच्या बर्फापासून बनलेल्या ढगांच्या कडा अस्पष्ट असून शुष्क बर्फाने बनलेल्या ढगांच्या कडा स्पष्ट दिसतात. सूर्योदयाच्या सुमारास पाण्याच्या बर्फाचे धुके तयार होऊन बर्फाचे कण पृष्ठभागाजवळील वातावरणाच्या स्तरांत तरंगत असतात. ध्रुवीय प्रदेशांत मोठ्या विवरांच्या वाताविमुख अंगास वाऱ्याच्या दिशेने एकापुढे एक ऊर्ध्वगामी व अधोगामी प्रवाह निर्माण होऊन ऊर्ध्वगामी प्रवाहांत ढग निर्माण होतात.

लेखक: वि. वि. मोडक / य. रा. नेने / अ. ठाकूर.

माहिती स्रोत: मराठी विश्वकोश