कालमापन

कोणतीही घटना घडण्याच्या संदर्भात काल ही एक मूलभूत संकल्पना आहे. कालमापनामध्ये एखादा निर्देश क्षण म्हणजे शून्य बिंदू संदर्भ मानणे व एखादे प्रमाणित कालांतर प्रस्थापित करणे या दोन महत्त्वाच्या बाबी आहेत.

निसर्गतः ज्या घटनांची पुनःपुन्हा आवृत्ती होते, त्याचा कालमापनाचे प्रमाण किंवा मापक्रम ठरविण्याकरिता उपयोग होतो. उदा., (१) सूर्योदय -सूर्यास्त, (२) सुर्याचे याम्योत्तर संक्रमण (सूर्य मध्यान्ही येणे), (३) अमावास्या - पौर्णिमा, (४) पृथ्वीचे सूर्याभोवतीचे कक्षीय परिभ्रमण, (५) लंबकाचे आंदोलन, (६) अणूंच्या पुंज (क्वांटम) स्थितीत होणाऱ्‍या बदलांमुळे [→ अणु व आणवीय संरचना ] निर्माण होणाऱ्‍या विद्युत् चुंबकीय प्रारणाची कंप्रता (प्रतिसेकंदास होणारी कंपन संख्या) इत्यादी. अर्थात मापक्रम पृथ्वीवर कोठेही वापरला असता कालाचे संख्यात्मक मूल्य काही एका ठराविक सूक्ष्म मर्यादेत कायम येणे आवश्यक आहे. वरील घटनांपैकी पहिली व दुसरी दररोज घडणारी, तर तिसरी घटना महिन्याने व चौथी एक वर्षाने होणारी आहे. सूर्योदय, सूर्यास्त व सूर्याचे याम्योत्तर संक्रमण हे पृथ्वीच्या अक्षीय परिभ्रमणावर अवलंबून असतात. अमावास्या व पौर्णिमा या चंद्र व सुर्य यांच्या सापेक्ष स्थानांवर तर पृथ्वीचे कक्षीय परिभ्रमण हे तिच्या वार्षिक गतीवर अवलंबुन असते यांतील कोणताही प्रकार आणि त्याच्या लागोपाठ होणाऱ्‍या आवर्तनातील कालांतर हे कालमापनाचे एकक होऊ शकेल. सूर्योदय -सूर्यास्तापेक्षा याम्योत्तर संक्रमणावरून कालमापनाचे एकक जास्त सूक्ष्मपणे ठरविता येते. आतापर्यंत सामान्यतः पृथ्वीच्या अक्षीय परिभ्रमणावर म्हणजेच माध्य (सरासरी) सौर दिनावर आधारलेला कालमापक्रम वापरला जात होता. तथापि आता पृथ्वीच्या सुर्याभोवतील पक्षीय परिभ्रमणावर आधारलेला ग्रहपंचांगी (एफेमेरीस) कालमापक्रम आणि अणूंच्या पुंजस्थितीत होणाऱ्‍या बदलांवर आधारलेला आणवीय कालमापक्रम हेही वापरण्यात येत आहेत. पूर्वी माध्य सौर दिनावर आधारलेले सेकंद हे कालाचे मूलभूत एकक मानण्यात येत होते. तथापि १९५६ मध्ये त्याऐवजी ग्रहपंचांगी सेकंद हे मुलभूत एकक मानण्यात यावे असे ठरविण्यात आले. १९६४ मध्ये सिझियम (१३३) च्या अणूची कंप्रता ही सेकंदाची व्याख्या करण्यासाठी प्रमाणभूत ठरविण्यात आली. माध्य सौर काल हा ग्रहपंचांगी काल आणि आणवीय काल या दोहोंच्या तुलनेने किंचित अधिक बदलता आहे.

वरील निरनिराळ्या कालमापक्रम पद्धती निरनिराळ्या कामांसाठी वापरण्यात येतात. खगोलीय मार्गनिर्देशनासाठी माध्य सौर काल, तर ग्रह आणि उपग्रह यांच्या गतीच्या अभ्यासासाठी ग्रहपंचांगी काल उपयुक्त ठरतो.

याम्योत्तर संक्रमण पद्धती

दिवसाच्या एककासाठी पुढील याम्योत्तर संक्रमणे (खगोलीय ध्रुवातून जाणारे व निरीक्षकाच्या क्षितिजाला दक्षिण आणि उत्तर बिंदूंत छेदणारे तसेच निरीक्षकाच्या बरोबर डोक्यावरील खगोलावरील बिंदूतून म्हणजे खस्वस्तिकातून जाणारे वर्तुळ ओलांडण्याच्या घटना) निवडण्यात येतात :

(१) दृश्य (किंवा स्पष्ट) सूर्याचे,

(२)माध्य सूर्याचे,

(३)एखाद्या ताऱ्‍याचे,

(४)संपात बिंदूचे (सूर्य त्याच्या वार्षिक भासमान गतीमध्ये जेथे खगोलीय विषुववृत्त ओलांडतो त्या बिंदूचे) संक्रमण. यांच्या लागोपाठ होणाऱ्‍या दोन संक्रमणांच्या कालांतरास एक दिवस अशी संज्ञा आहे. या घटनांना समान कालांतर लागत नसल्याने वेगवेगळ्या प्रकारचे दिवस होतात.

(१)दृश्य दिन किंवा सौर दिन: दृश्य सूर्याचे एक याम्योत्तर संक्रमण होऊन लगेच पुढचे याम्योत्तर संक्रमण होण्यास जे कालांतर लागते, त्यास सौर दिन म्हणतात. परंतु पृथ्वी सूर्याभोवती फिरत असताना तिचा दैनिक कोनीय वेग सारखा नसतो. कारण तिची कक्षा वर्तुळाकार नसून विवृत्तीय (लंबवर्तुळाकार) आहे. म्हणजेच या सौर दिनाचे कालांतर प्रत्येक दिवशी सारखे नसते. पृथ्वी उपसूर्य बिंदूत (पृथ्वीच्या कक्षेतील सूर्यापासून सर्वांत जवळच्या बिंदूत) असताना तिचा कोनीय वेग जास्त असतो, तर अपसूर्य बिंदूत (सूर्यापासून सर्वांत दूरच्या बिंदूत) असताना तो कमी असतो. यामुळे काही सौर दिन मोठे तर काही लहान असतात म्हणून सौर दिन हा कालमापनाचे प्रमाणित एकक होऊ शकत नाही. यासाठी ज्योतिर्विदांनी माध्य सौर दिनांची संकल्पना योजली.

(२) माध्य सौर दिन: समजा, सूर्य वसंतसंपाती आहे व त्याच वेळी एक कल्पित माध्य सूर्यही तेथेच आहे. दृश्य सूर्य ज्यावेळी त्याच्या असमान वेगाने फिरू लागेल त्याच वेळी सुरुवात करून माध्य सूर्य मात्र विषुववृत्तावरून एकविध (एकसारख्या) कोनीय वेगाने चालू लागेल असे समजू. दृश्य सूर्य एक प्रदक्षिणा करून पुन्हा वंतसंपाती येईल व माध्य सूर्यही विषुववृत्तवरुन फेरी करून त्याच वेळी वंसतसंपाती येऊन पोहोचेल. म्हणजेच दृश्य सूर्य आणि माध्य सूर्य यांचे वार्षिक कालांतर एकच आहे. पण दृश्य सूर्याचा दैनिक कोनीय वेग विचलित व कमी अधिक असतो आणि माध्य सूर्याचा एकविध असतो. माध्य सूर्याच्या दोन लागोपाठ होणाऱ्‍या याम्योत्तर संक्रमणांमधील कालांतरास माध्य सौर दिन म्हणतात. सौर वर्षात ३६५.२४२२ माध्य सौर दिन म्हणतात. पण व्यवहारात वर्षातील दिवस पूर्ण असणे आवश्यक असल्यामुळे व्यावहारिक वर्ष ३६५ दिवसांचे मानून उरलेल्या ०.२४२२ दिवस एवढ्या फरकासाठी, दर चार वर्षांनी हा फरक ०.९६८८ दिवस इतका साचल्यावर चाराने भाग जाणाऱ्‍या इसवी सनाच्या वर्षात फेब्रुवारीचा एक दिवस वाढवून(२९ दिवस करून ) वर्षाचे ३६६ दिवस धरतात व हा फरक भरून काढला जातो. अशा वर्षाला लीप वर्ष म्हणतात. ही योजना पोप ग्रेगरी यांनी अकराव्या शतकात पंचांग सुधारणा करताना केली. अधिक राहिलेल्या( ०.०३१२ दिवस ) फरकासाठी ज्या शतकास चाराने भाग जातो त्याचे शेवटचे वर्ष लीप वर्ष मानण्यात येते ( उदा.,इ.स. २०००.) माध्य सौर दिन व दृश्य सौर दिन यांच्यामध्ये ० ते १६ मिनिटांचा फरक पडतो. याला ⇨ कालांतर संस्करण म्हणतात. नेहमीची प्रचारातील घड्याळे माध्य सूर्याच्या याम्योत्तर संक्रमणावरच आधारलेली असतात.

(३)माध्य नाक्षत्र दिन: कोठल्याही ताऱ्‍याने एकदा याम्योत्तर संक्रमण केल्यापासून पुन्हा याम्योत्तर संक्रमण करीपर्यंत जे कालांतर होते त्यास नाक्षत्र दिन म्हणतात. सर्व तारे आकाशपटलावर खिळविल्यासारखे असून जरी त्यांनी दैनिक अक्षीय परिभ्रमणात भाग घेतला, तरी त्यांची परस्पर सापेक्ष कोनीय अंतरे बदलत नाहीत. ताऱ्‍यांना अगदी अत्यल्प अशी दीर्घकालीन गती असते. पण त्यांचा परिणाम इतका थोडा असतो की, गेल्या कित्येक शतंकात ताऱ्‍यांची खगोल सापेक्ष व परस्पर सापेक्ष अंतरे बदललेली नाहीत. त्यामुळे नक्षत्रांचे मानलेले आकार शतकानुशतके कायम आहेत. म्हणून तारे स्थिर आहेत असे मानले जाते. माध्य सौर दिन २४ तासांचा धरला तर माध्य नाक्षत्र दिन २३ तास, ५६ मिनीटे, ४,०९०५४ सेंकद इतका असतो. तारामंडळातून सूर्यास पश्चिमेकडून पूर्वेकडे सापेक्ष गती असल्याने ताऱ्याचे याम्योत्तर संक्रमण दुसऱ्‍या दिवशी सु. चार मिनिटे अगोदर होऊन जाते. प्रत्येक वेधशाळेत २३ तास, ५६मिनिटे आणि ४.०९०५४ सेंकद एवढ्या वेळात तासकाट्याचे २४ फेरे होतील असे एक घड्याळ असते. त्याला नाक्षत्र घड्याळ म्हणतात. याच्या मदतीने काही सुपरिचित ताऱ्‍याचे याम्योत्तर संक्रमण काल अचूक मोजता येतात.

(४)सांपातिक दिन : संपात बिंदूच्या लागोपाठ येणाऱ्‍या दोन याम्योत्तर संक्रमणांतील कालांतरास सांपातिक दिन म्हणतात. ⇨ अक्षांदोलनामुळे संपात बिंदूस उलट गती असते. त्यामुळे त्याला ताऱ्‍यांसापेक्ष उलट गती असते . त्यामुळे त्याला ताऱ्‍यांसापेक्ष उलट गती असते ( प्रतिवर्षी सु. ५० सेंकद ).

दिवसाच्या एक चोविसांश भागास तास अगर होरा म्हणतात. माध्य सूर्य याम्योत्तरवृत्तावर आला म्हणजे १२ वाजले असे समजतात. पुढे दर होराकोनास एक तास याप्रमाणे माध्य सूर्याच्या एका प्रदक्षिणेत २४ तास होतात. १ तास= ६० मिनिटे आणि १ मिनिटे= ६० सेंकद म्हणजे एका दिवसाच्या१/ ८६,४०० भागास म्हणजे सेंकदास कालाचा एकक मानण्यात येते. प्राचीन भारतीय ज्योतिषशास्त्रात १ दिवस =६० घटका, १ घटका = ६० पळे, १ पळ= ६० विपळे अशी विभागणी होती.

विसाव्या शतकाच्या पूर्वार्धात झालेल्या संशोधनावरून पृथ्वीचे अक्षीय परिभ्रमण बदलते आहे असे प्रस्थापित झाले आणि त्यावरून माध्य सौर दिनानुसार वेळ दर्शविणाऱ्‍या एकोणिसाव्या शतकातील एका घड्याळात नऊ सेकंदांपर्यंत चूक आढळून आली. माध्य सौर कालात होणाऱ्‍या बदलांसंबंधी अद्यापि पुरेसे ज्ञान झालेले नाही. तथापि याचे प्रमूख कारण पृथ्वीच्या अंतर्भागातील द्रायू (द्रवरूप आणि वायुरूप) पदार्थांची हालचाल हे आहे, असे संशोधनान्ती समजले आहे.

स्थानिक वेळ किंवा निजकाल

पृथ्वीवरील सर्व ठिकाणी माध्य सूर्य एकाच वेळी याम्योत्तर संक्रमण करीत नाही. त्यामुळे पृथ्वीवरील सर्व ठिकाणी एकच स्थानिक वेळ असणे शक्य नाही. तथापि पृथ्वीवरील एकाच रेखावृत्तावर पण निरनिराळ्या अक्षवृत्तावर असणाऱ्‍या ठिकाणी एकच स्थानिक वेळ असते. पण पूर्वेस प्रत्येक रेखांशास ४ मिनिटे किंवा १५ रेखांशांस एक तास या प्रमाणात पुढे व पश्चिमेस त्याच प्रमाणात मागे अशी स्थानिक वेळ असते. इंग्लंडमधील ग्रिनिच हे ठिकाण व दोन्ही ध्रुव यांतून जाणारे वृत्ताधं ०^० रेखावृत्त आणि वृत्ताचा विरुद्ध बाजूचा अर्धा भाग १८०^० रेखावृत्त असे मानण्यात येते. कोणत्याही क्षणाचा ग्रिनिच माध्य काल मिळाला म्हणजे पृथ्वीवरील कोणत्याही ठिकाणची स्थानिक वेळ काढता येते. मुंबईचे रेखांश ७३ पूर्व असे आहेत म्हणून ग्रिनिचला दुपारी १२ वाजलेले असतात तेव्हा मुंबईस दुपारी ४ वाजून ५२ मिनिटे ही स्थानिक वेळ असते.

प्रमाण वेळ

प्रत्येक गावाने आपापली स्थानिक वेळ वापरणे व्यवहाराच्या दृष्टीने अतिशय गैरसोयीचे आहे. पूर्वी मुंबई नगरपालिका मुंबईची स्थानिक वेळ वापरीत असे. जेव्हा सचिवालयात भारतीय प्रमाण प्रमाण वेळेप्रमाणे दुपारचे ४ वाजून ३९ मिनिटे झालेली असत तेव्हा नगरपालिकेत ४ वाजलेले असत. काही वर्षांपूर्वी यूरोप खंडातही अशीच परिस्थिती होती. १८८० च्या सुमारास या अडचणीतून मार्ग काढण्यासाठी प्रमाण वेळेची योजना सूचविण्यात आली. यासाठी देशातील कोणत्यातरी एखाद्या मध्यवर्ती स्थळाची स्थानिक वेळ हीच त्या सबंध देशाची प्रमाण वेळ मानली जाते. रेल्वेची वेळापत्रके, रेडिओ कार्यक्रमाच्या वेळा इ. गोष्टींसाठी प्रमाण वेळ सांगणेच सोईस्कर असते. देशात एकाच वेळी सर्व घड्याळे एकच वेळ दर्शवितात, हा या योजनेचा मोठा फायदा आहे.

कालपट्ट

कॅनडा, अमेरिकेची संयुक्त संस्थाने, रशिया, यांसारख्या देशांचा पूर्व-पश्चिम विस्तार इतका मोठा आहे की, त्या देशांत एकच प्रमाण वेळ मानणे व्यवहार्य नाही. अशा देशांच्या पूर्व-पश्चिम रेखांशात ६० अंशांहूनही अधिक फरक आहे. या देशांचे १५-१५ रेखांशांवर प्रमाण वेळचे निरनिराळे पट्टे पाडलेले आहेत. यांना कालपट्ट असे म्हणतात.

पृष्ठ ७९६ वरील तक्त्यात कालपट्ट दर्शविलेले असून त्यातील काल ग्रिनिच रेखावृत्तानुसार काढावयाचे आहेत. शून्य कालपट्टाचा मध्य ग्रिनिचवरुन जात असून त्याच्या पूर्व आणि पश्चिम या दोन्ही बाजूंच्या मर्यादा ७^० ३०´ आहेत. शून्य पट्टाच्या पूर्व आणि पश्चिम बाजूंस असलेला प्रत्येक १५ अंशांचा पट्ट एक तासाचा काल दर्शवितो. ग्रिनिच वेळ मिळविण्यासाठी स्थानिक वेळेमध्ये किती तास मिळवावेत किंवा वजा करावेत हे प्रत्येक कालपट्टावर दर्शविले आहे.

प्रत्येक कालपट्टात येणाऱ्या प्रदेशात त्या त्या विभागाची वेगळी प्रमाण वेळ मानली जाते. भारतीय उपंखडाचा भूप्रदेश ६८^० ५' ते ९७^० २५' या पूर्व रेखावृत्ताच्या दरम्यान येतो म्हणून ८२ १/२^० पूर्व रेखावृत्त हे भारतीय प्रमाण वेळेचे रेखावृत्त समजले जाते. ८२ १/२^० पू. रेखावृत्ताची स्थानिक वेळ ही सर्व भारताची प्रमाण वेळ मानण्यात येते. ही वेळ ग्रिनिच वेळेच्या ५ तास ३० मि. पुढे असते. हे प्रमाण रेखावृत्त १९०५ पासून अमलात आले आहे. पूर्व-पश्चिम विस्तारामुळे अमेरिकेच्या संयुक्त संस्थानांत ४, कॅनडात ५ आणि रशियात ११ कालपट्ट मानलेले आहेत. चीनचा विस्तार मोठा असूनसुद्धा त्या देशाने एकच प्रमाण वेळ मानलेली आहे.

विश्व वेळ

(युनिव्हर्सल टाइम). माध्यान्हीपासून सुरू होणारा २४ तासांचा दिवस ज्योतिर्विद कित्येक वर्ष मानत आलेले आहेत. पंरतु नागरी व्यवहारासाठी मध्यरात्रीपासून दिवसाचे तास मोजणे सोईचे ठरते. इंटरनॅशनल अ‍ॅस्ट्रॉनॉमिकल युनियनच्या १९२२ मध्ये भरलेल्या बैठकीत १९२५ पासून ग्रिनिच मध्यरात्रीपासून काल मोजावा असे सुचविण्यात आले. १९२८ मध्ये भरलेल्या बैठकीत फ्रान्स, इंग्लंड व जर्मनी या देशांत या कालाकरिता निरनराळी नावे ठरविण्यात आली. इंग्लंडमध्ये विश्व वेळ ही संज्ञा रुढ झाली. पृथ्वीच्या अक्षीय परिभ्रमणातील चिरकालिक, अनियमित व आवर्ती बदलांमुळे कालमापनात फरक पडतो. उदा., भरती-ओहोटीमुळे दर शतकात दिवसात ०.००१ से. इतकी वाढ होते. ध्रुव-गती, चंद्रामुळे निर्माण होणारे प्रत्यक्ष व अप्रत्यक्ष परिणाम, वारे इत्यादींचा परिणाम होऊन विश्व वेळही बदलत असते. या परिणांमाचा विचार करून कालाची परिशुद्धी करण्यात येते व नंतर तो रेडिओ काल संदेशांकरिता वापरतात. विश्व वेळेचा उपयोग खगोलीय मार्गनिर्देशन, परिशुद्ध सूक्ष्म सर्वेक्षण, कृत्रिम उपग्रहाचे मार्ग निरीक्षण यांकरिता करतात.

वेळ दर्शविण्याच्या पद्धती

लष्करी खात्यात तास व मिनिटे ४ अंकी संख्येने दर्शविण्याची पद्धती आहे. उदा.,००४८ म्हणजे मध्यरात्रीनंतर ४८मिनिटे आणि १२४० म्हणजे मध्यान्हानंतर ४० मिनिटे. तसेच एखाद्या दिवसाची (उदा., ३ एप्रिलची) २४०० ही आणि त्यांनतरच्या दिवसाची म्हणजे ४एप्रिलची ०००० ही वेळ एकच असल्यामुळे या पद्धतीत निर्देश क्षणाचा घोटाळा होत नाही. १२ तांसाच्या पद्धतीत १२-१२ तासांचे दोन गट करण्यात येतात. मध्यरात्रीपासून मध्यान्हापर्यंत एक गट (इंग्रजीत अ‍ँटी मेरिडियन, ए.एम.) आणि मध्यान्हापासून मध्यरात्रीपर्यंत दुसरा गट (पोस्ट मेरिडियन,पी.एम.) मानण्यात येतो.

आंतरराष्ट्रीय वार रेषा

१८०^० रेखावृत्त हे आंतरराष्ट्रीय वार रेषा म्हणून मानण्यात येते. ही रेषा ओलांडताना पूर्ण २४ तासांचा फरक करावा लागतो. पश्चिमेकडून पूर्वेकडे जाताना ही रेषा ओलांडताना तोच वार पुन्हा धरतात, तर पूर्वेकडून पश्चिमेकडे जाताना एक वार वगळून त्यापुढचा वार धरण्यात येतो. [→ आतरंराष्ट्रीय वार रेषा ].

ग्रीष्म वेळ

(समर टाइम) काही देशांत उन्हाळ्यात घड्याळे एका तासाने पुढे करण्याची प्रथा आहे. या वाढविलेल्या वेळेस ग्रीष्म वेळ म्हणतात. पहिल्या व दुसऱ्‍या महायुद्धात सूर्यप्रकाश व इंधन यांचा जास्तीत जास्त उपयोग होण्यासाठी अशी ग्रीष्म वेळ वापरण्यात आली होती. रशियात नेहमीच घड्याळे एक तास पुढे असतात म्हणून तेथे त्यावेळी द्वित्त ग्रीष्म वेळ वापरीत.

काल निर्धारण

काल निर्धारण किंवा निश्चितीकरण ही ज्योतिषशास्त्राची एक अतिशय विशेषित शाखा असून बहुधा हे कार्य सरकारी वेधशाळांतून करण्यात येते. इंटरनशॅनल अ‍ॅस्ट्रॉनॉमिकल युनियन या संस्थेने काल निर्धारणसंबंधीच्या व्याख्या निश्चित केलेल्या असून या संस्थेच्या अखत्यारीखाली पॅरिस येथील इंटरनॅशनल टाइम ब्युरो ही संस्था काल निर्धारणांची तुलना करते. तसेच निरीक्षणे प्रमणित स्वरूपात आणण्यासाठी काही आकडेवारीही पुरवते.

या कार्याकरिता मुख्यत्वे एक दूरदर्शक (दुर्बिण) व एक घड्याळ आवश्यक असते. याम्योत्तर संक्रमणमापक, छायाचित्रण खस्वस्तिक नलिका (खस्वस्तिकी येणाऱ्‍या ताऱ्यांची ठराविक कालावधीने छायाचित्रे घेणारी नलिका) इ. उपकरणे निरीक्षणासाठी आणि दाबविद्युत्‌ परिणामाचा स्फटिकात यांत्रिकरीत्या विकृती निर्माण केल्यास स्फटिकाच्या विरुद्ध पृष्ठांवर विद्युत् भार निर्माण होण्याच्या परिणामाचा) उपयोग करणारी क्वॉर्टझ स्फटिकयुक्त घड्याळासारखी अचूक घड्याळे कालांतराचे मापन करण्यासाठी वापरतात.

काल समकालीकरण

काल समकालीकरणासाठी म्हणजे कालमापकांत एकसुत्रता आणण्यासाठी कृत्रिम उपग्रहांचा उपयोग करण्यात येतो. ऑगस्ट १९६२ मध्ये टेलस्टार या उपग्रहाद्वारे ब्रिटन व अमेरिकेतील घड्याळांचे समकालीकरण १ मायक्रोसेकंदापर्यत (एक दशलंक्षाश सेकंदापर्यत) करण्यात आले. फेब्रुवारी १९६५ मध्ये जपान व अमेरिका येथील घड्याळांचे समकालीकरण रिले - २ या उपग्रहाद्वारे ०.१ मायक्रोसेकंदापर्यंत करण्यात आले.

कृत्रिम उपग्रहातील घड्याळाची पृथ्वीवरील तशाच पंरतु स्थिर घड्याळाशी तुलना केल्यास वाढत्या वेगाबरोबर उपग्रहातील घड्याळ हळू चालेल व वाढत्या उंचीबरोबर जलद चालेल. पृथ्वीवरील घड्याळाचे समकालीकरण करण्यासाठी लक्षात घ्यावे लागणारे वेग अतिशय लहान असल्यामुळे त्यावर होणारा सापेक्षतेचा परिणाम दुर्लक्षणीय असतो [→ सापेक्षता सिध्दांत ].

ग्रहपंचांगी कालमापक्रम

पृथ्वीचे सूर्याभोवतील कक्षीय परिभ्रमण हे ग्रहपंचांगी कालासाठी प्रमाणभूत मानण्यात आलेले आहे.पृथ्वीचे तिच्या कक्षेतील स्थान हे सूर्याचे ताऱ्यांसापेक्ष असलेले स्थान निश्चित करून ठरविले जाते व पृथ्वीचे सहनिर्देशक (अवकाशातील स्थानदर्शक संख्या) हे ग्रहपंचांगी कालाचे फलन (गणितीय संबंध ) म्हणून मिळविण्यासाठी सायनम न्यूकम यांनी तयार केलेली कोष्टके वापरण्यात येतात. प्रत्यक्षात ग्रहपंचांगी काल मिळविण्यासाठी ताऱ्यांसापेक्ष चंद्राच्या स्थितीचे निरीक्षण करण्यात येते. चंद्राची कक्षीय गती पृथ्वीच्या कक्षीय गतीपेक्षा बरीच जास्त असून सूर्यापेक्षा चंद्राचे निरीक्षण करणे सुलभ असते. चंद्राच्या सहनिर्देशकांसाठी ई. डब्ल्यू. ब्राउन यांच्या चांद्र सिद्धांतावर आधारलेली कोष्टके वापरण्यात येतात.

माध्य सौर दिनाचा १/८६,४०० भाग असलेला माध्य सौर सेकंद १९५५ सालापर्यंत एकक म्हणून मानण्यात येत होता. तथापि अक्षीय परिभ्रमणातील अनियमिततेमुळे हे एकक स्थिर राहू शकत नाही. याकरिता सेकंद म्हणजे इ.स. १९०० च्या जानेवारीच्या सुरुवातीस संपणाऱ्या सांपातिक वर्षाचा १/३१५५६९२५.९७४७ भाग अशी व्याख्या इंटरनॅशनल अ‍ॅस्ट्रॉनॉमिकल युनियनने १९५५ मध्ये डब्लिन येथे निश्चित केली. हीच व्याख्या इंटरनॅशनल कमिटी ऑन वेटस्‌ अँड मेझर्स या समितीनेही पॅरिस येथे १९५६ मध्ये संमत केली. हा सेकंद कालाचा स्थिर एकक असून तो ग्रहपंचांगी सेकंदासमान आहे. ग्रहपंचांगी सेकंद आणि माध्य सौर सेकंद यांच्यामध्ये सु. १०^७ भागात १ भाग इतका फरक पडणे शक्य आहे. नेहमीच्या व्यवहारात हा फरक क्षुल्लक आहे,पण अनेक शास्त्रीय अनुप्रयोगांत हा फरकही महत्त्वाचा ठरतो.

स्वस्थ गोलांचा अभ्यास करण्यासाठी ग्रहपंचागी कालाचा उपयोग होतो व त्याचा वापर तत्काळ न करता सवडीने करण्यात येतो. ग्रहपंचांगी काल एकविध आहे असे मानले तरी तो ठरविताना स्वस्थ गोलाचें, विशेषतः चंद्राचे निरीक्षण करावे लागते. ही निरीक्षणे जरूर तितकी अचूक नसतात. तसेच हा काल घटना घडून गेल्यानंतर बऱ्याच कालावधीनंतर ज्ञात होतो. ग्रहपंचांगी काल वापरण्यात या अडचणी असल्यामुळे आणवीय कालाची संकल्पना रूढ झालेली असून त्या पद्धतीने सेकंद हा एकक तत्काळ उपलब्ध होऊ शकतो.

आणवीय कालमापक्रम

पुंज सिद्धांतानुसार प्रत्येक अणू निरनिराळ्या पुंजस्थितींत असू शकतो व या प्रत्येक स्थितीशी एक ऊर्जा पातळी निगडीत असते. उच्च पातळीवरुन नीच पातळीवर अणूचे संक्रमण होते, तेव्हा एक विशिष्ट( प्रतिसेकंद) आंदोलन संख्येच्या (कंप्रतेच्या)प्रारणाच्या (तरंगरूपी ऊर्जेच्या) स्वरूपात विद्युत्‌ चुंबकीय ऊर्जा बाहेर पडते. प्रत्येक संक्रमण एक वर्णरेषा निर्माण करते [→ वर्णपटविज्ञान ]. सिझियम (१३३) च्या अणूमध्ये किंचित फरक असलेल्या दोन विशिष्ट ऊर्जा पातळ्या असून त्यांच्यामुळे अतिशय स्पष्ट वर्णरेषा मिळते व त्यावरुन सिझियमाची कंप्रता प्रतिसेकंदास (ग्रहपंचांगी कालाच्या) ९,१९,२६,३१,७७० ±२० आंदोलने आहे असे आढळून आले आहे. १९६४ मध्ये इंटरनॅशनल कमिटी ऑन वेटस्‌ अँड मेझर्स या समितीने प्रतिसेकंदास ९,१९,२६,३१,७७० आंदोलने हे मूल्य सेंकद निश्चित करण्यासाठी संमत केले [→ आणवीय कालमापक]. सिझियमाशिवाय अमोनिया,हायड्रोजन, थॅलियम व रुबिडियम यांचाही सेकंदाचे मूल्य निश्चित करण्यासाठी उपयोग करण्यास प्रयत्न करण्यात आलेला आहे. याकरितासी.एच्.टाउन्स यांनी तयार केलेल्या ⇨ मेसरचा उपयोग करण्यात आलेला आहे.

किरणोत्सर्गी (कण वा किरण बाहेर टाकणाऱ्या) मूलद्रव्यांचाही कालांतर मोजण्यासाठी उपयोग करता येणे शक्य आहे. तथापि त्यांच्या साहाय्याने उच्च परिशुद्धी मिळू शकत नाही.

आकाशस्थ गोलावंर गुरुत्वाकर्षण प्रेरणांचा परिणाम होतो, तर आणवीय कणांवर विद्युत्‌ व चुंबकीय प्रेरणांचा परिणाम होतो. विश्वस्थितीशास्त्रातील (विश्वाची संरचना, आकार इ. संबंधीच्या शास्त्रातील ) काही सिंद्धांतांनुसार या प्रेरणामधील संबंध कालानुसार बदलतील व त्यामुळे ग्रहपंचांगी व आणवीय कालमापक्रम समान राहणार नाहीत. यामुळे जरी आणवीय सेकंद ग्रहपंचांगी सेकंदाच्या शक्य तितका समान होईल. अशा प्रकारे व्याख्या केलेली असली,तरी ही समानता यथार्थ असणे शक्य नाही. यामुळे वेळोवेळी काही विशेष जुळवणी न केल्यास दोहोंत निश्चितपणे वाढता फरक पडत जाईल. हा फरक एकघाती असेल की द्वीघाती असेल, हे अद्याप निश्चित समजू शकलेले नाही.

संदर्भ: 1.Adler, I. Time in Your Life, New York, 1955.

2.Cowan H.J. Time and Its Measurement from the Stone Age to the Nuclear Age,

Cleveland, 1958.

3.Irwin, K.G. The 365 Days, New York, 1963.

फडके, ना. ह., भदे, व. ग.

स्त्रोत : मराठी विश्वकोश (महाराष्ट्र राज्य मराठी विश्वकोश निर्मिती मंडळ)