पृथ्वी का आकार चपटा क्यों है?

पृथ्वी का आकार चपटा क्यों है: 43 किलोमीटर का अंतर

पृथ्वी का आकार चपटा क्यों है यह समझना खगोलीय पिंडों की गति और भौतिकी के नियमों को जानने के लिए अत्यंत आवश्यक है। ग्रहों की बनावट में आने वाले इन बदलावों को जानकर आप गुरुत्वाकर्षण और ब्रह्मांडीय शक्तियों के प्रभाव को सही ढंग से पहचानते हैं। इन वैज्ञानिक तथ्यों का अध्ययन आपके ज्ञान को बढ़ाने में मदद करता है।

पृथ्वी का आकार चपटा क्यों है?

पृथ्वी का ध्रुवों पर थोड़ा चपटा और भूमध्य रेखा पर उभरा होना इसके अपनी धुरी पर घूमने के कारण है। यह घूर्णन एक अपकेन्द्रीय बल (Centrifugal force) पैदा करता है जो भूमध्य रेखा पर सबसे अधिक होता है, जिससे पृथ्वी का पदार्थ बाहर की ओर खिंच जाता है। इस विशिष्ट आकृति को वैज्ञानिक भाषा में ओब्लेट स्फेरॉइड या जिओइड कहा जाता है।

जब मैं स्कूल में था, तो मुझे हमेशा लगता था कि पृथ्वी एक फुटबॉल की तरह पूरी तरह गोल है। लेकिन असलियत तब समझ आई जब मैंने वाशिंग मशीन के ड्रायर को चलते देखा - कैसे कपड़े तेजी से घूमने पर किनारों की तरफ चिपक जाते हैं। पृथ्वी के साथ भी अरबों सालों से यही हो रहा है। इसके घूमने की गति इतनी तेज है कि यह ध्रुवों से दबकर बीच से फूल गई है। यह कोई छोटा-मोटा अंतर नहीं है; भूमध्य रेखा पर पृथ्वी का व्यास ध्रुवों के बीच के व्यास से लगभग 43 किलोमीटर अधिक है। ^[1]

घूर्णन और अपकेंद्रीय बल का विज्ञान

पृथ्वी के चपटे होने का प्राथमिक कारण इसका अपनी धुरी पर 1,670 किलोमीटर प्रति घंटे की रफ्तार से घूमना है। ^[2] यह गति भूमध्य रेखा पर सबसे अधिक होती है, जहाँ केंद्र से बाहर की ओर लगने वाला अपकेन्द्रीय बल सबसे प्रभावी होता है। जैसे-जैसे हम ध्रुवों की ओर बढ़ते हैं, यह बल कम होता जाता है और ध्रुवों पर शून्य हो जाता है।

कल्पना कीजिए कि आप एक डोरी से बंधे पत्थर को तेजी से घुमा रहे हैं - पत्थर हमेशा बाहर की ओर भागने की कोशिश करता है।

पृथ्वी का तरल केंद्र और इसके ऊपर की परतें भी इसी बल के कारण भूमध्य रेखा की ओर खिंचती हैं। शुरुआत में जब पृथ्वी गर्म और पिघली हुई अवस्था में थी, तब इस बल ने इसे स्थायी रूप से ओब्लेट स्फेरॉइड के आकार में ढाल दिया। आज भी, भले ही पृथ्वी ठोस है, यह बल इसके आकार को बनाए रखने में मुख्य भूमिका निभाता है। दिलचस्प बात यह है कि अगर पृथ्वी घूमना बंद कर दे, तो गुरुत्वाकर्षण इसे धीरे-धीरे एक पूर्ण गोले में बदल देगा। लेकिन फिलहाल, यह अंतर स्पष्ट है।

पृथ्वी के वास्तविक आकार का माप

वैज्ञानिक गणनाओं के अनुसार, पृथ्वी के आकार में यह चपटापन केवल एक मामूली अंतर नहीं बल्कि इसके गुरुत्वाकर्षण और नेविगेशन को प्रभावित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक है। भूमध्य रेखा और ध्रुवों के बीच के व्यास में जो अंतर है, वह सीधे तौर पर घूर्णन की तीव्रता को दर्शाता है।

भूमध्य रेखा पर पृथ्वी का व्यास 12,756 किलोमीटर है, जबकि ध्रुवों से ध्रुवों तक का व्यास 12,714 किलोमीटर दर्ज किया गया है। इसका मतलब है कि भूमध्य रेखा पर पृथ्वी लगभग 0.33 प्रतिशत अधिक उभरी हुई है। ^[3] सुनने में यह प्रतिशत बहुत कम लग सकता है, लेकिन यह 42-43 किलोमीटर का अंतर ही वह कारण है जिसकी वजह से भूमध्य रेखा पर खड़े व्यक्ति का वजन ध्रुवों पर खड़े व्यक्ति की तुलना में थोड़ा कम होता है। ध्रुवों पर आप पृथ्वी के केंद्र के अधिक करीब होते हैं, इसलिए वहाँ गुरुत्वाकर्षण का खिंचाव थोड़ा अधिक महसूस होता है।

क्या अन्य ग्रह भी चपटे हैं?

पृथ्वी अकेली नहीं है जो इस चपटेपन का अनुभव करती है। वास्तव में, सौर मंडल के वे ग्रह जो बहुत तेजी से घूमते हैं, वे पृथ्वी से भी कहीं अधिक चपटे हैं। बृहस्पति (Jupiter) और शनि (Saturn) इसके सबसे बड़े उदाहरण हैं, क्योंकि इनकी घूर्णन गति पृथ्वी से बहुत ज्यादा है।

बृहस्पति अपनी धुरी पर मात्र 10 घंटे में एक चक्कर पूरा कर लेता है, जबकि पृथ्वी को 24 घंटे लगते हैं। इस अत्यधिक गति के कारण बृहस्पति का ध्रुवीय व्यास उसके भूमध्यरेखीय व्यास से लगभग 6.5 प्रतिशत कम है। ^[5] शनि तो इससे भी अधिक चपटा है, जहाँ यह अंतर लगभग 10 प्रतिशत तक पहुँच जाता है। यह स्पष्ट करता है कि किसी खगोलीय पिंड का चपटापन पूरी तरह से उसकी घूमने की गति और उसके घनत्व पर निर्भर करता है। ग्रहों की यह अपूर्णता ही ब्रह्मांड के नियमों की खूबसूरती है।

पूर्ण गोला बनाम ओब्लेट स्फेरॉइड (पृथ्वी का वास्तविक आकार)

पूर्ण गोला (Ideal Sphere)

सभी दिशाओं में (ध्रुवों और भूमध्य रेखा पर) व्यास बिल्कुल समान होता है।

सतह के हर बिंदु पर गुरुत्वाकर्षण बल एक समान महसूस होता है।

यह आकार तभी संभव है जब पिंड स्थिर हो या बहुत धीमी गति से घूम रहा हो।

ओब्लेट स्फेरॉइड (पृथ्वी का आकार) ⭐

भूमध्य रेखा पर व्यास ध्रुवों की तुलना में लगभग 43 किलोमीटर अधिक होता है।

ध्रुवों पर गुरुत्वाकर्षण थोड़ा अधिक और भूमध्य रेखा पर थोड़ा कम होता है।

तेज घूर्णन से उत्पन्न अपकेंद्रीय बल के कारण बीच में उभार और सिरों पर चपटापन आता है।

आइजैक न्यूटन का साहसिक अनुमान और पेरिस की बहस

17वीं शताब्दी के अंत में, महान वैज्ञानिक आइजैक न्यूटन ने तर्क दिया कि घूमती हुई पृथ्वी को ध्रुवों पर चपटा होना चाहिए। हालांकि, फ्रांस के कुछ खगोलविदों ने इसके विपरीत दावा किया कि पृथ्वी नींबू की तरह ध्रुवों पर लंबी है। इस वैज्ञानिक विवाद ने पूरे यूरोप के विशेषज्ञों को उलझा दिया था।

इस पहेली को सुलझाने के लिए, 1730 के दशक में फ्रांसीसी विज्ञान अकादमी ने दो टीमें भेजीं - एक आर्कटिक सर्कल (लैपलैंड) और दूसरी भूमध्य रेखा (पेरू) की ओर। उन्हें केवल एक डिग्री अक्षांश की लंबाई मापनी थी।

मुश्किलें कम नहीं थीं; लैपलैंड की टीम को जमा देने वाली ठंड और दलदलों का सामना करना पड़ा, जबकि पेरू में टीम को पहाड़ों और बीमारियों से जूझना पड़ा। उन्हें एहसास हुआ कि किताबों में लिखे सिद्धांत जमीन पर लागू करना कितना कठिन है।

अंततः डेटा से पुष्टि हुई कि ध्रुवों के पास अक्षांश की डिग्री लंबी थी, जिसका अर्थ था कि पृथ्वी वहां चपटी है। न्यूटन सही साबित हुए और यह पता चला कि पृथ्वी भूमध्य रेखा पर लगभग 0.33 प्रतिशत अधिक उभरी हुई है, जिससे आधुनिक नेविगेशन का आधार बना।