శాస్త్ర విజ్ఞానము

కనుక సూర్యుడి మీద గడియారాలు పెట్టి అక్కడి కాలగతిని కొలిచే పద్ధతి అయ్యేపని కాదు. భౌతిక శాస్త్రవేత్తలు అంతకన్నా తెలివైన పద్ధతులు అవలంబిస్తారు. సూర్యుడి ఉపరితలం మీద వివిధ పరమాణువుల ప్రకంపనలని వర్ణమానిని (spectroscope) సహాయంతో కొలవచ్చు. ఆ ప్రకంపనలని భూమి మీద అవే పదార్థలలోని పరమాణువుల ప్రకంపనలతో పోల్చవచ్చు. సూర్యుడి మీద ప్రకంపనలు సూత్రం (4) లోని గుణకం నిర్దేశించినంత మేరకు నెమ్మదించాలి. అంటే ఆ కాంతి యొక్క రంగు ఎరుపు దిక్కుగా మరలుతుంది అన్నమాట. దృశ్య కాంతులలో ఎరుపు రంగుకి అతి తక్కువ పౌన:పున్యం (frequency) ఉందని, నీలలోహితానికి (violet) అన్నిటికన్నా ఎక్కువ పౌన:పున్యం ఉందని మనకి తెలుసు. సిద్ధాంతం చెప్పినట్టుగానే సూర్యుడి నుండి వచ్చే కాంతి కాస్తంత ’ఎర్ర బారినట్టు’ ప్రయోగాలలో తెలిసింది. సూర్యుడి విషయంలోనే కాక మరి కొన్ని తారల విషయంలో కూడా ఈ ’అరుణ-భ్రంశం’ (red-shift) కనిపించింది. పైగా ఆ మార్పులు కచ్చితంగా సామాన్య సపేక్ష సిద్ధాంతం నిర్ణయించినంత మేరకే ఉన్నాయి. సూర్యుడి నుండి వచ్చే కాంతిలో అరుణ-బ్రంశం జరుగుతోందని తెలిశాక, అక్కడ ఉండే అధిక గురుత్వ క్షేత్రం వల్ల అక్కడి ప్రక్రియలన్నీ నెమ్మదించాయన్న విషయం రూఢి అయ్యింది.

ఆ విధంగా సామాన్య సాపేక్ష సిద్ధాంతం అధిక గురుత్వ క్షేత్రంలో జరుగుతాయన్న రెండు పరిణామాల (కాలం నెమ్మదించడం, కాంతి రేఖ వంగడం) లో మొదటిది అరుణ భ్రంశం వల్ల నిజమని తెలిసింది. ఇక రెండవదైన కాంతి రేఖ దారి మళ్లే విషయానికి వద్దాం.

ఇందాకటి వ్యోమనౌకని ఉదాహరణగా తీసుకుంటే, అందులోని గది పొడవు ’l’ అనుకుందాం. ఆ దూరాన్నిదాటడానికి కాంతికి పట్టే సమయం,

T = l/c sec

అవుతుంది. ఆ సమయంలో నౌక g త్వరణంతో కదులుతోంది కనుక, అది పక్కకి జరిగే దూరాన్ని (L) ఇలా కొలవచ్చు

L = ½ g T^2 = ½ g (l/c)^2

ఆ విధంగా కాంతి పక్కకి మళ్లే కోణాన్ని (phi) రేడియన్లలో ఇలా వ్యక్తం చెయ్యొచ్చు,

Phi = L/l = ½ g l/(c*c) radians

పై సూత్రంలో కాంతి గురుత్వ క్షేత్రంలో ప్రయాణించిన దూరం, l, ఎక్కువ అవుతున్న కొలది, అది మళ్లిన కోణం విలువ ఎక్కువ అవుతూ ఉంటుంది. ఇక్కడ వ్యోమనౌక యొక్క త్వరణంతో సమానమైన g ని, గురుత్వ త్వరణంగా అన్వయించుకోవాలి. పై సూత్రాన్ని ఈ గదికి వర్తింపజేసి కాంతి రేఖ ఎంత వంగుతుందో చూద్దాం.

ఈ గది పొడవు 1000 cm అనుకుందాం. భూమి మీద గురుత్వ త్వరణం g=981 cm/s^2. కాంతి వేగం, c = 3 X 10^10 cm/s. పై సూత్రంలో ఈ విలువలని ప్రతిక్షేపిస్తే,

Phi = 1000 X 981/(2 X 3 X 3 X 10^20) = 5 X 10^-16 radians

అంత తక్కువ భేదాన్ని కొలవడం అసంభవం అని వేరే చెప్పనక్కర్లేదు. కనుక భూమి మీద ఉండే గురుత్వ పరిస్థితుల్లో కాంతి రేఖ దిశలో వచ్చే మార్పు బహు తక్కువ అని అర్థమవుతోంది. కాని గొప్ప భారం గల సూర్యుడి పరిసరాలలో పరిస్థితులు వేరు.

సూర్యుడి ఉపరితలం మీద గురుత్వ త్వరణం 27,400 cm/s^2. అంతేకాక సూర్యుడి గురుత్వ క్షేత్రాన్ని దాటుతూ కాంతి రేఖ ప్రయాణించే మార్గం కూడా పెద్దదే. దీన్ని బట్టి సూర్యుడి పక్క నుండి ప్రయాణించే కాంతి యొక్క గమన దిశలో వచ్చే భేదం విలువ 1.75 arc-secs అని అంచనా వేశారు. దీని వల్ల సూర్యుడి వెనుక నేపథ్యంలో ఉన్న తారల నుండి వచ్చే కాంతి సూర్యుడి పక్క నుండి ప్రయాణిస్తున్నప్పుడు దారి కాస్త మళ్లుతుంది కనుక, ఆ తారల స్థితులు కాస్తంత స్థానభ్రంశం అయినట్టు కనిపిస్తుంది. అయితే సూర్యుడి ప్రచండ కాంతిలో తారల నుండి వచ్చే మినుకు మినుకు కాంతిని కనుక్కోవడం అసంభవం కనుక, సూర్యగ్రహణం జరిగే సమయంలోనే ఈ పరిణామాన్ని గుర్తించడానికి వీలవుతుంది. 1919 లో వచ్చిన సంపూర్ణ సూర్యగ్రహణ సమయంలోసర్ ఆర్థర్ ఎడ్డింగ్టన్, తన బృందంతో చేసిన పరిశీలనలలో సూర్య గురుత్వ క్షేత్రం కాంతి దారి మళ్ళడం అనేది నిజమని తేలింది.
(1919 లో ఎడ్డింగ్టన్ బృందం తీసిన సూర్యగ్రహణం ఫోటో (negative)- వికీపీడియా)

ఇప్పుడు కాలాయతనం వంపు తిరిగే విషయానికి మళ్లీ వద్దాం.

(సశేషం...)