पृथ्वी की घूर्णात्मक गतिकी पर जलवायु परिवर्तन के प्रभाव

शोधकर्ताओं ने अब तक विकसित हुई सबसे विस्तृत और जटिल मॉडलिंग तकनीक के माध्यम से दीर्घकालिक ध्रुवीय गति के कारणों का पता लगाने के लिए कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) प्रणालियों का प्रयोग किया है। यह शोध स्विट्जरलैंड के ज्यूरिख स्थित एक पब्लिक यूनिवर्सिटी, ईटीएच के शोधकर्ताओं द्वारा किया गया था। इस अत्याधुनिक शोध से यह ज्ञात होता है कि जलवायु परिवर्तन और वैश्विक तापन (ग्लोबल वॉर्मिंग) पृथ्वी की घूर्णन गति को अत्यधिक प्रभावित कर रहे हैं। यह अरबों वर्षों तक चंद्रमा की गतिकी से दिन की अवधि को प्रभावित करने की तुलना में कहीं अधिक आवश्यक है।

ध्रुवीय गति से तात्पर्य पृथ्वी की पर्पटी पर स्थित भौगोलिक ध्रुवों के सापेक्ष पृथ्वी के घूर्णी अक्ष की गति है। अर्थात, पृथ्वी के अक्ष की स्थिति में उसकी पर्पटी के सापेक्ष होने वाले परिवर्तन को ध्रुवीय गति कहते हैं। हालांकि, ग्रह की नति बहुत अधिक नहीं होती। बजाय इसके, पृथ्वी के अक्ष की स्थिति इस प्रकार परिवर्तित होती है जैसे कोई घूमता हुआ लट्टू डगमगा रहा हो। अक्ष की स्थिति में ये परिवर्तन, अर्थात ध्रुवीय गति, कुछ सेंटीमीटर या मीटर तक लंबे हो सकते हैं। ध्रुवीय गति के कई कारण होते हैं। इसके अलावा, ध्रुवीय गति के दूरगामी प्रभाव भी होते हैं।

पृष्ठभूमि

पृथ्वीवासियों को ऐसा प्रतीत होता है कि पृथ्वी का घूर्णन स्थिर है। किंतु यह वास्तविकता नहीं है। पृथ्वी का अक्ष अपनी स्थिति बदलता रहता है; यह स्थिर नहीं है। यह कभी विस्थापित होता है, कभी दोलन करता है, और कभी विचलित होता है। यह ध्रुवीय गति कुछ दिनों, कुछ दशकों,  या यहां तक कि सहस्राब्दियों तक भी हो सकती है।

प्रारंभिक शोधों के दौरान, वैज्ञानिकों का मानना ​​था कि जब पृथ्वी की आंतरिक परतें जैसे प्रावार (मेंटल) या बाह्य क्रोड (द्रव) में परिवर्तन होते हैं, तो इससे ध्रुवीय गति उत्पन्न होती है। हालांकि, पिछले कुछ दशकों में पृथ्वी के घूर्णन को ध्यान में रखते हुए किए गए शोधों के अनुसार, शोधकर्ताओं का ध्यान किन्हीं और चीजों ने खींचा।

शोध के निष्कर्ष

ईटीएच यूनिवर्सिटी में कार्यरत शोधकर्ताओं बेंडिक्ट सोजा तथा मुस्तफा कियानी शाहवंडी ने इस संबंध  एक नया शोध किया है। उक्त शोध के अनुसार, पृथ्वी का अक्ष कई अन्य कारणों से स्थान परिवर्तन करता है, जैसे कि ग्लेशियरों (हिमनदों) का पिघलना, ध्रुवीय बर्फ का पिघलना और पृथ्वी पर पाए जाने वाले जल निकायों के जलस्तर में परिवर्तन होना। पृथ्वी की घूर्णन गतिकी जलवायु परिवर्तन से अत्यधिक प्रभावित होती है। शोधकर्ता वर्ष 1900 से लेकर 2100 तक पृथ्वी के अक्ष में होने वाले अपेक्षित स्थान परिवर्तनों पर विचार करने के बाद इस निष्कर्ष पर पहुंचे हैं। शोध के तहत, ऐतिहासिक आंकड़ों और भविष्य के पूर्वानुमानों, दोनों का विश्लेषण किया गया। इससे ज्ञात हुआ कि पृथ्वी के अक्ष की स्थिति में परिवर्तन जलवायु परिवर्तन के कारण द्रव्यमान में बदलाव के कारण हुआ है।

समुद्री धाराएं और वायुमंडलीय दबाव जैसी मौसमी घटनाएं पृथ्वी के अक्ष में अल्पकालिक परिवर्तन लाती हैं। इसके विपरीत, कुछ व्यापक जलवायविक प्रक्रियाएं भी हैं जो पृथ्वी के अक्ष में दीर्घकालिक परिवर्तन करती हैं। शोध के अनुसार, पृथ्वी के अक्ष में होने वाले स्थान परिवर्तनों में जलवायु के कारण पृष्ठीय द्रव्यमान में होने वाले परिवर्तनों की प्रमुख भूमिका रही है। पृष्ठीय द्रव्यमान में परिवर्तन ग्लेशियरों की बर्फ के पिघलने, ध्रुवीय क्षेत्रों में बर्फ की चादरों के पिघलने और भूजल स्तर में होने वाले परिवर्तनों के कारण होता है। ये सभी गतिविधियां एक साथ मिलकर पृथ्वी पर पृष्ठीय द्रव्यमान के वितरण को बदल देती हैं। इससे पृथ्वी का संतुलन बिगड़ जाता है और अक्ष की स्थिति बदल जाती है, जिससे यह अपने पूर्व निर्धारित पथ से हट जाता है। इससे पृथ्वी की घूर्णन गति भी धीमी हो जाती है और दिन लंबा हो जाता है। शोध के अनुसार, वर्ष 1900 से ध्रुवीय गति में होने वाली क्रमिक वृद्धि का विश्लेषण किया जा रहा है और विभिन्न जलवायु परिस्थितियों को ध्यान में रखते हुए, 2100 तक इसके संभावित पथ का पूर्वानुमान लगाया गया है।

भविष्य में पृथ्वी के अक्ष में परिवर्तन: शोधकर्ताओं ने पृथ्वी के अक्ष के भविष्य का पूर्वानुमान लगाने के लिए दो अलग-अलग जलवायु परिस्थितियों को ध्यान में रखा। पहली स्थिति में, यह माना गया है कि भविष्य में ग्रीनहाउस गैसों (जीएचजी) के पर्याप्त शमन के कारण उनका उत्सर्जन कम होगा। इसे आरसीपी 2.6 द्वारा दर्शाया गया है। दूसरी स्थिति में, यह माना गया है कि भविष्य में लापरवाह मानवीय गतिविधियों के कारण ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन उच्च स्तर पर होगा। इसे आरसीपी 8.5 द्वारा दर्शाया गया है।

आरसीपी, प्रदर्शक सांद्रण पथ, को संदर्भित करता है जिसका प्रयोग भविष्य में ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन में सांद्रता और जलवायु पर इसके प्रभावों का पूर्वानुमान लगाने के लिए किया जाता है। आरसीपी 2.6 के परिणामस्वरूप वैश्विक तापन में सबसे कम वृद्धि होगी; जबकि आरसीपी 8.5 के परिणामस्वरूप वैश्विक तापन में तेजी से वृद्धि होगी।

दो अलग-अलग मॉडलों द्वारा दर्शाई गईं भविष्य की ये दो जलवायु परिस्थितियां पूरी तरह से अलग थीं। आरसीपी 2.6 के अनुसार, वर्ष 2100 तक पृथ्वी का अक्ष वर्ष 1900 की तुलना में स्थानांतरण कर लगभग 12 मीटर आगे बढ़ जाएगा। हालांकि, आरसीपी 8.5 के मामले में, पृथ्वी का अक्ष वर्ष 2100 तक 27 मीटर तक आगे बढ़ जाएगा, जो पिछले मॉडल की तुलना में लगभग दोगुने से भी अधिक है।

ध्रुवीय गति की सीमा को देखते हुए, इसके महत्वपूर्ण परिणाम हैं। इस ध्रुवीय गति का एक प्रमुख कारण ग्रीनलैंड में पाई जाने वाली बर्फ की चादर का विगलन है। इस बर्फ की चादर के स्थान और द्रव्यमान विस्थापन के स्वरूप के कारण अक्ष पश्चिम की ओर गति करता है।

ग्रीनहाउस गैसों (जीएचजी) के अत्यधिक उत्सर्जन के कारण, अंटार्कटिक क्षेत्र में बर्फ की चादर पिघलने के परिणामस्वरूप अक्ष पूर्व की ओर खिसक रहा है। इसके अलावा, विश्व भर में भूजल स्तर और ग्लेशियरों में होने वाले बदलाव से भी अक्ष का पथ कुछ हद तक प्रभावित होता है।

बर्फ की चादरों के कारण पृथ्वी के अक्ष का स्थान परिवर्तन: ध्रुवीय बर्फ अनियमित रूप से पिघलती है। उत्तरी गोलार्ध में स्थित होने के कारण, ग्रीनलैंड में बर्फ पिघलने से पृथ्वी का अक्ष पश्चिम की ओर खिसक रहा है। इसके विपरीत, अंटार्कटिका के पश्चिमी क्षेत्र में बर्फ पिघलने से अक्ष का पथ पूर्णतः विपरीत दिशा में खिसक रहा है, अर्थात अक्ष पूर्व की ओर खिसकता जा रहा है। जब ग्रीनहाउस गैसों का उत्सर्जन उच्च स्तर पर होता है, तो अंटार्कटिका से अधिक पृष्ठीय द्रव्यमान स्थानांतरित होता है। परिणामस्वरूप, अक्ष बलपूर्वक पूर्व की ओर खिसक जाता है।

हालांकि, ग्रीनलैंड ही एक ऐसा स्थान है जिसका अक्ष के पथ पर, विशेष रूप से 21वीं सदी के आरंभिक वर्षों में, अधिक प्रभाव पड़ा है। दोनों ही जलवायविक परिस्थितियों में, ग्रीनलैंड का योगदान अधिक है। किंतु  उल्लेखनीय यह है कि आरसीपी 8.5 के मामले में इसकी वृद्धि अधिक तीव्र है। बर्फ के इस प्रकार से अनियमित रूप से पिघलने के कारण, ऐसा संभव नहीं है कि पृथ्वी का अक्ष केवल एक ही दिशा में गति करे। बल्कि, विभिन्न स्थान और बर्फ के पिघलने की विभिन्न मात्रा पृथ्वी की सतह पर इसके अक्ष के लिए एक विशिष्ट पथ बनाती हैं। इन गतियों से, पृथ्वी की प्रणालियों की प्रबल अंतर्संबंधता और व्यापक जलवायु गतिशीलता प्रदर्शित होती है।

पृथ्वी के अक्ष को प्रभावित करने वाले अन्य कारक: ध्रुवीय क्षेत्रों में बर्फ पिघलने के अलावा, पहाड़ों पर ग्लेशियर विगलित होते हैं और उनका जल महासागरों में बह जाता है। यहां तक कि ध्रुवीय गति इन छोटे हिमखंडों के अनुसार भी आकार लेती है, हालांकि ऐसा बहुत अधिक नहीं होता है। उनकी अवस्थिति उनके योगदान को निर्धारित करती है। उदाहरण के लिए, हिमालय के ग्लेशियर पृथ्वी के अक्ष के पथ को सबसे अधिक प्रभावित करते हैं। ग्रीनहाउस गैस के कम उत्सर्जन वाली जलवायु परिस्थिति में, ग्लेशियरों के विगलन की दर मंद होती है। इसलिए, पृथ्वी का घूर्णन ज्यादा प्रभावित नहीं होता, जिससे अक्ष पश्चिम की ओर गति करता है। जबकि ग्रीनहाउस गैस के अधिक उत्सर्जन में, विगलन के उच्च स्तर के कारण अक्ष का पथ अधिक प्रभावित होता है।

ध्रुवीय गति, भूजल स्तर से भी प्रभावित होती है। जब हम कृषि या घरेलू उपयोग के लिए जल का प्रयोग करते हैं तो यह स्तर बदल जाता है। इसके अलावा, प्रयुक्त जल अंततः समुद्र में चला जाता है, जिससे पृथ्वी का पृष्ठीय द्रव्यमान परिवर्तित हो जाता है। शोध के अनुसार, पूर्वी गोलार्ध में भूजल स्तर में गिरावट के कारण, अक्ष पूर्व की ओर खिसक रहा है।

ध्रुवीय गति का भविष्य

वैज्ञानिकों ने द्रव्यमान और समुद्र-स्तर की गतिशीलता के उच्च-रिजॉल्यूशन वाले डेटा का प्रयोग कर पृथ्वी के अक्ष के पथ का अनुकरण किया। अपने विश्लेषण के दौरान, उन्होंने ऐतिहासिक अभिलेखों और भविष्य के पूर्वानुमानों, दोनों का अध्ययन किया। हालांकि, ध्रुवीय गति के भविष्य का पूर्वानुमान  लगाना जटिल है। ऐसा भूजल स्तर का सटीक पूर्वानुमान न लगा सकने के कारण है। इसके अलावा, अधिकतर डेटासेट में अल्पकालिक विविधताओं का अभाव होता है। जबकि दीर्घकालिक रुझान स्पष्ट होते हैं, हालांकि वर्षवार लगाए गए पूर्वानुमान अनिश्चित होते हैं।

इसके अलावा, वैज्ञानिकों द्वारा बनाए गए मॉडल बेहद उपयोगी हैं। कृत्रिम बुद्धिमत्ता (एआई) पर आधारित ये मॉडल उन्हें पृथ्वी के अक्ष के पथ में परिवर्तन के कारणों को समझने में सक्षम बनाते हैं। इस प्रकार, वे भविष्य के लिए पूर्वानुमान लगा सकते हैं और इसके परिणामों से निपटने के लिए पर्याप्त रूप से तैयार हो सकते हैं, जो मानचित्रण, नौवहन और जलवायु निगरानी को प्रभावित कर सकते हैं।

अक्ष में स्थान परिवर्तन के कारण माप में परिवर्तन

ध्रुवीय गति वास्तविक दुनिया की प्रणालियों, जैसे कि गहन अंतरिक्ष से संबंधित मिशन, उपग्रह नेविगेशन और पृथ्वी अवलोकन के लिए बनाए गए उपकरण, जो सटीक निर्देशांक प्रणालियों के साथ कार्य करते हैं, को प्रभावित कर सकती है। अक्ष के पथ में परिवर्तन के कारण, इन प्रणालियों को स्वयं का अद्यतन करना होगा। अक्ष के घूमने के साथ ही पृथ्वी का आकार भी बदलता है। इसे ध्रुवीय ज्वार (Pole tide) कहते हैं।

इसके अलावा, ध्रुवीय गति गुरुत्वाकर्षण में भी परिवर्तन लाती है, जिसे उन्नत उपकरणों से पहचाना जा सकता है। इन परिवर्तनों से, प्रावार (मेंटल) की गतिकी और पृथ्वी की अन्य प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझा जा सकता है।

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