This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
കോസ്മിക വിദ്യുദ്ഗതികം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
കോസ്മിക വിദ്യുദ്ഗതികം
Cosmic Electrodynamics
ഖഗോള ഭൗതിക(Astrophysics)ത്തിന്റെ ഒരു വിഭാഗം. ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തിലും നക്ഷത്രങ്ങളിലും അവയുടെ ചുറ്റുപാടും അയണീകരിക്കപ്പെട്ട മാധ്യമത്തില്‍ കണ്ടുവരുന്ന വിദ്യുത്കാന്തിക പ്രതിഭാസത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പഠനമാണ് ഇത്. ഭൂമിയുടെ ചുറ്റുപാടും എന്നല്ല, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഏറിയ പങ്കും വാതകാവസ്ഥയില്‍ വൈദ്യുതോര്‍ജമുള്ള ദ്രവ്യം ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്നുവെന്നതിനു നിരീക്ഷണപരമായും സൈദ്ധാന്തികമായും തെളിവുകളുണ്ട്. ഇത് പ്ലാസ്മാവസ്ഥ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. വൈദ്യുതചാര്‍ജില്ലാത്ത വാതക തന്മാത്രകള്‍ ധന-ഋണ അയോണുകളുടെയും ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും രൂപത്തിലുള്ള ചാര്‍ജിത കണങ്ങള്‍, പ്ലാസ്മയില്‍ക്കൂടി പാരഗമനം ചെയ്യുന്ന വിദ്യുത്കാന്തിക വികിരണത്തിന്റെ ക്വാണ്ടങ്ങള്‍ എന്നിവ ഈ അവസ്ഥയില്‍ ഉള്‍പ്പെടുന്നു. തീവ്രമായ വിദ്യുന്മണ്ഡലവും വിദ്യുത്കാന്തിക മണ്ഡലവും ആറ്റങ്ങളെയും തന്മാത്രകളെയും ഉത്തേജിപ്പിക്കുമ്പോഴാണ് അയോണുകള്‍ ഉണ്ടാകുന്നത്. ചാര്‍ജിതകണങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ സംഘട്ടനം ഉണ്ടാകുന്നുവെന്നു മാത്രമല്ല, വൈദ്യുത-കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളുടെ സ്വാധീനത്തിനു വിധേയമാകുകകൂടി ചെയ്യുന്നുണ്ട്. കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ സ്വാധീനത്തിനു പ്രത്യേക പ്രാധാന്യമുണ്ട്.
കോസ്മിക വിദ്യുദ്ഗതികത്തില്‍ പ്രധാനമായും ചാര്‍ജിതകണങ്ങളുടെ കോസ്മികകിരണ ഊര്‍ജങ്ങളിലേക്കുള്ള ത്വരണമാര്‍ഗങ്ങള്‍, ഗാലക്സീയ ഘടനയും കാന്തികമണ്ഡലവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം, സൂര്യന്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള വിദ്യുദ്ഗതിക പ്രതിഭാസങ്ങളും അവയ്ക്കു ഭൂമിയുടെ അന്തരീക്ഷത്തിന്മേലുള്ള സ്വാധീനവും എന്നിവയാണ് ഉള്‍പ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത്.
ചാര്‍ജിതകണങ്ങളും വൈദ്യുത, കാന്തികമണ്ഡലങ്ങള്‍ക്ക് അവയുടെ മേലുള്ള സ്വാധീനവും. സ്ഥിരകാന്തമണ്ഡലത്താല്‍ പോഷിതമായ ശൂന്യതയിലൂടെ ഒരു ചാര്‍ജിതകണം സഞ്ചരിക്കുമ്പോള്‍ ചാര്‍ജിതകണം സൃഷ്ടിക്കുന്ന കാന്തമണ്ഡലവും പോഷിത കാന്തമണ്ഡലവും അന്യോന്യം പ്രവര്‍ത്തിക്കും. പ്രവേഗത്തിന്റെ ദിശ അനുപ്രയുക്തമായ കാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ തലത്തിലാണെങ്കില്‍ ചാര്‍ജിതകണത്തിന്റെ പാത വൃത്താകാരവും ദിശ ചരിഞ്ഞാണെങ്കില്‍ വൃത്താകാര സര്‍പ്പില(circular spiral)വും ആയിരിക്കും. അചരവും ഏകസമാനസ്വഭാവമില്ലാത്തതുമായ കാന്തമണ്ഡലത്തില്‍ ചാര്‍ജിതകണത്തിന്റെ ചലനം ക്രമേണ വര്‍ധിക്കുന്ന പിരിയകല(pitch)ത്തോടുകൂടിയ സ്ക്രൂപഥം (helix) ആകുന്നു. ചില പ്രത്യേക അവസ്ഥകളില്‍ ചാര്‍ജിതകണങ്ങള്‍ കാന്തമണ്ഡലക്കെണിയില്‍ പെടാവുന്നതാണ്.
നിര്‍വാതാവസ്ഥയിലെ വൈദ്യുതചാര്‍ജിതകണങ്ങളുടെ ചലനം നിയന്ത്രിക്കുന്നതു ബാഹ്യമണ്ഡലങ്ങളാണ്. എന്നാല്‍ വാതകങ്ങളില്‍ ചാര്‍ജിത കണങ്ങളുടെയും ഉദാസീനകണങ്ങളുടെയും മധ്യേയുള്ള സംഘട്ടനങ്ങളാലോ ലഘുപരിസരബലങ്ങളാലോ അതു സ്വാധീനം ചെയ്യപ്പെടാറുണ്ട്. ചാര്‍ജിതകണങ്ങളുടെ പ്ളാസ്മയിലെ ചലനം ഇവയില്‍നിന്നു തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ ദീര്‍ഘ പരിസരബലങ്ങളെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്. പ്ളാസ്മയില്‍ക്കൂടി സഞ്ചരിക്കുന്ന ചാര്‍ജിതകണത്തിന്റെ മേല്‍ പല വിദൂര ബലങ്ങളുടെയും സ്വാധീനം അനുഭവപ്പെടാറുണ്ട്. ക്രമരഹിതമായി ദിശ മാറുന്നതും ഒരു നിര്‍ദിഷ്ട സ്ഥാനത്തുള്ളതും ആയ സ്ഥാനീയ വൈദ്യുതമണ്ഡലത്തിന്റെ തത്ക്ഷണീയ പരിമാണം താഴെപ്പറയുന്ന ഘടകങ്ങളാല്‍ നിര്‍മിതമാണ്. മാധ്യമണ്ഡലം (averaged field), പ്ലാസ്മയിലെ ചാര്‍ജിതകണങ്ങളുടെ വേഗത്തിലും ക്രമരഹിതവുമായുള്ള യാദൃച്ഛികചലനത്താല്‍ ഉണ്ടാകുന്നതും മാധ്യമണ്ഡലത്തില്‍ അധ്യാരോപിതവുമായ ആന്തരിക ഉച്ചാവച (fluctuating) വൈദ്യുതമണ്ഡലം, ആന്തരിക സ്റ്റാര്‍ക്ക് പ്രഭാവ (Stark effect)ത്താല്‍ വര്‍ണരേഖകള്‍ക്കുണ്ടാകുന്ന വിഘടനം എന്നിവ സ്പെക്ട്രോമീറ്ററിലൂടെ കാണുന്നത് ഈ സൂക്ഷ്മ മണ്ഡലങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യത്തെ വെളിവാക്കുന്നു.
പൂര്‍ണമായി അയണീകരിക്കപ്പെട്ട പ്ലാസ്മകളില്‍ അനുപ്രയുക്ത വൈദ്യുതമണ്ഡലത്തിന്റെ മൂല്യം ഒരു നിശ്ചിത അളവില്‍ കവിയുമ്പോള്‍ ഓംനിയമം പരാജയപ്പെടുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ അനിയമിതഗതിയും യാദൃച്ഛിക പ്രവേഗവും തമ്മിലുള്ള അനുപാതം ഒന്നിലധികമാവുമ്പോഴാണ് ഇങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നത്. ഈ സ്ഥിതിയില്‍ ഊര്‍ജവിതരണത്തില്‍ അനിയമിതഗതിയുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളില്‍ ഒരു വിഭാഗത്തിനു ലഭിക്കുകയും നഷ്ടമാവുകയും ചെയ്യുന്ന ഊര്‍ജത്തിന്റെ അളവ് തുല്യമല്ല. ഒരു പരിമിത ഊര്‍ജ (finite energy)വുമായി ആരംഭിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്കു നഷ്ടപ്പെടുന്നതിലധികം ഊര്‍ജം അടുത്ത സംഘട്ടനത്തില്‍ ലഭിക്കുകയും അങ്ങനെ അവയുടെ പ്രവേഗം വര്‍ധിക്കുകയും ചെയ്യും. അതിവേഗതയുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളെ നല്കുന്ന ബദ്ധഭ്രമണപഥത്വരണ(closed orbit acceleration)ത്തിന് ഇതു കാരണമായേക്കാം.
ഒരു ഇലക്ട്രോണ്‍-അയോണ്‍ വാതകം ഒരു സ്ഥിരകാന്തമണ്ഡലത്തിനു വിധേയമാകുമ്പോള്‍ പല തരത്തിലുള്ള തരംഗങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നു. കമ്പിയിലൂടെ കോര്‍ത്തെടുത്ത ഗോളങ്ങള്‍പോലെ ചാര്‍ജിത കണങ്ങളെ കാന്തമണ്ഡലരേഖയില്‍ ഉറപ്പിച്ചുനിര്‍ത്തുവാന്‍ തക്കവണ്ണം ഒരു ആവൃത്തി സഫലീകരിക്കുവാന്‍ ഉയര്‍ന്ന മൂല്യമുള്ള കാന്തമണ്ഡലത്തിനു സാധ്യമാണ്. ഈ അവസ്ഥയില്‍ കാന്തമണ്ഡലത്തിന് അഭിലംബമായി പ്ലാസ്മയിലുണ്ടാകുന്ന ഉലച്ചില്‍ ഒരു അനുപ്രസ്ഥതരംഗമായി കാന്തമണ്ഡലത്തിലൂടെ മുന്നോട്ടുപോകും. സംചരണ പ്രവേഗം ആല്‍ഫ്വെന്‍-അയോണ്‍ പ്രവേഗം (Alfven-iorn velocity) എന്നും ആ തരംഗങ്ങള്‍ ആല്‍ഫ്വെന്‍ തരംഗങ്ങളെന്നും അറിയപ്പെടുന്നു. ഹാന്‍സിന്റെയും ആല്‍ഫ്വെനിന്റെയും അഭിപ്രായത്തില്‍ ചാര്‍ജിതകണങ്ങളെ കോസ്മിക കിരണോര്‍ജസീമയില്‍ എത്തിക്കുന്ന ഒരു പ്രധാന ഉപാധിയാണ് ഇത്.
ഹൈഡ്രജന്‍, ഹീലിയം മുതലായ മൂലകങ്ങളുടെ വളരെ വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കുന്ന അയോണുകളാണ് കോസ്മികകിരണങ്ങള്‍. ഒരു ചെറിയ വിഭാഗം ഇലക്ട്രോണുകളും ഇതില്‍പ്പെടും. ഈ അയോണുകള്‍ക്ക് ഏതാണ്ടു പ്രകാശ പ്രവേഗത്തിനു തുല്യമായ വേഗതയുണ്ട്; അവയില്‍ത്തന്നെ ചിലതിനു പരീക്ഷണശാലയിലെ ത്വരിത്രങ്ങളാല്‍ (Accelerators) ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ഊര്‍ജത്തിലും ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജമുണ്ട്. ഹെസ്സും കോള്‍ഹോസ്റ്ററും 1911-ല് കോസ്മിക കിരണങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം സംശയാതീതമായി തെളിയിച്ചു. ഈ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാര്‍ കനംകൂടിയ ഈയഭിത്തികളുള്ള അയോണീകരണ കോഷ്ഠങ്ങള്‍ (ionisation chambers) ബലൂണില്‍വച്ച് വളരെയധികം ഉയരത്തിലേക്ക് അയച്ചു. വര്‍ധിച്ച വേധകശക്തിയോടുകൂടിയ, ബാഹ്യാകാശത്തുനിന്നുള്ള വികിരണങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യം, കോഷ്ഠങ്ങളിലെ വാതകങ്ങളുടെ അയണീകരണം വെളിവാക്കി.
കോസ്മിക കിരണങ്ങള്‍ ഗാലക്സീയ കാന്തമണ്ഡലത്താല്‍ യാദൃച്ഛികരീതിയില്‍ വ്യതിചലിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു; അതുകൊണ്ട് അവയുടെ ഉദ്ഭവ കേന്ദ്രത്തെയും സമയത്തെയും കുറിച്ചുള്ള വിവരം ലഭിക്കാതെ പോകുന്നു. ഉന്നതോര്‍ജകണങ്ങളുടെ ഉദ്ഭവത്തിന് ആവശ്യമായ സാഹചര്യങ്ങള്‍ സൂപ്പര്‍നോവയില്‍ ഉണ്ടാകാറുണ്ട്. നക്ഷത്ര വിസ്ഫോടനമാണ് സൂപ്പര്‍നോവ (Supernova). അവിശ്വസനീയമായ വിധത്തില്‍ പ്രബലമായ കാന്തമണ്ഡലങ്ങളോടുകൂടി കറങ്ങുന്ന ന്യൂട്രോണ്‍ നക്ഷത്രങ്ങള്‍ അഥവാ പള്‍സാറു(Pulsars)കള്‍ക്കും കോസ്മിക കിരണങ്ങളെ ഉത്പാദിപ്പിക്കാം.
ഗാലക്സീയ ഘടനയും കാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളും. നക്ഷത്രാന്തര വാതകങ്ങളെയും നക്ഷത്രങ്ങളെയും ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്ന ഗാലക്സീയ പിണ്ഡമുള്ള വസ്തുക്കളാലാണ് പ്രപഞ്ചത്തിലെ ദ്രവ്യം ക്രമീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. നക്ഷത്രങ്ങള്‍, വാതകങ്ങള്‍, പൊടിപടലങ്ങള്‍ എന്നിവയെ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്നതാണ് ക്ഷീരപഥമെന്ന് അറിയപ്പെടുന്ന നമ്മുടെ ഗാലക്സി. ഗോളാകാര നക്ഷത്രക്കുലകളും ഒറ്റപ്പെട്ട നക്ഷത്രങ്ങളും ഉള്‍പ്പെട്ട ഒരു ഗാലക്സീയ പ്രഭാമണ്ഡലവും ഉണ്ട്.
നമ്മുടെ ഗാലക്സിയില്‍ വന്‍തോതിലുള്ള ഒരു കാന്തമണ്ഡലം ഉണ്ടെന്നു കരുതപ്പെടുന്നു. ഗാലക്സീയ പ്രഭാമണ്ഡലം (Galactic halo) ഒരു ദുര്‍ബല കാന്തമണ്ഡലത്തെ ഉള്‍ക്കൊള്ളുന്നു എന്നാണ് പൊതുവെയുള്ള അഭ്യൂഹം. ഗാലക്സിയില്‍ പ്രസരിക്കുന്ന കോസ്മിക വികിരണങ്ങളില്‍ ഭൂരിഭാഗത്തെയും കാന്തമണ്ഡലങ്ങള്‍ കെണിയില്‍പ്പെടുത്തുന്നു. ഇങ്ങനെ കെണിയിലായ അതിവേഗ (relativistic) ഇലക്ട്രോണുകള്‍ മാഗ്നറ്റിക് ബ്രെംസ്റ്റ്രാലുങ് മെക്കാനിസം (Magnetic Bremmstrahlung Mechanism) വഴി അണുകേന്ദ്രങ്ങളുമായി സംഘട്ടനംനടത്തി, വിദ്യുത്കാന്തിക വികിരണങ്ങള്‍ പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു. ഈ വികിരണങ്ങളാണ് റേഡിയോ കോസ്മിക് പശ്ചാത്തലത്തിന്റെ 75 ശതമാനവും ഉണ്ടാക്കുന്നത്. ഇവയെ സിങ്ക്രോട്രോണ്‍ (Synchrotron) വികിരണങ്ങളെന്നും വിളിക്കുന്നു. മാഗ്നറ്റിക് ബ്രെംസ്റ്റ്രാലുങ് പ്രക്രിയയുടെ അഭിലക്ഷണങ്ങളിലൊന്ന് വികിരണം ധ്രുവീകരിക്കപ്പെടുന്നു (polarised) എന്നതാണ്. റേഡിയോ ആവൃത്തിയിലും പ്രാകാശിക ആവൃത്തിയിലും ഉള്ള അനേക സ്രോതസ്സുകളില്‍ ധ്രുവീകരണം നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. താപീയമല്ലാത്ത റേഡിയോ ഉത്സര്‍ജനത്തിന്റെ (non-thermal radio emission) മുഖ്യ സ്രോതസ്സ് മാഗ്നറ്റിക് ബ്രെസ്റ്റ്രോലുങ് വികിരണമാണെന്നുള്ള വാദത്തിന്റെ പ്രധാന തെളിവായി ധ്രുവീകരണം കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.
വൈദ്യുതീകരിക്കപ്പെട്ട കണങ്ങള്‍-അവ കോസ്മികകിരണങ്ങളോ നക്ഷത്രാന്തര വാതകങ്ങളുടെ അയോണീകരിക്കപ്പെട്ട ഘടകങ്ങളോ ആകാം-കാന്തമണ്ഡലരേഖകളുടെ ചുറ്റുമായി സ്ക്രൂപഥത്തില്‍ പ്രതിബന്ധിതഗതി പാലിക്കേണ്ടിവരുന്നു. അതേസമയം അവ കാന്തമണ്ഡലത്തെ ഗാലക്സിക്കു പുറത്തേക്കു വലിക്കുവാന്‍ ശ്രമിക്കുന്നു. നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണമണ്ഡലത്തിന് വിധേയമായ വാതകം കാന്തമണ്ഡലവുമായി യുഗ്മിതമായിരിക്കുന്നു (coupled). ഗാലക്സീയ തകിടിന്റെ സ്ഥൂലത (thickness) മുകളില്‍ സൂചിപ്പിച്ച വിവിധ ബലങ്ങളുടെ സന്തുലിതാവസ്ഥയെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്. സൂര്യനു സമീപമുള്ള ഗാലക്സീയ തകിടിന്റെ സ്ഥൂലത ഈ വാദഗതിക്ക് അനുഗുണമായിരിക്കുന്നുവെന്ന് നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്. കോസ്മിക കിരണങ്ങളുടെ ഊര്‍ജഘനത്വം സ്ഥാനീയകാന്തികോര്‍ജഘനത്വത്തെക്കാള്‍ കൂടിയിരുന്നാല്‍ കാന്തമണ്ഡലത്തിന് കോസ്മിക കിരണങ്ങളുടെ ബഹിര്‍ഗമനത്തെ തടയുന്നത് അസാധ്യമായേക്കാം. കോസ്മിക കിരണങ്ങള്‍ തുടര്‍ച്ചയായി ഉത്പാദിപ്പിക്കപ്പെടുകയാണെങ്കില്‍ മേല്പറഞ്ഞ ഊര്‍ജങ്ങള്‍ തമ്മിലുള്ള സമത്വം ഏറെക്കുറെ പാലിക്കപ്പെടുന്നതുവരെ മാത്രമേ അവയുടെ ഊര്‍ജഘനത്വം വര്‍ധിക്കുകയുള്ളൂ. നക്ഷത്രവാതമേഘങ്ങള്‍ ഗാലക്സീയ തകിടിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ അവ കാന്തമണ്ഡലത്തെ വികൃതമാക്കുന്നു. ഈ വികൃതമാക്കല്‍ കാന്തികവേശനത്തിന്റെ (magnetic induction) ശരാശരിമൂല്യത്തെ വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നു. അതേസമയം കാന്തമണ്ഡലത്തിന്റെ ഊര്‍ജഘനത്വം വാതകമണ്ഡലത്തിന്റെ ഊര്‍ജഘനത്തോടു തുല്യമാകയോ അതിനെക്കാള്‍ കൂടിയിരിക്കുകയോ ചെയ്താല്‍ വാതകമേഘത്തിന്റെ ചലനം കാന്തമണ്ഡലം നിയന്ത്രിച്ചു എന്നുവരാം.
സൂര്യനിലെ വിദ്യുദ്ഗതിക പ്രതിഭാസങ്ങള്‍. ഒരു നീണ്ട വിദ്യുദ്-രുദ്ധചാലകം (insulated conductor) ലംബമായി ഉറപ്പിച്ച്, ആകാശം പ്രസന്നമായിരിക്കുമ്പോള്‍ പോലും അത് വൈദ്യുതീകരിക്കപ്പെടുന്നതായി 1752-ല് ല് മൂണിയെ (Le Moonier) കണ്ടുപിടിച്ചു. വായുമണ്ഡലത്തിലെ അയോണുകളുടെ സാന്നിധ്യമാണ് ഇതിനു കാരണമെന്ന് അദ്ദേഹം സ്ഥാപിച്ചു. ഭൂമിയുടെ ഉപരിതലത്തിനു മുകളിലായി വായുവില്‍ ഒരു നിശ്ചിത വൈദ്യുത മണ്ഡലവും പൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ പ്രവണതയും (Potential gradient) ഉണ്ടെന്നുകൂടി അദ്ദേഹം കണ്ടുപിടിച്ചു. മിന്നലുകള്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്ന മേഘങ്ങളില്‍ വൈദ്യുതിയുടെ സാന്നിധ്യമുണ്ടെന്ന് ഫ്രങ്ക്ലിന്‍ തന്റെ പട്ടങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചുള്ള പ്രസിദ്ധമായ പരീക്ഷണങ്ങളാല്‍ തെളിയിച്ചു. വായുമണ്ഡലത്തില്‍ വൈദ്യുതി ഉണ്ടാകുന്നതിനു ചില പൊതുവായ കാരണങ്ങളുണ്ട്. ഇവയില്‍ പ്രമുഖമായത് കോസ്മിക കിരണങ്ങളാല്‍ ഉണ്ടാകുന്ന അയോണീകരണം, റേഡിയോ ആക്റ്റീവ് സ്രോതസ്സുകളില്‍നിന്നുള്ള ഉത്സര്‍ജനം, അള്‍ട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശം എന്നിവയാണ്.
ചൂടുവായു കയറ്റിയ ബലൂണുകള്‍, ഹൈഡ്രജന്‍ നിറച്ച ബലൂണുകള്‍, വലിയ പ്ലാസ്റ്റിക് ബലൂണുകള്‍, റോക്കറ്റുകള്‍ എന്നിവ ഉപയോഗിച്ച് വായുമണ്ഡലത്തിലെ വിവിധ പാളികളുടെ ഘടനയെപ്പറ്റി ധാരാളം വിവരം ശേഖരിച്ചിട്ടുണ്ട്. മേല്പറഞ്ഞ സാഹചര്യങ്ങളില്‍ അയോണ്‍മണ്ഡല(ionosphere) ഘനത്വം, അവയുടെ വ്യത്യാസം എന്നിവയും കാന്തമണ്ഡലങ്ങളുടെ വിശദമായ മാനചിത്രങ്ങളും (mapping) നിര്‍ണയിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞു. ബഹിരാകാശ പരീക്ഷണോപാധികളും സാറ്റലൈറ്റുകളും ഉപയോഗിച്ച് പ്രസ്തുത പരീക്ഷണങ്ങള്‍, മറ്റു ഗ്രഹാന്തരീക്ഷങ്ങളിലും ഗ്രഹാന്തരപ്രദേശങ്ങളിലും നടത്തിയിട്ടുണ്ട്.
ഭൂമിയുടെ വായുമണ്ഡലത്തില്‍ സൂര്യന് ശക്തമായ സ്വാധീനമുണ്ട്. ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തില്‍ പ്ളാസ്മയുടെ ഏറ്റവും ഫലപ്രദമായ ഉറവിടം സൂര്യനാണ്. സൂര്യന്റെ താപപ്രകാശങ്ങളില്‍ ഏറിയ പങ്കും വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നത് പ്രകാശമണ്ഡലം (photosphere) എന്ന മേഖലയില്‍നിന്നാണ്. പ്രകാശമണ്ഡലത്തിലുള്ള കാന്തശക്തി സാന്ദ്രിതമായി അനുഭവപ്പെടുന്ന, തണുത്ത പ്രദേശങ്ങളെയാണ് സൂര്യകളങ്കങ്ങള്‍ (sunspots) എന്നുവിളിക്കുന്നത്. ചുറ്റുപാടുമുള്ള വാതകവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോള്‍ അവയ്ക്ക് കുറഞ്ഞ താപനിലയാണ്. ഇതാണ് അവയുടെ ഇരുണ്ട ഛായയ്ക്കു കാരണം.
സൗരാന്തരീക്ഷ(solar atmosphere)ത്തിന്റെ മുകളില്‍നിന്നു തുടര്‍ച്ചയായി ഉണ്ടാകുന്നതും കേന്ദ്രാപഗാമിയും (radial) ശബ്ദാതിവേഗതയുമുള്ള (supersonic) പ്ലാസ്മയുടെ ശക്തമായ ബഹിര്‍പ്രവാഹമാണ് സൌരവാതം (solar wind). സൗരയൂഥത്തിന്റെ അതിര്‍ത്തികളിലേക്കുപോലും ഇതു വ്യാപിക്കുന്നു. സൂര്യനില്‍നിന്ന് വാതകം ബഹിര്‍ഗമിക്കുമ്പോള്‍ സൗരകാന്തമണ്ഡലരേഖകളെക്കൂടി ഇതിനോടൊപ്പം വലിച്ചുകൊണ്ടുപോകുന്നു. ബഹിരാകാശപേടകങ്ങള്‍ (space probes) ഉപയോഗിച്ചു പഠിക്കാന്‍ സാധിക്കുന്ന സങ്കീര്‍ണങ്ങളായ പല ഖഗോള ഭൗതിക പ്രതിഭാസങ്ങളും സൗരവാതം പ്രദാനം ചെയ്യുന്നു. ഭൂമിയുടെ കാന്തമണ്ഡലം, എപ്പോഴും വീശിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന സൗരവാതത്തിനെതിരെ ഒരു കവചംപോലെ പ്രവര്‍ത്തിച്ച് അതിനെ ഭൂമിയില്‍ നിന്ന് അകറ്റിക്കളയുന്നു.
സൂര്യനില്‍ പ്രകാശമണ്ഡലത്തിനു തൊട്ടുമുകളിലുള്ള ഭാഗം വര്‍ണമണ്ഡലം (chromosphere) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. വര്‍ണമണ്ഡലത്തിനു മുകളിലായി കാണപ്പെടുന്നതും മുഖ്യമായും ഹൈഡ്രജന്‍ വാതകം നിറഞ്ഞതും ദീപ്തവുമായ വാതക പടലമാണ് സൗരജ്വാല (solar prominence). തിരശ്ചീന കാന്തമണ്ഡല പ്രദേശങ്ങളില്‍ മാത്രമേ ഇതു സംഭവിക്കുന്നുള്ളു. കാരണം സൗരഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിനെതിരായി സൗരജ്വാലകളെ നിലനിര്‍ത്തുന്നത് ഈ കാന്തമണ്ഡലങ്ങളാണ്. സൂര്യന്റെ ഉപരിതലത്തിനു മുകളിലായി അനേകായിരം കി.മീ. വരെ സൗരജ്വാലകള്‍ വ്യാപിക്കാം. പ്രധാന സൂര്യകളങ്കസമൂഹങ്ങളുമായി സൗരജ്വാലകളെ പലപ്പോഴും ബന്ധപ്പെടുത്താറുണ്ട്. തീവ്രഫലമുള്ള സൂര്യകളങ്കസമൂഹങ്ങള്‍ സാധാരണഗതിയില്‍ അഗോചരമായ പ്രജ്വാല(flare)കള്‍ ഉണ്ടാക്കാറുണ്ട്. ഏതെങ്കിലും വളരെ ചുരുക്കമായി അവയില്‍ ചിലതു കാണാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. അല്പായുസ്സുകളായ പ്രജ്വാലകള്‍ കാന്തിക ധാരകളെയും ഹ്രസ്വതരംഗവികിരണങ്ങളെയും ഉത്സര്‍ജിക്കുന്നവയാണ്. പ്രജ്വാലകളും സൌരവാതവും ചിലപ്പോള്‍ ഭൗമകാന്തമണ്ഡല കവചത്തെ ഭേദിച്ച് വായുമണ്ഡലത്തിന്റെ ഉപരിഭാഗത്ത് കടക്കും. ഭൂമിയുടെ കാന്തമണ്ഡലത്തില്‍ അവ അപ്പോള്‍ ശക്തമായ വിക്ഷോഭങ്ങള്‍ ഉണ്ടാക്കാറുണ്ട്. കാന്തിക പ്രക്ഷോഭം (magnetic storm) എന്നറിയപ്പെടുന്ന അവ റേഡിയോ വാര്‍ത്താവിനിമയത്തെ ബാധിക്കുന്നു. സുന്ദരമായ ധ്രുവദീപ്തി(aurora)ക്കും അവ കാരണമാകാറുണ്ട്.
അയണമണ്ഡലത്തിലെ കാലാവസ്ഥ തുടര്‍ച്ചയായ മാറ്റങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമാണ്. സൗരവാതങ്ങളുടെയും പ്രജ്വാലകളുടെയും ഒഴുക്കിന് ഏകസമാനത ഇല്ലാത്തതാണ് ഇതിനു കാരണം. അവ അയോണീകരണ നിരക്കുകളില്‍ ക്രമക്കേടുകള്‍ ഉണ്ടാക്കുന്നു എന്നുമാത്രമല്ല, വലിയ ചാര്‍ജ് ഘനത്വശകലങ്ങള്‍ (patches of large cloud densities), പ്ലാസ്മാ മേഘങ്ങള്‍ എന്നിവ സൃഷ്ടിക്കാറുമുണ്ട്. 1972 ആഗസ്റ്റില്‍ കണ്ട ഒരു സൗരപ്രജ്വാല ഒരു മണിക്കൂറോളം നീണ്ടുനിന്നു. സാധാരണഗതിയില്‍ ധ്രുവപ്രദേശങ്ങളില്‍ മാത്രം കണ്ടുവരുന്ന ധ്രുവദീപ്തി മേല്പറഞ്ഞ സംഭവത്തിനുശേഷം വാഷിങ്ടണ്‍ ഡി.സി. വരെ കാണാന്‍ കഴിഞ്ഞു.
വര്‍ണമണ്ഡലത്തിന് തൊട്ടുമുകളിലുള്ള സൗരകൊറോണ (solar corona) യുടെ, സ്കൈലാബില്‍ നിന്നെടുത്തിട്ടുള്ള ചിത്രങ്ങള്‍ അടുക്കിവച്ചിരിക്കുന്ന ചാലക കവചം (spaghetti) മാതിരി വലയിത ഘടനകള്‍ വെളിവാക്കുന്നു. 2 x 106 കെല്‍വിന്‍ താപനിലയുള്ള പ്ലാസ്മയെ നയിക്കുന്ന കാന്തബലരേഖകളുമായി ഇവ വ്യക്തമായും ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
ഒരു ഗ്രഹത്തിനു ചുറ്റുമായി വിദ്യുത്ചാര്‍ജിത കണങ്ങള്‍ ഉള്‍പ്പെടുന്ന ഭൗതിക പ്രതിഭാസത്തില്‍ കാന്തമണ്ഡലം ഒരു പ്രധാന പങ്കുവഹിക്കുന്ന പ്രദേശത്തെയാണ് കാന്തതാഗോളം (magnetosphere) എന്നു വിളിക്കുന്നത്. ഒരു കാന്തതാഗോളത്തിന്റെ കൂടുതല്‍ പരിമിതമായ ഉള്‍പ്രദേശത്തിനാണ് വികിരണ വലയം (radiation belt) എന്നുപറയുന്നത്. ഗ്രഹത്തിന്റെ ബാഹ്യകാന്തമണ്ഡലത്തില്‍ കെണിയിലായതുപോലെ സ്ഥിരമായി അകപ്പെടുന്ന ചാര്‍ജിത കണങ്ങള്‍ ഇവിടെ കാണപ്പെടുന്നു. 1958-ല് ജയിംസ് വാന്‍ അലന്‍ (James Van Allen ) ആണ് അവ കണ്ടുപിടിച്ചത്. അതുകൊണ്ടാണ് ഈ മേഖലയെ വാന്‍ അലന്‍ വികിരണ വലയം (Van Allen Radiation Belt) എന്നുവിളിക്കുന്നത്. ആര്‍ഗസ് (ARGUS) പോലെയുള്ള വന്‍കിട ബാഹ്യാകാശ പരീക്ഷണങ്ങളില്‍, ബഹിരാകാശ പേടകങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ചു നടത്തിയിട്ടുളള അളവെടുക്കലുകള്‍, ഭൂകാന്തികമായി പിടിക്കപ്പെട്ടതും മാസങ്ങളോളം ബഹിരാകാശത്തു നിലനില്‍ക്കുന്നതുമായ ചാര്‍ജിത കണങ്ങളുടെ വിതരണവും ചലനവും തെളിയിക്കുന്നു.
(സജി കോശി എബ്രഹാം)
