विज्ञान रंजन – वजनदार पृथ्वी!

>> विनायक

आपल्याला ‘वजन’ असते. म्हणजे पृथ्वीवरच्या प्रत्येक चराचराला वजन असते ही गोष्ट नवी नाही. अगदी नुकत्या जन्मलेल्या बाळाचे पाऊंड किंवा किलोग्रॅममध्ये ‘वजन’ किती आहे याची कुतूहलाने चौकशी केली जाते. त्यावरून बाळ सुदृढ असल्याचे लक्षात येते. माणसाच्या पहिल्या श्वासापासून ही वजनाची मोजदाद सुरू होते ती अखेरपर्यंत. प्रत्येकाच्या उंचीच्या प्रमाणात वजन ठरते. वैद्यकशास्त्र्ाात त्यासाठी काही नियम असतात. वजन कमी असेल तर ते वाढवण्यासाठी टॉनिक देण्यात येते किंवा एखाद्या आजाराने वजन घटत असेल तर त्यावर उपचार करावे लागतात.

याउलटही वजनाची ‘समस्या’ असते. वजन जास्त झाल्यास ‘ओबेसिटी’वर उपचार करून किंवा आहार आणि व्यायामाचे संतुलन साधून वजन आटोक्यात आणता येते. अनेक ठिकाणी प्रवासी सामानाच्या वजनाचे गणित काटेकोरपणे पाळावे लागते. ट्रेन प्रवासात अधिक वजनाचे सामान सोबत असल्यास ‘लगेज’चा अधिभार (चार्ज) भरावा लागतो. बोटीच्या किंवा विमानाच्या प्रवासात तर काही ग्रॅम जास्त वजन चालत नाही. तीच गोष्ट ऑलिम्पिकसारख्या खेळांच्या बाबतीतली. काही ग्रॅम वजन अधिक भरल्याने खेळाडूंना मनस्ताप कसा सहन करावा लागतो याची उदाहरणे आहेतच. सैन्यात किंवा सुरक्षा दलातील भरतीच्या वेळीही ठरावीक वजन असावे लागते. त्याव्यतिरिक्त सोन्यापासून ते धान्यापर्यंत प्रत्येक गोष्ट तराजूत तोलली जाते ती ठरावीक ‘वजना’ची बरोबरी साधण्यासाठीच.

एखाद्याच्या 60 किंवा 75 व्या वाढदिवशी ‘तुला’ करून तेवढय़ा वजनाच्या काही भेटवस्तू दिल्या जातात. विज्ञानात मात्र विविध धातूंचे वजन आणि त्यांची ‘शक्ती’ याचे गुणोत्तर काढून प्रयोग केले जातात. वजनाने कमी, परंतु बळकट (स्ट्रॉन्ग) असलेल्या धातूंचा वापर अनेक ठिकाणी विशेषतः स्पेस सायन्समध्ये उपयुक्त ठरतो. अशी सर्वव्यापी वजनाची किमया पृथ्वीवर चालते, पण पृथ्वीचे गुरुत्वाकर्षण ओलांडून अतिशय विरळ गुरुत्वाकर्षणाच्या ‘निर्वात’ पोकळीत गेले की, प्रत्येक गोष्टीचे वजन शून्यवत होते. म्हणूनच अंतराळ यानातील अंतराळ यात्री आपल्याला ‘तरंगता’ना दिसतात.

याचा अर्थ ‘अर्थ’ किंवा पृथ्वीवरच (अथवा अन्य ग्रहांवरच) एखाद्या गोष्टीला वजन प्राप्त होऊ शकते. याचे सर्वांनाच ठाऊक असलेले कारण म्हणजे गुरुत्वाकर्षण. आपल्याकडच्या प्राचीन खगोल अभ्यासात त्याचा उल्लेख पृथ्वीची ‘आकृष्ट’शक्ती असा होतो. पृथ्वीला ‘अवनी’ हे सार्थ नाव त्यातूनच आले आहे. ‘अव’ म्हणजे खाली आणि ‘नी’ निवते म्हणजे नेणारी. याचा अर्थ वर टाकलेली कोणतीही गोष्ट खेचून घेणारी ती अवनी पृथ्वी. एखाद्या वस्तूचे जाऊ द्या. आपण प्रयत्नपूर्वक ‘ऍन्टिग्रॅव्हिटी’ उडी मारली तरी त्या ‘हाय-जम्प’नंतर खालीच यावे लागते. विमानही अशाच इंधन ऊर्जेने निर्माण केलेल्या तत्कालिक आणि समयबंद ‘गुरुत्वाकर्षण विरोधी’ बलावर (फोर्स) उडते.

एवढेच नव्हे तर वस्तूचे वस्तुमान (साध्या भाषेत वजन) इतके महत्त्वाचे आहे की, समुद्राला (क्वचित भूभागालाही) ‘भरती’ येणे आणि सभोवतीच्या अवकाशाला वक्रता देण्याचे कामही (कर्व्हेचर) वस्तूचे गुरुत्वाकर्षण करत असते. विज्ञानात पृथ्वीचे ‘मास’ (वस्तुमान) एम-ई अशा चिन्हाने दाखवले जाते.

आता आपल्यासकट सर्वांना वजन देणाऱया पृथ्वीचे वजन किती असेल? 1770 मध्ये तसा स्किहेलिअन प्रयोग प्रथम झाला. जिओसेन्ट्रिक ग्रॅव्हिटेशनल कॉन्स्टन्टचा विचार करून आणि पृथ्वीभोवती फिरणाऱया कृत्रिम उपग्रहांद्वारे केलेल्या ‘लेझर रेजिंग’ प्रयोगातून पृथ्वीचे ‘वजन’ ठरवण्याचा प्रयत्न झाला. तो आजही 100 टक्के यशस्वी असे म्हणता येत नसले तरी पृथ्वीच्या वजनाचा बऱयापैकी योग्य अंदाज आता आलाय. पृथ्वीची घनता विविध ठिकाणी 2700 ते 13000 किलोग्रॅम या ‘रेन्ज’मध्ये प्रतिघनमीटरला आढळते. त्याची सरासरी पृथ्वीच्या वजनासाठी लक्षात घेतली जाते.

विख्यात शास्त्र्ाज्ञ अर्किमिडेज यांनी ‘मला पृथ्वीच्या लांबीची तरफ आणि पृथ्वीबाहेर पुरेसा आलंब (टेकू) मिळाला तर हा पृथ्वीचा गोळा सहज उलथवून दाखवेन’ असे म्हटल्याची कथा खरी की खोटी ठाऊक नाही, पण ‘तरफे’च्या शोधाची तरफदारी करायला ठीक आहे. प्रत्यक्षात ते अशक्यच. पुढे न्यूटनच्या नियमांनंतर पृथ्वीची सर्वसाधारण घनता आणि ‘वजन’ लक्षात आले. पृथ्वीवरच्या अनेक भागांतील नैसर्गिक आविष्कारांमुळे या वजनात थोडा बदल होत असला तरी आता अमेरिकन मिटिरिऑलॉजिस्ट स्टीफन श्लेमिंगर यांनी काही निरीक्षणे नोंदवली. केवळ पृथ्वीतच नव्हे तर कोणत्याही दोन गोष्टींमध्ये गुरुत्वीय बल असतेच. त्याचे सूत्र वापरून आलेले पृथ्वीचे वजन सुमारे 5974 या आकडय़ावर 21 शून्य एवढे प्रचंड आहे! तरीसुद्धा पृथ्वीचे वजन ‘प्रचंडsss’ आहे असे म्हणता येत नाही. कारण ‘गुरू’चे वजन पृथ्वीच्या 317 पट, तर ‘शनी’ ग्रहाचे 95 पट आहे आणि सूर्याचे वजन तर पार 333000 पट म्हणजे कल्पना करा! थोडक्यात, आपल्यासकट दृश्य विश्व वजनदार आहे एवढंच खरं!