पृथ्वी के सबसे ऊँचे बादल नीचे खिसक रहे हैं

गर्मियों की रातों में, सूर्यास्त के बहुत बाद, पतले बादल गोधूलि के आकाश में तेज़ी से चमक सकते हैं। इनका पहला वर्णन 1885 में हुआ था, 1883 में क्राकाटोआ (Krakatoa) के महान विस्फोट के बाद। चूँकि ज़मीन पर अँधेरा होने पर भी उन पर सूर्य की रोशनी पड़ती रहती है, इसलिए वे 80 km से भी अधिक ऊँचाई पर तैरते होंगे। यदि वे जल-बर्फ़ से बने हैं, जैसा कि 1912 से माना जाता रहा है, तो वहाँ की हवा 150 केल्विन से भी ठंडी होनी चाहिए। ये हैं निशादीप्त बादल (noctilucent clouds), पृथ्वी के सबसे ऊँचे बादल।

ऊपरी हवा में एक चेतावनी-सूचक

लंबे समय से यह संदेह रहा है कि इनमें जलवायु का कोई संकेत छिपा है। बढ़ती कार्बन डाइऑक्साइड समतापमंडल (stratosphere) और मध्यमंडल (mesosphere) को, यानी बादलों के नीचे की परतों को, ठंडा करती है। ठंडी हुई परतें सिकुड़ती हैं: ऊपरी वायुमंडल “सिकुड़” जाता है, और उसके शीर्ष पर टिके बादल धीरे-धीरे नीचे खिसकने चाहिए। इस क्षेत्र का एक जलवायु मॉडल, LIMA/MIMAS, ठीक यही अनुमान लगाता है — एक गिरावट जो 1960 के बाद तेज़ हो जाती है, पहले से 6.5 गुना तेज़, क्योंकि कार्बन डाइऑक्साइड लगातार और तेज़ी से बढ़ रही है।

इसकी जाँच करना कठिन है। बादल कितनी बार दिखते हैं, यह प्रेक्षकों की संख्या और मौसम पर निर्भर करता है; उनकी चमक बिना अंशांकन (calibration) वाले उपकरणों से मापी गई थी। लेकिन उनकी ऊँचाई उनकी खोज के समय से ही मापी जाती रही है। पहले की समीक्षाओं में कोई स्पष्ट रुझान नहीं मिला: ऊँचाइयाँ स्वाभाविक रूप से 79 और 85 km के बीच बिखरी रहती हैं, जो अपेक्षित गिरावट से कहीं अधिक है।

समान की समान से तुलना

रूसी विज्ञान अकादमी के अंतरिक्ष अनुसंधान संस्थान (Space Research Institute of the Russian Academy of Sciences) के ओलेग उगोलनिकोव (Oleg Ugolnikov) और मॉस्को तथा कालिनिनग्राद के उनके सहयोगियों ने पहले सख़्त नियम तय किए। आधुनिक लिडार (lidar), जो लेज़र प्रकाश से आकाश की जाँच करते हैं, बादल की परत में ऊपर स्थित बर्फ़ के सूक्ष्म कणों को देखते हैं, जबकि तस्वीरें उसके तल पर स्थित सबसे बड़े कणों को देखती हैं — जो 2 km तक नीचे होते हैं। इसलिए केवल एक तकनीक मान्य है: त्रिकोणन (triangulation), यानी एक ही बादल की दो या अधिक जगहों से तस्वीर लेना और उसकी स्थिति में आए खिसकाव से उसकी ऊँचाई निकालना।

उन्होंने अपरिशुद्ध सर्वेक्षणों को भी हटा दिया। सबसे पहले सर्वेक्षण ने, 1887 में, 79 km पाया था, लेकिन उसके दोनों प्रेक्षक केवल 32.4 km दूर थे और उनका तालमेल कुछ मिनटों के भीतर तक ही था, जो 10 km से अधिक की त्रुटियों के लिए काफ़ी है। टीम केवल वे स्थल रखती है जो कम से कम 40 km दूर हों और जिनका समय सटीक हो: 1890-1891 में बर्लिन के आसपास O. Jesse, 1932-1934 में ओस्लो के पास C. Störmer, फिर स्टॉकहोम, एस्टोनिया, लातविया और स्कॉटलैंड, 1986 में 200 km की आधार-रेखा तक।

बीस हज़ार नई ऊँचाइयाँ

2020 से, लगभग बीस कैमरे, जिनमें से अधिकांश स्वचालित Starvisor नेटवर्क के हैं, 54 और 61 डिग्री उत्तर के बीच के आकाश पर नज़र रखते आए हैं। वे 50 से 200 km दूर स्थित समूहों में काम करते हैं, और प्रति मिनट चार तक तस्वीरें लेते हैं। सॉफ़्टवेयर हर बादल-क्षेत्र को टुकड़ों में काटता है, उन्हें कैमरों के बीच मिलाता है, और उनकी ऊँचाई और गति की गणना करता है। परिणाम: लगभग 20,000 अलग-अलग ऊँचाइयाँ।

एक दूसरी विधि उन्हीं तस्वीरों से इनकी जाँच करती है। जब कोई बादल पृथ्वी की छाया में सरकता है, तो वह पहले नीला होता जाता है, जब उस तक पहुँचने वाली सूर्य की रोशनी ओज़ोन परत को पार करती है, फिर लाल, जब वह रोशनी निचले वायुमंडल से गुज़रती है। रंग के इन बदलावों का समय उसकी ऊँचाई बताता है। समतापमंडल में सूक्ष्म कणों की धुंध के लिए सुधार के बाद, दोनों विधियाँ 0.18 km के भीतर सहमत होती हैं।

सुरागों को सुलझाना

इन बादलों की ऊँचाई ऋतु, रात के समय, चंद्र ज्वार, अक्षांश और सौर सक्रियता पर भी निर्भर करती है। टीम ने इन सभी को एक साथ, माप-दर-माप, 1890 से 2026 तक फ़िट किया। केवल दो प्रभाव उभरकर आते हैं: ऋतु, जिसमें सबसे नीचे बादल 10 जुलाई के आसपास होते हैं, संक्रांति के कुछ सप्ताह बाद, और दीर्घकालिक रुझान।

यह रुझान मॉडल के अनुमान के एक अंश K के रूप में मापा जाता है: K = 1 का अर्थ है कि मॉडल सही है, K = 0 का अर्थ है कोई रुझान नहीं। फ़िट से K = 0.52 ± 0.18 मिलता है — एक गिरावट जो 99.5% से अधिक विश्वास के साथ पकड़ी गई, लेकिन मॉडल के अनुमान की आधी। आज, इसका अर्थ है लगभग 1.2 km प्रति शताब्दी।

एक सरल जाँच इसकी पुष्टि करती है। 2000 से पहले, सभी मापों की औसत ऊँचाई 82.52 km थी; 2020 के दशक में यह 81.83 km है। बादल 0.69 km नीचे हैं, जो 1960 से मॉडल द्वारा अपेक्षित गिरावट का लगभग आधा है।

तल गिरता है, शिखर टिका रहता है

एक बात उभरकर सामने आती है। बादलों की ऊँचाई-सीमा का ऊपरी किनारा, न ऋतु के दौरान और न दशकों में, लगभग हिला है। निचला किनारा औसत से लगभग दोगुना गिरा है — मॉडल द्वारा अनुमानित गति के क़रीब।

लेखकों को उम्मीद है कि आगे के त्रिकोणन से आज की औसत ऊँचाई और सटीक होगी, लेकिन रुझान स्वयं पुराने मापों की कम संख्या और सीमित परिशुद्धता से बँधा रहेगा। वे लिखते हैं कि असली लाभ तब मिलेगा जब 21वीं सदी में लिडार, उपग्रह और कैमरे पर्याप्त समय तक इन बादलों को देख चुके होंगे।