पूरे इतिहास में सौर ग्रहणों की व्याख्या संप्रभु के लिए बुरी खबर के रूप में की गई - उनके व्यक्तिगत स्वास्थ्य या क्षेत्र के लिए एक अशुभ संकेत। लेकिन उन आशंकाओं ने हजारों वर्षों की विद्वता को बढ़ावा देने में मदद की। यह प्रगति मेसोपोटामिया में ऐतिहासिक डेटा में आवधिक पैटर्न की खोज के साथ शुरू हुई। इसकी परिणति एक ऐसे युग में हुई है जिसमें हम सदियों पहले से ही सौर मंडल के पिंडों की अन्योन्याश्रित भविष्य की गतियों को जानते हैं, जो कि एक बार ब्रह्मांडीय पैमाने पर चिंता का कारण था, उसे ठंडे घड़ी के मामले में बदल दिया गया है।

यदि आपको कोई एक महत्वपूर्ण मोड़ चुनना हो, तो वह 22 अप्रैल, 1715 की सुबह हो सकती थी, जब लंदन पर सूर्य ग्रहण मंडरा रहा था। ब्रिटिश बहुज्ञ एडमंड हैली, जिन्हें हैली धूमकेतु के नाम के रूप में सबसे ज्यादा याद किया जाता है, ने इसकी भविष्यवाणी की थी। उन्होंने एक ब्रॉडशीट प्रकाशित की थी जिसमें उस पथ का एक नक्शा शामिल था जिस पर चंद्रमा की छाया इंग्लैंड पर पड़ेगी। उस वर्ष, इंग्लैंड में एक नया ताज पहनाया गया राजा था जिसके खिलाफ पहले से ही विद्रोह चल रहा था; एक भविष्यवाणी के साथ ग्रहण के रहस्य को उजागर करके, हैली ने एक शगुन के रूप में इसकी शक्ति को बेअसर करने की आशा की।

वह डेटा इकट्ठा करने वालों की भी भर्ती करना चाहते थे जिनके अवलोकन से भविष्य में ग्रहण की और भी बेहतर भविष्यवाणियां हो सकती हैं। "जिज्ञासु लोग इसका निरीक्षण करना चाहते हैं, और विशेष रूप से पूर्ण अंधकार की अवधि," उन्होंने विज्ञापित किया, "... इसके लिए छाया की स्थिति और आयाम अच्छी तरह से निर्धारित किए जाएंगे; और इसके माध्यम से, हम भविष्य के लिए इसी तरह की घटनाओं की भविष्यवाणी करने में सक्षम हो सकते हैं, वर्तमान की तुलना में अधिक निश्चितता के साथ।

संकेत जो धड़कन बनाए रखते हैं

दशकों पहले, प्राचीन ग्रंथों के शौकीन पाठक हैली ने ग्रहणों और आकाश में चंद्रमा की स्थिति के बारे में सोचने के लिए एक उपयोगी खगोलीय चक्र को फिर से खोजा और लोकप्रिय बनाया था: 6,585 दिन, या 18 साल से थोड़ा अधिक। उन्होंने इस चक्र को "सारोस" कहा, जिसे आधुनिक इतिहासकार सुमेरियन प्रतीक के गलत अनुवाद के रूप में देखते हैं जिसका मूल अर्थ "ब्रह्मांड" या "बड़ी संख्या" जैसा कुछ था।

मेसोपोटामिया में लगभग 600 ईसा पूर्व तक, असीरियन और बेबीलोनियाई पुजारी-गणितज्ञों ने मिट्टी की पट्टियों में दर्ज पिछले ग्रहणों की तारीखों को खंगाला था, यह अनुमान लगाने के लिए रणनीति विकसित करने की उम्मीद थी कि अगला ग्रहण कब होगा। ग्रहणों ने इन संस्कृतियों में राजाओं को चिंतित कर दिया, और जल्द ही, राशि चक्र और व्यक्तिगत कुंडली के आविष्कार के साथ, सूर्य, चंद्रमा और ग्रहों की स्थिति पर नजर रखने की आवश्यकता सभी को चिंतित करेगी।

पहला समाधान सामान्य नियम थे। उदाहरण के लिए, चंद्र ग्रहण अक्सर छह महीने के बाद एक-दूसरे के बाद आते हैं। बेबीलोनियों को यह भी एहसास हुआ कि विशिष्ट सौर और चंद्र ग्रहणों को अक्सर एक समान घटना से अलग किया जाता था जिसे हैली एक सरोस कहते थे।

इस चक्र को आधुनिक संदर्भ में समझने के लिए, सूर्य ग्रहण के समय आकाशीय पिंडों की ज्यामिति की कल्पना करें, जब चंद्रमा सीधे सूर्य और पृथ्वी के बीच होता है और तीनों पिंड एक साफ रेखा बनाते हैं। ऐसा होने के लिए, चंद्रमा को अमावस्या होना चाहिए। यह उस बिंदु पर भी होना चाहिए जहां पृथ्वी के चारों ओर इसकी अपनी झुकी हुई कक्षा उस तल से होकर गिर रही है जिसमें पृथ्वी सूर्य के चारों ओर अपनी कक्षा में घूमती है।

अब उस समय को खोजने के लिए घड़ी को आगे बढ़ाने की कल्पना करें जब वही स्थितियाँ दोबारा आएँ। हमें कई अतिव्यापी लेकिन असमान चंद्र चक्रों में सामंजस्य बिठाना होगा। चक्र एक: एक अमावस्या से दूसरी अमावस्या तक जाने में लगभग 29.5306 दिन लगते हैं। चक्र दो: चंद्रमा को पृथ्वी की कक्षा के समतल से एक बार गुजरने से अगले चक्कर में उसी पास तक जाने में लगभग 27.2122 दिन लगते हैं। चक्र तीन: चूँकि चंद्रमा की अण्डाकार कक्षा उसे पृथ्वी से निकट और दूर खींचती है, चंद्रमा पृथ्वी के आकाश में अपने स्पष्ट आकार और गति में भी दोलन करता है, एक चक्र जिसमें लगभग 27.5546 दिन लगते हैं।

तो फिर, सरोस एक अच्छा गोल अंतराल है, जिसके दौरान ये सभी चक्र कई बार दोहराए जाते हैं: 223 नए चंद्रमा से गुजरते हैं, क्रांतिवृत्त के अंदर और बाहर 242 चक्करों के लगभग बराबर होते हैं, जो बदले में लगभग बिल्कुल बराबर होता है चंद्रमा के स्पष्ट आकार में 239 दोलन। यदि आपने सूर्य या चंद्र ग्रहण देखा है, तो बस एक सरोस की प्रतीक्षा करें, और आकाशीय पिंडों की वही खुरदुरी ज्यामितीय व्यवस्था दोहराई जाएगी।

हालाँकि, चंद्रमा की कक्षा वास्तव में इन मापदंडों से अधिक जटिल है। और भले ही, यह योजना आपको यह नहीं बताती कि परिणामी ग्रहण पृथ्वी पर कहाँ दिखाई देगा।

हैली और परे

जब तक हैली ने सरोस के बारे में पढ़ा और इसे अपने उपयोग के लिए पुनर्जीवित किया, तब तक कई शताब्दियों के बहुसांस्कृतिक प्रयासों ने ग्रहण की समस्या को और अधिक परिष्कृत कर दिया था, जैसा कि गणित इतिहासकार क्लेमेंसी मोंटेले ने 2011 की पुस्तक में वर्णित किया है। परछायी का पीछा. बेबीलोनियों ने अंततः "एक सरोस प्रतीक्षा करें" जैसे सरल अनुभवजन्य नियमों को पीछे छोड़ते हुए अधिक जटिल संख्यात्मक योजनाओं की ओर कदम बढ़ाया, जो आकाश में चंद्रमा के भविष्य के निर्देशांक की गणना करती थीं। प्राचीन यूनानियों ने ब्रह्मांड के बारे में अपने स्वयं के ज्यामितीय विचारों को बेबीलोनियाई शैली की संख्यात्मक गणनाओं के साथ मिलाया। उस संश्लेषण के शीर्ष पर, इस्लामी दुनिया के खगोलविदों जैसे अल-ख्वारिज्मी, नौवीं शताब्दी में "एल्गोरिदम" शब्द का नाम, ने त्रिकोणमितीय कार्यों और दशमलव संख्याओं (भारत से) को खींचा, जिन्हें उन्होंने कागज के नए माध्यम पर लिखा ( चीन से) और भी अधिक उन्नत भविष्य कहनेवाला तरीकों को विकसित करने के लिए, जो अब यूरोप भर में भी गूंज रहे थे।

लेकिन हैली के पास खेलने के लिए कुछ और भी नया था। लगभग उसी समय जब उन्होंने सरोस को पुरातनता से बाहर निकाला, उन्होंने गुरुत्वाकर्षण के बारे में अपने मित्र आइजैक न्यूटन के विचारों के प्रकाशन को भी नियंत्रित किया, जिसे न्यूटन ने चंद्रमा की कक्षा को समझने के लिए लागू किया। 1715 तक, कई शताब्दियों में पहला सूर्य ग्रहण लंदन के करीब आने के साथ, हैली का पूर्वानुमानित मानचित्र सोचने के प्राचीन और आधुनिक तरीकों का मिश्रण था।

अगला बड़ा कदम 1824 में आया, जब जर्मन खगोलशास्त्री फ्रेडरिक बेसेल ने गुरुत्वाकर्षण के नियमों का उपयोग करके ग्रहणों के बारे में सोचने के न्यूटोनियन दृष्टिकोण को बढ़ाया। उन्होंने पृथ्वी के केंद्र से होकर गुजरने वाले एक काल्पनिक विमान पर चंद्रमा की छाया पड़ने की कल्पना की। फिर आप उस छाया को ग्लोब की सतह पर वापस प्रक्षेपित कर सकते हैं, यह देखने के लिए कि छाया कहाँ और कब टकराएगी, एक ऐसी प्रक्रिया जिसके लिए अंततः पृथ्वी को एक गोले के रूप में नहीं बल्कि एक ढेलेदार, ऊबड़-खाबड़, घूमती हुई वस्तु के रूप में सोचने की आवश्यकता होती है। बेसेल के बाद, कई देशों के पास उन छायाओं का पीछा करने के लिए वैश्विक, शाही पहुंच थी, ऐसा कहा दबोरा केंट, सेंट एंड्रयूज़ विश्वविद्यालय में एक गणित इतिहासकार। ऐसा करने से, वे वैज्ञानिक सॉफ्ट-पॉवर वर्चस्व की लड़ाई में अपनी गणनाओं को और अधिक परिष्कृत कर सकते हैं।

अगली सदी में, ग्रहण अभियानों ने विज्ञान के सबसे बड़े रहस्यों में से एक को सुलझाने में मदद की: क्या बुध की विषम कक्षा एक अनदेखे सूर्य-आलिंगन ग्रह के कारण थी (जो संभवतः ग्रहण के दौरान दिखाई देगा)? या, जैसा कि मामला सामने आया, क्या न्यूटन की गुरुत्वाकर्षण की समझ में कोई समस्या थी? इन दांवों ने ग्रहण की भविष्यवाणी और अवलोकन को और भी महत्वपूर्ण बना दिया, वैज्ञानिकों को पृथ्वी के सभी कोनों में सख्त निर्देशों के साथ भेजा गया कि वास्तव में कहाँ होना है और कौन सा डेटा रिकॉर्ड करना है। केंट ने कहा, इसके बाद उन्होंने कभी-कभार होने वाले "विस्मय के विस्फोट" के कारण सूखी रिपोर्टें दाखिल कीं। "उनमें से लगभग हर एक में, रैप्सोडिक, विक्टोरियन, अति-शीर्ष विवरण के दो पैराग्राफ हैं।"

20वीं सदी में समस्या एक बार फिर बदल गई। ग्रहणों की उचित भविष्यवाणी के लिए हमेशा इस तथ्य से जूझना पड़ता है कि चंद्रमा और सौर मंडल की बाकी सभी चीजें लगातार एक-दूसरे को खींच रही हैं। यह केवल प्रसिद्ध न सुलझने वाली "तीन-शरीर समस्या" नहीं थी; यह एक N-शरीर की समस्या. जब नासा ने लोगों और रोबोटों को सौर मंडल के पिंडों की ओर भेजना शुरू किया, तो यह जानने की ज़रूरत थी कि ये पिंड कहाँ थे और भविष्य में वे कहाँ होंगे - और यह पता लगाना आसान हो गया।

अपोलो अंतरिक्ष यात्रियों द्वारा चंद्रमा पर छोड़े गए दर्पणों के कारण, हम जानते हैं कि चंद्रमा पृथ्वी के सापेक्ष कुछ मीटर के भीतर कहां है। रेयान पार्क, जो नासा की जेट प्रोपल्शन प्रयोगशाला में सोलर सिस्टम डायनेमिक्स समूह का नेतृत्व करते हैं। और जब कई अंतरिक्ष यान सौर मंडल के चारों ओर घूमते हुए डेटा वापस भेजते हैं, तो हम उच्च सटीकता के साथ सूर्य की स्थिति भी जानते हैं। पार्क की टीम चंद्र और सौर स्थिति डेटा को फीड करती है - ग्रहों और सैकड़ों क्षुद्रग्रहों के लिए समान मापदंडों के साथ, और सौर हवा के दबाव जैसी चीजों के लिए सुधार, और न केवल न्यूटन के गुरुत्वाकर्षण के नियम बल्कि सामान्य सापेक्षता के सूक्ष्म बदलाव - एक में कंप्यूटर मॉडल. फिर मॉडल चंद्रमा सहित हर चीज की अनुमानित स्थिति की एक सूची तैयार करता है। और फिर, समय-समय पर, जेपीएल टीम अपने मॉडल को अपडेट करती है और नई सूचियाँ प्रकाशित करती है।

ये स्थितियाँ, ग्रहणों की भविष्यवाणी करने के कार्य के लिए अत्यधिक हैं, अंतरिक्ष यात्रा के लिए काफी अच्छी मानी जाती हैं। "मैं थोड़ा आश्चर्यचकित हूं," पार्क ने कहा, जब अंतरिक्ष मिशन डेवलपर्स ने पूछा कि क्या उन्हें यह पता लगाने में समय बिताना होगा कि चंद्रमा वास्तव में कहां होगा और यह कैसे चलता है। "मुझे ऐसा लगता है, नहीं, नहीं, नहीं, नहीं, हमने वर्षों पहले समस्या हल कर ली थी।"