समय की छाया का चित्रण: वीएसएससी अंतरिक्ष संग्रहालय में धूपघड़ी
Home / समय की छाया का चित्रण: वीएसएससी अंतरिक्ष संग्रहालय में धूपघड़ी

दिसंबर 17, 2024

धूपघड़ी नियतकालिक उपकरण हैं जो सूर्य की स्पष्ट स्थिति से पड़ने वाली छाया का उपयोग करके दिन के समय का संकेत देते हैं। प्राचीन मिस्र और बेबीलोन में 1500 ईसा पूर्व में उपयोग की जाने वाली धूपघड़ी आधुनिक घड़ियों के आगमन से पहले समय मापने के एकमात्र साधन थे। भारत धूपघड़ी के विज्ञान और इंजीनियरिंग में अग्रणी रहा है, जैसा कि उपमहाद्वीप के सभी जंतर-मंतर में 18वीं शताब्दी के समय-रखने वाले उपकरणों से स्पष्ट है, जिसमें जयपुर का वृहत सम्राट यंत्र भी शामिल है, जो दुनिया की सबसे बड़ी पत्थर पर बनी धूपघड़ी है। यद्यपि आधुनिक प्रौद्योगिकी द्वारा धूपघड़ी को व्यावहारिक रूप से अप्रचलित कर दिया गया है, पर धूपघड़ी आकर्षक वैज्ञानिक उपकरण बने हुए हैं, जो न केवल विज्ञान के इतिहास और विकास, बल्कि आकाशीय यांत्रिकी और पृथ्वी की कक्षीय गतियों में भी अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं।

नवंबर 2024 में एसपीएल, टीटीडीजी और वीएसएससी के सीएमडी के सदस्यों की एक टीम ने वीएसएससी अंतरिक्ष संग्रहालय, थुंबा (8.53°उ., 76.86°पू.) के रॉकेट गार्डन में एक सटीक और पूरी तरह कार्यात्मक धूपघड़ी को सफलतापूर्वक डिजाइन और स्थापित किया। सामान्य धूपघड़ी के विपरीत, जोकि केवल स्थानीय सौर समय को इंगित करता है, यह एक "एनालेमेटिक सुधार के साथ ध्रुवीय धूपघड़ी" है, जो सटीक रूप से भारतीय मानक समय (आईएसटी) के साथ-साथ तारीख भी बताता है। दुनिया में विशिष्ट कुछ एनालेम्मा-सुधारित धूपघड़ियों में से एक होने के नाते, इस प्रणाली में एक अद्वितीय डिजाइन है जो एक ही डायल और पॉइंटर का उपयोग करके पूरे वर्ष एक साथ समय और तारीख पढ़ने में सक्षम बनाता है।

धूपघड़ी एक ध्रुवीय विन्यास को अपनाती है, जिसमें डायल प्लेट (आकार 4 फीट x 4.2 फीट) एक ऐक्रेलिक वेज (wedge) संरचना पर चिपकी होती है, जिसमें थुंबा के स्थानीय अक्षांश द्वारा निर्धारित 8.53 डिग्री का सटीक झुकाव होता है। टीईआरएलएस (थुम्बा इक्वेटोरियल रॉकेट लॉन्चिंग स्टेशन) का सर्वोत्कृष्ट अनुभव देते हुए, आरएच200 साउंडिंग रॉकेट के एक 3डी-मुद्रित मॉडल (~1.6 फीट लंबा; 1:7.4 स्केल-डाउन मॉडल) का उपयोग छाया डालने के लिए शैली के रूप में किया जाता है, जो झुकी हुई प्लेट के लंबवत लगा होता है। संपूर्ण धूपघड़ी की संरचना 6 फीट व्यास पर स्थापित है। ठोस मंच, वास्तविक उत्तर-दक्षिण दिशा के साथ सटीक संरेखण सुनिश्चित करता है। वास्तविक भौगोलिक उत्तर की दिशा ज्यामितीय रूप से लंबवत द्विभाजक की विधि (स्थानीय मेरिडियन के बारे में सूर्य की सममित गति का उपयोग करके) द्वारा निर्धारित की गई थी, ताकि उत्तर दिशा निर्धारण के लिए पारंपरिक चुंबकीय कंपास पर भरोसा करने से होने वाली त्रुटियों से बचा जा सके। इस प्रकार, इस विन्यास में धूपघड़ी की प्लेट पृथ्वी के घूर्णन अक्ष (ध्रुवीय अक्ष) के बिल्कुल समानांतर है, रॉकेट के आकार की शैली पृथ्वी के भूमध्यरेखीय तल के समानांतर है, जो आकाशीय भूमध्य रेखा और स्थानीय मेरिडियन के कटान की ओर इशारा करती है।

विशिष्ट धूपघड़ियों में सीधी घंटे की रेखाएं होती हैं जो केवल स्थापना स्थल पर स्थानीय समय का संकेत दे सकती हैं, जो मानक घड़ी-समय से काफी भिन्न हो सकती हैं। यह आज बहुत उपयोगी नहीं है, क्योंकि भारतीय मानक समय (आईएसटी) पूरे देश में नागरिक समय के लिए स्वीकृत मानक है। हमारी घड़ियों पर दिखाई देने वाले वास्तविक समय को प्राप्त करने के लिए, सूर्य की स्पष्ट मौसमी गतियों को ध्यान में रखते हुए एक व्यवस्थित सुधार शामिल किया गया है। वर्ष के दौरान, सूर्य दो कारणों से अपने पथ में मौसमी बदलाव प्रदर्शित करता है: (i) पृथ्वी के अक्षीय झुकाव (क्रांतिवृत्त के साथ ~23.44º) के परिणामस्वरूप भूमध्य रेखा के चारों ओर सूर्य की स्पष्ट उत्तर-दक्षिण गति होती है; (ii) पृथ्वी की कक्षीय विलक्षणता (~0.0167) के कारण कक्षीय गति के तेज़ या धीमे होने के कारण सूर्य की स्पष्ट पूर्व-पश्चिम गति होती है। इस संयोजन में, दोनों घटनाएं आकाश में सूर्य की वार्षिक गति को 8 के चित्र की ओर ले जाती हैं, जिसे "एनालेम्मा" कहा जाता है (एक वर्ष में दिन के एक ही समय में सूर्य को देखने पर पता चलता है), जो धूपघड़ी द्वारा मापे गए स्थानीय सौर समय और आधुनिक घड़ियों द्वारा मापे गए औसत समय के बीच के अंतर को समय के समीकरण के रूप में प्रकट करता है।

इस व्यवस्थित व्यवहार का अभिग्रहण करने के लिए, सीधी घंटे की रेखाओं के बजाय उल्टे एनालेम्मा वक्रों को पेश करके धूपघड़ी डिजाइन को बढ़ाया जाता है। यह अंतर्निहित "एनालेमेटिक करेक्शन" धूपघड़ी में समय के समीकरण को शामिल करता है, जो स्वचालित रूप से स्थानीय सौर समय को पूरे वर्ष के औसत सौर समय में परिवर्तित करता है। भारतीय मानक समय (मिर्जापुर, यूपी से गुजरते हुए 82.5ºपू. देशांतर पर परिभाषित) प्राप्त करने के लिए, एक अतिरिक्त देशांतर सुधार का प्रयोग किया जाता है, जो थुंबा के स्थानीय देशांतर द्वारा निर्धारित, ~22.53 मिनट तक वक्र को पश्चिम की ओर स्थानांतरित करता है। यह धूपघड़ी को सटीक भारतीय मानक समय (आईएसटी) बताने में सक्षम बनाता है जैसा कि पूरे भारत में दीवार घड़ियों और हथघड़ियों पर देखा जाता है।

धूपघड़ी लाल और नीले रंगों का उपयोग यह इंगित करने के लिए करती है कि प्रत्येक मौसम में एनालेम्मा वक्र के किन हिस्सों का उपयोग किया जाना है, जिससे साल भर माप संभव हो सके। एनालेमेटिक सुधार का अतिरिक्त लाभ यह है कि धूपघड़ी अब तारीख का संकेत देने में सक्षम है: क्षैतिज गिरावट वक्र प्रत्येक महीने की शुरुआत का संकेत देते हैं, उत्तरी और दक्षिणी छोर संक्रांति को चिह्नित करते हैं, और केंद्रीय रेखा विषुव को चिह्नित करती है। पठन में सुधार करने के लिए, एनालेम्मा वक्र 15 मिनट के अंतराल तक सीमित हैं, और गिरावट वक्र प्रत्येक महीने की पहली तारीख तक सीमित हैं, हालांकि एक साधारण दृश्य प्रक्षेप बीच में आने वाले समय और तारीखों को इंगित कर सकता है।

धूपघड़ी डिज़ाइन को इन-हाउस विकसित स्केल-डाउन प्रोटोटाइप मॉडल का उपयोग करके मान्य किया गया था, जिसके बाद अंतिम डिज़ाइन बाहरी रूप से तैयार किया गया था। फुल-स्केल सिस्टम 27 नवंबर 2024 को स्थापित किया गया था और सौर रोशनी के तहत बड़े पैमाने पर परीक्षण किया गया था, जो आईएसटी (एक मिनट के भीतर सटीक) के साथ-साथ वर्ष की तारीख के साथ संकेतित समय के लगभग सटीक मिलान की पुष्टि करता है।

29 नवंबर 2024 को इसरो के अध्यक्ष डॉ. एस. सोमनाथ की वीएसएससी अंतरिक्ष संग्रहालय की यात्रा के दौरान वीएसएससी के निदेशक डॉ. एस. उन्नीकृष्णन नायर के साथ डॉ. दिव्या एस अय्यर, आईएएस, एमडी, विरिंजम इंटरनेशनल सीपोर्ट, श्री टी. पी. श्रीनिवासन, पूर्व भारतीय राजदूत, और अन्य गणमान्य व्यक्तियों की उपस्थिति में धूपघड़ी का प्रदर्शन किया गया। । अध्यक्ष ने ऐसी सरल प्रणाली से एक साथ समय और तारीख मापने की अद्वितीय क्षमता की सराहना की।

धूपघड़ी का अनुभव अधिमानतः साफ आसमान एवं खुली धूप की स्थिति के दौरान करने के लिए वीएसएससी अंतरिक्ष संग्रहालय में आगंतुकों का स्वागत करता है। वर्तमान में, यह भारत में एकमात्र रिपोर्ट किया गया एनालेम्मा-संशोधित धूपघड़ी है, जो भारतीय मानक समय और तारीख दोनों देता है, जिसमें संकेतक ध्रुवीय और भूमध्यरेखीय स्तर को इंगित करते हैं और सूर्य के वार्षिक प्रवास और पृथ्वी की कक्षीय गति पर अंतर्दृष्टि प्रदान करते हैं। यह प्रणाली निश्चित रूप से जिज्ञासु मस्तिष्क को प्रभावित करेगी, जो हमारे ब्रह्मांड के चमत्कारों का एक और प्रमाण है।

टीम के सदस्य

  • संकल्पना, डिज़ाइन, वास्तविक उत्तर की पहचान, यांत्रिक निर्माण, स्थापना: एसपीएल टीम में जयदेव प्रदीप, पोन्नीसाई पेरुमल जे., सचिन प्रभाकर, अरुण दास डी शामिल हैं।
  • कार्यान्वयन और स्थापना के लिए तकनीकी सहायता: टीटीडीजी टीम में श्री सुरेश के., अमलान दत्ता, नव्या के.आर. शामिल हैं।
  • सिविल निर्माण: सीएमडी-सीवीएल के पूर्व प्रमुख श्री अशोकन के. और सीएमडी-सीवीएल के प्रमुख श्री टॉमी वर्गीस के नेतृत्व में सीएमडी टीम।
  • परामर्श और मार्गदर्शन: श्री हरिकृष्णन आर., समूह निदेशक, टीटीडीजी, और डॉ. के. राजीव, निदेशक, एसपीएल।

Figure 1: Dial plate design of Polar Sundial with Analemmatic Correction for VSSC Space Museum

Figure 1: Dial plate design of Polar Sundial with Analemmatic Correction for VSSC Space Museum

Figure 2: Sundial installed at VSSC Space Museum, Thumba

Figure 2: Sundial installed at VSSC Space Museum, Thumba

Figure 3: Inspection of the Sundial by Chairman, ISRO on 29 November 2024

Figure 3: Inspection of the Sundial by Chairman, ISRO on 29 November 2024

Figure 4: Polar Configuration of the Sundial installed at VSSC Space Museum

Figure 4: Polar Configuration of the Sundial installed at VSSC Space Museum

Figure 5: Measurement of time and date using the Sundial (15:00 IST on 3 December 2024)

Figure 5: Measurement of time and date using the Sundial (15:00 IST on 3 December 2024)

Figure 6: Director, VSSC and DD, MSA inspecting the Sundial Design

Figure 6: Director, VSSC and DD, MSA inspecting the Sundial Design