চাঁদ পৃথিবী থেকে ধীরে ধীরে দূরে সরে যাচ্ছে কেন? জোয়ার-ভাটা থেকে পৃথিবীর ঘূর্ণনের রহস্য

রাতের আকাশে চাঁদকে দেখে আমাদের মনে হয়, পৃথিবীর এই চিরচেনা সঙ্গী যেন অনন্তকাল ধরে একই দূরত্বে একইভাবে পৃথিবীকে প্রদক্ষিণ করে চলেছে। মানুষের একটি জীবনের পরিসরে এই ধারণা মোটামুটি সত্য বলেই মনে হয়। কিন্তু অত্যন্ত সূক্ষ্মভাবে পরিমাপ করলে দেখা যায়, চাঁদ আসলে স্থির দূরত্বে নেই; এটি প্রতি বছর গড়ে প্রায় ৩.৮ সেন্টিমিটার করে পৃথিবী থেকে দূরে সরে যাচ্ছে। মানুষের নখ যে গতিতে বাড়ে, চাঁদের সরে যাওয়ার হার মোটামুটি সেই মাত্রার। এত ক্ষুদ্র পরিবর্তন খালি চোখে বোঝার কোনো উপায় নেই, কিন্তু কোটি কোটি বছর ধরে এই সামান্য পরিবর্তন জমতে জমতে পৃথিবী ও চাঁদের সম্পর্ককে উল্লেখযোগ্যভাবে বদলে দিয়েছে।

বর্তমানে পৃথিবী থেকে চাঁদের গড় দূরত্ব প্রায় ৩ লাখ ৮৪ হাজার ৪০০ কিলোমিটার। তবে চাঁদের কক্ষপথ পুরোপুরি বৃত্তাকার নয়, বরং কিছুটা উপবৃত্তাকার। ফলে কখনো এটি পৃথিবীর কাছাকাছি আসে, আবার কখনো দূরে চলে যায়। এই স্বাভাবিক মাসিক দূরত্ব পরিবর্তনের সঙ্গে দীর্ঘমেয়াদি দূরে সরে যাওয়ার বিষয়টি এক নয়। দীর্ঘ সময়ের হিসাবে চাঁদের কক্ষপথ ধীরে ধীরে বড় হচ্ছে। এর পেছনে কোনো রহস্যময় মহাজাগতিক শক্তি নেই। মূল কারণ হলো পৃথিবীর ঘূর্ণন, চাঁদের মহাকর্ষ এবং পৃথিবীর জোয়ার-ভাটার মধ্যে চলতে থাকা শক্তি ও কৌণিক ভরবেগের বিনিময়।

চাঁদের মহাকর্ষ পৃথিবীর ওপর টান সৃষ্টি করে। পৃথিবীর কঠিন অংশেও এর প্রভাব পড়ে, তবে সবচেয়ে দৃশ্যমান প্রভাব দেখা যায় মহাসাগরের পানিতে। চাঁদের দিকে থাকা পৃথিবীর অংশে পানি সামান্য ফুলে ওঠে। পৃথিবীর বিপরীত পাশেও আরেকটি জোয়ারীয় স্ফীতি সৃষ্টি হয়। পৃথিবী নিজের অক্ষের চারদিকে ঘুরছে বলে পৃথিবীর বিভিন্ন অঞ্চল পর্যায়ক্রমে এই স্ফীত অংশের মধ্য দিয়ে অতিক্রম করে। আমরা এর একটি প্রধান বহিঃপ্রকাশ হিসেবে সমুদ্রের জোয়ার ও ভাটা দেখি।

এখানেই গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হলো পৃথিবীর ঘূর্ণনের গতি এবং চাঁদের পৃথিবীকে প্রদক্ষিণের গতির পার্থক্য। পৃথিবী নিজের অক্ষের চারদিকে একবার ঘুরতে প্রায় ২৪ ঘণ্টা সময় নেয়। অন্যদিকে নক্ষত্রের তুলনায় চাঁদের পৃথিবীকে একবার প্রদক্ষিণ করতে প্রায় ২৭.৩ দিন লাগে। অর্থাৎ পৃথিবীর পৃষ্ঠ চাঁদের কক্ষপথের গতির তুলনায় অনেক দ্রুত ঘুরছে। ফলে চাঁদের মহাকর্ষে তৈরি জোয়ারীয় স্ফীতি ঠিক চাঁদ বরাবর স্থির থাকতে পারে না। পৃথিবীর দ্রুত ঘূর্ণন সেই স্ফীতিকে সামান্য সামনে টেনে নিয়ে যায়।

এই সামান্য এগিয়ে থাকা জোয়ারীয় স্ফীতিই পুরো ঘটনার মূল চাবিকাঠি। স্ফীত পানিরও ভর রয়েছে এবং সেই ভরের নিজস্ব মহাকর্ষীয় আকর্ষণ আছে। ফলে পৃথিবীর চাঁদমুখী জোয়ারীয় স্ফীত অংশ চাঁদকে তার কক্ষপথে সামান্য সামনের দিকে টানে। এই টান অত্যন্ত দুর্বল হলেও অবিরাম কাজ করে। এর ফলে চাঁদের কক্ষীয় গতির সঙ্গে সম্পর্কিত কৌণিক ভরবেগ বৃদ্ধি পায়। কক্ষপথে অতিরিক্ত কৌণিক ভরবেগ পাওয়ার কারণে চাঁদ এমন একটি নতুন কক্ষপথে চলে যায় যার গড় ব্যাসার্ধ আগের তুলনায় সামান্য বড়।

বিষয়টি প্রথমে কিছুটা অস্বাভাবিক মনে হতে পারে। চাঁদকে সামনে টানা হচ্ছে, অথচ শেষ পর্যন্ত এটি আরও দূরের কক্ষপথে যাচ্ছে এবং তার গড় কক্ষীয় গতি বরং কমছে। কক্ষীয় গতিবিদ্যার নিয়ম অনুযায়ী এটাই স্বাভাবিক। পৃথিবীর কাছাকাছি কক্ষপথে থাকা বস্তু সাধারণত দ্রুত প্রদক্ষিণ করে, আর দূরের কক্ষপথে থাকা বস্তু ধীরে প্রদক্ষিণ করে। তাই চাঁদ পৃথিবীর ঘূর্ণন থেকে কৌণিক ভরবেগ গ্রহণ করে ক্রমে বড় কক্ষপথে উঠছে এবং সেই সঙ্গে তার প্রদক্ষিণের সময়কালও অত্যন্ত ধীরে বৃদ্ধি পাচ্ছে।

কিন্তু চাঁদ যে কৌণিক ভরবেগ পাচ্ছে, সেটি আসছে কোথা থেকে? এর উত্তর হলো—পৃথিবীর নিজের ঘূর্ণন থেকে। পৃথিবী ও চাঁদের সমগ্র ব্যবস্থায় কৌণিক ভরবেগ সংরক্ষণের নিয়ম কার্যকর। চাঁদ যখন জোয়ারীয় পারস্পরিক ক্রিয়ার মাধ্যমে কৌণিক ভরবেগ লাভ করছে, পৃথিবী তখন নিজের ঘূর্ণনের কৌণিক ভরবেগের একটি ক্ষুদ্র অংশ হারাচ্ছে। এর ফল হলো পৃথিবীর ঘূর্ণন অত্যন্ত ধীরে ধীরে মন্থর হয়ে যাওয়া।

অর্থাৎ চাঁদের দূরে সরে যাওয়া এবং পৃথিবীর দিনের দৈর্ঘ্য বৃদ্ধি—দুটি আসলে একই ভৌত প্রক্রিয়ার দুই দিক। দীর্ঘ সময়ের হিসাবে পৃথিবীর একটি দিনের দৈর্ঘ্য বাড়ছে। পরিবর্তনটি এত ক্ষুদ্র যে দৈনন্দিন জীবনে আমরা তা অনুভব করতে পারি না। কিন্তু কোটি কোটি বছরকে সময়ের মাপকাঠি হিসেবে ধরলে এর প্রভাব বিশাল। পৃথিবীর প্রাচীন ইতিহাসে একটি দিন বর্তমানের ২৪ ঘণ্টার চেয়ে উল্লেখযোগ্যভাবে ছোট ছিল।

প্রাচীন শিলা, সামুদ্রিক জীবের জীবাশ্ম এবং জোয়ার-ভাটার কারণে তৈরি স্তরবিন্যাস বিশ্লেষণ করে পৃথিবীর অতীতের দিনের দৈর্ঘ্য সম্পর্কে ধারণা পাওয়া যায়। বিভিন্ন ভূতাত্ত্বিক প্রমাণ নির্দেশ করে যে কয়েক শ কোটি বছর আগে পৃথিবী অনেক দ্রুত ঘুরত। ফলে একটি বছরে বর্তমানের তুলনায় অনেক বেশি দিন থাকত। পৃথিবীর বছর খুব বেশি ছোট ছিল বলে নয়, বরং প্রতিটি দিন ছোট ছিল বলেই বছরের মধ্যে দিনের সংখ্যা বেশি ছিল। পৃথিবীর ঘূর্ণন ধীরে হওয়ার সঙ্গে সঙ্গে দিনের দৈর্ঘ্য ক্রমশ বেড়েছে।

চাঁদের জন্মের ইতিহাসও এই পরিবর্তন বোঝার জন্য গুরুত্বপূর্ণ। বর্তমানে সবচেয়ে গ্রহণযোগ্য ব্যাখ্যা অনুযায়ী, সৌরজগতের একেবারে প্রাথমিক যুগে নবীন পৃথিবীর সঙ্গে মঙ্গল গ্রহের কাছাকাছি আকারের একটি মহাজাগতিক বস্তুর প্রচণ্ড সংঘর্ষ ঘটে। সেই সংঘর্ষে পৃথিবীর বাইরের অংশ এবং আঘাতকারী বস্তুর বিপুল পরিমাণ পদার্থ মহাকাশে ছিটকে যায়। পরবর্তী সময়ে পৃথিবীর চারপাশে থাকা সেই পদার্থ একত্রিত হয়ে চাঁদ গঠন করে। প্রায় সাড়ে চারশ কোটি বছর আগে জন্মের পর চাঁদ বর্তমানের তুলনায় পৃথিবীর অনেক কাছাকাছি ছিল।

সেই সময় পৃথিবীর ঘূর্ণনও অনেক দ্রুত ছিল এবং চাঁদ কাছাকাছি থাকার কারণে জোয়ারীয় প্রভাব ছিল অত্যন্ত শক্তিশালী। মহাকর্ষীয় জোয়ারীয় শক্তি দূরত্বের সঙ্গে খুব দ্রুত পরিবর্তিত হয়। তাই কাছের চাঁদ পৃথিবীতে আজকের তুলনায় অনেক শক্তিশালী জোয়ার সৃষ্টি করত। পৃথিবীর ঘূর্ণন থেকে চাঁদের কক্ষপথে কৌণিক ভরবেগ স্থানান্তরের হারও তখন বেশি ছিল। ফলে প্রাচীন যুগে চাঁদ সম্ভবত বর্তমানের তুলনায় অনেক দ্রুত পৃথিবী থেকে দূরে সরছিল।

এ কারণে বর্তমানের বছরে প্রায় ৩.৮ সেন্টিমিটার হারকে অতীতের কয়েকশ কোটি বছরের জন্য সরাসরি প্রয়োগ করা যায় না। যদি কেউ বর্তমান হার ধরে সময়কে উল্টো দিকে হিসাব করে, তাহলে ভুল ফল পাওয়া যাবে। কারণ পৃথিবীর মহাসাগরের বিন্যাস, মহাদেশের অবস্থান, সমুদ্রের গভীরতা, উপকূলরেখা এবং জোয়ারীয় শক্তি অপচয়ের ধরন যুগে যুগে পরিবর্তিত হয়েছে। ফলে পৃথিবী থেকে চাঁদে কৌণিক ভরবেগ স্থানান্তরের হারও সবসময় একই ছিল না।

জোয়ারীয় শক্তির একটি অংশ সমুদ্রের পানি নাড়াচাড়া করতে গিয়ে ঘর্ষণ ও অশান্ত প্রবাহের মাধ্যমে তাপে রূপান্তরিত হয়। বিশেষ করে অগভীর সমুদ্র, মহাদেশীয় প্রান্ত এবং জটিল উপকূলীয় অঞ্চলে এই শক্তি অপচয় গুরুত্বপূর্ণ। তাই পৃথিবীর মহাদেশগুলো কোথায় রয়েছে, মহাসাগরের আকার কেমন এবং কোন অঞ্চলে জোয়ার অনুরণিত হচ্ছে—এসব বিষয় চাঁদের দূরে সরে যাওয়ার হারের ওপর প্রভাব ফেলতে পারে। ভবিষ্যতেও মহাদেশগুলোর অবস্থান বদলাতে থাকায় বর্তমান হার অপরিবর্তিত থাকবে এমন নিশ্চয়তা নেই।

চাঁদ যে সত্যিই দূরে সরে যাচ্ছে, সেটি অনুমানমাত্র নয়। মানুষ অত্যন্ত নির্ভুলভাবে এই পরিবর্তন পরিমাপ করতে পারে। বিংশ শতাব্দীতে চাঁদে পাঠানো অভিযানের সময় এর পৃষ্ঠে বিশেষ ধরনের প্রতিফলক স্থাপন করা হয়েছিল। পৃথিবীর পর্যবেক্ষণ কেন্দ্র থেকে অত্যন্ত শক্তিশালী লেজার আলোর ক্ষুদ্র স্পন্দন চাঁদের দিকে পাঠানো হয়। প্রতিফলকে আঘাত করে আলোর অতি সামান্য অংশ আবার পৃথিবীতে ফিরে আসে। আলো যেতে এবং ফিরে আসতে কত সময় নেয় তা অত্যন্ত নির্ভুলভাবে মেপে পৃথিবী ও চাঁদের মধ্যকার দূরত্ব নির্ণয় করা যায়।

এই পরিমাপ বহু বছর ধরে চালানোর ফলে বিজ্ঞানীরা পৃথিবী-চাঁদের দূরত্বের দীর্ঘমেয়াদি পরিবর্তন শনাক্ত করতে পেরেছেন। এখান থেকেই বর্তমান সময়ে চাঁদের গড়ে বছরে প্রায় ৩.৮ সেন্টিমিটার দূরে সরে যাওয়ার হিসাব পাওয়া যায়। আধুনিক চন্দ্র লেজার দূরত্ব পরিমাপ এতটাই সংবেদনশীল যে পৃথিবী-চাঁদ ব্যবস্থার অত্যন্ত সূক্ষ্ম গতিশীল পরিবর্তন পরীক্ষা করা সম্ভব। এর মাধ্যমে শুধু চাঁদের কক্ষপথ নয়, মহাকর্ষ তত্ত্বের বিভিন্ন সূক্ষ্ম পূর্বাভাসও পরীক্ষা করা হয়।

এখন প্রশ্ন হতে পারে, চাঁদ কি এভাবে দূরে যেতে যেতে একদিন পৃথিবীর মহাকর্ষ ছেড়ে সম্পূর্ণ চলে যাবে? স্বাভাবিক বর্তমান প্রক্রিয়াকে সরলভাবে বিবেচনা করলে উত্তর হলো—না, বিষয়টি এত সহজ নয়। চাঁদ যত দূরে যাবে, পৃথিবী ও চাঁদের জোয়ারীয় পারস্পরিক ক্রিয়ার প্রকৃতিও পরিবর্তিত হবে। তাত্ত্বিকভাবে অত্যন্ত দীর্ঘ সময় পরে পৃথিবীর ঘূর্ণন এবং চাঁদের প্রদক্ষিণ এমন অবস্থার দিকে যেতে পারে যেখানে দুটির মধ্যে জোয়ারীয় সাম্য তৈরি হয়। তখন পৃথিবীর একই দিক চাঁদের দিকে থাকার প্রবণতা তৈরি হবে, যেমন বর্তমানে চাঁদের একই দিক সবসময় পৃথিবীর দিকে থাকে।

চাঁদ ইতিমধ্যেই পৃথিবীর সঙ্গে জোয়ারীয়ভাবে আবদ্ধ। এ কারণেই পৃথিবী থেকে আমরা সবসময় চাঁদের প্রায় একই গোলার্ধ দেখি। চাঁদ নিজের অক্ষের চারদিকে একবার ঘুরতে যে সময় নেয়, পৃথিবীকে একবার প্রদক্ষিণ করতেও প্রায় একই সময় লাগে। এই অবস্থা কাকতালীয় নয়; দীর্ঘমেয়াদি জোয়ারীয় পারস্পরিক ক্রিয়াই চাঁদের ঘূর্ণনকে এমন অবস্থায় নিয়ে এসেছে।

তবে পৃথিবী ও চাঁদ ভবিষ্যতে সম্পূর্ণ পারস্পরিক জোয়ারীয় আবদ্ধ অবস্থায় পৌঁছাতে পারবে কি না, বাস্তব মহাজাগতিক ভবিষ্যৎ বিবেচনায় সেই প্রশ্নের গুরুত্ব কমে যায়। কারণ তার অনেক আগেই সূর্যের বিবর্তন পৃথিবী-চাঁদ ব্যবস্থাকে আমূল বদলে দেবে। কয়েকশ কোটি বছর পরে সূর্য ক্রমশ আরও উজ্জ্বল হবে এবং শেষ পর্যন্ত লাল দানব পর্যায়ে প্রবেশ করবে। তখন পৃথিবীর মহাসাগর, বায়ুমণ্ডল এবং পৃথিবী-চাঁদের কক্ষীয় পরিবেশ বর্তমানের মতো থাকবে না। তাই বর্তমান প্রক্রিয়াকে অনন্তকাল একইভাবে চালিয়ে নিয়ে ভবিষ্যৎ নির্ণয় করা বৈজ্ঞানিকভাবে যথার্থ নয়।

তবে চাঁদের দূরে সরে যাওয়ার একটি চমকপ্রদ ফল এর অনেক আগেই দেখা দেবে—একসময় পৃথিবী থেকে পূর্ণ সূর্যগ্রহণ আর দেখা যাবে না। বর্তমানে আকাশে সূর্য ও চাঁদের আপাত আকার আশ্চর্যজনকভাবে কাছাকাছি। সূর্য চাঁদের তুলনায় প্রায় ৪০০ গুণ বড় হলেও এটি পৃথিবী থেকে প্রায় ৪০০ গুণ বেশি দূরে। ফলে উপযুক্ত অবস্থানে চাঁদ সূর্যের পুরো দৃশ্যমান চাকতিকে ঢেকে দিতে পারে এবং পূর্ণ সূর্যগ্রহণ ঘটে।

কিন্তু চাঁদ যত দূরে যাবে, পৃথিবীর আকাশে তার আপাত আকার তত ছোট হবে। অনেক দূরের ভবিষ্যতে এমন সময় আসবে যখন চাঁদ পৃথিবী ও সূর্যের মাঝখানে নিখুঁতভাবে অবস্থান করলেও তার দৃশ্যমান চাকতি সূর্যকে সম্পূর্ণ ঢাকার মতো বড় থাকবে না। তখন বলয়গ্রাস সূর্যগ্রহণ ঘটতে পারবে, কিন্তু বর্তমান ধরনের পূর্ণ সূর্যগ্রহণ আর সম্ভব হবে না। হিসাবের অনিশ্চয়তা থাকলেও সাধারণভাবে ধারণা করা হয়, কয়েকশ কোটি বছরের অনেক আগেই—সম্ভবত প্রায় কয়েকশ মিলিয়ন বছরের সময়সীমায়—পূর্ণ সূর্যগ্রহণ পৃথিবীর আকাশ থেকে বিলুপ্ত হয়ে যাবে।

চাঁদের এই ধীর প্রস্থান পৃথিবীর ইতিহাসের আরও একটি গভীর সত্য সামনে আনে। পৃথিবী-চাঁদ ব্যবস্থা কখনোই স্থির ছিল না। আমরা বর্তমানে যে ২৪ ঘণ্টার দিন, যে দূরত্বের চাঁদ, যে মাত্রার জোয়ার-ভাটা এবং যে ধরনের সূর্যগ্রহণ দেখি, এগুলো পৃথিবীর দীর্ঘ ইতিহাসের একটি নির্দিষ্ট মুহূর্তের অবস্থা মাত্র। অতীতে চাঁদ ছিল কাছাকাছি, পৃথিবী ঘুরত দ্রুত এবং জোয়ার ছিল ভিন্ন প্রকৃতির। ভবিষ্যতে দিন আরও দীর্ঘ হবে, চাঁদ আরও দূরে থাকবে এবং আকাশের দৃশ্যও বদলে যাবে।

চাঁদের দূরে সরে যাওয়া পৃথিবীর জীবন ও পরিবেশের দীর্ঘ ইতিহাসের সঙ্গেও পরোক্ষভাবে সম্পর্কিত। চাঁদ পৃথিবীর জোয়ার-ভাটার প্রধান নিয়ন্ত্রক এবং পৃথিবীর ঘূর্ণনগত বিবর্তনের গুরুত্বপূর্ণ অংশীদার। পৃথিবীর অক্ষের দীর্ঘমেয়াদি আচরণেও চাঁদের উপস্থিতি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা রাখে। তাই চাঁদকে শুধু রাতের আকাশের একটি সুন্দর উপগ্রহ হিসেবে দেখলে পৃথিবীর ইতিহাসে তার গুরুত্বের বড় অংশই অদৃশ্য থেকে যায়। পৃথিবীর ভৌত বিবর্তনের সঙ্গে চাঁদের ইতিহাস গভীরভাবে জড়িয়ে আছে।

আরও আকর্ষণীয় ব্যাপার হলো, চাঁদ পৃথিবী থেকে দূরে যাচ্ছে বললেও পৃথিবী ও চাঁদ প্রকৃতপক্ষে একটি যৌথ মহাকর্ষীয় ব্যবস্থা। চাঁদ শুধু পৃথিবীর কেন্দ্রকে ঘিরে নিখুঁতভাবে ঘুরছে না; পৃথিবী ও চাঁদ উভয়েই তাদের যৌথ ভরকেন্দ্রকে কেন্দ্র করে আবর্তিত হয়। পৃথিবী অনেক বেশি ভারী হওয়ায় এই ভরকেন্দ্র পৃথিবীর ভেতরেই অবস্থান করে। তবুও চাঁদের মহাকর্ষ পৃথিবীকেও নাড়ায়। ফলে পৃথিবী-চাঁদের সম্পর্ক একমুখী নয়; দুটি জগত পরস্পরের গতিকে ক্রমাগত প্রভাবিত করছে।

সবচেয়ে বিস্ময়কর বিষয় সম্ভবত পরিবর্তনের ক্ষুদ্রতা। বছরে মাত্র কয়েক সেন্টিমিটার—একজন মানুষের জীবদ্দশায় পৃথিবী-চাঁদের দূরত্বের তুলনায় প্রায় কিছুই নয়। অথচ ভূতাত্ত্বিক সময়ে এই ক্ষুদ্র পরিবর্তনই বিশাল হয়ে ওঠে। মহাবিশ্বে ধীর পরিবর্তন মানেই গুরুত্বহীন পরিবর্তন নয়। কোটি কোটি বছর সময় পেলে অত্যন্ত দুর্বল বল এবং ক্ষুদ্র শক্তি বিনিময়ও একটি গ্রহ ও তার উপগ্রহের গতিশীল ইতিহাস বদলে দিতে পারে।

তাই চাঁদ পৃথিবী থেকে দূরে সরে যাচ্ছে মূলত পৃথিবীর ঘূর্ণন ও চাঁদের মহাকর্ষে সৃষ্ট জোয়ারীয় পারস্পরিক ক্রিয়ার কারণে। দ্রুত ঘূর্ণায়মান পৃথিবী তার ঘূর্ণনগত কৌণিক ভরবেগের সামান্য অংশ চাঁদের কক্ষপথে স্থানান্তর করছে। এর ফলে পৃথিবীর ঘূর্ণন ধীরে হচ্ছে, দিনের দৈর্ঘ্য বাড়ছে এবং চাঁদ ক্রমে বড় কক্ষপথে সরে যাচ্ছে। প্রতি বছরের প্রায় ৩.৮ সেন্টিমিটারের এই ক্ষুদ্র দূরত্ব বৃদ্ধি আসলে পৃথিবী ও চাঁদের মধ্যে কয়েকশ কোটি বছর ধরে চলতে থাকা এক মহাজাগতিক শক্তি বিনিময়ের দৃশ্যমান চিহ্ন। রাতের আকাশে চাঁদকে আপাতদৃষ্টিতে অপরিবর্তিত মনে হলেও বাস্তবে পৃথিবী ও তার একমাত্র প্রাকৃতিক উপগ্রহ এখনো ধীরে ধীরে নিজেদের কক্ষীয় ইতিহাস লিখে চলেছে।