Atmospheric Refraction Questions in Hindi

(B) तारे अपना स्वयं का प्रकाश उत्सर्जित करते हैं और वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण वे टिमटिमाते हुए दिखाई देते हैं।
तारे पृथ्वी से बहुत अधिक दूरी पर स्थित होते हैं,इसलिए वे प्रकाश के बिंदु स्रोत के रूप में कार्य करते हैं।
जैसे ही तारे से आने वाला प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है,वायुमंडल की विभिन्न परतों के घनत्व में परिवर्तन के कारण इसका निरंतर अपवर्तन होता रहता है।
इस बदलते अपवर्तन के कारण तारे की आभासी स्थिति और चमक में उतार-चढ़ाव होता रहता है।
जब हमारी आँखों तक अधिक प्रकाश पहुँचता है,तो तारा चमकीला दिखाई देता है और जब कम प्रकाश पहुँचता है,तो वह धुंधला दिखाई देता है,जिससे टिमटिमाने का प्रभाव उत्पन्न होता है।

(N/A) ग्रह इसलिए नहीं टिमटिमाते हैं क्योंकि वे पृथ्वी के अपेक्षाकृत करीब होने के कारण तारों की तुलना में आकार में बड़े दिखाई देते हैं।
ग्रहों को प्रकाश के बड़ी संख्या में बिंदु-आकार के स्रोतों के संग्रह के रूप में माना जा सकता है।
इन ग्रहों के विभिन्न भाग या तो अधिक चमकीले या कम चमकीले प्रभाव इस तरह से उत्पन्न करते हैं कि चमकीले और कम चमकीले प्रभावों का औसत शून्य हो जाता है।
अतः,ग्रहों के टिमटिमाने का प्रभाव समाप्त हो जाता है और वे नहीं टिमटिमाते हैं।

(B) तारों का टिमटिमाना तारों के प्रकाश के वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण होता है।
जब तारे का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है,तो यह विभिन्न घनत्व और अपवर्तनांक वाली हवा की परतों से गुजरते समय निरंतर अपवर्तित होता रहता है।
तापमान और हवा की धाराओं में बदलाव के कारण ये परतें निरंतर गतिशील रहती हैं,जिससे प्रकाश का पथ बदलता रहता है।
परिणामस्वरूप,तारे की आभासी स्थिति थोड़ी बदलती रहती है और आँख में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा में परिवर्तन होता है,जिसके कारण तारे टिमटिमाते हुए दिखाई देते हैं।

(B) नहीं,हमारे द्वारा देखा गया तारे का स्थान उसका वास्तविक स्थान नहीं है।
ऐसा इसलिए होता है क्योंकि तारों से आने वाला प्रकाश वायुमंडलीय अपवर्तन से गुजरता है।
पृथ्वी का वायुमंडल विभिन्न घनत्वों और धीरे-धीरे बदलते अपवर्तनांक वाले परतों से बना है।
जैसे ही तारे का प्रकाश वायुमंडल में प्रवेश करता है,अपवर्तनांक में इन परिवर्तनों के कारण यह लगातार अभिलंब की ओर मुड़ता है।
परिणामस्वरूप,तारा अपनी वास्तविक स्थिति से अधिक ऊंचाई पर दिखाई देता है।

(N/A) वायुमंडलीय अपवर्तन पृथ्वी के वायुमंडल के अपवर्तनांक में क्रमिक परिवर्तन के कारण होता है। जब किसी तारे से प्रकाश वायुमंडल में प्रवेश करता है,तो यह विभिन्न घनत्व और तापमान वाली परतों से गुजरते हुए निरंतर अपवर्तित होता रहता है,जिससे तारे की आभासी स्थिति बदलती रहती है और उसकी चमक में परिवर्तन होता है,जिसे हम टिमटिमाना कहते हैं।
ग्रह नहीं टिमटिमाते क्योंकि वे तारों की तुलना में पृथ्वी के बहुत करीब हैं। वे बिंदु स्रोतों के बजाय प्रकाश के विस्तृत स्रोतों के रूप में दिखाई देते हैं। एक ग्रह को बड़ी संख्या में बिंदु-आकार के प्रकाश स्रोतों के संग्रह के रूप में माना जा सकता है। इन सभी व्यक्तिगत बिंदु-आकार के स्रोतों से हमारी आँख में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा में कुल परिवर्तन का औसत शून्य हो जाता है,जिससे टिमटिमाने का प्रभाव समाप्त हो जाता है।

(B) तारों का टिमटिमाना मुख्य रूप से तारों के प्रकाश के वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण होता है। जैसे ही तारे का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है,वायुमंडल की विभिन्न परतों के बदलते अपवर्तनांक के कारण इसका निरंतर अपवर्तन होता रहता है। इसके कारण तारे की आभासी स्थिति थोड़ी बदलती रहती है और उसकी चमक में परिवर्तन होता है,जिसके परिणामस्वरूप टिमटिमाने का प्रभाव दिखाई देता है।

(N/A) तारों का टिमटिमाना तारों के प्रकाश के वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण होता है। जैसे ही तारों का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है,वह प्रेक्षक तक पहुँचने से पहले निरंतर अपवर्तित होता रहता है। यह वायुमंडलीय अपवर्तन एक ऐसे माध्यम में होता है जिसका अपवर्तनांक धीरे-धीरे बदलता रहता है। चूँकि वायुमंडल तारों के प्रकाश को अभिलंब की ओर मोड़ता है,इसलिए तारे की आभासी स्थिति उसकी वास्तविक स्थिति से थोड़ी भिन्न होती है। क्षितिज के पास देखे जाने पर तारा अपनी वास्तविक स्थिति से थोड़ा ऊपर दिखाई देता है।
इसके अलावा,यह आभासी स्थिति स्थिर नहीं होती है,बल्कि लगातार बदलती रहती है क्योंकि पृथ्वी के वायुमंडल की भौतिक स्थितियाँ स्थिर नहीं होती हैं। चूँकि तारे बहुत दूर हैं,वे प्रकाश के बिंदु-आकार के स्रोत के रूप में कार्य करते हैं। जैसे-जैसे तारे से आने वाली प्रकाश किरणों का पथ थोड़ा बदलता रहता है,तारे की आभासी स्थिति बदलती रहती है और आँख में प्रवेश करने वाले प्रकाश की मात्रा में उतार-चढ़ाव होता रहता है। यानी,तारा कभी अधिक चमकीला और कभी कम चमकीला दिखाई देता है,जिसे टिमटिमाने का प्रभाव कहते हैं।
ग्रह पृथ्वी के बहुत करीब हैं और इसलिए उन्हें प्रकाश के विस्तृत स्रोतों के रूप में देखा जाता है। यदि हम किसी ग्रह को बड़ी संख्या में बिंदु-आकार के प्रकाश स्रोतों के संग्रह के रूप में मानें,तो इन सभी व्यक्तिगत स्रोतों से हमारी आँख में प्रवेश करने वाले प्रकाश की कुल भिन्नता का औसत शून्य हो जाएगा,जिससे टिमटिमाने का प्रभाव समाप्त हो जाता है।

(N/A) वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण सूर्य हमें वास्तविक सूर्योदय से लगभग दो मिनट पहले और वास्तविक सूर्यास्त के लगभग दो मिनट बाद तक दिखाई देता है।
वास्तविक सूर्योदय का अर्थ है सूर्य द्वारा क्षितिज को पार करना।
जैसे ही सूर्य का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है,हवा की बदलती घनत्व के कारण इसका अपवर्तन होता है।
यह प्रकाश की किरणों को अभिलंब की ओर मोड़ देता है,जिससे सूर्य क्षितिज के ठीक नीचे होने पर भी अपनी वास्तविक स्थिति से थोड़ा ऊपर दिखाई देता है।
वास्तविक सूर्यास्त और आभासी सूर्यास्त के बीच का समय अंतर लगभग दो मिनट का होता है।
$(b)$ सूर्योदय और सूर्यास्त के समय सूर्य की डिस्क के चपटे दिखाई देने के लिए जिम्मेदार घटना भी वायुमंडलीय अपवर्तन ही है।

(A) $(i)$ दूर दृष्टि के लिए फोकस दूरी: $f = \frac{1}{P} = \frac{1}{-6} = -0.1667\, m = -16.67\, cm$.
$(ii)$ निकट दृष्टि के लिए फोकस दूरी: $f = \frac{1}{P} = \frac{1}{2} = +0.5\, m = +50\, cm$.
$(b)$ $(i)$ वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण तारे टिमटिमाते हैं। पृथ्वी के वायुमंडल में विभिन्न घनत्व और तापमान की परतें होती हैं,जिससे अपवर्तनांक लगातार बदलता रहता है। दूर के तारों (बिंदु स्रोत) से आने वाला प्रकाश लगातार अपवर्तित होता है,जिससे तारे की आभासी स्थिति और तीव्रता बदलती रहती है,जिसे हम टिमटिमाना कहते हैं।
$(ii)$ ग्रह तारों की तुलना में पृथ्वी के बहुत करीब हैं और बिंदु स्रोतों के बजाय प्रकाश के विस्तृत स्रोतों के रूप में दिखाई देते हैं। एक ग्रह को बड़ी संख्या में बिंदु-आकार के स्रोतों के संग्रह के रूप में माना जा सकता है। इन सभी बिंदु-आकार के स्रोतों से हमारी आँख में प्रवेश करने वाले प्रकाश की कुल मात्रा में परिवर्तन का औसत शून्य हो जाता है,जिसके परिणामस्वरूप प्रकाश स्थिर रहता है,इसलिए वे नहीं टिमटिमाते हैं।
$(iii)$ वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण तारे ऊँचे दिखाई देते हैं। जब तारे का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है,तो वह विरल माध्यम से सघन माध्यम में जाता है,जिससे प्रत्येक परत पर वह अभिलंब की ओर मुड़ जाता है। इस निरंतर झुकाव के कारण तारा अपनी वास्तविक स्थिति से थोड़ा ऊँचा दिखाई देता है।

(A-D) वायुमंडल के विभिन्न परतों के घनत्व में परिवर्तन के कारण प्रकाश की किरणों के संचरण की दिशा में होने वाले बदलाव को वायुमंडलीय अपवर्तन कहते हैं। पृथ्वी का वायुमंडल समान नहीं है; यह सतह के पास प्रकाशीय और आणविक रूप से अधिक सघन है और ऊंचाई के साथ विरल होता जाता है,जिससे प्रकाश का वेग हर परत पर बदलता रहता है। गैस के अणुओं,धूल के कणों और तापमान के अंतर (गर्म हवा ठंडी हवा की तुलना में प्रकाशीय रूप से विरल होती है) जैसे कारक अलग-अलग घनत्व की परतें बनाते हैं,जो अपवर्तन का कारण बनते हैं।
तारे टिमटिमाते हुए दिखाई देते हैं क्योंकि दूर के तारों से आने वाला प्रकाश वायुमंडल की विभिन्न परतों से होकर गुजरता है। वायुमंडल में होने वाले उतार-चढ़ाव के कारण आंख तक पहुंचने वाले प्रकाश की मात्रा बदलती रहती है,जिससे तारा कभी चमकीला तो कभी धुंधला दिखाई देता है,जो टिमटिमाहट का प्रभाव पैदा करता है।
ग्रह पृथ्वी के बहुत करीब हैं और बिंदु स्रोत के बजाय विस्तृत स्रोत के रूप में दिखाई देते हैं। ग्रहों से आने वाले प्रकाश की तीव्रता अधिक होती है,इसलिए मामूली वायुमंडलीय अपवर्तन उनकी चमक में कोई महत्वपूर्ण बदलाव नहीं लाता है,इसलिए वे नहीं टिमटिमाते हैं।
$(b)$ पृथ्वी से देखे जाने पर सूर्य पर वायुमंडलीय अपवर्तन के दो प्रभाव:
$1$. अग्रिम सूर्योदय: सूर्य वास्तविक सूर्योदय से लगभग $2$ मिनट पहले दिखाई देता है।
$2$. विलंबित सूर्यास्त: सूर्य वास्तविक सूर्यास्त के बाद भी लगभग $2$ मिनट तक दिखाई देता रहता है।

(B) तारों का टिमटिमाना तारों के प्रकाश के वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण होता है।
जैसे ही तारों का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है,हवा की विभिन्न परतों के बदलते अपवर्तनांक के कारण इसका निरंतर अपवर्तन होता रहता है।
इन परतों का तापमान और घनत्व अलग-अलग होता है,जिससे प्रकाश जब इनसे गुजरता है तो वह मुड़ जाता है।
प्रकाश के इस निरंतर मुड़ने के कारण तारे की आभासी स्थिति थोड़ी बदलती रहती है और आँख तक पहुँचने वाले प्रकाश की मात्रा में परिवर्तन होता है,जिसके परिणामस्वरूप तारे टिमटिमाते हुए दिखाई देते हैं।

(C) वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण,सूर्य हमें वास्तविक सूर्योदय से लगभग $2$ मिनट पहले और वास्तविक सूर्यास्त के लगभग $2$ मिनट बाद तक दिखाई देता है।
जैसे ही सूर्य का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है,वायु की परतों के बदलते अपवर्तनांक के कारण यह मुड़ जाता है।
इस अपवर्तन के कारण सूर्य अपनी वास्तविक स्थिति से थोड़ा ऊपर दिखाई देता है,जिससे सूर्यास्त में लगभग $2$ मिनट की देरी प्रतीत होती है।

(C) वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण सूर्य वास्तविक सूर्योदय से लगभग $2$ मिनट पहले दिखाई देता है और वास्तविक सूर्यास्त के लगभग $2$ मिनट बाद तक दिखाई देता है।
जब सूर्य का प्रकाश पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करता है,तो यह अलग-अलग घनत्व वाली हवा की परतों से होकर गुजरता है।
इसके कारण प्रकाश की किरणें अभिलंब की ओर मुड़ जाती हैं (अपवर्तित हो जाती हैं)।
इस झुकाव के कारण,सूर्य अपनी वास्तविक स्थिति से थोड़ा ऊपर दिखाई देता है,जिससे प्रेक्षक सूर्य को क्षितिज पार करने से पहले ही देख पाता है।

(C) वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण सूर्य का प्रकाश जब पृथ्वी के वायुमंडल से होकर गुजरता है तो वह मुड़ जाता है।
जब सूर्य क्षितिज से थोड़ा नीचे होता है,तो उससे आने वाली प्रकाश की किरणें विरल माध्यम से सघन माध्यम में प्रवेश करती हैं और अभिलंब की ओर झुक जाती हैं।
इस झुकाव के कारण,सूर्य वास्तव में क्षितिज के नीचे होने पर भी हमें क्षितिज के ऊपर दिखाई देता है।
इस घटना के कारण सूर्य हमें वास्तविक सूर्योदय से लगभग $2$ मिनट पहले दिखाई देता है।

(C) वायुमंडलीय अपवर्तन के कारण सूर्य क्षितिज से थोड़ा नीचे होने पर भी क्षितिज के ऊपर दिखाई देता है।
इस घटना के परिणामस्वरूप सूर्य वास्तविक सूर्योदय से लगभग $2$ मिनट पहले और वास्तविक सूर्यास्त के $2$ मिनट बाद तक दिखाई देता है।
अतः, दिन की अवधि में कुल वृद्धि $2 \text{ मिनट} + 2 \text{ मिनट} = 4 \text{ मिनट}$ होती है।

(C) मृगतृष्णा (मिराज) रेगिस्तान या गर्म सड़कों पर देखी जाने वाली एक दृष्टिभ्रम (optical illusion) घटना है।
यह जमीन के पास हवा की परतों के अपवर्तनांक में भिन्नता के कारण होती है।
जैसे-जैसे जमीन गर्म होती है,सतह के पास की हवा की परतें ऊपर की परतों की तुलना में विरल (कम सघन) हो जाती हैं।
दूर की वस्तु से आने वाली प्रकाश किरणें सघन माध्यम से विरल माध्यम में यात्रा करती हैं और निरंतर अपवर्तन का अनुभव करती हैं,जिससे वे अभिलंब से दूर झुकती जाती हैं।
जब आपतन कोण क्रांतिक कोण से अधिक हो जाता है,तो प्रकाश किरणें पूर्ण आंतरिक परावर्तन का अनुभव करती हैं,जिससे वस्तु का उल्टा प्रतिबिंब बनता है,जिसे हम मृगतृष्णा के रूप में देखते हैं।