ডায়নামো তত্ত্ব: সংশোধিত সংস্করণের মধ্যে পার্থক্য

বিষয়বস্তু বিয়োগ হয়েছে বিষয়বস্তু যোগ হয়েছে
Ahmad Abdullah Nufaer (আলোচনা | অবদান)
সম্পাদনা সারাংশ নেই
Ahmad Abdullah Nufaer (আলোচনা | অবদান)
সম্পাদনা সারাংশ নেই
৪৮ নং লাইন:
সৃতিবিদ্যায় আসন্ন মানগুলো অকার্যকর হয়ে যায়, যখন চৌম্বক ক্ষেত্র তরল গতিকে প্রভাবিত করার মতো যথেষ্ট শক্তিশালী হয়ে উঠে। সেক্ষেত্রে বেগের ক্ষেত্রটি লরেন্জ বল দ্বারা প্রভাবিত হয় অতএব আবেশের সমীকরণটি চৌম্বকীয় ক্ষেত্রে আর রৈখিক হয় না। এর ফলে বেশিরভাগ ক্ষেত্রেই ডায়নামোটির বিস্তার হ্রাস পায়। এই জাতীয় ডায়নামোগুলকে অন্বক সময় ''হাইড্রোম্যাগনেটিক'' বা ''জলচৌম্বকীয় ডায়নামো'' ও বলা হয়।<ref>{{cite journal|last1=Parker|first1=Eugene N.|title=Hydromagnetic Dynamo Models|journal=The Astrophysical Journal|date=September 1955|volume=122|pages=293&ndash;314|doi=10.1086/146087|bibcode=1955ApJ...122..293P}}</ref> কার্যতঃ জ্যোতিঃপদার্থবিদ্যা এবং ভূ-পদার্থবিদ্যার সকল ডায়নামোই হাইড্রোম্যাগনেটিক ডায়নামো।
 
এই তত্ত্বের প্রধান ধারণা হলো, কোন কিছুর বহিরাবরণীতে যত ছোট চৌম্বকীয় ক্ষেত্রই থাকুক না কেন, তা লরেঞ্জ বলের প্রভাবে চলমান তরলে এক প্রকার তড়িৎপ্রবাহ তৈরি করে। [[এম্পিয়ারের সূত্র|এম্পিয়ারের সূত্রা]]<nowiki/>নুযায়ী এই প্রবাহটি আবার একটি চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। তরল গতির কারনে এই প্রবাহ এমনভাবে বাহিত হয়, যাতে চৌম্বক ক্ষেত্র শক্তিশালী হয়ে ওঠে (যতক্ষন পর্যন্ত <math>\mathbf{u}\cdot(\mathbf{J} \times \mathbf{B})</math>ঋণাত্মক থাকে<ref name="Kono2002">{{cite journal|last=Kono|first=Masaru|first2=Paul H.|last2=Roberts|title=Recent geodynamo simulations and observations of the geomagnetic field|journal=[[Reviews of Geophysics]]|year=2002|volume=40|issue=4|pages=1–53|doi=10.1029/2000RG000102|bibcode=2002RvGeo..40.1013K|ref=harv}}</ref>)। এভাবেই একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের "বীজ" বড় হতে থাকে, যতক্ষণ পর্যন্ত তা অচৌম্বকীয় বলের সমান হয়।
 
সম্পূর্ণ অরৈখিক ডায়নামোগুলো সিমুলেশন করতে সংখ্যাসূচক মডেল ব্যবহার করা হয়। নিম্নলিখিত সমীকরণগুলি ব্যবহৃত হয়ঃ
৯৫ নং লাইন:
সুতরাং গড় সময়ে কেবল করিওলিস বলটি ক্রিয়াশীল থাকে, যার মান হলো <math>-2\rho\,\mathbf{\Omega} \times \mathbf{u}</math>, এটি এবং <math>\mathbf{J} \times \mathbf{B}</math>বল সাধারণভাবে নয়, কেবল মাত্র পরোক্ষভাবে সম্পর্কযুক্ত(অর্থাৎ তারা একে অপরের উপর ক্রিয়া করে তবে একই সময়ে একই যায়গায় নয়)।
 
[[ও‍’মের সূত্র|ওহমের সূত্রা]]<nowiki/>নুসারে প্রবাহ ঘণত্ব ''J'' নিজেই হলো চৌম্বকক্ষেত্রের ফল। আবার পদার্থের গতি এবং তড়িৎপ্রবাহের ফলে ক্ষেত্রটি একই সময় এবং যায়গায় হওয়া জরুরী নয়। যাইহোক, এই সম্পর্কগুলো প্রশ্ন অনুসারে বিস্তার অনুমান করতে ব্যাবহার করা যেতে পারে।
 
বিস্তারের বিন্যাসের ক্ষেত্রে <math>J\,B \sim \rho\, \Omega\,u</math> এবং <math>J \sim \sigma u B</math>, থেকে পাই <math>\sigma\,u\, B^2 \sim \rho\, \Omega\,u</math>, অথবাঃ
১০৮ নং লাইন:
 
চৌম্বক ক্ষেত্রের [[চৌম্বক দ্বিমেরু]]<nowiki/>র দূরত্বের ক্ষেত্রে একপ্রকার ঘণকীয় সম্পর্ক রয়েছে, তাই ভূপৃষ্ঠের বিস্তারের বিন্যাস এর আসন্ন মান পাওয়া যাবে উপরের মানের সাথে (''R''<sub>outer core</sub>/''R''<sub>Earth</sub>)<sup>3</sup> = (2890/6370)<sup>3</sup> = 0.093, গুণ করে, যার ফল 2.5x10<sup>−5</sup> টেসলা, যা ইকুয়েটরে([[:en:Equator|equator]]) প্রাপ্ত মান 3x10<sup>−5</sup> টেসলার কাছাকাছি।
 
== সংখ্যাতাত্ত্বিক মডেলগুলো ==
[[File:Geodynamo_Before_Reversal.gif|সংযোগ=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Geodynamo_Before_Reversal.gif|থাম্ব|দ্বিমেরু বিপরীতকরনের আগে গ্ল্যাটজমেয়ার মডেলের দৃশ্যমান প্রতিরুপ]]
ব্যাপকভাবে বললে, ভূ-ডায়নামোর মডেলগুলি উপরের অনুচ্ছেদগুলিতে উল্লিখিত কিছু শর্ত এবং সমীকরণে পর্যবেক্ষণকৃত তথ্যের সাথে সামঞ্জস্য রেখে চৌম্বকীয় ক্ষেত্র তৈরির চেষ্টা করে। এক্ষেত্রে [[জলচৌম্বকীয়গতি]]<nowiki/>র([[:en:Magnetohydrodynamics|magnetohydrodynamic]]) সমীকরণগুলি সফলভাবে বাস্তবায়নের বিশেষ গুরুত্ব রয়েছে, কারণ তারা ডায়নামোর মডেলগুলিকে স্ব-সামঞ্জস্যতার দিকে নিয়ে যায়। যদিও ভূ-ডায়নামো মডেলগুলি বহুল প্রচলিত, এবং ডায়নামো মডেলগুলি কেবল ভূ-ডায়নামোতেই সীমাবদ্ধ নয়; সৌর এবং সাধারণ ডায়নামো মডেলগুলিতেও এগুলির অংশ রয়েছে। ভূতত্ত্ববিদ্যায় ডায়নামো মডেলগুলি বিশ্লেষনের বেশ উপযোগিতা রয়েছে কারণ এর মাধ্যমে পৃথিবীর মতো জ্যোতিঃপদার্থবিদ্যার জিনিসগুলো কিভাবে চৌম্বকীয় ক্ষেত্র গঠন করে এবং কিভাবে চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলিতে মেরু বিপরীতকরনের মতো কিছু বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করে তা বোঝা যায়।
 
ডায়নামোর সংখ্যাতাত্ত্বিক মডেলগুলিতে ব্যবহৃত সমীকরণগুলি অত্যন্ত জটিল। কয়েক দশক ধরে, তাত্ত্বিকরা উপরে বর্ণিত দ্বিমাত্রিক ''গতিশীল ডায়নামো'' মডেলের মধ্যে সীমাবদ্ধ ছিলেন, যেখানে আগেই তরল গতি বেছে নিয়ে চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের প্রভাব নির্ণয় করা হয়েছিল। ডায়নামোর ত্রিমাত্রিক মডেলগুলিতে জলচৌম্বকীয়গতির সমীকরণগুলি সমাধানের ক্ষেত্রে মূলত বাধা ছিলো- গতিশীল মডেলগুলিতে অনেকগুলি অনুমানের প্রয়োজন হয়েছিল,রৈখিক থেকে অরৈখিক পর্যন্ত অগ্রগতি এই বাধা দূর করে এবং মডেলগুলিতে স্ব-সামঞ্জস্যতার সুযোগ দেয়।
[[File:Geodynamo_In_Reversal.gif|সংযোগ=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Geodynamo_In_Reversal.gif|থাম্ব|দ্বিমেরু বিপরীতকরনের সময় গ্ল্যাটজমেয়ার মডেলের দৃশ্যমান প্রতিরুপ]]
১৯৯৫ সালে বিজ্ঞানীদের দুটি দল ''প্রথম স্ব-সামঞ্জস্যপূর্ণ'' ডায়নামো মডেল যা তরল গতি এবং চৌম্বকীয় ক্ষেত্র উভয়ই নির্ধারণ করে, উদ্ভাবন করেন, যার একটি জাপানে<ref>{{cite journal|last=Kageyama|first=Akira|last2=Sato|first2=Tetsuya|date=1 January 1995|title=Computer simulation of a magnetohydrodynamic dynamo. II|journal=Physics of Plasmas|volume=2|issue=5|pages=1421–1431|bibcode=1995PhPl....2.1421K|doi=10.1063/1.871485|ref=harv}}</ref> এবং অপরটি মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রে<ref name="selfconsistent">{{cite journal|last=Glatzmaier|first=Gary A.|last2=Roberts|first2=Paul H.|year=1995|title=A three-dimensional self-consistent computer simulation of a geomagnetic field reversal|journal=Nature|volume=377|issue=6546|pages=203–209|bibcode=1995Natur.377..203G|doi=10.1038/377203a0|ref=harv}}</ref><ref>{{cite journal|last=Glatzmaier|first=G|last2=Roberts|first2=Paul H.|year=1995|title=A three-dimensional convective dynamo solution with rotating and finitely conducting inner core and mantle|journal=Physics of the Earth and Planetary Interiors|volume=91|issue=1–3|pages=63–75|bibcode=1995PEPI...91...63G|doi=10.1016/0031-9201(95)03049-3|ref=harv}}</ref>। পরবর্তী মডেলটি ভূ-ডায়নামো হিসেবে তৈরি হয়েছিল এবং তা উল্লেখযোগ্য সাড়া ফেলেছিল কারণ তা পৃথিবীর চৌম্বকক্ষেত্রের কয়েকটি বৈশিষ্ট্য সফলভাবে পুনরুৎপাদন করে দেখিয়েছিল।<ref name="Kono20022">{{cite journal|last=Kono|first=Masaru|first2=Paul H.|last2=Roberts|title=Recent geodynamo simulations and observations of the geomagnetic field|journal=[[Reviews of Geophysics]]|year=2002|volume=40|issue=4|pages=1–53|doi=10.1029/2000RG000102|bibcode=2002RvGeo..40.1013K|ref=harv}}</ref> এই যুগান্তকারী মডেলটি অনুসরণ করার পরে যুক্তিসঙ্গত ত্রিমাত্রিক ডায়নামো মডেলের বিকাশ ঘটে।<ref name="Kono20022" />
 
যদিও এখন অনেক স্ব-সামঞ্জস্যপূর্ণ মডেল রয়েছে, তবে তারা যে ফলাফলগুলি দিচ্ছে এবং যেভাবে বিকশিত হয়েছে, তার মাঝে অনেক পার্থক্য রয়েছে।<ref name="Kono20022" /> ভূ-ডায়নামো মডেল উদ্ভাবনের ক্ষেত্রে জটিলতা রয়েছে, অনেক ক্ষেত্রেই সমস্যা তৈরি হতে পারে যেমন, ডায়নামোর শক্তি সরবরাহ প্রক্রিয়ার অনুমানগুলির সময়, সমীকরণে ব্যবহৃত প্যারামিটারগুলির মান নির্বাচনের সময়, বা সমীকরণগুলিকে স্বাভাবিক করার সময়। ঘটতে পারে এমন অনেক পার্থক্য থাকা সত্ত্বেও, বেশিরভাগ মডেলের স্পষ্ট অক্ষীয় দ্বিমেরুর মতো বৈশিষ্ট্য রয়েছে। এর মধ্যে অনেক মডেলে নিরপেক্ষ পরিবর্তন([[:en:Secular_variation|secular variation]]) এবং ভূ-চৌম্বকীয় মেরু বিপরীতকরনের([[:en:Geomagnetic_reversal|geomagnetic polarity reversals]]) মতো ব্যাপারগুলি সফলভাবে পুনঃতৈরি হয়েছে।<ref name="Kono20022" />
 
==== পর্যবেক্ষণ ====
[[File:Geodynamo_After_Reversal.gif|সংযোগ=https://en.wikipedia.org/wiki/File:Geodynamo_After_Reversal.gif|থাম্ব|দ্বিমেরু বিপরীতকরনের পরে গ্ল্যাটজমেয়ার মডেলের দৃশ্যমান প্রতিরুপ]]
ডায়নামো মডেল থেকে অনেক রকম পর্যবেক্ষণ তৈরি করা যেতে পারে। সময়ের সাথে কিভাবে চুম্বকীয় ক্ষেত্রগুলি পরিবর্তিত হয় এবং মডেল ও পৃথিবীর মধ্যে মিল খুঁজে পেতে প্যালিওম্যাগনেটিক([[:en:Paleomagnetism|paleomagnetic]]) ডেটার সাথে তুলনা বোঝার জন্য এই মডেলগুলি ব্যবহার করা যেতে পারে। অনেক ক্ষেত্রে প্যালিওম্যাগনেটিক পর্যবেক্ষণের অনিশ্চয়তার কারণে তুলনাগুলি সম্পূর্ণ যুক্তিযুক্ত বা কার্যকর হতে পারে না।<ref name="Kono20022" /> সরলিকৃত ভূ-ডায়নামো মডেলগুলি ডায়নামো সংখ্যার (বাইরের কোরে ঘূর্ণন হারের পরিবর্তনশীলতা([[:en:Differential_rotation|variance in rotational rates]]) এবং প্রতিবিম্ব-অসমমিতিক পরিচলন দ্বারা প্রাপ্ত (যেমন যখন পরিচলনটি উত্তর দিকে থাকে, অপরটি তখন দক্ষিণে থাকে)) এবং চৌম্বকীয় মেরু বিপরীতকরনের মধ্যে সম্পর্ক দেখায়, যেমনটা ভূ-ডায়নামো এবং সূর্যের ডায়নামোর মধ্যে মিল পাওয়া যায়।<ref name="Kono20022" /> অনেক মডেলের ক্ষেত্রে এমনটা হয় যে, চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলিতে কিছু এলোমেলো দৈর্ঘ্য থাকে, যা স্বাভাবিক প্রবণতা অনুসরণ করে গড়ে যার ফলাফল শূন্য।<ref name="Kono20022" /> এই পর্যবেক্ষণগুলি ছাড়াও, ভূ-ডায়নামোতে শক্তি সরবরাহ প্রক্রিয়া সম্পর্কে সাধারণ পর্যবেক্ষণগুলি পৃথিবী থেকে সংগৃহীত প্রকৃত উপাত্তকে কতটা সঠিকভাবে প্রতিফলিত করে তার উপর ভিত্তি করে তৈরি করা যেতে পারে।
 
==== আধুনিক মডেলিং ====
ডায়নামো মডেলিংয়ের জটিলতা এত বেশি যে, ভূ-ডায়নামোর মডেলগুলি সুপার কম্পিউটারের বর্তমান শক্তি পর্যন্ত সীমাবদ্ধ, কারণ বিশেষত বাইরের কোরের [[একম্যান সংখ্যা|একম্যান]] এবং [[রেলেই সংখ্যা|রেলেই]] সংখ্যা নির্ণয় করা অত্যন্ত কঠিন এবং এর জন্য বিপুল সংখ্যক হিসেব গণনার প্রয়োজন।
 
১৯৯৫ সালে স্ব-সামঞ্জস্যপূর্ণ যুগান্তকারী মডেলটি হওয়ার পর থেকে ডায়নামো মডেলিংয়ে অনেক উন্নত প্রস্তাবনা হয়েছে। জটিল চৌম্বকীয় ক্ষেত্রের পরিবর্তনগুলি বিশ্লেষণ করার একটি পরামর্শ হলো গণনা সহজ করার জন্য [[বর্ণালী পদ্ধতি]]([[:en:Spectral_method|spectral methods]]) প্রয়োগ করা। শেষ পর্যন্ত কম্পিউটার পাওয়ারে যথেষ্ট উন্নতি না হওয়া অবধি বাস্তব সম্মত ডায়নামো মডেলগুলি গণনার পদ্ধতি আরও কর্মক্ষম করে তুলতে হবে, সুতরাং সংখ্যাতাত্ত্বিক ডায়নামো মডেলিংয়ের অগ্রগতির জন্য মডেলটির কম্পিউটিংয়ের পদ্ধতিগুলিতে উন্নতি করা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
 
== See also ==
{{Wikipedia books|Geomagnetism}}
 
* [[:en:Antidynamo_theorem|Antidynamo theorem]]
* [[:en:Rotating_magnetic_field|Rotating magnetic field]]
* [[:en:Secular_variation|Secular variation]]
 
== তথ্যসূত্র ==
<references />{{refbegin}}
* {{cite web|last=Demorest|first=Paul|title=Dynamo Theory and Earth's magnetic Field (term paper)|date=21 May 2001|url=http://setiathome.berkeley.edu/~pauld/etc/210BPaper.pdf|accessdate=14 October 2011|deadurl=yes|archiveurl=https://web.archive.org/web/20070221094040/http://setiathome.berkeley.edu/~pauld/etc/210BPaper.pdf|archivedate=21 February 2007|df=}}
* {{cite web|last=Fitzpatrick|first=Richard|title=MHD Dynamo Theory|date=18 May 2002|url=http://farside.ph.utexas.edu/teaching/plasma/lectures/node70.html|website=Plasma Physics|publisher=[[University of Texas at Austin]]|accessdate=14 October 2011}}
* {{cite book|last=Merrill|first=Ronald T.|last2=McElhinny|first2=Michael W.|last3=McFadden|first3=Phillip L.|title=The magnetic field of the earth: Paleomagnetism, the core, and the deep mantle|publisher=[[Academic Press]]|year=1996|isbn=978-0-12-491246-5|ref=harv}}
* {{cite web|title=Chapter 12: The dynamo process|url=http://www.phy6.org/earthmag/dynamos.htm|website=The Great Magnet, the Earth|last=Stern|first=David P.|accessdate=14 October 2011}}
* {{cite web|title=Chapter 13: Dynamo in the Earth's Core|url=http://www.phy6.org/earthmag/dynamos2.htm|website=The Great Magnet, the Earth|last=Stern|first=David P.|accessdate=14 October 2011}}
{{refend}}{{Geophysics navbox}}