पृथ्वी का आंतरिक भाग

पृथ्वी की प्रकृति के बारे में आप क्या सोचते हैं? क्या आप इसे क्रिकेट की गेंद जैसी ठोस गेंद मानते हैं या चट्टानों के मोटे आवरण वाली खोखली गेंद, यानी स्थलमंडल? क्या आपने कभी टेलीविजन पर ज्वालामुखी विस्फोट की तस्वीरें या चित्र देखे हैं? क्या आप ज्वालामुखी के गड्ढे से निकलते हुए गर्म पिघले हुए लावा, धूल, धुआँ, आग और मैग्मा के उद्भव को याद कर सकते हैं? पृथ्वी के आंतरिक भाग को केवल अप्रत्यक्ष प्रमाणों से ही समझा जा सकता है क्योंकि न तो कोई पृथ्वी के आंतरिक भाग तक पहुँच पाया है और न ही कोई पहुँच सकता है। पृथ्वी की सतह का विन्यास मुख्यतः पृथ्वी के आंतरिक भाग में चल रही प्रक्रियाओं का परिणाम है। बहिर्जनित और अंतर्जनित दोनों प्रक्रियाएँ लगातार भूदृश्य को आकार दे रही हैं। यदि अंतर्जनित प्रक्रियाओं के प्रभावों को नज़रअंदाज़ किया जाए तो किसी क्षेत्र के भौतिक स्वरूप की उचित समझ अधूरी रह जाती है। मानव जीवन मुख्यतः उस क्षेत्र के भौतिक स्वरूप से प्रभावित होता है। इसलिए, यह आवश्यक है कि हम उन शक्तियों से परिचित हों जो भू-दृश्य विकास को प्रभावित करती हैं। यह समझने के लिए कि पृथ्वी क्यों हिलती है या सुनामी लहरें कैसे उत्पन्न होती हैं, यह आवश्यक है कि हम पृथ्वी के आंतरिक भाग के बारे में कुछ विवरण जानें।

आंतरिक भाग के बारे में जानकारी के स्रोत
पृथ्वी की त्रिज्या लगभग 6,378 किमी है। कोई भी पृथ्वी के केंद्र तक पहुँचकर अवलोकन नहीं कर सकता या पदार्थ के नमूने एकत्र नहीं कर सकता ऐसी परिस्थितियों में, आप सोच रहे होंगे कि वैज्ञानिक हमें पृथ्वी के आंतरिक भाग और इतनी गहराई पर मौजूद पदार्थों के प्रकार के बारे में कैसे बताते हैं।पृथ्वी के आंतरिक भाग के बारे में हमारा अधिकांश ज्ञान काफी हद तक अनुमानों और अनुमानों पर आधारित है। फिर भी, जानकारी का एक हिस्सा
प्रत्यक्ष अवलोकनों और पदार्थों के विश्लेषण के माध्यम से प्राप्त होता है।

प्रत्यक्ष स्रोत
सबसे आसानी से उपलब्ध ठोस पृथ्वी पदार्थ सतही चट्टानें या खनन क्षेत्रों से प्राप्त चट्टानें हैं। दक्षिण अफ्रीका में सोने की खदानें 3-4 किमी तक गहरी हैं। इस गहराई से आगे जाना संभव नहीं है क्योंकि इस गहराई पर बहुत गर्मी होती है। खनन के अलावा, वैज्ञानिकों ने भूपर्पटी के भागों की स्थितियों का पता लगाने के लिए अधिक गहराई तक जाने हेतु कई परियोजनाएँ शुरू की हैं। दुनिया भर के वैज्ञानिक दो प्रमुख परियोजनाओं पर काम कर रहे हैं, जैसे “डीप ओशन ड्रिलिंग प्रोजेक्ट” और “इंटीग्रेटेड ओशन ड्रिलिंग प्रोजेक्ट”। आर्कटिक महासागर में कोला में सबसे गहरी ड्रिलिंग अब तक 12 किमी की गहराई तक पहुँच चुकी है। इस और कई अन्य गहरी ड्रिलिंग परियोजनाओं ने विभिन्न गहराइयों पर एकत्रित सामग्रियों के विश्लेषण के माध्यम से बड़ी मात्रा में जानकारी प्रदान की है। ज्वालामुखी विस्फोट प्रत्यक्ष जानकारी प्राप्त करने का एक अन्य स्रोत है। ज्वालामुखी विस्फोट के दौरान जब भी पिघला हुआ पदार्थ (मैग्मा) पृथ्वी की सतह पर गिरता है, तो यह प्रयोगशाला विश्लेषण के लिए उपलब्ध हो जाता है। हालाँकि, ऐसे मैग्मा के स्रोत की गहराई का पता लगाना मुश्किल है।

अप्रत्यक्ष स्रोत
पदार्थ के गुणों का विश्लेषण अप्रत्यक्ष रूप से आंतरिक भाग के बारे में जानकारी प्रदान करता है। खनन गतिविधि के माध्यम से हम जानते हैं कि
तापमान और दबाव सतह से गहराई में आंतरिक भाग की ओर बढ़ती दूरी के साथ बढ़ते हैं। इसके अलावा, यह भी ज्ञात है कि पदार्थ का घनत्व भी गहराई के साथ बढ़ता है। इन विशेषताओं में परिवर्तन की दर का पता लगाना संभव है। पृथ्वी की कुल मोटाई को जानकर, वैज्ञानिकों ने विभिन्न गहराइयों पर तापमान, दबाव और पदार्थों के घनत्व के मानों का अनुमान लगाया है। आंतरिक भाग की प्रत्येक परत के संदर्भ में इन विशेषताओं का विवरण इस अध्याय में आगे चर्चा की गई है। जानकारी का एक अन्य स्रोत उल्कापिंड हैं जो कभी-कभी पृथ्वी तक पहुँचते हैं। हालाँकि, यह ध्यान देने योग्य है कि उल्कापिंडों से विश्लेषण के लिए उपलब्ध होने वाला पदार्थ पृथ्वी के आंतरिक भाग से नहीं है। उल्कापिंडों में देखे गए पदार्थ और संरचना पृथ्वी के समान हैं। ये ठोस पिंड हैं जो हमारे ग्रह के समान या उससे मिलते-जुलते पदार्थों से विकसित हुए हैं। इसलिए, यह पृथ्वी के आंतरिक भाग के बारे में जानकारी का एक और स्रोत बन जाता है। अन्य अप्रत्यक्ष स्रोतों में गुरुत्वाकर्षण, चुंबकीय क्षेत्र और भूकंपीय गतिविधि शामिल हैं। सतह पर विभिन्न अक्षांशों पर गुरुत्वाकर्षण बल (g) समान नहीं होता है। यह ध्रुवों के पास अधिक और भूमध्य रेखा पर कम होता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि भूमध्य रेखा पर केंद्र से दूरी ध्रुवों की तुलना में अधिक होती है। गुरुत्वाकर्षण के मान पदार्थ के द्रव्यमान के अनुसार भी भिन्न होते हैं। पृथ्वी के भीतर पदार्थ के द्रव्यमान का असमान वितरण इस मान को प्रभावित करता है। विभिन्न स्थानों पर गुरुत्वाकर्षण का मान कई अन्य कारकों से प्रभावित होता है। ये मान अपेक्षित मानों से भिन्न होते हैं। इस अंतर को गुरुत्वाकर्षण विसंगति कहा जाता है। गुरुत्वाकर्षण विसंगतियाँ हमें पृथ्वी की पपड़ी में पदार्थ के द्रव्यमान वितरण के बारे में जानकारी देती हैं। चुंबकीय सर्वेक्षण भूपर्पटी भाग में चुंबकीय पदार्थों के वितरण के बारे में भी जानकारी प्रदान करते हैं, और इस प्रकार, इस भाग में पदार्थों के वितरण के बारे में भी जानकारी प्रदान करते हैं। भूकंपीय गतिविधि सबसे महत्वपूर्ण स्रोतों में से एक है। पृथ्वी के आंतरिक भाग के बारे में जानकारी। इसलिए, हम इस पर विस्तार से चर्चा करेंगे।

भूकंप
भूकंपीय तरंगों का अध्ययन पृथ्वी के आंतरिक भाग की एक संपूर्ण तस्वीर प्रदान करता है। सरल शब्दों में, भूकंप पृथ्वी का कंपन है। यह एक प्राकृतिक घटना है। यह ऊर्जा के मुक्त होने के कारण होता है, जिससे तरंगें उत्पन्न होती हैं जो सभी दिशाओं में यात्रा करती हैं। पृथ्वी क्यों हिलती है? ऊर्जा का मुक्त होना एक भ्रंश के साथ होता है। एक भ्रंश भूपर्पटी की चट्टानों में एक तीव्र दरार है। भ्रंश के साथ स्थित चट्टानें विपरीत दिशाओं में गति करती हैं। जैसे ही ऊपर की चट्टानें उन पर दबाव डालती हैं, घर्षण उन्हें एक साथ जकड़ लेता है। हालाँकि, किसी समय अलग होने की उनकी प्रवृत्ति घर्षण पर विजय पा लेती है। परिणामस्वरूप, ब्लॉक विकृत हो जाते हैं और अंततः, वे अचानक एक-दूसरे के पास से खिसक जाते हैं। इससे ऊर्जा का मुक्त होना होता है, और ऊर्जा तरंगें सभी दिशाओं में यात्रा करती हैं। वह बिंदु जहाँ ऊर्जा मुक्त होती है, भूकंप का केंद्र कहलाता है, या इसे हाइपोसेंटर भी कहते हैं।
ऊर्जा तरंगें विभिन्न दिशाओं में यात्रा करते हुए सतह पर पहुँचती हैं। सतह पर स्थित वह बिंदु, जो केंद्र के सबसे निकट होता है, अधिकेंद्र कहलाता है। यह तरंगों का अनुभव करने वाला पहला बिंदु होता है। यह केंद्र के ठीक ऊपर स्थित एक बिंदु होता है।

भूकंप तरंगें
सभी प्राकृतिक भूकंप स्थलमंडल में आते हैं। आप इस अध्याय में आगे पृथ्वी की विभिन्न परतों के बारे में जानेंगे। यहाँ यह ध्यान रखना पर्याप्त है कि स्थलमंडल पृथ्वी की सतह से 200 किमी तक की गहराई वाले भाग को संदर्भित करता है। ‘सीस्मोग्राफ’ नामक एक उपकरण सतह पर पहुँचने वाली तरंगों को रिकॉर्ड करता है। भूकंपमापी पर दर्ज भूकंप तरंगों का एक वक्र चित्र 3.1 में दिया गया है। ध्यान दें कि वक्र तीन अलग-अलग खंडों को दर्शाता है, जिनमें से प्रत्येक विभिन्न प्रकार के तरंग पैटर्न का प्रतिनिधित्व करता है। भूकंप तरंगें मूलतः दो प्रकार की होती हैं – भूगर्भीय तरंगें और सतही तरंगें।

पिंड
तरंगें ऊर्जा के केंद्र पर मुक्त होने के कारण उत्पन्न होती हैं और पृथ्वी के पिंड से होकर सभी दिशाओं में यात्रा करती हैं। इसलिए, इसका नाम काय तरंगें। काय तरंगें सतही चट्टानों के साथ परस्पर क्रिया करती हैं और तरंगों का एक नया समूह उत्पन्न करती हैं, जिन्हें सतही तरंगें कहा जाता है। ये तरंगें सतह के साथ-साथ चलती हैं। तरंगों का वेग बदलता है क्योंकि वे विभिन्न घनत्वों वाले पदार्थों से होकर गुजरती हैं। पदार्थ जितना सघन होगा, वेग उतना ही अधिक होगा। विभिन्न घनत्वों वाले पदार्थों से टकराने पर उनकी दिशा भी बदलती है क्योंकि वे परावर्तित या अपवर्तित होती हैं। काय तरंगें दो प्रकार की होती हैं। इन्हें P और S-तरंगें कहा जाता है। P-तरंगें तेज़ गति से चलती हैं और सतह पर सबसे पहले पहुँचती हैं। इन्हें प्राथमिक तरंगें भी कहा जाता है। P-तरंगें ध्वनि तरंगों के समान होती हैं। ये गैसीय, तरल और ठोस पदार्थों से होकर गुजरती हैं। S-तरंगें कुछ समय अंतराल के साथ सतह पर पहुँचती हैं। इन्हें द्वितीयक तरंगें कहा जाता है। S-तरंगों के बारे में एक महत्वपूर्ण तथ्य यह है कि ये केवल ठोस पदार्थों से होकर ही यात्रा कर सकती हैं। S-तरंगों की यह विशेषता काफी महत्वपूर्ण है। इसने वैज्ञानिकों को पृथ्वी की आंतरिक संरचना को समझने में मदद की है। परावर्तन तरंगों को प्रतिक्षेपित करता है, जबकि अपवर्तन तरंगों को विभिन्न दिशाओं में गतिमान करता है। तरंगों की दिशा में भिन्नता का अनुमान सीस्मोग्राफ पर उनके रिकॉर्ड की मदद से लगाया जाता है। सतही तरंगें सीस्मोग्राफ पर सबसे अंत में दिखाई देती हैं। ये तरंगें अधिक विनाशकारी होती हैं। ये चट्टानों को विस्थापित करती हैं, और इस प्रकार, संरचनाओं का पतन होता है। भूकंपीय तरंगों का संचरण विभिन्न प्रकार की भूकंपीय तरंगों के संचरण के विभिन्न तरीकों से होता है। जैसे-जैसे वे गति करती हैं या प्रसारित होती हैं, वे उन चट्टानों में कंपन उत्पन्न करती हैं जिनसे होकर वे गुजरती हैं। P-तरंगें तरंग की दिशा के समानांतर कंपन करती हैं। इससे  प्रसार की दिशा में पदार्थ पर दबाव। परिणामस्वरूप, यह पदार्थ में घनत्व अंतर उत्पन्न करता है जिससे पदार्थ में खिंचाव और संकुचन होता है। अन्य तीन तरंगें प्रसार की दिशा के लंबवत कंपन करती हैं। S-तरंगों के कंपन की दिशा ऊर्ध्वाधर तल में तरंग दिशा के लंबवत होती है। इसलिए, वे जिस पदार्थ से होकर गुजरती हैं उसमें गर्त और शिखर बनाती हैं। सतही तरंगों को सबसे अधिक हानिकारक तरंगें माना जाता है।
छाया क्षेत्र का उद्भव भूकंप तरंगें दूर-दराज के स्थानों पर स्थित भूकंपीय रेखाचित्रों में दर्ज हो जाती हैं। हालाँकि, कुछ विशिष्ट क्षेत्र ऐसे भी होते हैं जहाँ तरंगों की सूचना नहीं दी जाती। ऐसे क्षेत्र को छाया क्षेत्र’ कहा जाता है। विभिन्न घटनाओं के अध्ययन से पता चलता है कि प्रत्येक भूकंप के लिए,
एक बिल्कुल अलग छाया क्षेत्र मौजूद होता है। (a) और (b) P और S-तरंगों के छाया क्षेत्रों को दर्शाते हैं। यह देखा गया कि भूकंपमापी उपरिकेंद्र से 105°C के भीतर किसी भी दूरी पर स्थित, P और S-तरंगों दोनों का आगमन दर्ज करते हैं। हालाँकि, भूकंपमापी उपरिकेंद्र से 145°C से आगे स्थित, P-तरंगों का आगमन दर्ज करते हैं, लेकिन S-तरंगों का नहीं। इस प्रकार, उपरिकेंद्र से 105°C और 145°C के बीच के क्षेत्र को दोनों प्रकार की तरंगों के लिए छाया क्षेत्र के रूप में पहचाना गया। 105°C से आगे का पूरा क्षेत्र S-तरंगें प्राप्त नहीं करता। S-तरंग का छाया क्षेत्र P-तरंगों की तुलना में बहुत बड़ा होता है। P-तरंगों का छाया क्षेत्र उपरिकेंद्र से 105°C और 145°C के बीच पृथ्वी के चारों ओर एक पट्टी के रूप में दिखाई देता है। S-तरंगों का छाया क्षेत्र न केवल विस्तार में बड़ा होता है, बल्कि पृथ्वी की सतह के 40 प्रतिशत से थोड़ा अधिक भी होता है। आप किसी भी भूकंप के लिए छाया क्षेत्र बना सकते हैं बशर्ते आपको भूकंप के केंद्र का स्थान पता हो। भूकंप के प्रकार (i) सबसे आम विवर्तनिक भूकंप हैं। ये चट्टानों के भ्रंश तल पर खिसकने के कारण उत्पन्न होते हैं। (ii) विवर्तनिक भूकंपों के एक विशेष वर्ग को कभी-कभी ज्वालामुखी भूकंप के रूप में भी जाना जाता है। हालाँकि, ये सक्रिय ज्वालामुखियों वाले क्षेत्रों तक ही सीमित हैं।  (iii) तीव्र खनन गतिविधि वाले क्षेत्रों में, कभी-कभी भूमिगत खदानों की छतें ढह जाती हैं जिससे छोटे-छोटे झटके आते हैं। इन्हें पतन भूकंप कहते हैं। (iv) रासायनिक या परमाणु उपकरणों के विस्फोट के कारण भी ज़मीन का कंपन हो सकता है। ऐसे झटकों को विस्फोट भूकंप कहते हैं। (v) बड़े जलाशयों वाले क्षेत्रों में आने वाले भूकंपों को जलाशय प्रेरित भूकंप कहा जाता है।

भूकंपों का मापन
भूकंप की घटनाओं को झटके की तीव्रता या परिमाण के अनुसार मापा जाता है। परिमाण पैमाने को रिक्टर पैमाना कहा जाता है। परिमाण भूकंप के दौरान निकलने वाली ऊर्जा से संबंधित होता है। परिमाण को 0-10 की संख्याओं में व्यक्त किया जाता है। तीव्रता पैमाने का नाम इतालवी भूकंप विज्ञानी मर्काली के नाम पर रखा गया है। तीव्रता पैमाना घटना से हुई दृश्य क्षति को ध्यान में रखता है। तीव्रता पैमाने की सीमा 1-12 तक होती है।

भूकंप के प्रभाव
भूकंप एक प्राकृतिक आपदा है। भूकंप के तत्काल खतरनाक प्रभाव निम्नलिखित हैं:
(i) भूकम्प
(ii) विभेदक भू-स्थलीकरण
(iii) भू-स्खलन और मिट्टी का खिसकना
(iv) मृदा द्रवीकरण
(v) भू-धँसना
(vi) हिमस्खलन
(vii) भू-विस्थापन
(viii) बाँध और तटबंधों के टूटने से बाढ़
(ix) आग
(x) ढाँचागत पतन
(xi) गिरती वस्तुएँ
(xii) सुनामी
ऊपर सूचीबद्ध पहले छह का कुछ प्रभाव भू-आकृतियों पर पड़ता है, जबकि अन्य को क्षेत्र के लोगों के जीवन और संपत्तियों के लिए तत्काल चिंता का कारण माना जा सकता है। सुनामी का प्रभाव तभी होगा जब भूकंप का केंद्र समुद्री जल से नीचे हो और तीव्रता पर्याप्त रूप से अधिक हो। सुनामी भूकंप से उत्पन्न लहरें हैं, न कि स्वयं भूकंप। हालाँकि वास्तविक भूकंपीय गतिविधि कुछ सेकंड तक ही रहती है, लेकिन इसके प्रभाव विनाशकारी होते हैं, बशर्ते भूकंप की तीव्रता रिक्टर पैमाने पर 5 से अधिक हो।

भूकंप की आवृत्ति
भूकंप एक प्राकृतिक आपदा है। यदि उच्च तीव्रता का कोई भूकंप आता है, तो इससे लोगों के जीवन और संपत्ति को भारी नुकसान हो सकता है। हालाँकि, यह ज़रूरी नहीं कि दुनिया के सभी हिस्सों में बड़े झटके आते हों। हम अगले लेख में भूकंपों और ज्वालामुखियों के वितरण पर कुछ विस्तार से चर्चा करेंगे।