माझ्या [आकाश निळे का दिसते?] या प्रश्नाच्या उत्तराची समीक्षा करत असताना काही उपक्रमींना मुळात [रंग म्हणजे काय?] असा अतिशय अवघड प्रश्न पडला. या दोन्हींवर चर्चा चालू असताना मी दोन्ही लेखांशी सांधर्म्य असलेल्या या लेखाचे या दोन्ही चर्चांमध्ये विषयांतर होणार नाही, आणि यावरील होणारी चर्चादेखील या चर्चांच्या समांतर राहील या शुद्ध हेतूने प्रकाशन करीत आहे.

» उपग्रहांद्वारे मिळणारी छायाचित्रे एवढी निराळी का दिसतात?

आपण डोळ्यांद्वारे बघू शकतो त्यापेक्षा वेगळ्याच रंगांची वा रंगछटा असलेली उपग्रहांद्वारे आणि इतर दुर्बिणींद्वारे मिळणारी बरीच चित्रे आपण बघतो. प्रश्न असा आहे, उपग्रहांद्वारे मिळणारी छायाचित्रे एवढी निराळी का दिसतात?

खालील दोन्ही चित्रे अगदी एकाच ठिकाणची आहेत. चित्रांमध्ये अटलांटिक महासागराला खेटून असलेला चेसऽपीक उपसागर आणि बॉल्टिमोर शहर दिसत आहे. डावीकडील "ट्रु (खरे) कलर" चित्र आहे तर उजवीकडील "फॉल्स (भ्रामक) कलर" चित्र आहे; अशा भ्रामक रंग असलेल्या चित्रांचा खरा रंग असलेल्या चित्रांपेक्षा किती महत्वपूर्ण उपयोग होतो, आणि हे रंग लाल, निळा, पांढरा आणि काही ठिकाणी काळा, असे का नेमलेले आहेत?

» विद्युत-चुंबकीय वर्णपंक्ति म्हणजे काय?

सर्व गोष्टी (ऑब्जेक्ट्स) विकिरण उत्सर्जित करतात, उत्सर्जनाचे प्रमाण आणि तरंगलांबी कितीही (कमी-अधिक) असू शकते. उत्सर्जित झालेले विकिरण लहरींच्या माध्यमातून प्रवास करते, लहरीच्या उच्चतम बिंदूंमधील (पीक पॉइंट्स) अंतरास त्या लहरीची लांबी म्हणतात. तरंगलांबी आणि वारंवारता यांच्या साहाय्याने या विकिरणांचे एकत्रीकरण करुन सुटसुटीतपणे मांडणी केली जाते, या मांडणीला विद्युत-चुंबकीय वर्णपट किंवा वर्णपंक्ति म्हटले जाते.

सुर्यापासून शरीरास घातक ठरणारी अतिनील किरणे बाहेर पडतात, ज्यापासून संरक्षण करण्यासाठी वापरल्या जाणार्‍या सनस्क्रीन अथवा सनलोशन/क्रीम इत्यादी गोष्टी ऐकिवात आहेत, तसेच उष्णतेमधील अगदी सुक्ष्म बदल डिटेक्ट करण्यासाठी अवरक्त सेन्सर्स वापरतात, हे देखील ऐकलेले/वाचलेले आहे, पण प्रश्न असा पडतो की नेमके हे अतिनील आणि अवरक्त आहेत तरी काय आणि दिसतात तरी कसे?

अतिनील किरणे आणि अवरक्त किरणे हे उत्सर्जित/विकिरण झालेल्या ऊर्जेचे प्रकार आहेत. विविध लांबी असलेल्या लहरींनुसार विद्युत-चुंबकीय वर्णपटावर विविध रंगांची जागा कशी ठरली आहे, ते वरील विद्युत-चुंबकीय वर्णपटाच्या आकृतीवरुन लक्षात येईल. जास्त लांबी असलेल्या रेडिओ लहरींपासून ते (त्या मानाने) खूप कमी तरंगलांबी असलेल्या गॅमा किरणांपर्यंत वरील आकृतीमध्ये अंदाज बांधता येतो. पण मनावी डोळ्यांनी दिसणार्‍या (visible) तरंगांची लांबी काही "शे" नॅनोमीटर मध्येच आहे, हा या वर्णपटामधील अत्यंत लहान भाग आहे, ज्यामध्ये इंद्रधनुष्यातील सात रंगांएवढेच रंग सामान्य मनुष्य डोळ्यांनी बघू शकतो. या सात रंगांमध्ये अवरक्त किरणे, क्ष-किरणे, रेडिओ लहरी, अतिनील किरणे, गॅमा किरणे इत्यादींचा खूप अधिक किंवा खूप कमी तरंगलांबी असल्यामुळे समावेश होउ शकत नाही, कारण काहीशे नॅनोमीटर पेक्षा कमी किंवा अधिक तरंगलांबींची मानवी दृष्टीला कसलिही संवेदना जाणवत नाही, जशी वरील दिसू शकणार्‍या रंगांच्या बाबतीत जाणवते. म्हणून अवरक्त, अतिनील नि इतर किरणे दृष्टीमर्यादेमुळे सामान्य मणुष्य बघू शकत नसावा.

---

मणुष्याला ज्या तरंगलांबींची संवेदना जाणवत नाही, त्याच तरंगलांबी बरेच किटक डिटेक्ट करु शकतात. उदाहरणार्थ, मधमाश्या—अतिनील, निळा आणि पिवळा रंग डिटेक्ट करतात पण लाल रंग मात्र त्यांना डिटेक्ट करता येत नाही.* बहुतांश किटक प्रजातींमध्ये लाल रंग ओळखण्याचे प्रमाण अतिशय विरळ आहे. फुलपाखरे मात्र या गोष्टीला अपवाद ठरु शकतात/आहेत. सुमारे ३१० नॅनोमीटर ते ७०० नॅनोमीटरच्या मर्यादेतील तरंगलांबींची संवेदना जाणण्याची क्षमता फुलपाखरांच्या बर्‍याच जातींमध्ये आढळून येते.* हे प्रमाण इतर कुठल्याही प्राण्याच्या संवेदना क्षमतेच्या पेक्षा जास्त आहे. आपल्याला एकाच जातीची फुलपाखरे त्यांच्या रंगावरुन एकसारखी दिसू शकतात, पण त्यांच्या पंखांवरील विशिष्ट प्रकारच्या अतिनील सांकेतिक खुणा/संकेतांमुळे ते एकमेकांना सहज ओळखतात, कारण अतिनील रंग डिटेक्ट करण्याची त्यांच्यात क्षमता असते. वर सांगीतल्याप्रमाणे बर्‍याच किटकांना जरी लाल रंग ओळखता येत नसला तरी फुलपाखरांना मात्र तो ओळखता येतो. फुलांतील मध देखील अतिनील असू शकते, त्यामुळेच की काय, फुलपाखरे, मधमाश्या विशिष्ट फुलांकडे आकर्षित होत असाव्यात?

हिमालयाकडच्या भूपट्ट्यात आढळणारे देवदारसदृश्य गंध असणारे तेरड्याचे(?) फूल (Himalyan balsam/policeman's helmet- Impatiens glandulifera) —सामान्य मणुष्य, मधमाश्या आणि फुलपाखरांना कसे दिसेल, ते खालील चित्रात बघा:

☛ या वरील चित्रावरुन विचार करा:
१. असा कोणता प्रकाश(रंग) आहे जो मनुष्य डिटेक्ट करु शकतो पण मधमाशी मात्र नाही?
२. असा कोणता प्रकाश(रंग) आहे जो मधमाशी डिटेक्ट करु शकते पण सामान्य मणुष्य मात्र नाही करु शकत?
३. तिथे आणखी कुठला प्रकाश(रंग) दिसतो आहे, जो मनुष्य आणि मधमाशी डिटेक्ट करु शकतात, पण फुलपाखरु मात्र नाही? कशावरुन?

» अदृश्य प्रकाश आपण पाहू शकतो का?

दृश्य पंक्तिच्या मर्यादेबाहेरील प्रकाश जरी मानवी डोळ्यांना अदृश्य वाटत असला तरी तो आपण पाहू शकतो. लँडसॅट ७ सारखे पृथ्वीभोवती अवकाशात भ्रमण करणारे उपग्रह अतिनील, अवरक्त आणि रेडिओ लहरी डिटेक्ट करु शकतात. लँडसॅट ७ मध्ये असलेल्या उपकरणांद्वारे विशिष्ट तरंगलांबींच्या ठिकाणाची माहिती गोळा केली जाते. या माहितीवरुन नंतर लगेच त्या ठिकाणाचे इतर उपकरणांद्वारे चित्र बनवले जाते. उपग्रहातील उपकरणांद्वारे एकाच वेळी अनेक चित्रे घेण्याची सुविधा उपलब्ध असते. एकाच वेळी घेतल्या गेलेल्या या अनेक चित्रांमध्ये विद्युत-चुंबकीय वर्णपटामधील विविध भाग (रंग) अधिक प्रकाशमय करुन दाखवले जातात, या भागांना "बँड" (रंगपट्टी) असे म्हणतात.

लँडसॅट उपग्रहामधील उपकरणांद्वारे एकाच वेळी सात चित्रे टिपण्याची सुविधा उपलब्ध आहे. निरनिराळ्या ७ बँड्सद्वारे ही ७ चित्रे टिपली जातात. खालील तक्त्यामध्ये या बँड्सबद्दल आणखी माहिती दिली आहे:

वरील सात चित्रे लँडसॅटद्वारे एकाच वेळी न् एकाच ठिकाणी घेतलेली आहेत. जर तुम्ही या चित्रांचे काळजीपूर्वक निरिक्षण केले तर तुम्हाला असे आढळेल की या चित्रांमध्ये बराच फरक आहे. बर्‍याच ठिकाणी फिकट आणि गडद ठिपके/डाग आहेत. याचे कारण, पृथ्वीवरील विविध गोष्टी (जसे की, झाडे, जमीन, पाणी, पर्वत, दर्‍या इत्यादी) विविध लांबी असणार्‍या लहरी परावर्तित करतात, असे असू शकते. वरील चित्रांतील सर्वात चमकदार (bright) ठिपक्यांवरुन तत्सम् ठिकाणच्या गोष्टी खूप प्रमाणात प्रकाश परावर्तित करीत आहेत, असे दिसते.

---

» उपग्रहांद्वारे मिळालेल्या चित्रांना कसे रंगवले जाते?

उपग्रहांद्वारे मिळणारी चित्रे ही कृष्ण-श्वेत रंगांची असतात, तर अशा चित्रांवरुन विलोभनीय रंगीत चित्रे जी आपण नेहमी टिव्हीवर, नियतकालीकांमध्ये, आणि आंतरजालावर पाहतो, बनवता येतात का? ह्म्म, संगणकावर विशिष्ट प्रकारच्या प्रणाल्या वापरुन अशी कामे केली जातात.

आधी वाचल्याप्रमाणे तुमच्या लक्षात असेल की, उपग्रहाद्वारे घेतली जाणारी चित्रे विविध बँड्स (किंवा तरंगलांबी) वापरुन तयार केली जातात आणि त्या चित्रांमध्ये बरीच तफावत (फिकट आणि गडद ठिपके असलेल्या ठिकाणांमध्ये) असते. संगणकावरील केवळ अशा कामांकरिता बनविल्या गेलेल्या विशिष्ट प्रणाल्यांद्वारे ही कृष्ण-श्वेत वर्णीय चित्रे या फिकट/गडद ठिपक्यांवरुन "फॉल्स (भ्रामक) कलर"नी रंगवली जातात (म्हणजे या फॉल्स रंगांची जागा निश्चित केली जाते). लाल, हिरवा, आणि निळा हे तीन मूलभूत रंग आहेत. या तीन मूलभूत रंगांपैकी एकाची—प्रत्येकी एक बँड दर्शवण्यासाठी निवड केली जाते आणि यामुळेच संगणकाच्या पटलावर एकच चित्र विविध तीन बँड्समध्ये एकाच वेळी पाहता येते. जेव्हा ही तीन चित्रे एकत्र केली जातात तेव्हा "फॉल्स कलर" चित्र आपल्याला मिळते.

वरील चित्रावरुन असे दिसते की, जर "फॉल्स कलर" चित्र व्यवस्थितरीत्या समजावून घ्यायचे असेल, तर कोणता बँड दर्शवण्यासाठी तीन रंगांपैकी कोणता रंग योजिलेला होता, ते माहित असणे गरजेचे असते.

☛ विचार करा:
४. फॉल्स कलर चित्र एका वेळी केवळ तीनच बँड्स का दर्शवते?
५. उपग्रहीय रंगीत चित्रांना आपण "फॉल्स कलर" चित्रे का म्हणतो?
६. "फॉल्स कलर" चित्रामध्ये कोणत्या बँडसाठी कोणाता रंग योजिला गेला होता, याची माहिती असणे का गरजेचे आहे?

» संदर्भ

- National Science Content Standards (National Research Council)
- Virtually Hawaii (http://satftp.soest.hawaii.edu/space/hawaii)
- Remote Sensing Tutorial (http://rst.gsfc.nasa.gov)
- The World As Seen By Butterflies (courtesy of University of Derby UK)
- Remote Sensing Library Piece
- World of Beams (http://cbp-1.lbl.gov)
- USGS: Earthshots (http://www.usgs.gov/Earthshots)

» प्रस्तुत लेखामधील "विचार करा" साठीची थोडक्यात उत्तरे:

१. असा कोणता प्रकाश(रंग) आहे जो मनुष्य डिटेक्ट करु शकतो पण मधमाशी मात्र नाही?
उत्तर: मधमाशी लाल रंग ओळखू शकत नाही, पण मनुष्य मात्र डिटेक्ट करु शकतो.

२. असा कोणता प्रकाश(रंग) आहे जो मधमाशी डिटेक्ट करु शकते पण सामान्य मणुष्य मात्र नाही करु शकत?
उत्तर: मनुष्य अतिनील प्रकाश(रंग) डिटेक्ट करु शकत नाही, पण मधमाश्या मात्र डिटेक्ट करु शकतात.

३. तिथे आणखी कुठला प्रकाश(रंग) दिसतो आहे, जो मनुष्य आणि मधमाशी डिटेक्ट करु शकतात, पण फुलपाखरु मात्र नाही? कशावरुन?
उत्तर: नाही, तिथे असा अन्य प्रकाश(रंग) नसावा. कारण मनुष्य आणि मधमाशी दोघांस दृष्य असणारा प्रकाश(रंग) फुलपाखरु डिटेक्ट करु शकते. मनुष्याला दिसणारा लाल रंग आणि मधमाशीला दिसणारा अतिनील रंग (जो की फूलाच्या चित्रामध्ये निळसर रंगाने दर्शविला आहे) हे दोन्ही रंग फुलपाखरु पाहू शकते, यामुळे तुम्ही हे भाष्य करु शकता.

४. फॉल्स कलर चित्र एका वेळी केवळ तीनच बँड्स का दर्शवते?
उत्तर: केवळ तीनच मूलभूत रंग आहेत: लाल, हिरवा, आणि पिवळा. यांव्यतिरिक्त इतर सर्व रंग, जे आपण डोळ्यांनी पाहू शकतो, ते या तीन रंगांपासूनच तयार होतात. यामुळे केवळ हे तीनच मूलभूत रंग बँडना दर्शवण्यासाठी वापरता येऊ शकतात.

५. उपग्रहीय रंगीत चित्रांना आपण "फॉल्स कलर" चित्रे का म्हणतो?
उत्तर: या चित्रांमध्ये आपण जसं डोळ्यांनी सामान्यपणे बघू शकतो, ते रंग नसतात तर ते योजिलेले (नेमून दिलेले) रंग असतात.

६. "फॉल्स कलर" चित्रामध्ये कोणत्या बँडसाठी कोणाता रंग योजिला गेला होता, याची माहिती असणे का गरजेचे आहे?
उत्तर: जर आपल्याला माहिती नसेल की प्रत्येकी बँडसाठी कुठला रंग योजिला गेला होता तर आपल्याला "अमुक रंग येथे का दिसतोय, किंवा अमुक रंग या चित्रात काय दर्शवतो आहे?" अशा प्रकारचे प्रश्न पडू शकतात.

» धन्यवाद!