ติดตามสถานะการณ์

ปริศนาแรงโน้มถ่วง
ศ.ดร.สุทัศน์ ยกส้าน
ภาคีสมาชิกราชบัณฑิตยสถาน


เมื่อเอ่ยถึงแรงโน้มถ่วง เราหลายคนคิดว่า หลังจากที่ Isaac Newton พบแรงดึงดูดระหว่างมวล เมื่อ 350 ปีก่อนนี้ และใช้แรงชนิดนี้ อธิบายสาเหตุการตก ของลูกแอปเปิล สาเหตุที่ดาวเคราะห์ต่างๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี และที่มาของปรากฏการณ์ น้ำขึ้นน้ำลง หรือแม้แต่ ในการวางแผนส่งยานอวกาศ ไปเยือนดวงจันทร์ และดาวอังคาร ฯลฯ ทฤษฏีแรงโน้มถ่วงของนิวตัน ก็แม่นยำและสมบูรณ์ จนไม่น่าจะมีอะไรให้สงสัยอีกต่อไป แต่ความจริงที่ปรากฏ คือ แรงโน้มถ่วง เป็นแรงธรรมชาติ ที่นักฟิสิกส์เข้าใจน้อยที่สุด ทั้งๆ ที่เป็นแรงชนิดแรก ที่มนุษย์รู้จัก (แรงอื่นๆ อีกสามชนิด ได้แก่ แรงไฟฟ้า แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน และแรงนิวเคลียร์อย่างแข็ง) เช่น ไม่มีใครรู้ว่า สนามแม่เหล็ก มีอิทธิพลต่อแรงโน้มถ่วงหรือไม่ ความเร็วของแรงโน้มถ่วงที่ Albert Einstein เชื่อมั่นว่า มีค่าเท่าความเร็วแสงนั้น ก็ยังไม่มีใครพิสูจน์ โดยการทดลองได้ว่าจริง 100 % และถึงแม้กฏแรงโน้มถ่วง จะได้รับการทดสอบว่าจริง สำหรับกาแล็กซี่ ที่อยู่ห่างกันหมื่นล้านปีแสง แต่ในกรณีที่มวลอยู่ใกล้กันกว่า 10 เมตร ก็ยังไม่มีการทดลองใดๆ ที่ยืนยันได้ว่า กฏแรงดึงดูดโน้มถ่วง ยังคงใช้ได้ดี หรือต้องมีการปรับเปลี่ยน สูตรและทฤษฏีแรงโน้มถ่วง กับทฤษฏีควอนตัม มีความสัมพันธ์กันอย่างไร เหล่านี้เป็นปริศนาของแรงโน้มถ่วง ที่นักฟิสิกส์กำลังขบคิดกันอยู่

กฎแรงดึงดูดโน้มถ่วงของนิวตันแถลงว่า วัตถุสองก้อน ที่มีมวล m และ M ถ้านำมาวางห่างจากกัน เป็นระยะทาง T จะมีแรงดึงดูดระหว่างมวลทั้งสอง เท่ากับ F ซึ่งสามารถคำนวณได้ จากสูตร F=GmM/r2 ซึ่ง G ในที่นี้ คือค่า คงตัวของแรงโน้มถ่วง ที่เท่ากับ (6.67407+0.00022) x10 m3/kg s2 เช่น ถ้าเรามีมวล 1 กิโลกรัมสองมวล ที่วางอยู่ห่างกัน 1 เมตร สูตรของนิวตัน ทำนายว่า จะมีแรงดึงดูดระหว่างมวลทั้งสอง เท่ากับ (6.67407x10-11) x1 x 1 / 12 = 6.67407 x 10-11 นิวตัน ซึ่งน้อยมาก แต่ถ้ามวลคู่กรณี คือมวลของหลุมดำ หรือกาแล็กซี แรงดึงดูดระหว่างกัน ก็จะมีค่ามาก เป็นต้น
จากความจริงที่ว่า ทุกสิ่งทุกอย่างในจักรวาล ดึงดูดกันและกัน เช่น ณ วินาที ที่เรากำลังถูกกาแล็กซีต่างๆ ดึงดูด ถูกดาวทุกดวงในจักรวาลดึงดูด ถูกต้นไม้ภูเขา และเพื่อนมนุษย์ทุกคนดึงดูด ในขณะเดียวกันเราก็ดึงดูดคนทุกคน และแม้กระทั่งกาแล็กซี ก็ถูกเราดึงดูด การมีแรงจำนวนมากมายเช่นนี้ ทำให้การจะวัดค่าแรง ที่กระทำต่อวัตถุให้ถูกต้อง และละเอียดที่สุด เป็นเรื่องที่ยากมาก เมื่อเหตุและผลเป็นเช่นนี้ จึงเป็นเรื่องไม่น่าประหลาดใจที่จะรู้ว่า G เป็นค่าคงตัวในธรรมชาติ ที่นักฟิสิกส์วัดได้เพียงหยาบๆ ถึงทศนิยมตำแหน่งที่ 5 ในขณะที่ค่าคงตัวอื่นๆ เช่น ความเร็วแสง ประจุของอิเล็กตรอน หรือค่าคงตัวของพลังก์ (Planck) เรารู้ละเอียดถึงทศนิยมตำแหน่งที่ 12 แล้ว
ดังได้กล่าวแล้วว่า โลกก็ดึงดูดสสารทุกรูปแบบ ทั้งที่อยู่บนโลก ใต้โลก หรือใกล้โลก นักฟิสิกส์ได้กำหนดให้ เรียกแรงดูดที่โลกกระทำต่อวัตถุนั้นว่า น้ำหนักของวัตถุ และเมื่อแรงดึงดูดโน้นถ่วง ที่โลกกระทำต่อวัตถุ แปรผกผันกับระยะทางยกกำลังสอง นั่นแสดงว่า ถ้าวัตถุอยู่ไกลจากศูนย์กลางของโลกมาก แรงดึงดูดจะน้อย นั่นคือน้ำหนักของวัตถุจะน้อยด้วย ในทางตรงกันข้าม ถ้าวัตถุอยู่ใกล้จุดศูนย์กลางของโลกมาก แรงดึงดูดที่โลกกระทำต่อวัตถุจะมาก ซึ่งมีผลทำให้ น้ำหนักของวัตถุมากด้วย (ในการใช้สูตรคำนวณแรง ระยะทางระหว่างวัตถุกับโลก คือระยะทางที่วัตถุนั้น อยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางของโลก) ด้วยเหตุนี้ สำหรับคนที่กังวลเรื่องน้ำหนักตัว วิชาฟิสิกส์ก็มีวิธี ทำให้คุณสบายใจได้ คืออย่าชั่งน้ำหนัก ขณะที่อยู่ที่ขั้วโลก แต่ควรชั่งเวลาเดินทางไปสิงค์โปร์ หรืออินโดนีเซีย เพราะเวลาอยู่ที่ขั้วโลก คุณจะอยู่ใกล้จุดศูนย์กลางของโลก ยิ่งกว่าเวลาที่อยู่บริเวณ เส้นศูนย์สูตรประมาณ 20 กิโลเมตร ซึ่งมีผลทำให้ น้ำหนักตัวที่ขั้วโลก มากกว่าน้ำหนักตัวที่เส้นศูนย์สูตรประมาณ 400 กรัม
แต่โลกของเรามิได้กลมดิก เช่นลูกบิดเลียด เพราะผิวโลกมีส่วนที่เป็นภูเขา หุบเหว ทะเล แหล่งแร่ และแหล่งน้ำมันใต้ดิน ฯลฯ การมีภูมิทัศน์ที่หลากหลายเช่นนี้ ทำให้ความหนาแน่นของดินและหิน ในบริเวณต่างๆ ของโลกมีค่าต่างๆ นานา จึงมีผลทำให้ แรงดึงดูดที่โลก กระทำต่อวัตถุก้อนเดียวกัน มีค่าแตกต่างกันไป ตามสถานที่ ที่วัตถุก้อนนั้นอยู่ นักฟิสิกส์ใช้วิธี แสดงความไม่สม่ำเสมอ ของแรงดึงดูดโน้มถ่วง ที่โลกกระทำต่อวัตถุ ก้อนเดียวกัน ขณะวัตถุอยู่ ณ ที่ต่างๆ บนโลก ในรูปความเข้ม ของสนามแรงโน้มถ่วง เช่น ถ้าความเข้มของสนามมีค่ามาก แสดงว่า ที่นั้น โลกดึงดูดวัตถุต่างๆ รุนแรง แต่ถ้าความเข้ม ของสนามมีค่าน้อย ก็แสดงว่า แรงที่โลกดึงดูด (หรือน้ำหนักวัตถุ) ก็น้อยด้วย
นักฟิสิกส์สนใจวัดความเข้ม ของสนามแรงโน้มถ่วง มาเป็นเวลานานกว่า 35 ปีแล้ว โดยได้ใช้ดาวเทียม โคจรเหนือโลก ที่ระดับความสูงต่างๆ กัน เป็นเวลานานๆ เพราะข้อมูลที่ได้ จะช่วยให้ทหาร สามารถยิงจรวดนำวิถี สู่เป้าได้อย่างแม่นยำ และช่วยให้นักธรณีวิทยา รู้ตำแหน่งแห่งที่ ของน้ำมัน หรือแร่ใต้ดิน อีกทั้งช่วยให้ นักสมุทรศาสตร์ สามารถทำนาย การไหลของกระแสน้ำ ในมหาสมุทรล่วงหน้าได้ และช่วยผู้เชี่ยวชาญเรื่องภูเขาไฟ ให้รู้เวลาที่ภูเขาไฟจะระเบิด การใช้ดาวเทียม ตรวจวัดความเข้ม สนามแรงโน้มถ่วงนี้ จึงทำให้นักฟิสิกส์ รู้ความจริงหนึ่งว่า ความเข้มนี้ ขึ้นกับเวลา เพราะใต้โลก มีการไหลของหินเหลว และการเคลื่อนที่ของเปลือกทวีป เป็นต้น
เช่น เมื่อเดือนมีนาคม พ.ศ.2545 องค์การบริหารการบินและอวกาศ แห่งสหรัฐอเมริกา (NAASA) กับศูนย์การบินและอวกาศ ของเยอรมนี (DLR) ได้ส่งยานอวกาศ ขึ้นโคจรรอบโลกสองลำ ภายใต้โครงการ ชื่อ Gravity Recovery and Climate Experiment หรือที่เรียกย่อๆ ว่า GRACE ให้ทำหน้าที่ วัดความเข้มสนามแรงโน้มถ่วง ณ สถานที่ต่างๆ บนโลก โดยหวังว่า ข้อมูลของ GRACE จะแม่นยำ และละเอียดกว่า ข้อมูลเดิม 1,000 เท่า
โครงสร้าง GRACE ประกอบด้วย ดาวเทียมแฝดสองดวง ที่ได้รับการออกแบบ ให้เหมือนกันทุกประการ ดาวเทียมแต่ละดวง หนักประมาณครึ่งตัน และมีขนาดใหญ่ เท่ารถยนต์ NASA ให้ดาวเทียมทั้งสองดวง โคจรเหนือระดับโลก ที่ระดับสูง 500 กิโลเมตร โดยให้มีวงจรโคจรเดียวกัน แต่ให้ดาวเทียมดวงหนึ่ง โคจรนำหน้าดาวเทียมอีกดวงหนึ่ง ประมาณ 220 กิโลเมตร ดังนั้น เมื่อดาวเทียมดวงแรก วัดความเข้มของสนามแรงโน้มถ่วง ณ ที่หนึ่งแล้ว หากความเข้มของสนามแรงโน้มถ่วงไม่เปลี่ยนแปลง ดาวเทียมดวงที่ 2 ก็จะโคจรผ่าน ตำแหน่งที่ดาวเทียมดวงแรกผ่าน พอดิบพอดี แต่ถ้าความเข้ม ของสนามแรงโน้มถ่วง ที่ตรงนั้นเปลี่ยน เช่น ความเข้มได้เพิ่มขึ้นเล็กน้อย ระดับความสูงของดาวเทียมดวงที่ 2 ก็จะลดลงเล็กน้อย การติดต่อสื่อสาร ระหว่างดาวเทียมทั้งสอง ด้วยคลื่นไมโครเวฟ ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ รู้ระยะห่างระหว่างดาวเทียม และความสูงของวงโคจร ละเอียดถึง 10-6 เมตร (หรือไมโครเมตร) ซึ่งเป็นความหนาของเส้นผม
ยกตัวอย่าง เช่น เวลาดาวเทียมดวงแรก กำลังจะโคจรผ่าน เทือกเขาหิมาลัย แรงโน้มถ่วง ที่มหาศาลของภูเขา ก็จะดึงดูดดาวเทียมนั้น ให้พุ่งไปข้างหน้าเร็วขึ้น ทำให้ระยะห่าง ระหว่างดาวเทียมนั้น กับคู่แฝดของมัน ที่กำลังโคจรตามมา เพิ่มมากขึ้น แต่เมื่อดาวเทียมโคจรผ่านภูเขาไปแล้ว ภูเขาก็จะส่งแรงโน้มถ่วงดึงดูดดาวเทียมกลับ และในขณะเดียวกัน กับภูเขาก็จะดึงดูดดาวเทียมดวงที่ 2 ที่กำลังตามมาให้พุ่งไปข้างหน้าเร็วขึ้น ดังนั้น ระยะห่างระหว่างดาวเทียมทั้งสอง ก็จะน้อยลง การเปลี่ยนแปลงของระยะห่าง ระหว่างดาวเทียมนี้ แสดงให้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า บริเวณนั้น มีภูเขาอยู่ และภูเขาทำให้ ความเข้มของสนามแรงโน้มถ่วง เปลี่ยนแปลงมากหรือน้อยเพียงใด และเมื่อดาวเทียมทั้งสองดวง โคจรผ่านภูเขาไปแล้ว ระยะห่าง ระหว่างดาวเทียมทั้งสองดวงก็จะคงเดิม
การรู้ข้อมูลที่แปรปรวน ผิดปรกติ นี้ ได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์รู้ว่า ความหนาแน่นของโลก ในบริเวณต่างๆ มีค่ามากน้อยเพียงใด เพราะการบันทึกเหตุการณ์ที่เกิดขึ้น บนดาวเทียม สามารถกระทำได้ วันละ 5 ครั้ง ดังนั้นภายใน 1 เดือน ดาวเทียมทั้งสอง ก็จะสามารถวัดความเข้ม ของสนามแรงโน้มถ่วง ในบริเวณต่างๆ ของโลกได้หมด แต่โครงการ GRACE ก็มีข้อจำกัดที่ว่า ข้อมูลที่ได้ เป็นผลรวมของอิทธิพล จากน้ำทะเล จากหินใต้ดิน และทุกๆ อย่างบนโลก GRACE ยังไม่สามารถ แยกแยะอิทธิพลของสิ่งต่างๆ ออกจากกันได้ และเพราะดาวเทียม ทั้งสองต้องใช้เวลา scan ภาพ นาน 1 เดือน ดังนั้น เหตุการณ์อะไรก็ตาม ถ้าเปลี่ยนแปลงเร็ว โดยใช้เวลาน้อยกว่า 1 เดือน GRACE ก็ตรวจจับไม่ได้
เมื่อเดือนธันวาคม ปี 2545 ในที่ประชุมของ Amerlcan Geophysical Union ที่เมือง San Francisco ประเทศสหรัฐอเมริกา NASA ได้นำแผนที่ ของสนามแรงโน้มถ่วงของโลก ออกมาแสดง และข้อมูลที่ทำให้ทุกคนประหลาดใจ คือ ความเข้มสนามแรงโน้มถ่วง ในบริเวณทวีปอเมริกาใต้ แอฟริกา และหิมาลัยค่อนข้างสูง ซึ่งอาจเป็นเพราะบริเวณดังกล่าว ไม่ค่อยได้รับการสำรวจ
เป้าหมายที่ GRACE มุ่งมั่นจะดำเนินต่อไป คือศึกษาการไหลของกระแสน้ำ ในมหาสมุทร เพราะเหตุว่า ปริมาณน้ำในทะเล เป็นตัวกำหนดแรงโน้มถ่วง ดังนั้นการไหลของกระแสน้ำ ในมหาสมุทรในทิศต่างๆ จะมีผลทำให้ ความเข้มของสนามแรงโน้มถ่วง ขึ้นกับเวลา ซึ่ง GRACE สามารถวัดได้ และการรู้ทิศทาง ของกระแสน้ำอุ่นเช่น Gulf Stream ในมหาสมุทรแอตแลนติก จะสามารถบอกได้ว่า น้ำแข็งในทวีปอาร์กติก จะถูกกระแสน้ำอุ่น ละลายมากหรือน้อยเพียงใด และฤดูต่างๆ ในยุโรปตะวันตก จะมีอุณหภูมิสูง-ต่ำเพียงใด เป็นต้น
ปริศนาแรงโน้มถ่วง ประเด็นต่อไป ที่นักฟิสิกส์สนใจมาก คือสูตรแรงดึงดูดของนิวตัน ยังถูกต้อง และใช้ได้หรือไม่ ถ้าวัตถุอยู่ใกล้กัน ถึงระดับ 10 เมตร หรือกว่านั้น เพราะทฤษฎีฟิสิกส์สมัยใหม่ ทำนายว่า ที่ระยะใกล้กันมากๆ กฎของนิวตัน ที่ว่าแรงดึงดูดแปรผัน กับระยะทางยกกำลังสอง จะใช้ไม่ได้ และถ้ากฎใช้ไม่ได้จริง นั่นแสดงว่า ธรรมชาติมีมากกว่า 4 มิติ คืออาจจะมี ตั้งแต่ 6-7 มิติตามทฤษฎี String ดังนั้นการวัดขนาดของแรงดึงดูด ขณะที่วัตถุ อยู่ห่างกันเพียง 0.001 มิลลิเมตร หรือน้อยกว่านั้น จึงสามารถตัดสินได้ว่า จักรวาลที่ Elnsteln คิดว่ามี 4 มิตินั้น จริงๆ มีกี่มิติกันแน่
การทดสอบนี้ยากยิ่ง เพราะแรงโน้มถ่วง ที่มวลดึงดูดกันนั้น น้อยนิดเมื่อเปรียบเทียบกับแรงอื่น ๆ เช่น แรงไฟฟ้า ดังจะเห็นได้จาก กรณีอะตอมไฮโดรเจน การคำนวณ ได้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่า ถ้าจะให้ แรงดึงดูดแบบไฟฟ้า ระหว่างประจุบวกของโปรตอน กับประจุลบของอิเล็กตรอน มีค่าเท่ากับแรงดึงดูดโน้มถ่วง ระหว่างมวล ของโปรตอน กับอิเล็กตรอนในอะตอม โปรตอนกับอิเล็กตรอน จะต้องอยู่ห่างกัน 2.5 ล้านกิโลเมตร ทั้งนี้เพราะ แรงไฟฟ้า มีค่ามากกว่า แรงโน้มถ่วงประมาณ 10 เท่า นั่นเอง ดังนั้นในการวัดแรงโน้มถ่วง ระหว่างมวล นักทดลองจะต้องมั่นใจว่า มวลทั้งสองที่ใช้ ในการวัด จะต้องมีสภาพ เป็นกลางทางไฟฟ้าอย่างสมบูรณ์ 100 % และมวลต้องไม่มีสภาพแม่เหล็กเลย เพราะถ้ามีเพียงน้อยนิด แรงดึงดูดแม่เหล็ก จะกลบแรงโน้มถ่วงหมด รายงานวิจัยของ R. Pease ที่ลงพิมพ์ในวารสาร Nature ฉบับวันที่ 27 กุมภาพันธ์ ปีกลายนี้ Pease และคณะ ได้ใช้โลหะทังสเตน ที่ยาว 20 มิลลิเมตร กว้าง 2 มิลลิเมตร และหนา 0.3 มิลลิเมตร คู่หนึ่ง เป็นวัสดุทดลอง โดยให้สั่นขึ้นลงพร้อมกัน ด้วยความถี่เท่ากัน แต่เพราะแผ่นโลหะทั้งสอง ดึงดูดกัน ด้วยแรงโน้มถ่วง ความถี่ในการสั่นจึงเปลี่ยนแปลงเล็กน้อย และ Pease ก็ได้พบว่า กฎของนิวตันที่แถลงว่า แรงแปรผกผันกับระยะทางยกกำลังสอง ยังคงเป็นจริงที่ระยะทาง 0.001 มิลลิเมตร
แต่เมื่อทฤษฎี String ที่เป็นทฤษฎีฟิสิกส์ ซึ่งพยายามอธิบายทฤษฎ๊ควอนตัม และทฤษฎีสัมพันธภาพ ภายใต้กรอบเดียวกัน ทำนายว่า ที่ระยะใกล้กันมากๆ กฎแรงดึงดูดของนิวตัน จะใช้ไม่ได้ คือแรงจะแปรผกผัน กับระยะทางยกกำลัง 2+n เมื่อ n คือ ตัวเลข ที่เกี่ยวข้องกับ มิติของจักรวาล ดังนั้น การทดลองวัดค่าของแรง ที่มวลสองมวลดึงดูดกัน ขณะอยู่ใกล้กันมากๆ จึงมีความสำคัญมาก เพราะนอกจากจะช่วยให้รู้ว่า จักรวาลมีกี่มิติแล้ว ยังช่วยตัดสินอีกว่า ทฤษฎี String นั้น ถูกหรือผิดเพียงใด ด้วยงานวิจัยประเด็นนี้ จึงเป็นเรื่องที่น่าสนใจมากในอนาคต
การศึกษาสนามโน้มถ่วง ที่มีความเข้มสูงมากๆ ก็เป็นเรื่องที่น่าสนใจ เช่นกัน เช่นกรณีสนามโน้มถ่วง ของดาวนิวตรอน ซึ่งเกิดจากการระเบิดของดาว supernova เพราะดาวชนิดนี้ มีความหนาแน่นสูงมาก (เนื้อดาว 1 ลูกบาศก์เมตร มีมวลมากถึง 10 กิโลกรัม) ดังนั้น ความเข้มของสนามแรงโน้มถ่วง ของดวงดาวจึงสูงมาก และขณะนี้ NASA ก็มีดาวเทียมชื่อ Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) เพื่อสังเกตดูว่า สนามโน้มถ่วง ที่มีความเข้มมโหฬารนี้ ทำให้ความสว่างของดาว อันเกิดจากการเปล่งรัสีเอ็กซ์ แปรปรวนมากหรือน้อยเพียงใด ข้อมูลที่ได้ จะทำให้เราเข้าใจธรรมชาติ ของอันตรกิริยา ระหว่างแรงโน้มถ่วงกับแสงดีขึ้น
ปริศนาลึกลับสุดท้าย ที่ยังไม่มีคำตอบ คือ ความเร็วของสนามโน้มถ่วงนี้มีค่าเท่าไร นิวตันนั้นเชื่อว่า ความเร็วดังกล่าว มีค่ามากถึงอนันต์ แต่ทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของ Einstein สมมุติว่า ความเร็วของแรงนี้ เท่ากับความเร็วแสงพอดี ซึ่งนั่นก็หมายความว่า ถ้าดวงอาทิตย์กระเด็น หลุดจากสุริยจักรวาล ในทันทีทันใด พลโลกจะไม่มีใครรู้ จนอีก 8.3 นาที ต่อมา เพราะนั่นคือ เวลาที่แสงเดินทาง จากดวงอาทิตย์ถึงโลก แล้วจากนั้น เมื่อโลกไม่ถูกดวงอาทิตย์ ดึงดูดอีกต่อไป โลกก็จะกระเด็นหลุด จากวงโคจรด้วย สมมุติฐานของ Einstein ข้อนี้ ยังไม่มีการตรวจสอบเลย ดังนั้นเมื่อ Sergel Kopelkin แห่งมหาวิทยาลัย Missouri – Columbia อ้างว่า เขาสามารถวัดความเร็วของแรงโน้มถ่วงว่า เท่ากับ 1.06 เท่าของความเร็วแสง โดยการสังเกตดาว quasar ขณะถูกดาวพฤหัสบดีบดบัง แต่วงการวิชาการ ยังไม่ยอมรับว่า สิ่งที่ Kopeikin วัด คือ ความเร็วของแรงโน้มถ่วง คนส่วนใหญ่ คิดว่า Kopeikin วัดความเร็ว แสงมากกว่า และวิธีเดียว ที่จะทำให้นักฟิสิกส์ทุกคน สบายใจ เกี่ยวกับสมมุติฐานข้อนี้ ของ Einstein คือ ต้องหาคลื่นโน้มถ่วงให้พบ และวัดความเร็ว ของคลื่นให้ได้ โดยไม่อาศัยดาวหรืออะไร

 

อ่านครับจะได้รู้ว่าทำไมเกิดพายุสุริยะแล้ว ทำให้เกิดพายุสนามแม่เหล็กโลกทำไมเกิดภัยพิบัติ

 

ความสัมพันธ์ของสนามแม่เหล็กกับแรงโน้มถ่วง
เปิดดูไฟล์ magnetic.pdf

 

ภาพจำลองของ nasa ถ้าแกนโลกกลับขั้ว เอาไว้เป็นหมุดว่าเหตุการณ์ต้องเป็นยังไงสุดท้ายจะได้รูปนี้

 

ข้อมูลจาก a2uPhysics: แรงโน้มถ่วง!


a2uPhysics

Home About
JUL
1
แรงโน้มถ่วง
นิวตันไม่ใช่คนแรกที่ค้นพบแรงโน้มถ่วง เรื่องแรงโน้มถ่วงมีการค้นคว้ามาก่อนสมัยของเขา สิ่งที่เขาค้นพบคือค้นพบว่าแรงโน้มถ่วงเป็นแรงสากลที่มีทั่วไปทั้งจักรวาล ไม่ได้มีแต่บนโลกของเรา


อะลิสโตเติลกล่าวว่าการเคลื่อนที่เป็นวงกลมบนท้องฟ้าเกิดขึ้นบนสวรรค์ คนโบราณเข้าใจว่าการเคลื่อนที่ของดวงดาว ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์ เคลื่อนที่เป็นวงกลม อิสระจากแรงใดๆ แต่คนโบราณบอกว่าการเคลื่อนที่แบบวงกลมไม่สามารถอธิบายได้ และมีกฎอยู่ 2 อย่างคือกฎที่ควบคุมโลกและกฎความคุมสวรรค์

จนกระทั่งเซอร์ ไอแซค นิวตันค้นพบความจริงที่ว่าแรงที่ดึงดูดให้โลก และดวงดาวต่างๆอยู่ด้วยกันได้เนื่องจากแรงโน้มถ่วงและแรงโน้มถ่วงนี้เองที่เป็นแรงที่ทำดึงดูดให้ลูกแอปเปิลตกลงมาสู่พื้น นิวตันสร้างความสัมพันธ์ว่าแรงที่โลกดึงดูดแอปเปิล โลกดึงดูดดวงจันทร์ และกับวัตถุอื่นทั้งจักรวาลคือแรงดึงดูดเดียวกัน ซึ่งเราเรียกว่าแรงโน้มถ่วง ดังนั้นกฎของนิวตันจึงเป็นกฎเดียวที่สามารถอธิบายได้บนโลก และทั้งจักรวาล

กฎของแรงโน้มถ่วง (The Universal Law of Gravity)
นักศึกษาหนุ่มนิวตันกลับบ้านเกิดเพราะมหาวิทยาลัยปิดเนืื่องจากเกิดโรคระบาด ที่บ้านเกิดซึ่งเป็นโรงนา มีต้นแอปเปิดอยู่ต้นหนึ่ง น้องสาวของนิวตันเล่าว่าเขาชอบที่จะไปนั่งใต้ต้นแอปเปิลนั้นแล้วคิดเรื่องปัญหาฟิสิกส์

หนึ่งในปัญหาฟิสิกส์ซึ่งเป็นปัญหายิ่งใหญในยุคนั้น (ประมาณ 300 ปีก่อน) คือปัญหาเรื่องแรงโน้มถ่วง ด้วยสติปัญญาอันล้ำลึกของนิวตันเขาเป็นคนแรกที่ค้นพบความจริงว่าแรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่ทำให้ลูกแอปเปิลตกลงสู่พื้นและแรงเดียวกันนี้ ดึงดูดให้ดวงจันทร์ และดวงดาวบนท้องฟ้าโคจรร่วมกันเป็นระบบ เป็นครั้งแรกที่มนุษย์ล่วงรู้ความลัพของสรวงสวรรค์ว่าแท้จริงแล้ว วัตถุบนท้องฟ้าและวัตถุบนโลกสามารถอธิบายได้ด้วยกฎเดียวกัน



ตามตำนาน นิวตันนั่งอยู่ใต้ต้นแอปเปิลในขณะนั้นเขากำลังคิดหาคำตอบถึงธรรมชาติของแรงโน้มถ่วง เมื่อลูกแอปเปิลหล่นจากต้น เขามองมาที่ลำต้นมายังกิ่งและขั้วของแอปเปิลจนกระทั่งลูกแอปเปิลตกลงมาทำให้นิวตันเห็นความสัมพันธ์ว่าแรงที่ดึงลูกแอปเปิลตกลงมาสู่พื้นกับแรงที่ดึงดูดที่ดึงดูดดวงจันทร์ให้โคจรรอบโลกเป็นแรงเดียวกัน นั่นคือแรงโน้มถ่วง
เพื่อทำการทดสอบสมมุติฐาน นิวตันเปรียบเทียบการตกของแอปเปิลกับการตกของดวงจันทร์แต่การตกของด้วงจันทร์เป็นแนวเส้นโค้ง

หลังจากที่เขาค้นพบทฤษฏีแรงโน้มอันสวยงาม หลังจากนั้น 20 ปีเขากลับไปศึกษาเรื่องทัศนศาสตร์เชิงเรขาคณิต หลังจากนั้นในปี 1680 เขากลับมาศึกษาเรื่องดาวหางอีกครั้งแล้วอีก 2 ปีต่อมาเขากลับไปศึกษาเรื่องดวงจันทร์อีกครั้งซึ่งได้รับการสนับสนุนจากเพื่อนของเขา เอดมัน ฮัลเลย์ เขาใช้ผลจากบันทึกที่ได้จากการดูดาวแล้วนำมาคำนวณตามกฎแรงโน้มถ่วง ผลที่ได้น่าพอใจมาก

วัตถุทุกอย่างดึงดูดกันและกัน แรงดึงดูดนี้คือแรงโน้มถ่วงซึ่งมีค่ามากถ้าวัตถุมีมวลมาก และแรงโน้มถ่วงน้อยลงเมื่อระยะห่างมากขึ้น ซึ่งสามารถเขียนเป็นสมการได้ดังนี้



ค่าคงที่โน้มถ่วงสากล G (The Universal Gravitational Constant, G)
เมื่อมีกฎแรงโน้มถ่วงค่าคงที่โน้มถ่วงสากล G ในตอนแรกถูกสร้างขึ้นมาโดยนิวตัน แต่ยังไม่ทราบว่ามีค่าเท่าไร ถ้ามวลแต่ละอันมีขนาด 1 kg และห่างกัน 1 mจะได้แรงโน้มถ่วงเป็น 0.0000000000667 N ซึ่งเท่ากับค่าคงที่โน้มถ่วงสากล



การทดลองหาค่าคงที่โน้มถ่วงสากล
หลังจากนิวตันเสียชีวิตไปแล้ว 70 ปี นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ เฮนรี่ คาเวนดีช (Henry Cavendish) สามารถวัดค่า G ได้หลังยุคของนิวตันหลายปี ศัตรวรรษที่ 18 เขาวัดค่าแรงโน้มถ่วงอันน้อยนิดได้ด้วยคานที่มีความไวต่อการเปลี่ยนแปรงมากๆและถ่วงคานทั้งสองข้างด้วยลูกตุ้มหนัก 6 ตัน อุปกรณ์ทั้งหมดอยู่ในครอบแก้ว
แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลสองอันวัดได้โดยให้วัตถุตึงดูดกัน ค่า m1 และ m2 ค่าระยะ R ทำให้หาค่าคงที่โน้มถ่วงสากลได้




เมื่อค่า G เป็นแรงที่อ่อนมากๆ เป็นแรงพื้นฐานที่อ่อนที่สุด (แรงอีกสามอย่างที่เหลือคือ แรงแม่เหล็กไฟฟ้าแรงนิวเคลียร์อย่างเข้ม แรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน)
ถ้าเรายืนอยู่ในเรือ แรงโน้มถ่วงระหว่างเรากับเรือก็มีแต่ยังน้อยกว่าแรงโน้มถ่วงที่เรามีต่อโลก แรงโน้มถ่วงที่เรามีต่อโลกนี้เราสามารถวัดได้นั่นก็คือน้ำหนักของเรานั่นเอง
น้ำหนักของเราขึ้นอยู่กับมวลของเรา ถ้ามวลมากน้ำหนักก็มาก แต่ถ้าเราขึ้นยานอวกาศออกห่างจากโลกไปเรื่อยๆน้ำหนักของเราจะลดลง จนกระทั่งออกห่างจากโลกมากๆก็จะกลายเป็นสภาวะไร้น้ำหนัก
ถ้าเรารู้ค่า G ก็สามารถวัดค่าน้ำหนักของโลกได้อย่างง่ายดาย แรงโน้มถ่วงของโลกที่มีต่อมวล 1 kgที่ผิวโลก 9.8 N ระยะห่างจากจุดศูนย์กลางโลก6.4×106
เมื่อค่าคงที่โน้มถ่วง ให้ m1 คือมวล 1 kg และ m2 คือมวลของโลก
สรุปได้ว่ามวลโลกคือ 6.4×106 ในยุคนั้นการวัดค่า Gได้เป็นครั้งแรงทำให้ผู้คนสนใจมาก หนังสือพิมพ์ทุกๆฉบับพาทหัวข่าวเรื่องการวัดมวลของโลก สมการของนิวตันเป็นสมการที่น่าตื่นเต้น ทำให้เรารู้มวลของภูเขา มหาสมุทร และทุกสิ่งทุกอย่างบนโลกใบนี้

ภาพการทดลองของคาเวนดีช ณ ห้องทดลองในเคมบริด ประเทศอังกฤษ

แบบจำลองการทดลองของคาเวนดิช วัดการบิดของเส้นเชือกแปลงเป็นค่าความเร่งโน้มถ่วงสากล

การทดลองของคาเวนดิชโดยใช้โฟม เอ็นเบ็ดตกปลา และลูกเปตอง

น้ำหนักและสภาวะไร้น้ำหนัก (Weight and Weightlessness)
เมื่อเราชั่งน้ำหนักนำหนักของเราจะไปกดสปริงในตาชั่ง แล้วสปริงก็ดันให้เข็มบอกน้ำหนักของเรา ขณะที่เราชั่งน้ำหนักเราและเครื่องชั่งอยู่นิ่งน้ำหนักที่ได้เท่ากับน้ำหนักจริงของเรา
แต่ถ้าเราชั่งน้ำหนักบนลิฟ เมื่อลิฟขึ้นเราจะหนักเพิ่มขึ้นแต่ถ้าลิฟลงเราจะเบาลง แต่ถ้าลิฟตกร่วงลงมาเราจะอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนักเพราะไม่มีแรงกระทำกับเครื่องชั่ง
มนุษย์อวกาศซึ่งอยู่ในสถานีอวกาศอยู่ในสภาวะไร้น้ำหนัก ทำให้ทุกอย่างล่องลอยไปมาในสถานีอวกาศกล้ามเนื้อของมนุษย์อวกาศจะค่อยๆอ่อนแอลงเพราะไม่ได้ออกแรงต้านกับแรงโน้มถ่วง

ลิฟนิ่ง ลิฟขึ้น ลิฟลง ลิฟตก ตามลำดับ

น้ำขึ้นนำลงของมหาสมุทร (Ocean Tides)
นิวตันอธิบายว่าน้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากแรงโน้มถ่วงระหว่างโลกกับดวงจันทร์ น้ำขึ้นน้ำลงจากแรงโน้มถ่วงของโลกด้านใกล้ดวงจันทร์มากกว่าด้านไกลดวงจันทร์เนื่องจากแรงโน้มถ่วงจะน้อยลงถ้าระยะห่างอยู่ห่างออกไป
เพื่อจะตอบปัญหาว่าเหตุใดแรงโน้มถ่วงซึ่งดึงเข้าหาดวงจันทร์ใดด้านไกลดวงจันทร์ ทำไมจึงทำให้เกิดน้ำขึ้นได้ ให้เรานึกถึงลูกโป่งใส่น้ำกลมๆอันหนึ่งถ้าเราออกแรงดึงมันทุกทิศทางมันจะขยายออกเป็นทรงกลมเหมือนเดิม ถ้าออกแรงสองแรงไปด้านเดียวกัน แต่ออกแรงด้านหนึ่งมากกว่าอีกด้าน ลูกบอลจะกลายทรงรี ซึ่งก็เหมือนกับโลกเรามีแรงน้ำขึ้นน้ำลงออกไปสองด้านตรงกันข้ามนั่นเอง
แรงน้ำขึ้นน้ำลงคือแรงสู่ศูนย์กลาง ซึ่งจุดศูนย์กลางอยู่ระหว่างดวงจันทร์กับโลก น้ำขึ้นนำลงจะสูงขึ้น 1 mจากระดับน้ำทะเล โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบต่อหนึ่งวันเมื่อโลกหมุนด้านหน้าไปหาจุดน้ำขึ้นก็จะเกิดน้ำขึ้นครั้งแรก จากนั้นโลกก็หมุนด้านหลังผ่านจุดน้ำขึ้นอีกจึงมีน้ำขึ้น 2 ครั้งต่อวัน
ดวงจันทร์โคจรและอยู่ตำแหน่งเดิมทุก 24 ชั่วโมง 50 นาที ทำให้น้ำขึ้นน้ำลงแต่ละวันเกิดขึ้นในเวลาต่างกัน

น้ำขึ้นน้ำลง




น้ำขึ้นน้ำลงเกิดจากแรงโน้มถ่วงระหว่างน้ำบนโลกกับดวงจันทร์

ดวงอาทิตย์มีผลต่อน้ำขึ้นน้ำลง ถึงแม้ว่าจะมีน้อยเนื่องจากดวงอาทิตย์อยู่ไกลมาก คือมีผลต่อความสูงของน้ำขึ้นน้ำลง 3 %

น้ำขึ้นสูงที่สุดเมื่อพระจันทร์เต็มดวง



น้ำขึ้นต่ำที่สุดเมื่อพระจันทร์ครึ่งดวง

เมื่อดวงจันทร์ครึ่งเสี้ยวแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์กับดวงอาทิตย์จะหักล้างกัน ทำให้น้ำขึ้นน้ำลงลดต่ำลงกว่าปกติ และน้ำขึ้นน้ำลงจะสูงกว่าปกติในวันเดือนดับและวันพระจันทร์เต็มดวงเนื่องจากได้รับแรงโน้มถ่วงเสริมจากดวงอาทิตย์

น้ำขึ้นน้ำลงในบรรยากาศ (Tides in Atmosphere)
เราอาศัยอยู่ที่ใต้มหาสมุทรของอากาศ ซึ่งบรรยากาศที่ห่อหุ้มเรามีแรงแบบน้ำขึ้นน้ำลงด้วย แต่เนื่องจากเราอยู่ใต้มหาสมุทรแห่งอากาศเราจึงไม่รู้สึก
ที่บรรยากาศชั้นบนคือไอโอโนสเฟีย เป็นบรรยากาศชั้นสูง ชื่อของชั้นนี้ได้จากการที่มันเต็มไปด้วยไอออน ซึ่งเกิดจากการแตกตัวของอากาศเมื่อชนกับรังสีอัลตราไวโอเลตและรังสีคอสมิก แรงน้ำขึ้นน้ำลงทำให้เกิดกระแสแม่เหล็ก ที่ควบคุมไม่ให้รังสีคอสมิกทะลุผ่านมายังบรรยากาศชั้นล่าง

น้ำขึ้นน้ำลงบนดวงจันทร์ (Tides on the Moon)
มีน้ำขึ้นน้ำลงสองครั้งใน 1 วัน เกิดขึ้นบนดวงจันทร์เหมือนกับที่เกิดขึ้นบนโลก แรงดึงดูดสองด้านที่ไม่เท่ากันนี้ทำให้ดวงจันทร์ถูกดึงกลายเป็นรูปทรงรี โดยมีรัศมีด้ายยาวชี้มาทางโลก และแรงดึงดูดน้ำขึ้นน้ำลงบนดวงจันทร์เกิดขึ้นที่เดิมตลอดเวลา
ดวงจันทร์ใช้เวลา 27.3 วันในการหมุนรอบตัวเอง และหันด้านเดียวเข้าหาโลกตลอดเวลา
เนื่องจากจุดศูนย์กลางแรงโน้มถ่วงอยู่ตำแหน่งใกล้เคียงจุดศูนย์กลางมวล แรงดึงดูดจากโลกสร้างทอร์คเพื่อบิดให้แนวแกนยาวของดวงจันทร์ชี้มาทางโลก ยึดให้หน้า ของดวงจันทร์หันด้านเดียวมายังโลก และโลกก็หันด้านเดียวไปยังดวงจันทร์เช่นกัน

สนามแรงโน้มถ่วง (Gravitational Fields)
โลกและดวงจันทร์ดึงดูดซึ่งกันและกัน แรงโน้มถ่วงเป็นแรงระยะไกล เราสามารถมองอีกอย่างได้ว่าอวกาศรอบโลกเกิดสนามโน้มถ่วงเนื่องจากมวลของโลก สนามโน้มถ่วงเป็นแรงระหว่างมวล
สนามโน้มถ่วงเป็นตัวอย่างหนึ่งของสนามแรง มีลักษณะคล้ายสนามแม่เหล็กซึ่งกระจายล้อมรอบก้อนแม่เหล็กส่วนที่เส้นแรงแม่เหล็กถี่ๆใกล้ก้อนแม่เหล็กคือสนามแม่เหล็กความเข้มสูง
สนามโน้มถ่วงสามารถเขียนเป็นเส้นรอบโลกคล้ายเส้นแรงแม่เหล็ก สนามโน้มถ่วงมีความเข้มสูงที่ผิวโลกส่วนใดที่มีแหล่งก๊าซธรรมชาติเป็นโพรงใต้ผิวโลก ส่วนนั้นจะมีสนามโน้มถ่วงที่ต่ำกว่าพื้นที่อื่นเล็กน้อยนักสำรวจทางธรณีจึงสนใจวัดความเข้มของสนามโน้มถ่วงเพื่อแสวงหาแหล่งทรัพยากรธรรมชาติ


น้ำขึ้นน้ำลง


สนามแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ (Gravitational Field Inside a Planet)


สนามโน้มถ่วงในแกนโลกมีที่ตำแหน่งต่างๆมีค่าไม่เท่ากัน ถ้าเราเจาะอุโมงค์ทะลุโลกเราจะเคลื่อนที่แกว่งกลับไปกลับมาระหว่างขั้วโลกเหนือใต้เนื่องจากที่ผิวโลกมีแรงโน้มถ่วงดึงให้วัตถุสั่นกลับไปกลับมาเที่ยวละ 45 นาที ถ้าไม่มีแรงต้านอากาศวัตถุจะแกว่งกลับมาไม่มีวันหยุด
อัตราเร่งในการเคลื่อนที่ a จะลดลงเมื่อตกลงมายังใจกลางโลกเนื่องจากแรงโน้มถ่วงจากขั้วโลกเหนือสมดุลกับแรงโน้มถ่วงจากขั้วโลกใต้ทำให้แรงลัพธ์เป็นศูนย์ วัตถุจะลอยนิ่งเมื่ออยู่ที่ใจกลางโลก และสนามโน้มถ่วงที่ใจกลางโลกเป็นศูนย์


กฎของไอน์สไตน์เรื่องแรงโน้มถ่วง (Einstein's Theory of Gravitation)
ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 แบบจำลองแรงโน้มถ่วงต่างออกไปจากแบบจำลองของนิวตันมาก แบบจำลองใหม่นี้ค้นพบโดยไอน์สไตน์ โดยทฤษฎีสัมพัธภาพ ไอน์สไตน์สร้างสนามโน้มถ่วง 4 มิติซึ้งได้แก่ กว้าง ยาว สูง และเวลา เขาให้คำจำกัดความว่ามวลสารทำให้มิติกว้าง ยาว สูง และเวลาบิดเบี้ยวไป เหมือนกับตอนที่เรานั่งลงบนที่นอนแล้วเบาะนอนบุบโค้งเป็นรูปกระทะ ยิ่งน้ำหนักมากเบาะยิ่งบุบโค้งเป็นรูปกระทะอันใหญ่ ถ้าเพื่อเรากลิ้งลูกแก้วห่างจากตัวเราที่กำลังนั่งอยู่บนเบาะลูกแก้วนั้นจะเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงต่อไป แต่ถ้าลูกบอลกลิ้งผ่านใกล้ตัวเราลูกแก้วจะโคจรเป็นวงกลมรอบตัวเรา เหมือนที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก
ถ้ามองตามความคิดของนิวตัน ดวงจันทร์โคจรรอบโลกได้เพราะมีแรงดึงดูดดึงไว้เหมือนกับการผูกเชือกกับก้อนหินแล้วแกว่ง แต่ถ้ามองตามความคิดของไอน์สไตน์ดวงจันทร์โคจรรอบโลกเพราะดวงจันทร์อยู่ภายใต้สนามโน้มถ่วง 4 มิติ ความจริงแล้วถึงแม้ว่าทฤษฎีของไอน์สไตน์จะถูกต้องแม้นยำกว่าของนิวตัน แต่ในทางปฏิบัตินิยมใช้กฎแรงโน้มถ่วงของนิวตันมากกว่าเนื่องจากคำนวลง่ายกว่าสนามโน้มถ่วงของไอน์สไตน์อย่างมาก


หลุมดำ (Black Holes)

สมมุติว่าเราอยู่ในยานอวกาศที่กำลังลงจอดบนพื้นผิวดาว น้ำหนักของเราจะขึ้นอยู่กับมวลของเราและมวลของดาวดวงนั้น ถ้าดวงดาวหดลงครึ่งหนึ่งแต่มวลยังเท่าเดิมน้ำหนักเราจะเพิ่มขึ้น 4 เท่าตามกฎแรงโน้มถ่วงที่ว่าระยะทางผกผันกำลังสอง ทำให้แรงโน้มถ่วงมากขึ้นเมื่อรัศมีจากจุดศูนย์กลางมวลถึงมวลแต่ละอันลดลง ถ้าดวงดาวมีขนาดลดลง 10 เท่า จะทำให้นำหนักเราเพิ่มขึ้น 100 เท่า ดวงดาวดังลักษณะนี้ต้องใช้ยานที่มีอัตราเร็วสูงมากจึงจะทำให้หลุดพ้นจากแรงโน้มไปสู่อวกาศได้ ถ้าดวงดาวอย่างดวงอาทิตย์ของเรายุบตัวลง 3 km จะทำให้วัตถุที่หยุดพ้นมันได้ต้องมีอัตราเร็วแสง

ถ้าดวงดาวมีขนาดลดลง 10 เท่า จะทำให้นำหนักเราเพิ่มขึ้น 100 เท่า ความจริงแล้วดวงอาทิตย์ของเรามีมวลน้อยไม่สามารถยุบตัวลงได้ แต่สำหรับดวงอาทิตย์ที่ใหญ่เป็น 1.5 เท่าของดวงอาทิตย์ของเรา มีโอกาสยุบตัวทำให้แรงโน้มถ่วงเพิ่มขึ้นมหาศาล จนไม่มีวัตถุใดหลุดพ้นจากอำนาจโน้มถ่วงได้ แม้กระทั้งแสง ทำให้เกิดปรากฏการณ์นี้ว่าหลุมดำ เราจะค้นพบหลุมดำได้อย่างไร ในเมื่อมันไมมีแสงออกมาเลย เราอาศัยดูดาวรอบข้างว่าโดนหลุมดำดูดเข้าไปหรือไม่


แรงโน้มถ่วงสากล (Universal Gravitation)
เรารู้ว่าโลกเป็นทรงกลม แต่ทำไมโลกต้องกลมด้วยหละ? ฮา ฮา ฮา ถามแปลกนักวิทยาศาสตร์ของเรามักตั้งคำถามแปรกเพื่อไขความลับของธรรมชาติ เนื่องจากการเคลื่อนที่เข้าหาดวงหาดวงดาวจะเคลื่อนที่พุ่งมายังดาวนั้น และแรงโน้มถ่วงดูดโลกให้เข้าหาศูนย์กลางเท่ากันทุกด้านจึงทำให้โลกกลม
แรงโน้มถ่วงเป็นตามสมการนี้



เมื่อ F คือแรงโน้มถ่วง G คือค่าความโน้มถ่วงสากล m1 คือมวลที่ 1 m2 คือมวลที่ 2 และ R คือรัศมีวงโคจร






ตารางเปรียบเทียบค่าความเร่งโน้มถ่วงของดาวต่างๆ
ดาว มวล [kg] รัศมี [m] ความเร่งโน้มถ่วง
(g) [m/s²] g / g-Earth
Sun 1.99 x 1030 6.96 x 108 274.13 27.95
Mercury 3.18 x 1023 2.43 x 106 3.59 0.37
Venus 4.88 x 1024 6.06 x 106 8.87 0.90
Earth 5.98 x 1024 6.38 x 106 9.81 1.00
Moon 7.36 x 1022 1.74 x 106 1.62 0.17
Mars 6.42 x 1023 3.37 x 106 3.77 0.38
Jupiter 1.90 x 1027 6.99 x 107 25.95 2.65
Saturn 5.68 x 1026 5.85 x 107 11.08 1.13
Uranus 8.68 x 1025 2.33 x 107 10.67 1.09
Neptune 1.03 x 1026 2.21 x 107 14.07 1.43
Pluto 1.40 x 1022 1.50 x 106 0.42 0.04

ดาวส่วนใหญ่ที่เราระบุข้อมูลตามตารางด้านบน เราไม่ได้ไปเหยียบ และมีข้อมูลแต่เพียงการสำรวจด้วยยานสำรวจอวกาศและดูเส้นทางการโคจรจากกล้องดูดาวแล้วเราทราบได้อย่างไรว่ามวลของดาวแต่ละดวงมีค่าเท่าไร หลายๆคนคงสงสัยขึ้นมา ความจริงแล้วเราสามารถนำกฎข้อที่ 3 ของเคปเลอร์ มาประยุกต์กับกฎของนิวตันเพื่ออธิบายมวลของดวงดาวได้

จากกฎข้อที่ 3 ของเคปเลอร์
กฎข้อที่ 3 “กำลังสองของคาบการโคจรของดาวเคราะห์เป็นสัดส่วนโดยตรงกับกำลังสามของกึ่งแกนเอกของวงโคจร” ดังนั้น ไม่เพียงความยาววงโคจรจะเพิ่มด้วยระยะทางแล้ว ความเร็วของการโคจรจะลดลงด้วย การเพิ่มของระยะเวลาการโคจรจึงเป็นมากกว่าการเป็นสัดส่วน

ขอละวิธีการพิสูจน์ไว้นะคะ เพราะต้องใช้สมการแคลคูลัสชั้นสูงประกอบการอธิบาย แต่ในบทความนี้เน้นอธิบายเฉพาะระดับมัธยม สรุปเป็นสมการเพื่ออธิบายน้ำหนักของดวงดาวได้ดังสมการ

เมื่อ M คือ มวลของดวงดาว
r คือรัศมีวงโคจร
G คือค่าความเร่งโน้มถ่วงสากล
T คือคาบการโคจร

จะเห็นได้ว่าเมื่อเราติดตามตำแหน่งของดวงดาวจะทราบค่าคาบของการเคลื่อนที่ครบ 1 รอบ
และวัดรัศมีของดวงดาวได้ก็จะทราบมวลของดวงดาว มันเจ๊งสุดๆ



Posted 1st July 2009 by Nami okides
Labels: 1.6 แรงโน้มถ่วง


Loading

 

สนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ (Magnetic Fields of the Sun)


ตั้งแต่อดีตกาล มนุษย์มีความคุ้นชินกับปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์มาเป็นเวลาช้านาน แต่ไม่มีความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้น มนุษย์ยุคก่อนต่างก็เกิดความหวาดกลัวที่จะเผชิญหน้ากับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น เมื่อเวลาผ่านไปมนุษย์พยายามเสาะแสวงหาความรู้และทำความเข้าใจเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมที่อยู่รอบตัว โดยการสังเกตการณ์ปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์
วัฏจักรการเปลี่ยนแปลงระบบของวัตถุท้องฟ้าและจดบันทึกข้อมูลดังกล่าว เพื่อใช้เป็นแนวทางในการดำเนินชีวิตร่วมกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่างๆ ปัจจุบัน มนุษย์มีความรู้ความสามารถทางด้านเทคโนโลยีและเทคโนโลยีอวกาศที่จะสามารถไข ความลับของวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ไกลออกไปจากโลกได้มากขึ้น รวมถึงดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้กับโลกของเรามากที่สุดอย่าง “ดวงอาทิตย์” ซึ่งถือเป็นดาวฤกษ์หัวหน้าครอบครัวในระบบสุริยะที่คอยส่องแสงสว่างและให้พลังแก่ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์เป็นก้อนแก๊สขนาดใหญ่มีปฏิกิริยาภายในเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) ที่บริเวณผิวของดวงอาทิตย์นอกจากจะมีอุณหภูมิสูงมากแล้วก็ยังมีปรากฏการณ์ต่างๆเกิดขึ้นมากมาย อาทิเช่น ปรากฏการณ์การลุกจ้า (Solar Flare) ปรากฏการณ์การเกิดจุดบนดวงอาทิตย์ (Sunspot) ปรากฏการณ์การปลดปล่อยมวลของดวงอาทิตย์ (Coronal mass Ejection :CME) ลมสุริยะ (Solar wind) และพายุสุริยะ (Solar storm) เป็นต้น การเกิดปรากฏการณ์ทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นนั้นล้วนแล้วแต่เป็นผลเกี่ยวเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ทั้งสิ้น



ภาพแสดงส่วนประกอบและโครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ บริเวณต่างๆ ที่เกิดปรากฏการณ์บนดวงอาทิตย์
ภาพโดย: องค์การนาซาและองค์การอวกาศยุโรปบันทึกภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศโซโฮ (SOHO)


สนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ (Magnetic Fields of the Sun) มีความแตกต่างจากสนามแม่เหล็กของโลกที่มีโครงสร้างของสนามแม่เหล็กอย่างชัดเจน เนื่องจากดวงอาทิตย์มีลักษณะโครงสร้างเป็นก้อนแก๊ส แต่โลกของเรามีลักษณะเป็นก้อนวัตถุแข็ง จากคุณสมบัติความเป็นแก๊สของดวงอาทิตย์เองทำให้ดวงอาทิตย์มีโครงสร้างสนามแม่เหล็กที่ซับซ้อนกว่าโลกของเรามาก โดยสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์นั้นเกิดจากการหมุนวนของประจุไฟฟ้าพลังงานสูง หรือที่เรียกกันว่า “พลาสมา” จากทฤษฏีทางฟิสิกส์อนุภาคมูลฐานนั้นจะมีคุณสมบัติทางกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) อย่างหนึ่งคือการสปิน ซึ่งการสปินที่เกิดจากการหมุนรอบตัวเองของอนุภาคต่างๆ สามารถทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นได้ ในกรณีของดวงอาทิตย์นั้นก็เช่นกันสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์เกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคหมุนวนรอบแกนกลาง เมื่อเกิดการหมุนวนของอนุภาคดังกล่าวจะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้น ลักษณะเส้นแรงของสนามแม่เหล็กจะพุ่งออกเป็นเส้นโค้งจากพื้นผิวดวงอาทิตย์และมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และ เนื่องจากดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเองทำให้พลาสมาภายในเกิดการหมุนวนด้วยอัตรา เร็วที่ไม่เท่ากันทำให้ความเข้มของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ในแต่ละตำแหน่ง มีค่าไม่เท่ากัน

สาเหตุที่ทำให้ความเข้มของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ในแต่ละตำแหน่งมีค่าไม่เท่ากัน ก็ด้วยเหตุผลเดิมที่กล่าวมาข้างต้นคือคุณสมบัติความเป็นก้อนแก๊สของดวง อาทิตย์ ดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเองด้วยอัตราเร็วเฉล่ียเป็นเวลาประมาณ 1 เดือน แต่ตามความเป็นจริงแล้วคาบการหมุนรอบตัวเองของดวงดวงอาทิตย์ที่ละติจูดต่างกันจะมีอัตราเร็วไม่เท่ากัน ลักษณะการหมุนเช่นน้ีเรียกว่า “การหมุนรอบตัวเองแบบดิฟเฟอ-เรนเชียล (Differential rotation) ” กล่าวคือมวลแก๊สภายในดวงอาทิตย์ที่ละติจูดสูงหรือตำ่ลงห่างจากเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ จะมีอัตราเร็วรอบแกนหมุนน้อยลงตามลำดับ จนถึงบริเวณขั้วเหนือและขั้วใต้ของดวงอาทิตย์จะมีคาบการหมุนรอบตัวเองประมาณ 36 วัน ส่วนบริเวณเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์จะมีคาบการหมุนรอบตัวเองประมาณ 25 วัน ความแตกต่างเช่นนี้มีผลทำให้เส้นแรงของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์นั้นถูกบิดและเบนออกจากแนวสมดุลต่างกัน จึงเป็นที่มาของความปั่นป่วนของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ ดังรูป
สนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ (Magnetic Fields of the Sun)


ตั้งแต่อดีตกาล มนุษย์มีความคุ้นชินกับปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์มาเป็นเวลาช้านาน แต่ไม่มีความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์ต่างๆ ที่เกิดขึ้น มนุษย์ยุคก่อนต่างก็เกิดความหวาดกลัวที่จะเผชิญหน้ากับปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้น เมื่อเวลาผ่านไปมนุษย์พยายามเสาะแสวงหาความรู้และทำความเข้าใจเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมที่อยู่รอบตัว โดยการสังเกตการณ์ปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์

วัฏจักรการเปลี่ยนแปลงระบบของวัตถุท้องฟ้าและจดบันทึกข้อมูลดังกล่าว เพื่อใช้เป็นแนวทางในการดำเนินชีวิตร่วมกับปรากฏการณ์ทางธรรมชาติต่างๆ ปัจจุบัน มนุษย์มีความรู้ความสามารถทางด้านเทคโนโลยีและเทคโนโลยีอวกาศที่จะสามารถไข ความลับของวัตถุท้องฟ้าที่อยู่ไกลออกไปจากโลกได้มากขึ้น รวมถึงดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้กับโลกของเรามากที่สุดอย่าง “ดวงอาทิตย์” ซึ่งถือเป็นดาวฤกษ์หัวหน้าครอบครัวในระบบสุริยะที่คอยส่องแสงสว่างและให้พลังแก่ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ ดวงอาทิตย์เป็นก้อนแก๊สขนาดใหญ่มีปฏิกิริยาภายในเป็นปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) ที่บริเวณผิวของดวงอาทิตย์นอกจากจะมีอุณหภูมิสูงมากแล้วก็ยังมีปรากฏการณ์ต่างๆเกิดขึ้นมากมาย อาทิเช่น ปรากฏการณ์การลุกจ้า (Solar Flare) ปรากฏการณ์การเกิดจุดบนดวงอาทิตย์ (Sunspot) ปรากฏการณ์การปลดปล่อยมวลของดวงอาทิตย์ (Coronal mass Ejection :CME) ลมสุริยะ (Solar wind) และพายุสุริยะ (Solar storm) เป็นต้น การเกิดปรากฏการณ์ทั้งหมดที่กล่าวมาข้างต้นนั้นล้วนแล้วแต่เป็นผลเกี่ยวเนื่องมาจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ทั้งสิ้น




ภาพแสดงส่วนประกอบและโครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ บริเวณต่างๆ ที่เกิดปรากฏการณ์บนดวงอาทิตย์
ภาพโดย: องค์การนาซาและองค์การอวกาศยุโรปบันทึกภาพจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศโซโฮ (SOHO)


สนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ (Magnetic Fields of the Sun) มีความแตกต่างจากสนามแม่เหล็กของโลกที่มีโครงสร้างของสนามแม่เหล็กอย่างชัดเจน เนื่องจากดวงอาทิตย์มีลักษณะโครงสร้างเป็นก้อนแก๊ส แต่โลกของเรามีลักษณะเป็นก้อนวัตถุแข็ง จากคุณสมบัติความเป็นแก๊สของดวงอาทิตย์เองทำให้ดวงอาทิตย์มีโครงสร้างสนามแม่เหล็กที่ซับซ้อนกว่าโลกของเรามาก โดยสนามแม่เหล็กของดวงอาทิตย์นั้นเกิดจากการหมุนวนของประจุไฟฟ้าพลังงานสูง หรือที่เรียกกันว่า “พลาสมา” จากทฤษฏีทางฟิสิกส์อนุภาคมูลฐานนั้นจะมีคุณสมบัติทางกลศาสตร์ควอนตัม (Quantum Mechanics) อย่างหนึ่งคือการสปิน ซึ่งการสปินที่เกิดจากการหมุนรอบตัวเองของอนุภาคต่างๆ สามารถทำให้เกิดสนามแม่เหล็กขึ้นได้ ในกรณีของดวงอาทิตย์นั้นก็เช่นกันสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์เกิดจากการเคลื่อนที่ของอนุภาคหมุนวนรอบแกนกลาง เมื่อเกิดการหมุนวนของอนุภาคดังกล่าวจะสร้างสนามแม่เหล็กขึ้น ลักษณะเส้นแรงของสนามแม่เหล็กจะพุ่งออกเป็นเส้นโค้งจากพื้นผิวดวงอาทิตย์และมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา และ เนื่องจากดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเองทำให้พลาสมาภายในเกิดการหมุนวนด้วยอัตรา เร็วที่ไม่เท่ากันทำให้ความเข้มของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ในแต่ละตำแหน่ง มีค่าไม่เท่ากัน

สาเหตุที่ทำให้ความเข้มของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ในแต่ละตำแหน่งมีค่าไม่เท่ากัน ก็ด้วยเหตุผลเดิมที่กล่าวมาข้างต้นคือคุณสมบัติความเป็นก้อนแก๊สของดวง อาทิตย์ ดวงอาทิตย์หมุนรอบตัวเองด้วยอัตราเร็วเฉล่ียเป็นเวลาประมาณ 1 เดือน แต่ตามความเป็นจริงแล้วคาบการหมุนรอบตัวเองของดวงดวงอาทิตย์ที่ละติจูดต่างกันจะมีอัตราเร็วไม่เท่ากัน ลักษณะการหมุนเช่นน้ีเรียกว่า “การหมุนรอบตัวเองแบบดิฟเฟอ-เรนเชียล (Differential rotation) ” กล่าวคือมวลแก๊สภายในดวงอาทิตย์ที่ละติจูดสูงหรือตำ่ลงห่างจากเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ จะมีอัตราเร็วรอบแกนหมุนน้อยลงตามลำดับ จนถึงบริเวณขั้วเหนือและขั้วใต้ของดวงอาทิตย์จะมีคาบการหมุนรอบตัวเองประมาณ 36 วัน ส่วนบริเวณเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์จะมีคาบการหมุนรอบตัวเองประมาณ 25 วัน ความแตกต่างเช่นนี้มีผลทำให้เส้นแรงของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์นั้นถูกบิดและเบนออกจากแนวสมดุลต่างกัน จึงเป็นที่มาของความปั่นป่วนของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ ดังรูป




ภาพแสดงเส้นแรงแม่เหล็กบริเวณผิวของดวงอาทิตย์ขณะที่พลาสมาเคลื่อนที่ ซึ่งในแต่ละตำแหน่งจะมีการบิดเบนของเส้นแรงแม่เหล็กที่ต่างกัน
และอธิบายกระบวนการของการเกิดปรากฏการณ์ต่างๆ บนพื้นผิวของดวงอาทิตย์


จากภาพที่ (a) แสดงให้เห็นลักษณะเส้นแรงแม่เหล็กไฟฟ้าของดวงอาทิตย์ จากเหตุผลเดิมที่กล่าวถึงเนื้อสารของดวงอาทิตย์นั่นคือพลาสมา ซึ่งพลาสมาคือแก๊สประจุไฟฟ้าพลังงานสูงเมื่อประจุไฟฟ้าเกิดการเคลื่อนที่ก็ย่อม หมายถึง เกิดการไหลของกระแสไฟฟ้าขณะเดียวกันก็จะเกิดสนามไฟฟ้า (electric fields) ขึ้นบนดวงอาทิตย์ ตามหลักฟิสิกส์แล้วเมื่อเกิดสนามไฟฟ้าขึ้นบริเวณใดบริเวณหนึ่งก็จะมีการเหนี่ยวนำให้เกิดสนามแม่เหล็กไฟฟ้าขึ้นตามมา ในทางกลับกันถ้าเกิดสนามแม่เหล็กขึ้นก็จะมีการเหนี่ยวนำให้เกิดสนามไฟฟ้าขึ้นด้วยเสมอ ทั้งนี้เมื่อดวงอาทิตย์เกิดการหมุนรอบตัวเอง เนื้อสารบนดวงอาทิตย์ในแต่ละตำแหน่งก็จะหมุนรอบตัวเองด้วยอัตราเร็วที่ไม่เท่ากัน ที่บริเวณเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์พลาสมาจะเคลื่อนที่เร็วกว่าบริเวณขั้วทั้งสองของดวงอาทิตย์ และจะหมุนไปในทิศทางเดียวกันกับทิศทางการหมุนของดวงอาทิตย์ ผลคือเส้นแรงแม่เหล็กจะถูกบิดและเบนออกจากแนวสมดุลเดิมอย่างต่อเนื่องจนในที่สุดก็จะเกิดแนวเส้นแรงแม่เหล็กใหม่วางตัวในแนวตามขวาง (longitude) ของดวงอาทิตย์ตามภาพ (b) เมื่อเส้นแรงแม่เหล็กที่ผิวดวงอาทิตย์ถูกบิดมากขึ้นหลายๆ รอบ เส้นแรงแม่เหล็กก็จะเกิดการถักทอพันกันเป็นเกลียวและมีความเข้มของสนามแม่เหล็กมากพอที่จะทำให้เกิดเป็นบ่วงสนามแม่เหล็ก (magnetic loop) ลอยตัวขึ้นสู่พื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่ชั้นโคโรนา ตามภาพที่ (c)

หลังจากเกิดบ่วงสนามแม่เหล็กขึ้นแก๊สที่มีประจุเหล่านี้ก็จะเคลื่อนที่ไปตามแนวเส้นแรงแม่เหล็ก ในบริเวณที่มีเส้นแรงของสนามแม่เหล็กหนาแน่นหรือมีความเข้มของสนามแม่เหล็กสูงก็จะมีพลาสมาเคลื่อนที่ไปที่บริเวณนั้นมาก จึงทำให้บริเวณดังกล่าวจึงมีอุณหภูมิสูงกว่าบริเวณรอบข้างทำให้มีความหนาแน่นน้อยลงและลอยตัวขึ้นสู่พื้นผิวดวงอาทิตย์ แต่สิ่งที่สำคัญคือในขณะที่พลาสมาลอยตัวขึ้นสู่พื้นผิวบนดวงอาทิตย์ พลาสมาจะดึงเส้นแรงสนามแม่เหล็กที่บริเวณนั้นขึ้นมาด้วย บริเวณดังกล่าวจึงมีอุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณรอบข้างเกิดเป็นจุดบนดวงอาทิตย์ (sunspot) ขึ้นใน 2 บริเวณ ที่ บริเวณบ่วงสนามแม่เหล็กลักษณะการเกิดเช่นนี้จะเกิดขึ้นอย่างต่อเนื่องบนพื้น ผิวดวงอาทิตย์และจำนวนจุดบนดวงอาทิตย์ก็จะเพิ่มขึ้นเรื่อยๆ เป็นกลุ่มๆ ดังภาพที่ (d-f) ส่วนบริเวณบ่วงสนามแม่เหล็กนี้เองเส้นสนามแม่เหล็กก็จะเกิดการบิดตัวมากขึ้นเรื่อยๆ การที่เส้นแรงแม่เหล็กเกิดการบิดตัวมากขึ้นนั้น หมาย ถึงบริเวณนั้นมีการสะสมพลังงานมากขึ้นเช่นกันจนถึงจุดวิกฤตทำให้เส้นแรงแม่ เหล็กที่บิดพันกันเป็นเกลียวขาดออกจากกันและเกิดการปลดปล่อยมวลออกสู่อวกาศ หรือที่เรียกว่าการปลดปล่อยมวลโคโรนา (Coronal mass ejection : CME) มวลที่ถูกปลดปล่อยออกมาและมีความเร็วหลุดพ้น (Escape Velocity) นั้นจะอยู่ในรูปของประจุไฟฟ้าพลังงานสูงเคลื่อนที่ด้วยความเร็วมากกว่า 618 กิโลเมตรต่อวินาที พลาสมาบางส่วนจะตกกลับลงสู่ผิวของดวงอาทิตย์ด้วยแรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ ลึกลงไปที่ชั้นบรรยากาศของดวงอาทิิตย์ที่มีชื่อว่า ชั้นพาความร้อน (Convection zone) ภายในชั้นนี้ก็ยังมีกิจกรรมเช่นเดิมคือการหมุนวนของพลาสมา โดยจะหมุนวนมีทิศทางเข้าสู่ขั้วทั้งสองของดวงอาทิตย์ในขณะนั้นก็จะเกิดการต่อกันขึ้นมาใหม่ของเส้นแรงแม่เหล็ก (Reconnection) ขึ้นตามภาพที่ (g) พลาสมาและจะหมุนวนไหลต่อเข้าหาแนวเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ ดังภาพ (h) ขณะที่เกิดการต่อใหม่ของเส้นแรงแม่เหล็กเหล่านี้ เมื่อไหลไปยังเส้นศูนย์สูตรจะเป็นช่วงที่มีโอกาสเกิดการกลับขั้วของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ขึ้น ดวงอาทิตย์จะมีการสลับขั้วกันทุกๆ 11 ปี เป็นไปตามวัฏจักรของดวงอาทิตย์ (Solar Cycle) จากการบันทึกข้อมูลของดวงอาทิตย์ทำให้เราเข้าใจธรรมชาติของพื้นผิวดวงอาทิตย์มากขึ้น ปรากฏการณ์การเกิดจุดบนดวงอาทิตย์ไม่ได้คงที่ หากแต่มีการเปลี่ยนแปลงขนาดและจำนวนอยู่ตลอดเวลา โดยจะมีจำนวนเพิ่มขึ้นและลดลงสลับกันเป็นรอบๆ ในช่วงที่มีจำนวนจุดบนดวงอาทิตย์มากที่สุดช่วงนี้เราเรียกว่า ช่วงสูงสุดสุริยะ (Solar Maximam) หลังจากนั้นจำนวนจุดบนดวงอาทิตย์จะค่อยๆ ลดลงจนถึงช่วงต่ำสุด หรือมีจำนวนน้อยลงเราเรียกช่วงนี้ว่า ช่วงต่ำสุดสุริยะ (Solar Minimam)

ในช่วงสูงสุดสุริยะ (Solar Maximam) เมื่อเราสังเกตดวงอาทิตย์ผ่านกล้องโทรทรรศน์ที่บริเวณผิวของดวงอาทิตย์จะมีจุดบนดวงอาทิตย์จำนวนมาก จำนวน จุดบนดวงอาทิตย์ยิ่งมีจำนวนมากเท่าใดก็ยิ่งจะชี้ให้เห็นถึงความปั่่นป่วนของ สนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์มากขึ้นเท่านั้นตามข้อมูลที่ผู้เขียนได้กล่าวเอา ไว้ข้างต้น ดังตัวอย่างภาพดังต่อไปนี้




ภาพแสดงการเปรียบเทียบจำนวนจุดบนดวงอาทิตย์ระหว่างช่วงสูงสุดสุริยะ (Solar maximam) และช่วงต่ำสุดสุริยะ (Solar minimam)
ภาพซ้ายเป็นภาพแสดงข้อมูลช่วงสูงสุดสุริยะถูกบันทึกเมื่อเดือนมีนาคม ปี ค.ศ. 2001 ส่วนภาพขวาเป็นภาพแสดงข้อมูลพื้นผิวดวงอาทิตย์ช่วงต่ำสุดสุริยะ ถูกบันทึกเมื่อเดือนมกราคม ปี ค.ศ. 2005

ภาพโดย : ยานอวกาศโซโฮ (SOHO)รับผิดชอบโดยองค์การนาซา (NASA) และองค์การอวกาศยุโรป (ESA)




ภาพการลุกจ้าของดวงอาทิตย์ (Solar Flare)

ภาพโดย: ดาวเทียมโซโฮ (SOHO) รับผิดชอบโดยองค์การนาซา (NASA) และองค์การอวกาศยุโรป (ESA)



ภาพการปลดปล่อมวลของดวงอาทิตย์ (Coronal mass ejection : CME) ออกสู่อวกาศ

ภาพโดย : ดาวเทียมโซโฮ (SOHO) รับผิดชอบโดยองค์การนาซา (NASA) และองค์การอวกาศยุโรป (ESA)



ภาพแสดงลักษณะของพื้นผิวดวงอาทิตย์ขณะเกิดลมสุริยะ การเคลื่อนที่ของพายุสุริยะเมื่อปะทะกับสนามแมเหล็กของโลก
ส่งผลให้สนามแม่เหล็กโลกลู่เบนมากกว่าเดิมเมื่อเทียบกับเหุตการณ์การเกิดพายุสุริยะ
แก๊สทีมีอนุภาคประจุไฟฟ้าพลังงานสูงจะเคลื่อนที่เข้าสู่บริเวณขั้วทั้งสองของโลก ทำให้เกิดแสงเหนือ-แสงใต้ (aurora) ซึ่งมนุษย์แถบขั้วโลกจะมองเห็นเป็นเรื่องเกือบปกติ
ภาพโดย : ดาวเทียมโซโฮ (SOHO) รับผิดชอบโดยองค์การนาซา (NASA) และองค์การอวกาศยุโรป (ESA)




ภาพแสดงลักษณะของพื้นผิวดวงอาทิตย์ขณะเกิดพายุสุริยะ มีลักษณะการเกิดก็เช่นเดียวกับการเกิดลมสุริยะแตกต่างกันเพียงแค่จะมีความรุนแรงมากกว่าเดิม
เนื่องจากแก๊สที่มีคุณสมบัติเป็นประจุไฟฟ้าพลังงานสูง จะก่อให้เกิดความเสียหายแก่ระบบสื่อสาร ดาวเทียม
และระบบอิเล็กทรอนิกส์บนยานอวกาศต่างๆ ที่มนุษย์ส่งขึ้นไปสังเกตการณ์อยู่ในอวกาศ

ภาพโดย : ดาวเทียมโซโฮ (SOHO) รับผิดชอบโดยองค์การนาซา (NASA) และองค์การอวกาศยุโรป (ESA)



เรียบเรียงโดย ธีรยุทธ์ ลอยลิบ

สำนักบริการวิชาการและสื่อสารทางดาราศาสตร์

แหล่งอ้างอิง

The Sunspot Cycle

APOD: 2000 March 9 - Sun Storm: A Coronal Mass Ejection

NASA's Cosmicopia -- Sun -- Sun's Magnetic Field

http://www.enterprisemission.com/hyper_confirm.htm

เอกภพเพื่อความเข้าใจในธรรมชาติของจักรวาล, วิภู รุโรปการ

 

สังเกตจุดดับที่เน้นที่ดวงอาทิตย์ดูสิครับนั่นล่ะจุดดับ 1762 รู้สึกว่าชัดเจนแปลกๆ สังหรณ์ว่าจะเกิด solar flare รดับ x class

 

Solar flare ของวันที่ 9 มิถุนายน 2559 ตามเวลาไทยครัย ถ้าเห็นเป็น yesterday ก็เป็นตามเวลาสากล ต้องเพิ่มอีก 7 ชั่วโมงเพื่อปรับให้เป็นเวลาประเทศไทยครับ


Solar flares today 9 มิย 2556 วันสากล
Today, 1 solar flare was observed:

Active region Begin, UT Max, UT End, UT
Flare of class C3.7 1762 01:56:00 02:08:00 02:18:00

Solar flares yesterday 8 มิย 2556 วันสากลครับ
Yesterday, 2 solar flares were observed:

Active region Begin, UT Max, UT End, UT
Flare of class C1.7 1762 19:02:00 19:12:00 19:27:00
Flare of class C2.3 1762 22:51:00 23:01:00 23:11:00

 

ดีมากครับคุณสุกิจ
เหมือนได้กลับไปเรียนฟิสิกส์ในมหาลัยอีกครั้ง
ขอบคุณครับ

 

ข้อมูจจากเว็บ มติชน ออนไลน์ 23 ธันวาคม 2555

กระแสสิ้นโลกยังฮือฮาในหลายประเทศ ล่าสุดโลกลุ้นระทึกอีกในปี 2556 เพราะจะมีปรากฏการณ์ดาราศาสตร์ที่น่าสนใจเกิดขึ้น 3 เรื่อง คือ วันที่ 15 กุมภาพันธ์ จะมีดาวเคราะห์น้อยชื่อ DA14 เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 40 เมตร โคจรเข้ามาเฉียดผิวโลกในระยะที่ฉิวเฉียดมาก โดยห่างจากพื้นผิวโลกเพียง 28,600 กิโลเมตรเท่านั้น นอกจากนั้นยังมีปรากฏการณ์ดาวหาง 2 ดวง คือ ดวงแรกชื่อ C/2011L4 Panstars จะเข้าใกล้โลกมากที่สุดในระยะ 165 ล้านกิโลเมตร ในวันที่ 5 มีนาคม และดาวหางไอซอน (ISON) จะโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดระหว่างวันที่ 28-29 พฤศจิกายน

"อารี สวัสดี" นายกสมาคมดาราศาสตร์ไทย จัดแถลงข่าวให้ติดตามดูปรากฏการณ์ดังกล่าว โดยเฉพาะดาวหางทั้ง 2 ดวง ที่สามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่าในปี 2556 และการเกิดปรากฏการณ์ซัน เอาท์เทจ (Sun outage) รวมถึงปรากฏการณ์พายุสุริยะ (Solar Storm 2013)

"สำหรับในปี ค.ศ.2013 หรือ พ.ศ.2556 การเกิดปรากฏการณ์พายุสุริยะจะเกิดขึ้นเป็นปกติ แม้จะมีการจับตามองว่าในปี 2012-2013 จะเกิดพายุสุริยะค่อนข้างมาก ซึ่งก็เป็นข้อเท็จจริง แต่ในปีนี้มีความเข้มข้นค่อนข้างมากกว่าปี 2013 ดังนั้น ปีหน้าจึงไม่น่าตื่นเต้นเท่าปีนี้ ระบบสื่อสารต่างๆ จึงไม่ต้องกังวล อย่างไรก็ตาม ในช่วงเดือนมิถุนายน-กันยายน 2556 จะเกิดปรากฏการณ์ซันเอาท์เทจ (Sun Outage) คือการที่ดวงอาทิตย์ ดาวเทียม และโลก โคจรตรงกัน ซึ่งคลื่นรังสีจากดวงอาทิตย์จะรบกวนคลื่นส่งสัญญาณจากดาวเทียม ส่งผลให้การส่งสัญญาณระหว่างดาวเทียมกับสถานีรับสัญญาณภาคพื้นดินที่ตั้งอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรของโลก อย่างประเทศไทย สิงคโปร์ มาเลเซีย เป็นต้น เกิดการขัดข้อง ส่วนใหญ่จะทำให้ผู้รับชมโทรทัศน์ไม่สามารถรับชมได้ชั่วขณะ ประมาณ 5-10 นาที หรือมากกว่านั้นในบางพื้นที่ ถือเป็นปัญหาเฉพาะเทคโนโลยีกับธรรมชาติที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้ ทั้งนี้ ปรากฏการณ์ดังกล่าวเกิดขึ้นเป็นปกติทุกปี ประมาณเดือนมิถุนายน-กันยายน และเกิดขึ้นในช่วงเวลากลางวันที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ใกล้เส้นศูนย์สูตรของโลกที่มีดาวเทียมตั้งอยู่ ในเวลาประมาณ 10.00-14.00 น. ขึ้นอยู่กับแต่ละพื้นที่ ในอนาคตด้วยเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าไปอย่างรวดเร็ว เชื่อว่าวิศวกรหรือผู้เชี่ยวชาญจะคิดค้นวิธีแก้ปัญหาดังกล่าว"

สิ่งที่น่าตื่นเต้นในปี 2013 จะมีดาวหาง 2 ดวง ปรากฏให้เห็นได้ด้วยตาเปล่า คือ ดาวหางแพนสตาร์ส ที่นักดาราศาสตร์เพิ่งค้นพบในเดือนมิถุนายน 2554 ดาวหางนี้มีวงโคจรเป็นรูปไฮเพอร์โบลา จะผ่านจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในวันที่ 10 มีนาคม 2556 และจะใกล้โลกมากที่สุดในวันที่ 5 มีนาคม 2556 ที่ระยะ 1.1 หน่วยดาราศาสตร์ ระนาบวงโคจรของดาวหางเกือบตั้งฉากกับวงโคจรโลก โดยเอียงทำมุม 84 องศา

"สำหรับประเทศไทย ช่วงที่จะเห็นดาวหางดวงนี้ได้ดีที่สุดคือ ระหว่างวันที่ 9-17 มีนาคม 2556 ในช่วงค่ำ เพราะคาดว่าเป็นช่วงที่ดาวหางสว่างที่สุด และตกขอบฟ้าช้าที่สุด อย่างไรก็ตาม การมองเห็นส่วนหัวของดาวหางแพนสตาร์สอาจจะสังเกตได้ยาก เพราะท้องฟ้าเริ่มมืด จะเห็นชัดในเวลาที่มีแสงสนธยา ท้องฟ้าไม่มืดสนิท แต่อาจสามารถเห็นส่วนหางที่สอดยาวขึ้นมาเหนือขอบฟ้าได้ และคาดว่าในวันที่ 8-12 มีนาคม 2556 โชติมาตรของดาวหางแพนสตาร์สอาจอยู่ในช่วง +1 ถึง -1 ถือว่าสว่างมาก แต่ก็มีโอกาสคลาดเคลื่อนได้ สำหรับการสังเกตทำได้ตั้งแต่หลังดวงอาทิตย์ตกดินไปแล้ว 30 นาที โดยหันหน้าไปทางทิศตะวันตก ควรอยู่ในสถานที่เปิดโล่ง ไม่มีสิ่งใดบดบัง หรือบนอาคารสูง ชายทะเล เป็นต้น"

ส่วนอีกดวงคือ "ดาวหางไอซอน" มีแนวโน้มว่าจะสว่างมากกว่าดาวหางแพนสตาร์ส คาดว่ามีโชติมาตร -10 ถึง -16 ถือว่าสว่างมากใกล้เคียงหรือสว่างกว่าดวงจันทร์เต็มดวง ถูกค้นพบเมื่อเดือนกันยายน 2555 ที่ผ่านมา จะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดประมาณวันที่ 28-29 พฤศจิกายน 2556 และใกล้โลกที่สุดราววันที่ 26-27 ธันวาคม 2556 หากความสว่างเกิดขึ้นตามที่คาดหมาย จะทำให้ประเทศไทยสามารถมองเห็นดาวหางไอซอนได้ด้วยตาเปล่าบนท้องฟ้าเวลากลางคืนได้ในช่วงต้นเดือนพฤศจิกายน 2556 ซึ่งดาวหางจะขึ้นและตกพร้อมดวงอาทิตย์ ไปจนถึงต้นเดือนมกราคม 2557 บนซีกฟ้าตะวันออกในเวลาเช้ามืด

ทั้งนี้ ถือว่าดาวหางไอซอนอาจเป็นดาวหางที่สว่างที่สุดในรอบหลายสิบปี แต่นักดาราศาสตร์ก็ได้เตือนไว้ว่าอย่าตั้งความหวังสูงเกินไป เพราะในอดีตมีตัวอย่างของดาวหางหลายดวงที่มีแนวโน้มว่าจะสว่างมาก แต่เมื่อถึงเวลากลับสว่างน้อยกว่าที่คาดการณ์ไว้ เนื่องจากดาวหางทั้ง 2 ดวง เพิ่งถูกค้นพบ จึงยังไม่สามารถระบุได้ว่าจะเกิดขึ้นอีกครั้งเมื่อใด ขณะนี้นักดาราศาสตร์กำลังศึกษาข้อมูลและติดตามอย่างใกล้ชิดต่อไป

ถือเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ชาวโลกต้องตามลุ้น ตามดูกันอีกครั้งในปี 2556

 

ดาวหาง ISON 4 พฤษภาคม 2556 ข้อมูลจาก http://www.darasart.com/webnews/index.asp?news=1018

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลของนาซาได้จับภาพดาวหาง C/2012 S1(ISON) ในวันที่ 10 เมษายน เมื่อดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าวงโคจรของดาวพฤหัสเล็กน้อยที่ประมาณ 386 ล้านไมล์จากดวงอาทิตย์(ห่างจากโลก 394 ล้านไมล์)




บนภาพเร่งความเปรียบต่างจากภาพดาวหาง C/2012 S1(ISON) ของฮับเบิลเพื่อเผยให้เห็นโครงสร้างย่อยๆ ในโคม่าส่วนในของดาวหาง ล่าง ภาพดาวหางที่ถ่ายโดยปฏิบัติการ Deep Impact เมื่อต้นปี


แม้ว่าจะอยู่ในระยะทางที่ไกลเช่นนั้น แต่ดาวหางก็มีปฏิกริยาแล้วเมื่อแสงอาทิตย์ได้อุ่นพื้นผิวและเป็นสาเหตุให้สารระเหยเยือกแข็งระเหิดออกมา การวิเคราะห์รายละเอียดโคม่าฝุ่นที่อยู่รอบๆ นิวเคลียสน้ำแข็งเผยให้เห็นไอพ่นรุนแรงลำหนึ่งที่ปะทุอนุภาคฝุ่นออกจากด้านที่เจอแสงอาทิตย์บนนิวเคลียสดาวหาง


การตรวจสอบคร่าวๆ จากภาพฮับเบิลบอกว่านิวเคลียสของดาวหาง ISON นั้นไม่ได้มีขนาดใหญ่ไปกว่า 5 ถึง 6.5 กิโลเมตร นี่ถือว่าเล็กเมื่อเทียบกับระดับกิจกรรมที่สูงที่สำรวจพบในดาวหางมาตลอด นักดาราศาสตร์กำลังใช้ภาพเหล่านี้เพื่อตรวจสอบระดับกิจกรรมของดาวหางนี้และระบุขนาดนิวเคลียสของมัน เพื่อที่จะทำนายกิจกรรมของดาวหางเมื่อมันเข้ามาในระยะทาง 1.1 ล้านกิโลเมตรเหนือพื้นผิวแผดเผาของดวงอาทิตย์ในวันที่ 28 พฤศจิกายน


โคม่าฝุ่นหรือหัวของดาวหางนั้นมีความกว้างประมาณ 4800 กิโลเมตรหรือประมาณ 1.2 เท่าความกว้างของออสเตรเลีย หางฝุ่นแผ่ออกมายาวกว่า 91,000 กิโลเมตร ยาวเกินกว่ามุมมองภาพของฮับเบิล


กำลังดำเนินการวิเคราะห์อย่างระมัดระวังมากขึ้นเพื่อปรับปรุงการตรวจสอบเหล่านี้และเพื่อทำนายสิ่งที่ออกปะทุออกมาเมื่อดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด


ภาพนี้ถ่ายในช่วงแสงตาเห็นด้วยกล้องมุมกว้าง 3(WFC3) ของฮับเบิล สีเพี้ยนสีฟ้าถูกเพิ่มเข้าไปเพื่อดึงรายละเอียดในโคงสร้างดาวหาง


ISON ย่อมาจาก International Scientific Optical Network ซึ่งเป็นกลุ่มของหอสังเกตการณ์ในสิบประเทศที่ได้ดำเนินงานตรวจสอบ, เฝ้าติดตามและตามรอยวัตถุในอวกาศ ซึ่งองค์กรจัดการโดย Keldysh Institute of Applied Mathematics ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของสำนักวิทยาศาสตร์รัสเซีย


นักดาราศาสตร์เตรียมพร้อมรับการมาเยือนของดาวหาง ISON ซึ่งอาจจะเป็นดาวหางที่สว่างที่สุดดวงหนึ่งเท่าที่เคยผ่านเข้ามาในระบบสุริยะส่วนใน นาซ่าได้ตั้งทีมผู้เชี่ยวชาญขนาดเล็กทีมหนึ่ง(CIOC) เพื่อดำเนินการโครงการสำรวจดาวหาง ซึ่งอาจจะส่องสว่างเทียบเท่ากับดวงจันทร์เมื่อมันเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดในเดือนพฤศจิกายน


นักดาราศาสตร์สมัครเล่นชาวรัสเซีย Vitali Nevski และ Artyom Novichonok ได้ค้นพบดาวหาง ISON ในวันที่ 21 กันยายน 2012 หลังจากพบดาวหางในภาพที่ถ่ายโดยกล้องโทรทรรศน์ที่ดำเนินงานโดยองค์กร ISON ใกล้กับ Kislovodsk จึงเป็นที่มาของชื่อดาวหาง ดาวหาง ISON นั้นเป็นดาวหางท้าตะวัน(sungrazing) ซึ่งหมายความว่าเส้นทางที่ยาวผ่านอวกาศทำมันเข้าใกล้ดาวฤกษ์ของเราอย่างมาก จริงๆ แล้วคาดว่า ดาวหางจะเข้าไปในระยะทาง 1.1 ล้านกิโลเมตรเหนือพื้นผิวดวงอาทิตย์ ในจุดที่เข้าใกล้มากที่สุดในวันที 28 พฤศจิกายน ซึ่งน่าจะมีโชว์ตระการตาในช่วงเวลานั้น ผู้เชี่ยวชาญบอกว่าบางทีมันอาจจะสว่างมากมายจนสามารถเห็นได้ด้วยตาเปล่าในเวลากลางวัน(ดาวหางดวงนี้ไม่มีอันตรายต่อโลก)


นักดูดาวไม่ได้เป็นคนกลุ่มเดียวที่ตั้งตารอการเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ของนักเดินทางน้ำแข็งนี้ นักดาราศาสตร์เองก็ตื่นเต้นที่การเข้าใกล้ของดาวหางจะให้โอกาสอันหายากในการตรวจสอบองค์ประกอบของดาวหาง Karl Battams นักวิทยาศาสตร์ที่ห้องทดลองวิจัยกองทัพเรือสหรัฐฯ สมาชิกในกลุ่มผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่า นักท้าตะวันจะเผชิญหน้ากับความเครียดอุณหภูมิและแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงที่สุดในบรรดาดาวหางใดๆ จะมีการระเหิดของวัสดุสารจำนวนมากซึ่งปกติแล้วจะไม่ระเหิด เมื่อ ISON ผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์เรียบร้อยแล้ว เราก็น่าจะได้เริ่มเห็นองค์ประกอบบางอย่างที่โดยปกติเราจะไม่ได้เห็น


ดังนั้น Battams จึงเริ่มติดต่อกับหอสังเกตการณ์ภาคพื้นดินหลักๆ เพื่อเตือนการเดินทางผ่านของดาวหาง และขอให้พวกเขาได้สำรวจ ISON การตอบรับเป็นไปอย่างอบอุ่น โดยผู้ดำเนินงานกล้องโทรทรรศน์ปกติก็มักจะต้อนรับโครงงานเช่นนี้อยู่แล้ว ลูกทีม CIOC ยังติดต่อไปถึงทีมปฏิบัติการยานอวกาศบางส่วน เพื่อขอให้เฝ้าดูดาวหางในบางช่วง และก็มีจำนวนหนึ่งที่เตรียมพร้อมอยู่แล้ว


เวบไซท์ CIOC บอกว่ามีการวางโครงงานของปฏิบัติการยานสุริยะ SOHO, STEREO และ SDO , โดยกล้องโทรทรรศน์อวกาศสปิตเซอร์, จันทรา และฮับเบิล และโดยปฏิบัติการ Deep Impact, JUNO, MESSENGER ที่ดาวพุธ, ปฏิบัติการ Mars Odyssey และ Mars Reconnaissance Orbiter ที่ดาวอังคาร ปฏิบัติการอื่นรอบหรือที่ดาวอังคารก็กำลังเฝ้ารอการสำรวจ ISON เช่นเดียวกับปฏิบัติการดาวเคราะห์อื่นๆ ของนาซ่าด้วย เรายินดีต้อนรับพันธมิตรนานาชาติที่ติดต่อเราและร่วมสนุก


ในความเป็นจริง ยาน Deep Impact ได้เริ่มงานศึกษา ISON แล้ว ยานของนาซ่าลำนี้ซึ่งก็ได้ศึกษาดาวหางอีกมากมายในอวกาศห้วงลึก ได้ถ่ายภาพดาวหาง ISON ภาพแรกในเดือนมกราคม


ไม่มีคำยืนยันว่า ISON จะรอดผ่านช่วงลำเค็ญนั้น มันอาจจะแตกสลายก่อนที่จะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดด้วยซ้ำ ดาวหางนั้นมีชื่อเสียด้านการคาดเดาได้ยาก และบางครั้งก็ทำให้ความคาดหวังสูงต้องจบลงอย่างย่อยยับ อย่างดาวหาง Kahoutek ในปี 1973


Battams บอกว่าความใหม่ของ ISON นั้นเป็นปัจจัยที่สูงมากๆ เมื่อมันไม่เคยผ่านเข้ามาในระบบสุริยะส่วนใน นี่เป็นการเดินทางเที่ยวแรกจากเมฆออร์ตน้ำแข็งอันห่างไกล นักดาราศาสตร์และนักดูดาวอาจจะไม่ได้สังเกตจริงว่าดาวหางจะมีพฤติกรรมอย่างไรจนกว่าจะถึงต้นเดือนสิงหาคม เมื่อน้ำแข็งน่าจะเริ่มระเหิดขึ้น



rook :รายงาน

แหล่งที่มา: astronomy.com : Hubble captures comet ISON

space.com : astronomers gearing up for possible “comet of the century”

 

ปีหน้าดาวหางจะเฉียดใกล้ “ดาวแดง” แบบฉิวเฉียด [คัดลอกลิงก์]



แผนภาพแสดงวงโคจรของดาวหางไซดิงสปริง (เส้นน้ำเงิน) ที่จะเฉียดใกล้ดาวอังคาร (ไลฟ์ไซน์)

นักดาราศาสตร์คำนวณดาวหางดวงใหม่ที่เพิ่งค้นพบเมื่อ ม.ค.ปีนี้ จะเฉียดใกล้ดาวอังคารที่ระยะแค่ 40,000 กิโลเมตร และมีโอกาสที่อาจจะพุ่งชนดาวแดง

ดาวหางดังกล่าวคือ ซี/2013 เอ1 (C/2013 A1) ซึ่งค้นพบโดย โรเบิร์ต เอช.แมคนอต (Robert H. McNaught) นักดาราศาสตร์เชื้อชายสก็อตแลนด์-ออสเตรเลีย ซึ่งไลฟ์ไซน์ระบุว่าเขาเป็นนักสังเกตดาวหางและดาวเคราะห์น้อย และมีดาวหางที่ใช้ชื่อเขาแล้ว 74 ดวง

แมคนอตได้เข้าร่วมในโครงการไซดิงสปริงเซอร์เวย์ (Siding Spring Survey) ซึ่งเป็นโครงการในการล่าดาวเคราะห์น้อยที่อาจจะเข้าใกล้โลก โดยอาศัยกล้องโทรทรรศน์อัปซาลาชมิดต์ (Uppsala Schmidt Telescope) ขนาด 0.5 เมตร ของหอดูดาวไซดิงสปริง (Siding Spring Observatory) ในนิวเซาท์เวลส์ ออสเตรเลีย เขาจึงได้ค้นพบดาวหางดวงดังกล่าว

ก่อนหน้าการค้นพบเมื่อ 3 ม.ค.2013 ภาพของดาวหาง ซี/2013 เอ1 ที่มีชื่อเล่นว่า “ไซดิงสปริง” ถูกบันทึกไว้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ของหอดูดาวแคทาลีนาสกายเซอร์เวย์ (Catalina Sky Survey) ในแอริโซนา สหรัฐฯ เมื่อ 8 ธ.ค.2012 หากและการค้นพบและยืนยันนั้นอาศัยกล้องจากไซดิงสปริง

ขณะที่มีการค้นพบนั้นดาวหางไซดิงสปริงอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 1.07 พันล้านกิโลเมตร และด้วยรูปแบบวงโคจรของดาวหางชี้ว่าดาวเหางดวงนี้มีวงโคจรแบบพาราโบลิค (parabolic orbit) และเป็นครั้งแรกที่ดาวหางได้เข้ามาใหล้ดวงอาทิตย์ ซึ่งคาดว่าจะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดในวันที่ 25 ต.ค.2014 ที่ระยะ 209 ล้านกิโลเมตร

หากแต่ก่อนหน้านั้นประมาณอาทิตย์หนึ่งในวันที่ 19 ต.ค.2014 ดาวหางที่คาดว่ามีเส้นผ่านศูนย์กลาง 8-50 กิโลเมตรนี้จะตัดผ่านเข้าไปในวงโคจรของดาวอังคาร และเข้าใกล้ดาวเคราะห์ดวงนี้มาก โดยคำนวณในเบื้องต้นแล้วน่าเข้าใกล้ดาวอังคารในระยะ 101,000 กิโลเมตร อย่างไรก็ดี การคำนวณดังกล่าวเกิดจากการสังเกตขณะที่ดาวหางยังอยู่ใกล้มาก ซึ่งผลจะแม่นยำขึ้นเมื่อดาวหางเข้ามาใกล้กว่านี้ในอีกหลายเดือนข้างหน้า

เมื่อปลายเดือน ก.พ.ที่ผ่านมา ผลการคำนวณของ ลีโอนิด เอลินิน (Leonid Elenin) นักดาราศาสตร์ผู้โด่งดังของรัสเซีย ซึ่งทำงานร่วมกับสถาบันคณิตศาสตร์ประยุกต์เคลดิช (Keldysh Institute of Applied Mathematics) ชี้ว่าดาวหางดวงนี้น่าจะเข้าใกล้ดาวอังคารในระยะห่างจากศูนย์กลาง 41,300 กิโลเมตร

จากการคำนวณของเอลินิน ในวันที่ 19 ต.ค.2014 นั้น เมื่อมองจากดาวอังคารดาวหางจะมีความสว่าง -8 ถึง -8.5 ซึ่งเป็นความสว่างมากกว่าดาวศุกร์ 15-25 เท่า ซึ่งเป็นไปได้ว่าอาจจะได้ภาพถ่ายความละเอียดสูงจากยานมาร์สรีคองเนซองส์ออร์บิเตอร์ (Mars Reconnaissance Orbiter: MRO) ขององค์การบริหารการบินอวกาศสหรัฐฯ (นาซา) ที่โคจรอยู่รอบดาวอังคาร

อย่างไรก็ดี มีโอกาสเล็กๆ ที่ดาวหางดวงนี้จะพุ่งชนดาวอังคาร ซึ่งการเคลื่อนที่ด้วยความเร็ว 56 กิโลเมตรต่อวินาทีนั้น จะทำให้ผลจากการพุ่งชนสร้างหลุมอุกกาบาตบนดาวอังคารขนาดใหญ่ที่ลึกตั้งแต่ 10 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางดาวหางไปจนถึง 2 กิโลเมตร และมีอำนาจทำล้างเท่ากับระเบิดนิวเคลียร์ 2X1010 เมกะตัน ซึ่งย้อนกลับไปเมื่อเดือน ก.ค.1994 ดาวหางชูเมเกอร์-เลวี (Shoemaker-Levy) ได้พุ่งชนดาวพฤหัสบดี และทิ้งร่องรอยเป็นทางยาวบนเมฆของดาวพฤหัสบดีหลังจากนั้นนานหลายเดือน

ไม่ว่าดาวหางจะพุ่งชนดาวอังคารหรือไม่ แต่อีกไม่ถึง 20 เดือนหลังจากนี้ดาวหางไซดิงสปริงก็จะเข้าใกล้ดาวอังคารอย่างมาก และเป็นการเฉียดใกล้ดาวแดงเป็นครั้งที่ 2 ในรอบเพียง 1 ปี โดยในวันที่ 1 ต.ค.2013 นี้ ดาวหางไอซอน (ISON) จะเฉียดใกล้ดาวอังคารที่ระยะ 10.5 ล้านกิโลเมตร ก่อนที่ดาวหางจะเข้าไปใกล้ดวงอาทิตย์ในเดือน พ.ย.แต่ไซดิงสปริงจะเฉียดมากกว่านั้นเป็น 100 เท่า

ที่มา : ผู้จัดการออนไลน์

 

เทสลาพีเวอร์กันเลยช่วงนี้ ภาครัฐพูดถึงโพลชิฟเมื่อไหร่ก็เมื่อนั้น ถ้าเงียบก็คงลากยาวเลย

 

จากเฟสบุ๊ก อาจารย์ปิยะชีพ


Piyacheep S.Vatcharobol
3 hours ago · วันที่ 9 มิย 56 19.54
หากเกิดภัยจริงๆแล้วไม่มีที่ไป ก็มาแม่โจ้ได้นะครับ น้ำพร้อม เอาเต้นท์มากาง มาทำเพิง ทำการเกษตรทฤษฎีใหม่ เศรษฐกิจพอเพียงกันได้นะครับ

จำได้ไหมครับเมื่อ 3-4 วันที่แล้ว แกบอกว่าจะเข้านอนแล้วยังมีฝรั่งมาทวงเงิน ผมคิดว่าข้อมูลที่เอามาลงที่เฟสบุ๊กล่ะถ้าซื้อมาจริงไม่กี่บาทเองครับ ผมก็ทำงานที่ต้องใช้ข้อมูลอยู่ ข้อมูลขนาดที่ต้องใช้เงินเยอะน่าจะสำคัญ ดูท่าอาจารย์แน่ใจมากว่าจะเกิดภัยพิบัติ คงไปได้ข้อมูลดีจากฝรั่งแล้วเล่าให้เราฟังไม่หมด คิดเหมือนผมไหม

 

ครับคุณ spammer การเกิด pole shift น่าสนใจมากครับ ผมไปดู เว็บ SolarSoft Latest Events มีรูปที่ผมเองก็ดูไม่เข้าใจแต่ดูคล้ายรูปที่เกิดการ reverse ของสยามแม่เหล็ก ผมขอลงรูปของวันนี้น่ะครับ



และอีกรูปครับ



ใช่ลักษณะของกระบวนการกลับขั้วไหม ผมสงสัยครับ

 

รูปการเกิดการกับขั้วครับ ตามทฤษฎี ถ้าไม่ใช่อย่าต่อว่าน่ะครับ

 

ญาติมีที่ติดแม่โจ้ แต่ปลอดภัยจริงเหรอครับ ผมเคยไปพักในม.แม่โจ้เจอแผ่นดินไหว สะดุ้งตื่นนึกว่าตกเตียง เสียงก็ยังกับมีการลากโต๊ะชั้นบนกันครืนๆ

 

คุณ spammer ผมก็ไม่แน่ใจครับ แต่อาจารย์ปิยะชีพแกเอารูปที่กว้างมากมาให้ดู ผมว่าให้อาจารย์ไปอยู่เองดีกว่า

 

จาก เว็บไซต์ solarham
Updated 06/09/2013 @ 13:35 UTC
Solar Update
Below is an updated image of the visible solar disk on Sunday morning. Solar activity is now at very low levels with active Sunspot 1762 located fully behind the west limb. Sunspot 1765 in the northern hemisphere decayed somewhat and is now classified a Beta magnetic group. Finally, a new sunspot forming in the southeast quadrant was numbered 1767 today. There will remain a chance for at least C-Class solar flares.

 

ข้อมูลจากเว็บ solarsoft


จากรูป 1765 อยู่ด้านขวามือเยื้องไปบน ๆ น่ะครับ วันที่ 9 มิย 2556 เหลืออยู่จุดดับบนดวงอาทิตย์จุดเดียว ข้อมูลจาก solarham ข้างบนใหม่กว่าข้อมูลนี้ครับ เพราะมีจุดดับ 1767 เกิดขึ้นมาใหม่ครับ แต่รูปนี้ผมยกขึ้นมา เพราะต้องการให้พิจารณาดูว่าจากจุดดับ 1765 ที่เหลือจุดเดียว มีลักษณะเป็นยังไง และพื้นผิวดวงอาทิตย์ส่วนอื่นที่ไม่เรียกว่าจุดดับมีลักษณะเป็นยังไงเหมือนกัน ต่างกันอย่างไร ซึ่งก็มีบางส่วนเหมือนจุดดับ 1765 แต่ไม่เรียกเป็นจุดดับ เพราะไม่มีการประทุ ซึ่งเราคงจำจุดดับที่ให้ solar flare แบบ x 4ครั้ง ติดกัน 2วัน ได้ใช่ไหมครับก็มีลักษณะแบบนี้ คือมาจากพื้นผิวแบบจุดดับ และเกิดการประทุแบบไม่มีใครเข้าใจครับ ว่าทำไม และปล่อยพลังแรงมาก ต้องคอยดูกันต่อไปครับ