Infographic

สร้างและออกแบบสื่อ Infographic ความรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

E-Book

รวบรวมหนังสือ/เอกสารอิเล็กทรอนิกส์ ที่ผู้อ่านสามารถอ่านผ่านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

Science and Technology Article

รวบรวมบทความ/สื่อตีพิมพ์ ด้านวิทยาศาสตร์ เทคโนโลยี และนวัตกรรม

Mobile Application

Mobile Application ภายใต้ความร่วมมือของหน่วยงานในสังกัดกระทรวง

วิทยาศาสตร์ฟิสิกส์

ผึ้งเห็นภาพลวงตาเช่นเดียวกับมนุษย์

วันที่เผยแพร่: 
Monday, July 9, 2018
เจ้าของข้อมูล: 
http://www.scimath.org/article-science/item/7824-2018-01-10-08-47-45
รายละเอียด: 

ภาพลวงตา (Optical Illusions) หมายถึง ภาพที่ทำให้ความสามารถในการรับรู้และแปลความหมายของสิ่งที่มองเห็นผิดเพี้ยนไปจากความเป็นจริงหรือทำให้มองเห็นในรูปแบบที่แตกต่างจากความเป็นจริง โดยการมองเห็นภาพลวงตานั้นเป็นผลมาจากวิวัฒนาการด้านการประมวลผลภาพของสมอง

7824 1

ภาพที่ 1 ผึ้ง 
ที่มา designerpoint/Pixabay

           ภาพลวงตาทำให้เรามองเห็นตึกสูงระฟ้าที่อยู่ไกลออกไป ดูเล็กลงคล้ายแบบจำลองโครงสร้างอาคารสามมิติ ข้อมูลบริบทจึงเป็นข้อมูลสำคัญที่ช่วยให้ทราบว่า ในความเป็นจริงแล้วสิ่งปลูกสร้างนั้นมีความสูง  

           หากถามว่า มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตเพียงชนิดเดียวที่มองเห็นภาพลวงตาหรือไม่ ? การศึกษานี้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่า ผึ้งตัวน้อยก็สามารถมองเห็นภาพลวงตาได้เช่นเดียวกับมนุษย์ ทั้งนี้ผลการศึกษายังช่วยให้เข้าใจถึงวิวัฒนาการของการมองเห็นภาพลวงตาในสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์อื่นๆ ด้วย

มนุษย์มองเห็นภาพลวงตาได้อย่างไร?

           มนุษย์มองเห็นโดยการเรียนรู้ที่จะเห็น สมองของมนุษย์มีการพัฒนากลไกในมองหาความสัมพันธ์ของข้อมูล เพื่อนำความสัมพันธ์นั้นมาจับคู่ให้ความหมาย โดยมีปฏิสัมพันธ์กับข้อมูลบริบทแวดล้อมจนเกิดเป็นกระบวนการรับรู้ ซึ่งวิธีการที่แตกต่างกันที่ระบบมองเห็นประมวลผลและเกิดเป็นภาพลวงตานั้น ช่วยให้เข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการรู้คิดและการมองเห็นได้มากขึ้น

          มนุษย์มองเห็นภาพลวงตาต่างๆ มากมาย เช่น ภาพลวงตาที่เกิดจากการหักเหของแสง (Mirages) ภาพลวงตาที่เกี่ยวข้องกับขนาด รูปร่าง ความยาว หรือแม้กระทั่งสี เป็นต้น ทั้งนี้ภาพลวงตาจัดเป็นความผิดพลาดในการรับรู้ของมนุษย์ ซึ่งเป็นข้อมูลที่ช่วยให้ในการทำความเข้าใจรูปแบบในการประมวลผลจากการมองเห็นทั้งในมนุษย์และสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์อื่น ๆ โดยตัวอย่างภาพลวงตาที่ถูกใช้สำหรับการศึกษาอย่างกว้างขวางในมนุษย์ คือภาพลวงตาทางเรขาคณิต (Geometric illusions) อย่างภาพลวงตาเอ็บบิงก์เฮาส์ (Ebbinghaus illusion)

7824 2

ภาพที่  2 Ebbinghaus illusion เป็นภาพลวงตาที่ข้อมูลบริบทแวดล้อมที่แตกต่างกัน 
สามารถทำให้มองเห็นวัตถุที่มีขนาดเท่ากัน มีขนาดแตกต่างกันได้ 
ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/Ebbinghaus_illusion

          มนุษย์โดยทั่วไปสามารถรับรู้สิ่งต่างๆ ในโลกได้โดยใช้การประมวลผลข้อมูลองค์รวม (Global processing) ซึ่งเป็นแนวโน้มในการประมวลผลภาพโดยรวมของฉากมากกว่าการแยกประมวลผลรายละเอียดของแต่ละองค์ประกอบที่เฉพาะเจาะจง (Local processing) ซึ่งการประมวลผลข้อมูลองค์รวมนั้นส่งเสริมการรับรู้ภาพลวงตา ในขณะที่การประมวลผลที่เฉพาะเจาะจงไม่มีความเกี่ยวข้อง

          ความสามารถในการรับรู้ภาพลวงตาหลอกขนาดยังแตกต่างกันไปในสัตว์มีกระดูกสันหลังสายพันธุ์อื่น ๆ โดยการศึกษาก่อนหน้ามีข้อมูลระบุว่า โลมาปากขวด (Bottlenose dolphins), นกบาวเวอร์ (Bower Bird), ไก่เลี้ยง (Domestic chick) และปลาปลาเรดเทลสพลิทฟิน (Redtail splitfins) มองเห็นภาพลวงตาเอ็บบิงก์เฮาส์ได้เช่นเดียวกับมนุษย์   อย่างไรก็ตามสัตว์จำพวกนกพิราบ สุนัขบ้าน และไก่แจ้ (Bantam) มองเห็นในลักษณะของภาพลวงตากลมกลืน (Assimilation illusion) ในขณะที่ลิงบาบูน (Baboon) ไม่เข้าใจภาพลวงตาเหล่านั้น  และเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับการมองเห็นภาพลวงตาที่แตกต่างกันในสายพันธุ์ที่ของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน รวมถึงวิธีที่แมลงที่มีสมองขนาดเล็กมองเห็นภาพลวงตา นักวิทยาศาสตร์จึงพัฒนารูปแบบการทดลองโดยใช้ผึ้ง (Honeybee) เป็นกลุ่มตัวอย่าง

เหตุผลที่สัตว์รับรู้ภาพลวงตาได้แตกต่างกัน

         เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่สัตว์หลายชนิดมองเห็นภาพลวงตาเอ็บบิงก์เฮาส์ได้เหมือนกับมนุษย์ แต่ก็มีคำถามมากมายเช่นกันในสิ่งมีชีวิตที่เห็นต่าง ทีมวิจัยจึงได้ทำการศึกษาระเบียบวิธีวิจัย (Methodology) ก่อนหน้า เพื่อแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างเหล่านั้น ซึ่งจากหนึ่งตัวอย่างการศึกษาพบว่า นกพิราบ ไก่แจ้ และสุนัขเลี้ยง มองเห็นภาพลวงตาได้ในระยะประชิด กล่าวคือ สุนัขได้สัมผัสกับตัวเลือกที่ถูกต้องด้วยจมูกของเขา และนกสามารถจิกตัวเลือกที่ถูกต้องได้ ดังนั้นอาจมีความเป็นไปได้ที่ข้อจำกัดในเรื่องของระยะห่างในการมองเห็นจะส่งผลต่อความแตกต่างในรับรู้ภาพลวงตาที่ทำให้การรับรู้ขนาดผิดเพี้ยนไป ด้วยความรู้ดังกล่าว ทีมงานวิจัยจึงได้ทดสอบผึ้งโดยใช้เงื่อนไข 2 ข้อดังนี้

  • ระยะห่างในการมองเห็นที่ไม่ถูกจำกัด โดยผึ้งสามารถบินได้อย่างอิสระในระยะห่างจากภาพลวงตาหลอกขนาดก่อนการตัดสินใจ
  • ระยะห่างในการมองเห็นที่ถูกจำกัด โดยผึ้งจะสามารถมองภาพและตัดสินใจเกี่ยวกับภาพลวงตาได้ในระยะห่างที่ถูกกำหนดไว้

         ผึ้งเป็นสิ่งมีชีวิตในสายพันธุ์ที่มีความสำคัญสำหรับการทดสอบการมองเห็นและการรับรู้ เนื่องด้วยเข้าถึงได้ง่ายในการฝึกอบรมและช่วยให้สามารถวิเคราะห์เปรียบเทียบกับสัตว์มีกระดูกสันหลังได้อย่างมีประสิทธิภาพ

        ก่อนการทดลอง นักวิจัยได้มีการฝึกฝนผึ้งให้เลือกสิ่งเร้าขนาดใหญ่และเล็ก โดยสิ่งเร้าที่นักวิจัยใช้ในการทดลองนั้นมีพื้นฐานมาจากภาพลวงตา Delboeuf illusion ซึ่งเป็นภาพสี่เหลี่ยมสีดำขนาดใหญ่บนพื้นหลังสี่เหลี่ยมสีขาว และภาพสี่เหลี่ยมสีดำขนาดเล็กบนพื้นหลังสีขาว และทดสอบการตัดสินใจของผึ้งในการเลือกภาพลวงตาจากบริบทที่แตกต่างกันภายใต้เงื่อนไขของระยะห่างในการมองเห็นที่ถูกจำกัดและไม่จำกัด และจากการทดลองพบว่า ผึ้งที่อยู่ภายใต้เงื่อนไขของระยะห่างการมองเห็นที่ไม่ถูกจำกัดสามารถรับรู้ภาพลวงตาได้ ในขณะที่ผึ้งที่อยู่ภายใต้เงื่อนไขของระยะห่างที่ถูกจำกัดไว้จะไม่สามารถมองเห็นภาพลวงตาที่ลวงการรับรู้เกี่ยวกับขนาด

7824 3

ภาพที่ 3 แบบฝึกการมองเห็นภาพลวงตาของผึ้งและแบบทดสอบในการทดลอง 
ที่มา https://theconversation.com/which-square-is-bigger-honeybees-see-visual-...

         ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า การรับรู้ขนาดขึ้นอยู่กับเงื่อนไขในการมองเห็น ทั้งนี้ผลการศึกษายังอาจช่วยอธิบายในแง่ของวิวัฒนาการในการประมวลผลเกี่ยวกับการมองเห็นของสิ่งมีชีวิตได้

Delboeuf illusion เป็นภาพลวงตาทางเรขาคณิตอีกตัวอย่างหนึ่งที่มีความคล้ายคลึงกับภาพลวงตาเอ็บบิงก์เฮาส์ ซึ่งตัวอย่างที่เข้าใจง่ายของภาพลวงตาประเภทนี้เป็นภาพลวงตาของอาหารบนจาน โดยภาพลวงตาดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะทำให้อาหารในปริมาณที่เท่ากันดูน้อยเมื่อวางบนจานขนาดใหญ่และมีปริมาณมากเมื่อวางบนจานขนาดเล็ก 

7824 4

ภาพที่ 4 Delboeuf illusion 
ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/Delboeuf_illusion

อะไรคือเหตุผลสำหรับวิวัฒนาการในการมองเห็น?

         ภาพลวงตามีประโยชน์ เนื่องจากช่วยให้เราสามารถประมวลผลฉากที่ซับซ้อนเข้ากับข้อมูลหลายส่วน  และกลายเป็นภาพรวมโดยใช้บริบทแวดล้อมเป็นตัวช่วยในการรับรู้  อีกหนึ่งคำอธิบายสำหรับคำถามที่ว่า ทำไมชนิดสิ่งมีชีวิตในสายพันธุ์ที่แตกต่างกันอย่างมนุษย์และผึ้งจึงมองเห็นภาพลวงตาได้เช่นเดียวกันนั้น เป็นเพราะบรรพบุรุษมีความสามารถนี้ และรักษาไว้จนตลอดวิวัฒนาการ อย่างไรก็ตาม มีโอกาสอย่างมากที่วิวัฒนาการของการรับรู้ภาพลวงตาเป็นผลมาจากวิวัฒนาการแบบเบนเข้า (Convergent evolution) ซึ่งเป็นวิวัฒนาการในแบบที่สิ่งมีชีวิตที่ไม่ได้มีบรรพบุรุษร่วมกันมีลักษณะที่วิวัฒนาการได้ผลที่คล้ายคลึงกัน

        ทั้งนี้ความสามารถของผึ้งในการรับรู้ภาพลวงตาหลอก ขนาดในสภาพแวดล้อมที่สามารถบินได้อย่างอิสระมีผลต่อวิวัฒนาการของดอกไม้ กล่าวคือ ดอกไม้อาจมีการพัฒนาเพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถของผึ้งในการมองเห็นภาพลวงตาที่ทำให้พื้นที่ของน้ำหวานจากเกสรดอกไม้ดูน่าสนใจมากขึ้น  ซึ่งดอก Wurmbea เป็นหนึ่งในประเภทของดอกไม้ที่มีคุณสมบัติของภาพลวงตาคอยล่อผึ้งให้เข้ามาผสมเกสร

         อย่างไรก็ดี ผลศึกษาที่สำคัญจากการศึกษาครั้งนี้คือ บริบทแวดล้อมสามารถทำให้ฉากต่างๆ แตกต่างไปจากความเป็นจริงได้ ซึ่งนั่นเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึงเมื่อต้องทำงานเกี่ยวกับการมองเห็นในมนุษย์หรือสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์อื่น ๆ

Hits 4 ครั้ง

6 วิธีประหยัดไฟฟ้า ลดการใช้พลังงานภายในบ้าน

วันที่: 
Friday, July 6, 2018

1. คอมพิวเตอร์ ตั้งค่าให้คอมพิวเตอร์ Sleeps เมื่อไม่ได้ใช้งานเป็นเวลานานๆ
2. หลอดไฟ ทำความสะอาดหลอดไฟอย่างน้อย 4 ครั้ง/ปี ใช้หลอดประหยัดพลังงาน หรือ หลอด LED
3. ม่านกันแดด ใช้ม่านหรือมู่ลี่กันแสงแดดส่องเข้าตัวอาคาร
4. ฉนวน บุฉนวนตามหลังคา และฝาผนัง เพื่อป้องกันความร้อนจากนอกบ้าน
5. เครื่องปรับอากาศ ปิดเครื่องปรับอากาศทุกครั้งเมื่อไม่ได้อยู่ในห้อง หรือตั้งเวลาปิด
6. ต้นไม้ ปลูกพืชคลุมดินเพื่อช่วยลดความร้อน และช่วยความชื้นให้กับดิน ทำให้ตัวบ้านเย็นขึ้นด้วย

แหล่งที่มา: 
https://ienergyguru.com/2015/12/6-วิธีประหยัดไฟฟ้า/
ภาพประกอบ: 

การไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทร

วันที่เผยแพร่: 
Tuesday, May 15, 2018
เจ้าของข้อมูล: 
http://www.scimath.org/article-earthscience/item/348-surfacecurrents
รายละเอียด: 

น้ำเป็นของไหลเช่นเดียวกับอากาศ การไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรจึงมี ลักษณะคล้ายการไหลเวียนของกระแสลมในบรรยากาศ หากแต่การไหลเวียนของกระแสน้ำ มีอุปสรรคขวางกั้น เนื่องจากหนึ่งในสามของพื้นผิวโลกเป็นแผ่นดิน ดังนั้นการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทรจึงไม่ปรากฏรูปแบบที่ชัดเจนเหมือนดัง กระแสลม ข้อแตกต่างอีกประการหนึ่ง น้ำทะเลในมหาสมุทรมีความเค็มไม่เท่ากัน น้ำทะเลที่เค็มกว่ามีความหนาแน่นสูงจะเคลื่อนไปแทนที่น้ำทะเลที่มีความหนา แน่นต่ำ เราจึงแบ่งการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทรเป็น 2 ประเภทคือ กระแสน้ำบริเวณพื้นผิว (Surface currents) และกระแสน้ำลึก (Deep currents)

การไหลเวียนของกระแสน้ำบริเวณพื้นผิวมหาสมุทร 
          กระแสน้ำพื้นผิวมหาสมุทรเกิดขึ้นเนื่องจากความฝืดของอากาศกับผิวน้ำใน มหาสมุทร กระแสลมเคลื่อนที่ด้วยความแตกต่างของพลังงานจากดวงอาทิตย์ซึ่ง อากาศสะสมไว้ พลังงานจากอากาศถ่ายทอดลงสู่ผิวน้ำอีกทีหนึ่ง กระแสลมพัดพาให้กระแสน้ำเคลื่อนที่ไปในทางเดียวกัน ภาพที่ 1 แสดงให้เห็นว่า ลมสินค้าตะวันออกบริเวณใกล้เส้นศูนย์สูตร มีอิทธิพลพัดให้น้ำในมหาสมุทรเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันตก และลมตะวันตกใน บริเวณใกล้ขั้วโลก มีอิทธิพลพัดให้น้ำในมหาสมุทรเคลื่อนตัวไปทางทิศตะวันออก การไหลของน้ำในมหาสมุทรเคลื่อนที่เป็นรูปวงเวียน ในทิศทางตามเข็มนาฬิกาในซีกโลกเหนือ และในทิศทางทวนเข็มนาฬิกาในซีกโลกใต้


ภาพที่ 1  อิทธิพลของกระแสลมต่อกระแสน้ำในมหาสมุทร

          ทรงกลมของโลกทำให้น้ำในมหาสมุทรมีอุณหภูมิแตกต่างกัน พลังงานจากดวงอาทิตย์ตกกระทบบริเวณศูนย์สูตรมากกว่าขั้วโลก น้ำทะเลบริเวณเส้นศูนย์สูตรมีอุณหภูมิสูงจึงไหลไปทางขั้วโลก ในขณะที่น้ำทะเลบริเวณขั้วโลกมีอุณหภูมิต่ำกว่าไหลเข้ามาแทนที่ (ภาพที่ 2)  เนื่องจากน้ำมีคุณสมบัติในการเก็บความร้อนได้ดีกว่าพื้นดินกล่าวคือ ใช้เวลาในการสะสมความร้อน และเย็นตัวลงนานกว่าพื้นดิน  ดังนั้นกระแสน้ำพบพื้นผิวมหาสมุทรจึงพัดพาพลังงานความร้อนไปด้วยเป็นระยะทางไกล ทำให้เกิดผลกระทบต่อภูมิอากาศ และระบบนิเวศบนพื้นที่ชายฝั่งเป็นอย่างยิ่ง 

          อย่างก็ตาม อิทธิพลของกระแสลมส่งผลกระทบกระแสน้ำในมหาสมุทร เพียงความลึก 1 กิโลเมตรเท่านั้น นั่นหมายถึง การไหลเวียนของกระแสน้ำผิวพื้น มีอิทธิพลต่อน้ำในมหาสมุทรประมาณร้อยละ 10


ภาพที่ 2  กระแสน้ำพื้นผิวมหาสมุทร

การไหลเวียนของกระแสน้ำลึกในมหาสมุทร
          น้ำทะเลมีรสเค็ม เนื่องจากมีเกลือซึ่งประกอบด้วยแร่ธาตุต่างๆ ปะปนอยู่ในรูปของสารละลาย ในน้ำทะเล 1 ลิตร (1,000 กรัม) มีเกลืออยู่ 35 กรัม  ในบริเวณที่น้ำทะเลอุณหภูมิสูง เช่น ใจกลางมหาสมุทรบริเวณเส้นศูนย์สูตร แสงแดดมีความเข้มสูง ทำให้น้ำในมหาสมุทรระเหยเป็นไอน้ำ ทิ้งแร่ธาตุที่ตกค้างไว้ในจนน้ำทะเลมีความเข้มของเกลือมาก แต่ในที่หนาวเย็นที่บริเวณขั้วโลก แสงแดดตกกระทำพื้นผิวโลกเป็นมุมเฉียง พลังงานที่ตกกระทบน้อย ปริมาณการระเหยของน้ำทะเลย่อมน้อยตามไปด้วย ความเข้มของเกลือจึงไม่มาก ในบริเวณใกล้ปากแม่น้ำ ความเข้มของเกลือจะน้อยเนื่องจาก อิทธิพลของน้ำจืดจากแม่น้ำลำคลอง ทำให้น้ำทะเลเจือจาง

          เกลือในทะเลและมหาสมุทรมีกำเนิดมาจากแร่ธาตุบนพื้นโลก น้ำเป็นตัวทำละลายที่ดี น้ำฝนละลายก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศทำให้มีฤทธิ์เป็นกรดอ่อนๆ น้ำที่อยู่บนพื้นโลกละลายแร่ธาตุในหินและดิน และไหลรวมกันเป็นแม่น้ำลำธาร ไปสะสมกันในมหาสมุทร สารละลายเกลือเหล่านี้อยู่ในประจุของแร่ธาตุที่สำคัญได้แก่ ประจุโซเดียม (Na+)และประจุคลอไรด์ (Cl-) เมื่อน้ำระเหยออกไป ประจุเหล่านี้รวมตัวกันเป็นสารประกอบ ได้แก่ เกลือแกง (NaCl)

          น้ำทะเลในแต่ละส่วนของโลกมีความเค็มไม่เท่ากัน และมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน น้ำทะเลที่มีความหนาแน่นสูงย่อมไหลไปแทนที่น้ำ ทะเลที่มีความหนาแน่นต่ำ การหมุนเวียนของกระแสน้ำลึกมีปัจจัยที่สำคัญ 2 ประการคือ ความร้อน (Thermo)  และเกลือ (Haline) เราเรียกการไหลเวียนในลักษณะนี้ว่า “เทอร์โมฮาลีน” (Thermohaline) 


ภาพที่ 3  การไหลเวียนของน้ำลึกในมหาสมุทร

          วงจรการไหลเวียนของกระแสน้ำลึกในมหาสมุทรมีชื่อเรียกว่า “แถบสายพานยักษ์” (Great conveyor belt) น้ำทะเลความหนาแน่นสูงอุณหภูมิต่ำจมตัวลงสู่ท้องมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือไหลลึกลงทางใต้ แล้วเลี้ยวไปทางตะวันออก ขณะที่มันไหลผ่านมหาสมุทรอินเดียอุณหภูมิจะสูงขึ้น และลอยตัวขึ้นทางตอนเหนือของมหาสมุทรแปซิฟิก (ภาพที่ 3)

          น้ำทะเลความหนาแน่นต่ำอุณหภูมิสูงจากมหาสมุทรแปซิฟิก ไหลวกกลับผ่านมหาสมุทรอินเดียลงมาทางมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ แล้วไหลย้อนมาทางมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ กระแสน้ำมีความเค็มมากขึ้นเนื่องจากการระเหยของน้ำประกอบกับการเดินทางเข้าใกล้ขั้วโลกทำให้อุณหภูมิต่ำลง จนจมตัวลงอีกครั้งเป็นการครบรอบวงจร ใช้เวลาประมาณ 500–2,000 ปี การไหลเวียนเช่นนี้ส่งผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศในระยะยาว อาทิเช่น ยุคน้ำแข็งเล็ก ในยุโรปเมื่อคริสต์ศตวรรษที่ 17 อิทธิพลของการไหลเวียนแบบเทอร์โมฮาลีน มีอิทธิพลต่อน้ำในมหาสมุทรประมาณร้อยละ 90

Hits 42 ครั้ง

การคำนวณตำแหน่งดาวอย่างง่าย

วันที่เผยแพร่: 
Tuesday, May 15, 2018
เจ้าของข้อมูล: 
http://www.scimath.org/article-earthscience/item/363-diurnal-motion
รายละเอียด: 

ตำแหน่งของดาวบนท้องฟ้าเปลี่ยนแปลง(การเคลื่อนที่ของทรงกลมท้องฟ้า) เนื่องจากการหมุนรอบตัวเองของโลก และการที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์  มนุษย์ได้พัฒนาความรู้ทางคณิตศาสตร์จากการสังเกตการณ์ท้องฟ้า มาประยุกต์สร้างเป็นนาฬิกาและปฏิทิน เพื่อการบอกเวลา  ในการสังเกตการณ์ท้องฟ้านั้น เราสามารถคำนวณตำแหน่งของดาวบนท้องฟ้าได้อย่างง่ายดายด้วยวิธีบัญญัติไตรยางค์

• การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งเนื่องจาก โลกหมุนรอบตัวเอง (Diurnal motion)
           โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ ใช้เวลา 24 ชั่วโมง 
           24 ชั่วโมง ตำแหน่งของดาว (มุมที่ทำกับขั้วฟ้า) เปลี่ยนแปลง 360 องศา 
           1 ชั่วโมง  ตำแหน่งของดาวเปลี่ยนแปลง = 360 / 24 = 15 องศา
           1 นาที ตำแหน่งของดาวเปลี่ยนแปลง = 15 / 60 = 0.25 องศา

ตัวอย่างที่ 1 
ดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออก เวลา 06.00 น. ไปตกยังทิศตะวันตก เวลา 18.00 น.  ใช้เวลา 12 ชั่วโมง  คิดเป็นมุมได้ 180 องศา 
ดังนั้น 1 ชั่วโมง ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ = 180 / 12 = 15 องศา 
เพราะฉะนั้นในเวลา  09.00 น.  ดวงอาทิตย์จะอยู่สูงจากขอบฟ้าด้านทิศตะวันออก = (9 – 6) x 15 = 45 องศา 
หมายเหตุ: ตัวเลขการขึ้น-ตก ของดวงอาทิตย์ เป็นตัวเลขสมมติ

ตัวอย่างที่ 2
เรามองเห็นกลุ่มดาวนายพรานอยู่เหนือศรีษะ เวลา 21.00 น. อยากทราบว่ากลุ่มดาวนายพรานจะตกเวลาเท่าไร 
ใน 1 ชั่วโมง ดาวบนเส้นศูนย์สูตรฟ้าเคลื่อนที่ไปทางตะวันตก เป็นมุม  = 180 / 12 = 15 องศา 
จุดเหนือศีรษะ ทำมุมกับ ขอบฟ้าด้านทิศตะวันตก = 90 องศา
ดังนั้นกลุ่มดาวนายพรานจะเคลื่อนไปอยู่ที่ขอบฟ้าด้านทิศตะวันตก ใช้เวลา  = 90/15 = 6 ชั่วโมง 
เพราะฉะนั้นกลุ่มดาวนายพรานจะตกเวลา = 21.00 + 6.00 (– 24.00) ชั่วโมง = 03.00 นาฬิกาของวันรุ่งขึ้น

ตัวอย่างที่ 3
เรามองเห็นดวงอาทิตย์อยู่สูงเหนือขอบฟ้าด้านทิศตะวันตก เป็นระยะสูง 4 เท่า ของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 
อยากทราบว่า ดวงอาทิตย์จะสัมผัสขอบฟ้าภายในเวลากี่นาที 
 ขนาดเชิงมุมของเส้นผ่านศูนย์กลางดวงอาทิตย์ = 0.5 องศา
ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไป 4 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง = 4 x 0.5 = 2 องศา
 1 ชั่วโมง ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ = 180 / 12 = 15 องศา 
ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ 1 องศา ใช้เวลา = 60/15 = 4 นาที   
 ดังนั้นย่อมใช้เวลา = 2 x 4 = 8 นาที กว่าดวงอาทิตย์จะสัมผัสขอบฟ้า

• การ เปลี่ยนแปลงตำแหน่งเนื่องจากโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์
โลก โคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ ใช้เวลา 1 ปี หรือ 365 วัน 
1 ปี ตำแหน่งของดาวเปลี่ยนแปลง 360 องศา (มุมที่ทำกับขั้วฟ้า)
1 วัน ตำแหน่งของดาวเปลี่ยนแปลง 360 / 365 ≈ 1 องศา  
นั่นหมายความว่า ดาวขึ้นเร็วขึ้นวันละ 1 องศา


การเปลี่ยนตำแหน่งของดาวเนื่องจากโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์

ตัวอย่างที่ 4
วันที่ 1 มกราคม กลุ่มดาวนายพรานขึ้นเวลา 18.30 น. 
อยากทราบ ว่า ในเวลาเดียวกัน ของวันที่ 1 กุมภาพันธ์ ตำแหน่งของกลุ่มดาวนายพรานจะสูงเหนือขอบฟ้ากี่องศา
 1 วัน ตำแหน่งของดาวเปลี่ยนแปลง 360 / 365 = 1 องศา  
 31 วัน ตำแหน่งของดาวเปลี่ยนแปลง = 1 x 31 = 31 องศา  
เพราะฉะนั้นในวันที่ 1 กุมภาพันธ์ เวลา 18.30 น. กลุ่มดาวนายพรานจะสูงเหนือขอบฟ้าด้านทิศตะวันออก 31 องศา

Hits 51 ครั้ง

ผึ้งเห็นภาพลวงตาเช่นเดียวกับมนุษย์

วันที่เผยแพร่: 
Sunday, April 15, 2018
เจ้าของข้อมูล: 
http://www.scimath.org/article-science/item/7824-2018-01-10-08-47-45
รายละเอียด: 

ภาพลวงตา (Optical Illusions) หมายถึง ภาพที่ทำให้ความสามารถในการรับรู้และแปลความหมายของสิ่งที่มองเห็นผิดเพี้ยนไปจากความเป็นจริงหรือทำให้มองเห็นในรูปแบบที่แตกต่างจากความเป็นจริง โดยการมองเห็นภาพลวงตานั้นเป็นผลมาจากวิวัฒนาการด้านการประมวลผลภาพของสมอง

7824 1

ภาพที่ 1 ผึ้ง 
ที่มา designerpoint/Pixabay

           ภาพลวงตาทำให้เรามองเห็นตึกสูงระฟ้าที่อยู่ไกลออกไป ดูเล็กลงคล้ายแบบจำลองโครงสร้างอาคารสามมิติ ข้อมูลบริบทจึงเป็นข้อมูลสำคัญที่ช่วยให้ทราบว่า ในความเป็นจริงแล้วสิ่งปลูกสร้างนั้นมีความสูง  

           หากถามว่า มนุษย์เป็นสิ่งมีชีวิตเพียงชนิดเดียวที่มองเห็นภาพลวงตาหรือไม่ ? การศึกษานี้แสดงให้เห็นเป็นครั้งแรกว่า ผึ้งตัวน้อยก็สามารถมองเห็นภาพลวงตาได้เช่นเดียวกับมนุษย์ ทั้งนี้ผลการศึกษายังช่วยให้เข้าใจถึงวิวัฒนาการของการมองเห็นภาพลวงตาในสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์อื่นๆ ด้วย

มนุษย์มองเห็นภาพลวงตาได้อย่างไร?

           มนุษย์มองเห็นโดยการเรียนรู้ที่จะเห็น สมองของมนุษย์มีการพัฒนากลไกในมองหาความสัมพันธ์ของข้อมูล เพื่อนำความสัมพันธ์นั้นมาจับคู่ให้ความหมาย โดยมีปฏิสัมพันธ์กับข้อมูลบริบทแวดล้อมจนเกิดเป็นกระบวนการรับรู้ ซึ่งวิธีการที่แตกต่างกันที่ระบบมองเห็นประมวลผลและเกิดเป็นภาพลวงตานั้น ช่วยให้เข้าใจเกี่ยวกับกระบวนการรู้คิดและการมองเห็นได้มากขึ้น

          มนุษย์มองเห็นภาพลวงตาต่างๆ มากมาย เช่น ภาพลวงตาที่เกิดจากการหักเหของแสง (Mirages) ภาพลวงตาที่เกี่ยวข้องกับขนาด รูปร่าง ความยาว หรือแม้กระทั่งสี เป็นต้น ทั้งนี้ภาพลวงตาจัดเป็นความผิดพลาดในการรับรู้ของมนุษย์ ซึ่งเป็นข้อมูลที่ช่วยให้ในการทำความเข้าใจรูปแบบในการประมวลผลจากการมองเห็นทั้งในมนุษย์และสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์อื่น ๆ โดยตัวอย่างภาพลวงตาที่ถูกใช้สำหรับการศึกษาอย่างกว้างขวางในมนุษย์ คือภาพลวงตาทางเรขาคณิต (Geometric illusions) อย่างภาพลวงตาเอ็บบิงก์เฮาส์ (Ebbinghaus illusion)

7824 2

ภาพที่  2 Ebbinghaus illusion เป็นภาพลวงตาที่ข้อมูลบริบทแวดล้อมที่แตกต่างกัน 
สามารถทำให้มองเห็นวัตถุที่มีขนาดเท่ากัน มีขนาดแตกต่างกันได้ 
ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/Ebbinghaus_illusion

          มนุษย์โดยทั่วไปสามารถรับรู้สิ่งต่างๆ ในโลกได้โดยใช้การประมวลผลข้อมูลองค์รวม (Global processing) ซึ่งเป็นแนวโน้มในการประมวลผลภาพโดยรวมของฉากมากกว่าการแยกประมวลผลรายละเอียดของแต่ละองค์ประกอบที่เฉพาะเจาะจง (Local processing) ซึ่งการประมวลผลข้อมูลองค์รวมนั้นส่งเสริมการรับรู้ภาพลวงตา ในขณะที่การประมวลผลที่เฉพาะเจาะจงไม่มีความเกี่ยวข้อง

          ความสามารถในการรับรู้ภาพลวงตาหลอกขนาดยังแตกต่างกันไปในสัตว์มีกระดูกสันหลังสายพันธุ์อื่น ๆ โดยการศึกษาก่อนหน้ามีข้อมูลระบุว่า โลมาปากขวด (Bottlenose dolphins), นกบาวเวอร์ (Bower Bird), ไก่เลี้ยง (Domestic chick) และปลาปลาเรดเทลสพลิทฟิน (Redtail splitfins) มองเห็นภาพลวงตาเอ็บบิงก์เฮาส์ได้เช่นเดียวกับมนุษย์   อย่างไรก็ตามสัตว์จำพวกนกพิราบ สุนัขบ้าน และไก่แจ้ (Bantam) มองเห็นในลักษณะของภาพลวงตากลมกลืน (Assimilation illusion) ในขณะที่ลิงบาบูน (Baboon) ไม่เข้าใจภาพลวงตาเหล่านั้น  และเพื่อทำความเข้าใจเกี่ยวกับการมองเห็นภาพลวงตาที่แตกต่างกันในสายพันธุ์ที่ของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างกัน รวมถึงวิธีที่แมลงที่มีสมองขนาดเล็กมองเห็นภาพลวงตา นักวิทยาศาสตร์จึงพัฒนารูปแบบการทดลองโดยใช้ผึ้ง (Honeybee) เป็นกลุ่มตัวอย่าง

เหตุผลที่สัตว์รับรู้ภาพลวงตาได้แตกต่างกัน

         เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่สัตว์หลายชนิดมองเห็นภาพลวงตาเอ็บบิงก์เฮาส์ได้เหมือนกับมนุษย์ แต่ก็มีคำถามมากมายเช่นกันในสิ่งมีชีวิตที่เห็นต่าง ทีมวิจัยจึงได้ทำการศึกษาระเบียบวิธีวิจัย (Methodology) ก่อนหน้า เพื่อแสดงให้เห็นถึงความแตกต่างเหล่านั้น ซึ่งจากหนึ่งตัวอย่างการศึกษาพบว่า นกพิราบ ไก่แจ้ และสุนัขเลี้ยง มองเห็นภาพลวงตาได้ในระยะประชิด กล่าวคือ สุนัขได้สัมผัสกับตัวเลือกที่ถูกต้องด้วยจมูกของเขา และนกสามารถจิกตัวเลือกที่ถูกต้องได้ ดังนั้นอาจมีความเป็นไปได้ที่ข้อจำกัดในเรื่องของระยะห่างในการมองเห็นจะส่งผลต่อความแตกต่างในรับรู้ภาพลวงตาที่ทำให้การรับรู้ขนาดผิดเพี้ยนไป ด้วยความรู้ดังกล่าว ทีมงานวิจัยจึงได้ทดสอบผึ้งโดยใช้เงื่อนไข 2 ข้อดังนี้

  • ระยะห่างในการมองเห็นที่ไม่ถูกจำกัด โดยผึ้งสามารถบินได้อย่างอิสระในระยะห่างจากภาพลวงตาหลอกขนาดก่อนการตัดสินใจ
  • ระยะห่างในการมองเห็นที่ถูกจำกัด โดยผึ้งจะสามารถมองภาพและตัดสินใจเกี่ยวกับภาพลวงตาได้ในระยะห่างที่ถูกกำหนดไว้

         ผึ้งเป็นสิ่งมีชีวิตในสายพันธุ์ที่มีความสำคัญสำหรับการทดสอบการมองเห็นและการรับรู้ เนื่องด้วยเข้าถึงได้ง่ายในการฝึกอบรมและช่วยให้สามารถวิเคราะห์เปรียบเทียบกับสัตว์มีกระดูกสันหลังได้อย่างมีประสิทธิภาพ

        ก่อนการทดลอง นักวิจัยได้มีการฝึกฝนผึ้งให้เลือกสิ่งเร้าขนาดใหญ่และเล็ก โดยสิ่งเร้าที่นักวิจัยใช้ในการทดลองนั้นมีพื้นฐานมาจากภาพลวงตา Delboeuf illusion ซึ่งเป็นภาพสี่เหลี่ยมสีดำขนาดใหญ่บนพื้นหลังสี่เหลี่ยมสีขาว และภาพสี่เหลี่ยมสีดำขนาดเล็กบนพื้นหลังสีขาว และทดสอบการตัดสินใจของผึ้งในการเลือกภาพลวงตาจากบริบทที่แตกต่างกันภายใต้เงื่อนไขของระยะห่างในการมองเห็นที่ถูกจำกัดและไม่จำกัด และจากการทดลองพบว่า ผึ้งที่อยู่ภายใต้เงื่อนไขของระยะห่างการมองเห็นที่ไม่ถูกจำกัดสามารถรับรู้ภาพลวงตาได้ ในขณะที่ผึ้งที่อยู่ภายใต้เงื่อนไขของระยะห่างที่ถูกจำกัดไว้จะไม่สามารถมองเห็นภาพลวงตาที่ลวงการรับรู้เกี่ยวกับขนาด

7824 3

ภาพที่ 3 แบบฝึกการมองเห็นภาพลวงตาของผึ้งและแบบทดสอบในการทดลอง 
ที่มา https://theconversation.com/which-square-is-bigger-honeybees-see-visual-...

         ผลการวิจัยแสดงให้เห็นว่า การรับรู้ขนาดขึ้นอยู่กับเงื่อนไขในการมองเห็น ทั้งนี้ผลการศึกษายังอาจช่วยอธิบายในแง่ของวิวัฒนาการในการประมวลผลเกี่ยวกับการมองเห็นของสิ่งมีชีวิตได้

Delboeuf illusion เป็นภาพลวงตาทางเรขาคณิตอีกตัวอย่างหนึ่งที่มีความคล้ายคลึงกับภาพลวงตาเอ็บบิงก์เฮาส์ ซึ่งตัวอย่างที่เข้าใจง่ายของภาพลวงตาประเภทนี้เป็นภาพลวงตาของอาหารบนจาน โดยภาพลวงตาดังกล่าวมีแนวโน้มที่จะทำให้อาหารในปริมาณที่เท่ากันดูน้อยเมื่อวางบนจานขนาดใหญ่และมีปริมาณมากเมื่อวางบนจานขนาดเล็ก 

7824 4

ภาพที่ 4 Delboeuf illusion 
ที่มา https://en.wikipedia.org/wiki/Delboeuf_illusion

อะไรคือเหตุผลสำหรับวิวัฒนาการในการมองเห็น?

         ภาพลวงตามีประโยชน์ เนื่องจากช่วยให้เราสามารถประมวลผลฉากที่ซับซ้อนเข้ากับข้อมูลหลายส่วน  และกลายเป็นภาพรวมโดยใช้บริบทแวดล้อมเป็นตัวช่วยในการรับรู้  อีกหนึ่งคำอธิบายสำหรับคำถามที่ว่า ทำไมชนิดสิ่งมีชีวิตในสายพันธุ์ที่แตกต่างกันอย่างมนุษย์และผึ้งจึงมองเห็นภาพลวงตาได้เช่นเดียวกันนั้น เป็นเพราะบรรพบุรุษมีความสามารถนี้ และรักษาไว้จนตลอดวิวัฒนาการ อย่างไรก็ตาม มีโอกาสอย่างมากที่วิวัฒนาการของการรับรู้ภาพลวงตาเป็นผลมาจากวิวัฒนาการแบบเบนเข้า (Convergent evolution) ซึ่งเป็นวิวัฒนาการในแบบที่สิ่งมีชีวิตที่ไม่ได้มีบรรพบุรุษร่วมกันมีลักษณะที่วิวัฒนาการได้ผลที่คล้ายคลึงกัน

        ทั้งนี้ความสามารถของผึ้งในการรับรู้ภาพลวงตาหลอก ขนาดในสภาพแวดล้อมที่สามารถบินได้อย่างอิสระมีผลต่อวิวัฒนาการของดอกไม้ กล่าวคือ ดอกไม้อาจมีการพัฒนาเพื่อใช้ประโยชน์จากความสามารถของผึ้งในการมองเห็นภาพลวงตาที่ทำให้พื้นที่ของน้ำหวานจากเกสรดอกไม้ดูน่าสนใจมากขึ้น  ซึ่งดอก Wurmbea เป็นหนึ่งในประเภทของดอกไม้ที่มีคุณสมบัติของภาพลวงตาคอยล่อผึ้งให้เข้ามาผสมเกสร

         อย่างไรก็ดี ผลศึกษาที่สำคัญจากการศึกษาครั้งนี้คือ บริบทแวดล้อมสามารถทำให้ฉากต่างๆ แตกต่างไปจากความเป็นจริงได้ ซึ่งนั่นเป็นสิ่งที่ต้องคำนึงถึงเมื่อต้องทำงานเกี่ยวกับการมองเห็นในมนุษย์หรือสิ่งมีชีวิตสายพันธุ์อื่น ๆ

Hits 185 ครั้ง

ทำไมเราจึงเห็นดาวศุกร์ผ่านกล้องโทรทรรศน์เป็นเสี้ยวสว่าง?

วันที่เผยแพร่: 
Sunday, April 15, 2018
เจ้าของข้อมูล: 
http://www.narit.or.th/index.php/astronomy-article/2880-venus-telescope
รายละเอียด: 

ตั้งแต่เดือนมกราคม 2560 หากสังเกตท้องฟ้าทางทิศตะวันตกในช่วงดวงอาทิตย์เริ่มลับขอบฟ้า ดาวเด่นดวงแรกที่เราสังเกตเห็นชัดด้วยตาเปล่าคือ “ดาวศุกร์”

เมื่อมองด้วยตาเปล่าจะมองเห็นดาวศุกร์เป็นจุดสว่างเล็กๆ หากใช้กล้องโทรทรรศน์หรือกล้องส่องทางไกลจะเห็นว่า ดาวศุกร์ที่สุกสว่างบนท้องฟ้านั้น มีลักษณะเป็นเสี้ยวคล้ายกับดวงจันทร์ที่เราคุ้นตาอยู่ทุกเดือน จนบางครั้งอาจแปลกใจว่าที่เราเห็นผ่านกล้องโทรทรรศน์นั้นคือดาวศุกร์หรือดวงจันทร์ ในช่วงนี้ดาวศุกร์จะมีเสี้ยวสว่างที่บางลง และมีขนาดปรากฏใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ อีกประมาณ 2 สัปดาห์ จะเริ่มสังเกตดาวศุกร์ได้ยากขึ้น และหลังจากดาวศุกร์ผ่านตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์ ในวันที่ 25 มีนาคม 2560 เราจะกลับมาสังเกตเห็นดาวศุกร์ได้อีกครั้งทางทิศตะวันออกในช่วงเช้ามืดก่อนดวงอาทิตยขึ้น และปรากฎเป็นเสี้ยวที่หนาขึ้นเรื่อยๆ หากเฝ้าติดตามดาวศุกร์ทุกวัน จะสามารถเห็นการเปลี่ยนแปลงของเฟส หรือเสี้ยวสว่างของดาวศุกร์ได้อย่างชัดเจน 

 

ภาพถ่ายดาวศุกร์ ช่วงเดือนมกราคม ถึงกุมภาพันธ์ ในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต โดยกล้องโทรทรรศน์ขนาด 0.7 เมตร ณ หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ อุทยานแห่งชาติดอยอินทนนท์ เชียงใหม่ (บันทึกภาพโดย : ดร.ศรัณย์ โปษยะจินดา รองผู้อำนวยการ,ธนกฤต  สันติคุณาภรต์ เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ชำนาญการ)

 

ภาพแสดงการโคจรรอบดวงอาทิตย์ของดาวศุกร์

 

        ปรากฏการณ์ดังกล่าว นับเป็นเรื่องปกติของการสังเกตการณ์ดาวศุกร์จากมุมมองของผู้สังเกตบนโลก ดาวศุกร์เป็นดาวเคราะห์วงใน (Inferior Planet) อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าโลก เมื่อดาวศุกร์สว่างเต็มดวงจะเป็นช่วงที่ดาวศุกร์เคลื่อนที่ไปด้านหลังดวงอาทิตย์เสมอ ทำให้เราไม่สามารถมองเห็นดาวศุกร์ในลักษณะเต็มดวงได้ เมื่อดาวศุกร์โคจรออกจากด้านหลังดวงอาทิตย์ ดาวศุกร์ก็จะเริ่มมีลักษณะแหว่งไปทีละน้อย ตามลักษณะปรากฎที่เราสังเกตเห็นจากโลก และเมื่อดาวศุกร์โคจรเข้ามาใกล้โลก จะสังเกตเห็นดาวศุกร์มีเสี้ยวสว่างบางลง แต่มีขนาดใหญ่มากขึ้น (ซึ่งตรงกับช่วงเดือนกุมภาพันธ์นี้) ต่อจากนั้นดาวศุกร์จะโคจรมาอยู่ด้านหน้าดวงอาทิตย์ เราจะไม่สามารถมองเห็นดาวศุกร์ได้ เนื่องจากถูกแสงดวงอาทิตย์บดบัง และจะเริ่มกลายเป็นเสี้ยวบาง ๆ อีกครั้งเมื่อโคจรห่างออกไป

        แต่ในบางครั้ง เมื่อดาวศุกร์โคจรผ่านหน้าดวงอาทิตย์ เราจะมีโอกาสสังเกตเห็นดาวศุกร์ในลักษณะเป็น “เงาดำ” หรือที่เรียกกันว่า “ปรากฏการณ์ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์” (ครั้งล่าสุดเกิดเมื่อวันที่ 6 มิถุนายน 2555) ในแต่ละครั้งต้องใช้เวลากว่า 100 ปี ซึ่งจะเกิดขึ้นอีกครั้ง ในวันที่ 11 ธันวาคม พ.ศ. 2660 

 

ภาพปรากฏการณ์ดาวศุกร์ผ่านหน้าดวงอาทิตย์ เมื่อวันที่ 6 มิถุนายน 2555

 

เกร็ดความรู้เกี่ยวกับดาวศุกร์ 

        ดาวศุกร์ ขึ้นชื่อว่าเป็น “ฝาแฝดของโลกหรือน้องสาวของโลก” เนื่องจากดาวศุกร์มีขนาดใกล้เคียงกับโลกมาก ดาวศุกร์โคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ ใช้เวลาประมาณ 224 วัน ชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์ ประกอบด้วย คาร์บอนไดออกไซด์ 96.5% ไนโตรเจน 3.5% 

        ดาวศุกร์มีลักษณะแตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ คือ ดาวศุกร์หมนุรอบตัวเอง ในทิศตามเข็มนาฬิกา (ดาวเคราะห์ดวงอื่นหมุนทวนเข็มนาฬิกา) หมายความว่า หากเราไปยืนอยู่บนดาวศุกร์ จะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันตก และตกทางทิศตะวันออก ตรงข้ามกับโลกของเรา

        นอกจากนี้ โลกและดาวศุกร์ยังเกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก (Green House Effect) แต่บนดาวศุกร์เป็นปรากฏการณ์เรือนกระจกแบบกู่ไม่กลับ (Runaway Green House Effect) ดาวศุกร์จึงเป็นดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งที่นักดาราศาสตร์ให้ความสนใจศึกษาวิจัยปรากฏการณ์เรือนกระจก ซึ่งสามารถนำเอาองค์ความรู้ที่ได้จากดาวศุกร์มาใช้ในการศึกษาการเกิดภาวะเรื่อนกระจกบนโลกของเราได้เช่นกัน

        และนี่ก็เป็นอีกเหตุผลหนึ่งที่ทำให้มนุษย์ต้องศึกษาดาวเคราะห์ดวงอื่น นอกเหนือจากการศึกษาแค่เพียงในโลกของเราเท่านั้น

Hits 96 ครั้ง

โปรโตสตาร์

วันที่เผยแพร่: 
Wednesday, March 14, 2018
เจ้าของข้อมูล: 
http://www.lesa.biz/astronomy/star/protostar
รายละเอียด: 
 เนบิวลาเป็นกลุ่มแก๊สที่มีความหนาแน่นและอุณหภูมิต่างๆ กัน  ภาพที่ 1 แสดงส่วนขยายของเนบิวลานกอินทรี (M 16 Eagle Nebula) จากภาพซ้ายมือด้านบนเรียงลำดับจากซ้ายไปขวา และจากบนลงล่าง จนถึงภาพขวามือด้านล่าง  บริเวณที่ปรากฏให้เห็นเป็นจะงอยสีดำ คือ กลุ่มแก๊สความหนาแน่นสูงที่กำลังจะยุบตัวกำเนิดเป็นดาวฤกษ์ 
 
ภาพที่ 1 เนบิวลานกอินทรีย์ (M 16 Eagle Nebula)

        เมื่อกลุ่มแก๊สในเนบิวลาสะสมตัวกันมากขึ้น จนกระทั่งแรงโน้มถ่วงสามารถเอาชนะแรงดันซึ่งเกิดจากการขยายตัวของแก๊ส กลุ่มแก๊สจะยุบตัวลงอย่างต่อเนื่องและหมุนรอบตัวตามกฎอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม (Angular Momentum) เป็นจานรวมมวล  แกนกลางของกลุ่มแก๊สเรียกว่า “โปรโตสตาร์”(Protostar)  เมื่อโปรโตสตาร์มีอุณหภูมิสูงถึงระดับล้านเคลวิน จะปล่อยอนุภาคพลังงานสูงที่มีลักษณะคล้ายลมสุริยะเรียกว่า “Protostellar Wind” ออกมา เมื่อโปรโตสตาร์ยุบตัวต่อไป กระแสอนุภาคพลังงานสูงจะมีความรุนแรงมาก จนปรากฏเป็นลำพุ่งขึ้นจากขั้วของดาวตามแกนหมุนรอบตัวเองของโปรโตสตาร์ (ภาพที่ 2)

 

ภาพที่ 2 โปรโตสตาร์

        การยุบตัวของโปรโตสตาร์ดำเนินต่อไป จนกระทั่งแกนของโปรโตสตาร์มีอุณหภูมิสูงถึง 10 ล้านเคลวิน จุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) ทำให้อะตอมไฮโดรเจนหลอมรวมกันกลายเป็นธาตุที่หนักกว่าคือฮีเลียม ขณะนั้นแก๊สที่แก่นกลางจะมีอุณหภูมิสูงมากและมีความดันสูงพอที่จะต้านทานแรงโน้มถ่วงของดาว การยุบตัวของดาวจึงยุติลง  สมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วงและแรงดันของแก๊สร้อนรักษาขนาดของดาวให้คงที่เป็นรูปทรงกลม ณ จุดนี้ถือว่า ดาวฤกษ์ได้ถือกำเนิดขี้นแล้ว (The star is born)  ตลอดช่วงชีวิตของดาวจะมีกลไกอัตโนมัติควบคุมปฏิกิริยาฟิวชันภายในแก่นดาว หากอัตราการเกิดปฏิกิริยาฟิวชันสูงเกินไป แก๊สร้อนที่แก่นกลางจะดันดาวให้ขยายตัวออก ทำให้อุณภูมิลดลงและอัตราการเกิดฟิวชันก็จะลดลงด้วย ในทางกลับกันหากอัตราการเกิดฟิวชันต่ำเกินไป แก๊สที่แกนกลางเย็นตัวลง เนื้อสารของดาวจะยุบตัวกดทับทำให้อุณหภูมิกลับสูงขึ้น เพิ่มอัตราการเกิดฟิวชันคืนสู่ระดับปกติ  อย่างไรก็ตามขนาดของดาวฤกษ์จะยุบพองเล็กน้อยตลอดเวลา ตามกลไกการควบคุมโดยธรรมชาติ 

ภาพที่ 3 แผนภาพ H-R แสดงวิวัฒนาการของกำเนิดดาว

        เนื่องจากเนบิวลามีขนาดใหญ่และมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน เนบิวลาจึงสามารถก่อกำเนิดดาวฤกษ์จำนวนหลายพันดวง โดยที่ดาวเกิดใหม่แต่ละดวงมีมวลและขนาดแตกต่างกัน  โปรโตสตาร์ที่มวลตั้งต้นเท่ากับดวงอาทิตย์ เมื่อจุดนิวเคลียร์ฟิวชันจะเกิดเป็นดาวสเปกตรัม G สีเหลือง โปรโตสตาร์ที่มีมวลมากกว่าสองเท่าของดวงอาทิตย์ขึ้นไป จะเกิดเป็นดาวสเปกตรัม O, B หรือ A สีขาวอมน้ำเงิน  ส่วนโปรโตสตาร์ที่มีมวลน้อยกว่าดวงอาทิตย์จะเกิดเป็นดาวสเปกตรัม K หรือ M สีส้มแดง  

        แผนภาพ H-R ในภาพที่ 4 แสดงให้เห็นถึงมวลตั้งต้นของโปรโตสตาร์ซึ่งทำให้เกิดดาวฤกษ์ในลำดับหลักซึ่งมีสเปกตรัมประเภทต่างๆ จะเห็นได้ว่า โปรโตสตาร์ที่มีมวลตั้งต้นมากกว่าดวงอาทิตย์ 15 เท่า จะพัฒนาเป็นดาวฤกษ์สีน้ำเงินโดยใช้เวลา 10,000 ปี  โปรโตสตาร์ที่มีมวลเท่ากับดวงอาทิตย์จะพัฒนาเป็นดาวฤกษ์สีเหลืองโดยใช้เวลา 100,000 ปี  ส่วนโปรโตสตาร์ที่มีมวลตั้งต้นเพียง 0.5 เท่าของดวงอาทิตย์ จะพัฒนาเป็นดาวฤกษ์สีแดง เช่น Gliese 581 ในภาพท่ี 4  โดยใช้เวลา 1,000,000 ปี ทั้งนี้เป็นเพราะมวลตั้งต้นสูงทำให้เกิดนิวเคลียร์ฟิวชันรุนแรงกว่ามวลตั้งต้นต่ำ อัตราการเผาไหม้ที่รุนแรงทำให้อุณหภูมิสูง ดาวฤกษ์มวลมากจึงมีขนาดใหญ่และแผ่รังสีคลื่นสั้นกว่า ดาวฤกษ์มวลน้อยซึ่งมีขนาดเล็กอุณหภูมิต่ำและแผ่รังสีคลื่นยาว 

 

ภาพที่ 4 ขนาดของดวงอาทิตย์ (ซ้ายมือ) เปรียบเทียบกับดาวแคระแดง Gliese 581 (ขวามือ) 

        อย่างไรก็ตามโปรโตสตาร์ทุกดวงไม่จำเป็นต้องประสบความสำเร็จในการพัฒนาเป็นดาวฤกษ์เสมอไป  หากกลุ่มแก๊สมีมวลตั้งต้นน้อยกว่าดวงอาทิตย์ 0.08 เท่า มวลไม่มากพอที่จะสร้างแรงกดดันให้เกิดอุณหภูมิสูงพอที่จะจุดนิวเคลียร์ฟิวชัน  โปรโตสตาร์จึงยุบตัวลงกลายเป็นดาวแคระน้ำตาล (Brown Dwarf) เช่น ดาวพฤหัสบดีในระบบสุริยะของเรา  ซึ่งถ้าหากดาวพฤหัสบดีมีมวลตั้งต้นมากกว่านี้ 80 เท่า ความกดดันที่ใจกลางจะทำให้อุณหภูมิสูงจนเกิดนิวเคลียร์ฟิวชันและพัฒนาเป็นดวงอาทิตย์ดวงที่สอง  ระบบสุริยะของเราก็จะเป็นระบบดาวคู่ (Binary Stars) เช่นเดียวกับระบบดาวฤกษ์ส่วนใหญ่บนท้องฟ้า 

        ในทางกลับกันกลุ่มแก๊สที่มีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ 100 เท่า  แรงกดดันของแก๊สจะมีอุณหภูมิสูงมากเกินไป ทำให้อัตราการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันสูงเกินกว่าจะรักษาสมดุลไว้ได้ ดาวจะระเบิดในทันที ดังนั้นดาวฤกษ์ทุกดวงจึงมีมวลอยู่ระหว่าง 0.08 ถึง 100 เท่า ของดวงอาทิตย์

Hits 252 ครั้ง

เนบิวลา

วันที่เผยแพร่: 
Wednesday, March 14, 2018
เจ้าของข้อมูล: 
http://www.lesa.biz/astronomy/star/nebula
รายละเอียด: 

ดาวเกิดจากการรวมตัวของแก๊สและฝุ่นในอวกาศ (Interstellar medium)  เมื่อมีมวล มวลมีแรงดึงดูดซึ่งกันและกันตามกฎความโน้มถ่วงแห่งเอกภพ (The Law of Universal) ของนิวตันที่มีสูตรว่า F = G (m1m2/r2) แรงดึงดูดแปรผันตามมวล มวลยิ่งมากแรงดึงดูดยิ่งมาก เราเรียกกลุ่มแก๊สและฝุ่นซึ่งรวมตัวกันในอวกาศว่า “เนบิวลา” (Nebula) หรือ “หมอกเพลิง” เนบิวลาเป็นกลุ่มแก๊สที่ขนาดใหญ่หลายปีแสง แต่เบาบางมีความหนาแน่นต่ำมาก องค์ประกอบหลักของเนบิวลาคือแก๊สไฮโดรเจน เนื่องจากไฮโดรเจนเป็นธาตุที่มีโครงสร้างพื้นฐาน ซึ่งเป็นธาตุตั้งต้นของทุกสรรพสิ่งในจักรวาล 

        เนบิวลามีอุณหภูมิต่ำ เนื่องจากไม่มีแหล่งกำเนิดความร้อน ในบริเวณที่แก๊สมีความหนาแน่นสูง อะตอมจะยึดติดกันเป็นโมเลกุล ทำให้เกิดแรงโน้มถ่วงดึงดูดแก๊สจากบริเวณโดยรอบมารวมกันอีก ทำให้มีความหนาแน่นและมวลเพิ่มขึ้นอีกจนกระทั่งอุณหภูมิภายในสูงประมาณ 10 เคลวิน   มวลที่เพิ่มขึ้นทำให้พลังงานศักย์โน้มถ่วงของแต่ละโมเลกุลที่ตกเข้ามายังศูนย์กลางของกลุ่มแก๊ส เปลี่ยนรูปเป็นพลังงานความร้อน และแผ่รังสีอินฟราเรดออกมา  

        ต่อมาเมื่อกลุ่มแก๊สมีความหนาแน่นสูงขึ้นจนความร้อนภายในไม่สามารถแผ่ออกมาได้ อุณหภูมิภายในแกนกลางจึงสูงขึ้นอย่างรวดเร็ว  มวลของแก๊สมีแรงโน้มถ่วงสูงจนเอาชนะแรงดันซึ่งเกิดจากการขยายตัวของแก๊สร้อน กลุ่มแก๊สจึงยุบตัวเข้าสู่ศูนย์กลางจนมีอุณหภูมิสูงถึง 10 ล้านเคลวิน จุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันทำให้อะตอมของไฮโดรเจนหลอมรวมกันเป็นธาตุใหม่คือ ฮีเลียม มวลบางส่วนเปลี่ยนรูปเป็นพลังงาน (นิวเคลียร์ฟิวชัน) ตามสมการ E = mc2  ดาวฤกษ์จึงอุบัติขึ้นมา 

        ดาวฤกษ์ที่เกิดขึ้นใหม่มีอุณหภูมิสูงประมาณ 25,000 K เป็นดาวสเปกตรัมประเภท O แผ่รังสีเข้มสุดในช่วงอัลตราไวโอเล็ต  เนบิวลาที่ห่อหุ้มดาวดูดกลืนพลังงานจากรังสีอัลตราไวโอเล็ต และแผ่รังสีเข้มสุดในช่วง H-alpha ซึ่งมีความยาวคลื่น 656 nm ออกมาทำให้เรามองเห็นเป็น “เนบิวลาสว่าง” (Diffuse Nebula) สีแดง ได้แก่ เนบิวลาสว่างใหญ่ในกลุ่มดาวนายพราน (M 42 Great Orion Nebula) ในภาพที่ 1  ซึ่งเห็นได้ว่า ใจกลางของเนบิวลาสว่างมีดาวฤกษ์เกิดใหม่อยู่ภายใน

 

 
ภาพท่ี่ 1 เนบิวลาสว่างในกลุ่มดาวนายพราน        

 

        เนื่องจากเนบิวลามีแก๊สและฝุ่นอยู่หนาแน่น บางครั้งอนุภาคขนาดใหญ่เป็นอุปสรรคขวางกั้นการแผ่รังสี จึงเกิดการกระเจิงของแสง (Scattering) ทำให้มองเห็นเป็นเนบิวลาสีฟ้า เช่นเดียวกับที่การกระเจิงของแสงอาทิตย์ในบรรยากาศโลกที่ทำให้ท้องฟ้าเป็นสีฟ้า เราเรียกเนบิวลาประเภทนี้ว่า “เนบิวลาสะท้อนแสง” (Reflection Nebula) ตัวอย่างเช่น เนบิวลาในกระจุกดาวลูกไก่ (M45 Pleiades) ดังภาพที่ 2 

 

     
ภาพท่ี่ 2 เนบิวลาสะท้อนแสงในกระจุกดาวลูกไก่ 
 
        อย่างไรก็ตามบางส่วนของเนบิวลาเป็นกลุ่มแก๊สที่มีอุณหภูมิต่ำอยู่อย่างหนาแน่น กลุ่มแก๊สเหล่านี้เหล่านี้บดบังแสงสว่างจากดาวฤกษ์เกิดใหม่หรือเนบิวลาสว่างซึ่งอยู่ด้านหลัง เราจึงมองเห็นเป็น “เนบิวลามืด” (Dark Nebula) เช่น เนบิวลารูปหัวม้าในกลุ่มดาวนายพราน (Horsehead Nebula) ดังภาพที่ 3 
 

ภาพท่ี่ 3 เนบิวลาสะท้อนแสงในกระจุกดาวลูกไก่ 
 
        แม้ว่าในตำราเรียนจะแบ่งเนบิวลาออกเป็น 3 ประเภทคือ เนบิวลาสว่าง เนบิวลาสะท้อนแสง และเนบิวลามืด ในความจริงแล้วเนบิวลาทั้งสามชนิดเป็นเพียงปรากฎการณ์ซึ่งปรากฏให้เห็นเฉพาะในมุมมองจากโลก  หากดูในภาพที่ 4 จะเห็นว่า เนบิวลาไทรฟิด (M20 Trifid Nebula)  เป็นกลุ่มแก๊สซึ่งมีทั้งเนบิวลาสว่าง เนบิวลาสะท้อนแสง และเนบิวลามืด อยู่ในตัวเดียวกัน  ดาวเกิดใหม่ท่ีอยู่ภายในแผ่รังสีออกมากระตุ้นให้กลุ่มแก๊สท่ีอยู่บริเวณรอบๆ แผ่รังสีปรากฏเป็นเนบิวลาสว่างสีแดง แต่มีกลุ่มแก๊สหนาทึบบางส่วนมาบังแสงสว่างทำให้มองเห็นเป็นเนบิวลามืด และเกิดการกระเจิงของแสงที่กลุ่มแก๊สที่อยู่ด้านหลัง ทำให้มองเห็นเป็นเนบิวลาสะท้อนแสงสีน้ำเงิน 
 

ภาพท่ี่ 4 เนบิวลาทริฟิดในกลุ่มดาวคนยิงธนู

Hits 174 ครั้ง

อัลบีโด

วันที่เผยแพร่: 
Wednesday, March 14, 2018
เจ้าของข้อมูล: 
http://www.lesa.biz/earth/earth-system/albedo
รายละเอียด: 

เป็นที่ทราบดีว่า พื้นผิวของวัตถุสีดำดูดกลืนรังสีได้ดีกว่าวัตถุสีขาว ถ้าเรายืนเท้าเปล่าบนพื้นสีดำเราจะร้อนกว่ายืนบนพื้นสีขาว ทั้งนี้เป็นเพราะพื้นผิวสีขาวสะท้อนแสงดีกว่าพื้นสีดำ หรือกล่าวอีกอย่างหนึ่งว่า พื้นผิวสีดำดูดกลืนรังสีได้ดีกว่าพื้นผิวสีขาว ดังที่แสดงในภาพที่ 1  เราเรียกความสามารถในการสะท้อนแสงของพื้นผิวว่า “อัลบีโด” (Albedo)

ภาพที่ 1  พื้นผิวสีเข้มดูดกลืนรังสีได้ดีกว่า

อัลบีโด เป็นอัตราส่วนเปรียบเทียบค่าการสะท้อนแสงของพื้นผิว กับ ปริมาณรังสีทั้งหมดที่ตกกระทบ มักแสดงด้วยตัวเลขทศนิยมระหว่าง 0 – 1 กล่าวคือ วัตถุที่มีการดูดกลืนรังสีอย่างสมบูรณ์ ไม่มีการสะท้อนรังสีกลับคืนเลยจะมีอัลบีโด = 0 ส่วนวัตถุที่มีการสะท้อนแสง 100% และไม่มีการดูดกลืนรังสีเลยมีอัลบีโด = 1

ภาพที่ 2 สิ่งปกคลุมพื้นผิวโลก

โลกของเรามีพื้นผิวที่ถูกปกคลุมด้วยวัสดุหลายชนิด (Landcover types) ซึ่งมีคุณสมบัติในการสะท้อนแสงแตกต่างกัน เมฆและแผ่นน้ำแข็งมีสีขาวมีอัลบีโดสูง สามารถในสะท้อนพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์กลับคืนสู่อวกาศได้ดี ทำให้พื้นผิวโลกมีอุณหภูมิต่ำ  ขณะที่พื้นดินและป่าไม้มีสีเข้มมีอัลบีโดต่ำมีคุณสมบัติในการดูดกลืนรังสีจากดวงอาทิตย์ทำให้พื้นผิวโลกมีอุณหภูมิสูง  ส่วนพื้นผิวน้ำจะสะท้อนแสงได้ดีเวลาที่แสงอาทิตย์ตกกระทบในมุมลาด และจะดูดกลืนแสงอาทิตย์ได้ดีในมุมสูง  ดังนั้นสัดส่วนของสิ่งปกคลุมพื้นที่ (Landcover) แต่ละชนิดจึงเป็นกลไกสำคัญในการควบคุมอุณหภูมิพื้นผิวของโลก

ตารางที่ 1 อัลบีโด
 

ประเภทของสิ่งปกคลุมพื้นผิว   อัลบีโด
เมฆ 0.7 - 0.8 
หิมะและน้ำแข็ง 0.8 - 0.85 
ทราย   0.2 - 0.3
ทุ่งหญ้า   0.20 - 0.25
ป่าไม้  0.05 - 0.1
 น้ำ (เวลาเที่ยง)  0.03 - 0.05
 น้ำ (เวลาเช้าหรือเย็น)  0.5 - 0.8

ตารางที่ 1 แสดงค่าอัลบีโดของสิ่งปกคลุมพื้นผิวแต่ละชนิด  สิ่งปกคลุมพื้นผิวโลกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ทั้งโดยธรรมชาติและโดยฝีมือมนุษย์   การเปลี่ยนแปลงสิ่งปกคลุมพื้นผิวโดยธรรมชาติ ได้แก่ กระบวนการธรณีแปรสัณฐาน การเปลี่ยนแปลงทิศทางของกระแสน้ำในมหาสมุทร และการเปลี่ยนแปลงภูมิอากาศ ปรากฏการณ์เหล่านี้มักเกินขึ้นอย่างช้าๆ เป็นเวลานานหลายศตวรรษ  ส่วนการเปลี่ยนแปลงโดยฝีมือมนุษย์ได้แก่ การตัดไม้ทำลายป่า  การเปลี่ยนแปลงองค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศอันจะนำมาซึ่งปรากฏการณ์โลกร้อน ซึ่งสามารถเกิดขึ้นได้ภายในระยะเวลาอันสั้น  และสิ่งที่น่ากลัวที่สุดคือ ถ้าเราเปลี่ยนแปลงสิ่งปกคลุมพื้นผิวที่มีอัลบีโดสูงให้เป็นอุณหภูมิต่ำ เช่น การทำให้แผ่นน้ำแข็งขั้วโลกละลายเป็นน้ำในมหาสมุทร  อุณหภูมิของโลกจะสูงขึ้นอย่างรวดเร็วยิ่งขึ้นไปอีก  น้ำแข็งก็จะละลายมากขึ้น ทำให้ระดับน้ำในมหาสมุทรก็จะยิ่งสูงขึ้นไปอีก

 

 

Hits 237 ครั้ง

กำเนิดโลก

วันที่เผยแพร่: 
Wednesday, March 14, 2018
เจ้าของข้อมูล: 
http://www.lesa.biz/earth/earth-system/earth-origin
รายละเอียด: 

 เอกภพ หรือ จักรวาล (Universe) อุบัติขึ้นเมื่อประมาณ 13,000 ล้านปีมาแล้วตามทฤษฏีบิกแบง ในยุคเริ่มแรกจักรวาลมีขนาดเล็ก พลังงานมหาศาลอัดแน่นเป็นสสาร ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอสไตน์ (E = mc2)  เมื่อจักรวาลเย็นตัวลง ธาตุแรกที่เกิดขึ้นคือ ไฮโดรเจน ซึ่งประกอบขึ้นอย่างเรียบง่ายด้วยโปรตอนและอิเล็คตรอนอย่างละตัว  ไฮโดรเจนจึงเป็นธาตุที่มีอยู่มากที่สุดในจักรวาล เมื่อไฮโดรเจนเกาะกลุ่มกันจนเป็นกลุ่มแก๊สขนาดใหญ่เรียกว่า เนบิวลา (Nebula) แรงโน้มถ่วงที่ศูนย์กลางทำให้กลุ่มแก๊สยุบตัวกันจนเกิดปฏิกริยานิวเคลียร์ฟิวชัน หลอมรวมไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม ดาวฤกษ์จึงกำเนิดขึ้น  เมื่อดาวฤกษ์เผาผลาญไฮโดรเจนจนหมด ก็จะเกิดฟิวชันฮีเลียม เกิดธาตุลำดับต่อไป ได้แก่ คาร์บอน ออกซิเจน ซิลิกอน และเหล็ก (เรียงลำดับในตารางธาตุ) ธาตุเหล่านี้จึงเป็นธาตุสามัญและพบอยู่มากมายบนโลก ในท้ายที่สุดเมื่อดาวฤกษ์ขนาดใหญ่สิ้นอายุขัย ก็จะระเบิดเป็นซูเปอร์โนวา เกิดธาตุหนักที่หายากในลำดับต่อมา เช่น เงิน ทอง เป็นต้น ธาตุเหล่านี้จึงเป็นธาตุที่หายากบนโลก  

        การเวียนว่ายตายเกิดของดาวฤกษ์เกิดขึ้นหลายรอบ และครั้งสุดท้ายเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว กลุ่มแก๊สในเอกภพบริเวณนี้ได้รวมตัวกันเป็นหมอกเพลิงชื่อว่า “โซลาร์เนบิวลา” (Solar แปลว่า สุริยะ, Nebula แปลว่า หมอกเพลิง) แรงโน้มถ่วงทำให้กลุ่มแก๊สยุบตัวและหมุนรอบตัวเอง ใจกลางมีความร้อนสูงมากจนเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์แบบฟิวชัน กลายเป็นดาวฤกษ์ที่ชื่อว่าดวงอาทิตย์ ส่วนวัสดุที่อยู่รอบๆ มีอุณหภูมิต่ำกว่า รวมตัวตามลำดับชั้นกลายเป็นดาวเคราะห์ทั้งหลาย โคจรรอบดวงอาทิตย์  (ภาพที่ 1) และเศษวัสดุที่โคจรรอบดาวเคราะห์ก็รวมตัวเป็นดวงจันทร์บริวาร
ภาพที่ 1  กำเนิดระบบสุริยะ

โลกในยุคแรกเป็นหินหนืดร้อน ถูกกระหน่ำชนด้วยอุกกาบาตตลอดเวลา องค์ประกอบซึ่งเป็นธาตุหนัก เช่น เหล็กและนิเกิลจมตัวลงสู่แก่นกลางของโลก   ขณะที่องค์ประกอบที่เบากว่า เช่น ซิลิกอน ลอยตัวขึ้นสู่เปลือกนอก ธาตุและสารประกอบที่เบามาก เช่น ไฮโดรเจน คาร์บอนไดออกไซด์ และไอน้ำ พยายามแทรกตัวออกจากพื้นผิวกลายเป็นบรรยากาศ เมื่อโลกเย็นลงเปลือกนอกตกผลึกเป็นแร่และหิน  ไอน้ำในอากาศควบแน่นเกิดฝน น้ำฝนได้ละลายคาร์บอนไดออกไซด์ลงมาสะสมบนพื้นผิว ไหลลงทะเลและมหาสมุทร  สองพันล้านปีต่อมาการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ได้ตรึงแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ในอากาศมาสังเคราะห์ด้วยแสง สร้างอาหารและพลังงาน แล้วปล่อยผลผลิตเป็นแก๊สออกซิเจนออกมา   แก๊สออกซิเจนที่ลอยขึ้นสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบน แล้วแตกตัวเป็นออกซิเจนอะตอมเดี่ยว และรวมตัวกับออกซิเจนอะตอมคู่ที่มีอยู่เดิมกลายเป็นแก๊สโอโซน  ซึ่งช่วยป้องกันอันตรายจากรังสีอุลตราไวโอเล็ต   นับตั้งแต่นั้นมาทำให้สิ่งมีชีวิตบนบกก็ทวีจำนวนมากขึ้น ออกซิเจนจึงมีบทบาทสำคัญต่อการเปลี่ยนแปลงบนพื้นผิวโลกในเวลาต่อมา (ภาพที่ 2)  สัดส่วนของสิ่งมีชีวิตเช่นพืชและสัตว์เป็นปัจจัยควบคุมปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์และออกซิเจนในบรรยากาศ และควบคุมภาวะเรือนกระจกให้อยู่ในสภาวะสมดุล ท่านสามารถติดตามวิวัฒนาการของโลกได้โดยดูจากธรณีประวัติ 

ภาพที่ 2  วิวัฒนาการของโลก

Hits 147 ครั้ง
Subscribe to RSS - วิทยาศาสตร์ฟิสิกส์