เชื่อหรือไม่ว่า…ท้องฟ้าบนโลกเราไม่เคยมืดสนิทเลย? ลองพิสูจน์สิ 





เชื่อหรือไม่ว่าท้องฟ้าบนโลกเราไม่เคยมืดสนิทเลย? วิธีพิสูจน์คือ คุณลองหาสถานที่ที่ท้องฟ้ามืดที่สุดเท่าที่จะหาได้ จากนั้นลองยื่นมือออกไปแล้วยกขึ้นทาบกับท้องฟ้า คุณจะพบว่ามือของคุณมืดกว่าท้องฟ้าที่เป็นฉากหลังเพราะท้องฟ้าจะมีแสงเรื่อๆบางๆอยู่จนเห็นเหมือนภาพย้อนแสงเสมอ  หรือ สังเกตภาพถ่ายท้องฟ้าตอนกลางคืนจะพบว่าท้องฟ้าสว่างกว่าเมื่อเทียบกับต้นไม้มืดๆที่อยู่ในกรอบภาพเดียวกัน(รูป 1และรูป 2)

จริงๆแล้วไม่ใช่แค่บนโลกเท่านั้น เพราะถ้าเราไปยืนอยู่บนดวงจันทร์,ดาวพุธ,ดาวอังคาร แล้วมองขึ้นไปบนท้องฟ้า เราจะพบว่าท้องฟ้าบนสถานที่เหล่านั้นก็ยังไม่มืดสนิทอยู่ดี

แล้วสาเหตุที่ทำให้ท้องฟ้าไม่มืดสนิทนั้นคืออะไร?

        หากเราตัดประเด็นเรื่องแสงจากเมืองและอุปกรณ์กำเนิดแสงต่างๆที่มนุษย์สร้างขึ้นแล้วสนใจเฉพาะแสงที่มาจากธรรมชาติ จะพบว่ามีปัจจัยหลายอย่างที่ทำให้ท้องฟ้าไม่มืดสนิท

        ปัจจัยแรกคือ แสงจากดวงดาว  ซึ่งมาจากดาวที่เรามองเห็น รวมทั้งดาวที่อ่อนแสงจนเรามองไม่เห็น ซึ่งดาวเหล่านี้บางส่วนเปล่งแสงกระทบฝุ่นที่อยู่ในระนาบทางช้างเผือกจนเกิดการกระเจิงแสงให้ท้องฟ้าสว่างเรื่อ แสงในส่วนนี้เป็นปัจจัยหลักที่มีผลมากถึงหนึ่งในสาม ของแสงบนท้องฟ้า

        ปัจจัยที่สองคือ แสงจักรราศี (zodiacal light) (รูป 3)เกิดจากแสงของดวงอาทิตย์ที่สะท้อนฝุ่นจากดาวหางและดาวเคราะห์น้อยที่โคจรในระนาบของระบบสุริยะ ดังนั้นความเข้มของแสงจักรราศีจึงขึ้นอยู่กับละติจูดของผู้สังเกต,ฤดูกาลและความรุนแรงของกิจกรรมบนดวงอาทิตย์

 ปัจจัยสุดท้ายที่ส่งผลในวงกว้างที่สุดคือการเรืองแสงของอากาศ( air glow)  ภาพถ่ายจากสถานีอวกาศนานาชาติแสดงให้เราเห็นว่า ขอบโค้งของโลกถูกหุ้มด้วยชั้นอากาศบางๆที่เปล่งแสงสีเขียว(รูป 4) จะสังเกตว่าแสงเรืองของอากาศนั้นกระจายไปทั่วทั้งบริเวณเส้นศูนย์สูตรและขั้วโลก ในขณะที่แสงออโรรานั้นจะมีความเข้มสูงบริเวณขั้วแม่เหล็กโลกเท่านั้น

แสงสีเขียวจากการเรืองอากาศนี้อาจดูคล้ายกับสีเขียวของแสงออโรรา เนื่องจากทั้งสองปรากฏการณ์นี้เกิดจากอะตอมและโมเลกุล(โดยเพาะออกซิเจน)ที่ระดับความสูงราวๆ 100 กิโลเมตรถูกกระตุ้นแล้วคายพลังงานออกมา  แต่กลไกการเกิดปรากฏการณ์ทั้งสองอย่างนี้มีความต่างกัน

        แสงออโรราเกิดจาก อนุภาคมีประจุพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์พุ่งเข้าใส่อะตอมและโมเลกุลของก๊าซออกซิเจนและก๊าซไนโตรเจนด้วยความเร็วสูง เมื่ออนุภาคก๊าซจำนวนมหาศาลเหล่านั้นกลับสู่สภาวะเดิมจะเกิดการคายพลังงานออกมาจนเห็นเป็นแสงออโรรา

        ส่วนการเรืองแสงของอากาศ( air glow) นั้นเกิดจากรังสีอัลตราไวโอเล็ตหรือรังสียูวีจากดวงอาทิตย์ (รังสีชนิดนี้มีพลังงานสูงมากจนส่งผลให้เกิดโรคมะเร็งผิวหนังได้หากได้รับในปริมาณที่มากเกินไป) รังสียูวีทำให้เกิดกระบวนการหลายอย่างที่บรรยากาศชั้นบนของโลกที่ทำให้เกิดการเรืองแสงของอากาศ เช่น รังสียูวีกระตุ้นให้อะตอมหรือโมเลกุลของก๊าซมีพลังงานสูง เมื่อกลับสู่สถานะเดิมจะเกิดการคายพลังงานออกมา รวมทั้ง photo-ionization ซึ่งรังสียูวีทำให้อิเล็กตรอนหลุดจากอะตอม แล้วอิเล็กตรอนดังกล่าวจะถูกอะตอมรอบข้างจับไว้ทำให้เกิดการปล่อยพลังงานออกมาในรูปแสงที่ตามองเห็น

        อีกระบวนการหนึ่งน่าสนใจมากคือรังสียูวีจะทำให้โมเลกุลก๊าซออกซิเจนแยกออกจากกัน จากนั้นมันจะเข้าจับกับอะตอมไนโตรเจน แล้วปลดปล่อยแสงออกมา แสงที่เข้มที่สุดเกิดจากอะตอมของออกซิเจนซึ่งปลดปล่อยพลังงานเป็นแสงที่ความยาวคลื่น 557.7 นาโนเมตร เป็นแสงสีเขียว-เหลือง ที่เห็นได้จากจากบนโลกเรา ทุกวันนี้กล้องถ่ายภาพแบบดิจิตัลสามารถปรับ  ISO(ความไวแสง) ให้มีค่าสูงมากได้ ทำให้การเรืองแสงของอากาศถูกพบได้ในภาพถ่ายที่เปิดรูรับแสงไว้นานๆโดยมีลักษณะเป็นริ้วๆๆ(รูป 5)

        การเรืองแสงของอากาศมีได้หลากลายสีสัน นอกจากสีเขียวเหลืองที่กล่าวมาแล้ว ยังเกิดสีแดงที่มาจากออกซิเจนที่ระดับความสูง 150-300 กิโลเมตร ถูกกระตุ้นด้วยรังสียูวีแล้วคายพลังงานออกมาด้วย  นอกจากนี้แสงสีแดงยังเกิดจากปฏิกิริยาเคมีประเภท Chemiluminescence ที่ หมู่ OH (ไฮดรอกซิล) ทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและไฮโดรเจนได้ด้วย (รูป 6)

   สีเหลืองอาจเกิดจากอะตอมโซเดียมที่ระดับความสูง 92 กิโลเมตร ซึ่งโซเดียมนี้มาจากองค์ประกอบของดาวตกที่ได้รับความร้อนจนทิ้งองค์ประกอบไว้ในชั้นบรรยากาศ ส่วนสีน้ำเงินอ่อนๆเกิดขึ้นที่ระดับความสูง 95 กิโลเมตร เมื่ออะตอมของออกซิเจนสองอะตอมรวมกันเป็นก๊าซออกซิเจน

ขอบคุณเนื้อหาจาก:เรียบเรียงโดย อาจวรงค์ จันทมาศ[online]www.narit.or.th

เงื่อนไขการแสดงความคิดเห็น ๆ
- ไม่สามารถ copy ข้อความจากที่อื่น แล้วนำมา paste ในช่องแสดงความคิดเห็น
- ไม่สามารถใส่ชื่อเว็บไซต์ใด ๆ ก็ตาม ลงในช่องแสดงความคิดเห็น
- ระบบสามารถรับข้อความ ได้สูงสุดเพียง 2,000 ตัวอักษร ต่อหนึ่งครั้ง
- ผู้ดูแลเว็บไซต์ จะลบข้อความที่ไม่เหมาะสม และข้อความโฆษณาสินค้า หรือบริการ
error: