หมายเหตุจากผู้แปลและเรียบเรียง


- เอนทรี่นี้เป็นส่วนหนึ่งของเนื้อหาเรื่องดาวหางที่ "หนุ่มแทจอน"@exteen.com แปลและเรียบเรียงจากหนังสือ Exploring the Solar System ฉบับพิมพ์ครั้งที่ 1 (ค.ศ.2012) เรียบเรียงโดย Peter Bond

- หนังสือเล่มดังกล่าวมีจุดประสงค์เพื่อใช้เป็นตำราดาราศาสตร์พื้นฐานในระดับ ปริญญาตรี ดังนั้น จึงต้องอาศัยพื้นฐานทางฟิสิกส์และเคมีด้วย
 
 
 
เอนทรี่ที่แนะนำให้อ่านประกอบ

- Our Solar System 18: ดาวหาง
 
 
เอนทรี่ก่อนหน้านี้
 
- ตอนที่7: ดาวหางในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อยหลัก


---------------------------------------------------------------------------------------------



ดาวหางเฉียดดวงอาทิตย์ (Sungrazing comets)



          ถึงแม้ดาวหางส่วนใหญ่ที่โคจรเข้ามายังระบบสุริยะชั้นใน จะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของนิวเคลียสเพียงไม่กี่กิโลเมตร แต่ก็มีวัตถุน้ำแข็งอื่นในระบบสุริยะที่มีขนาดใหญ่กว่านี้มาก (เช่น พลูโต, อีริส หรือวัตถุอื่นในแถบเข็มขัด Kuiper) แสดงว่า Planetesimal (วัตถุก่อกำเนิดดาวเคราะห์หรือหลงเหลือจากการก่อกำเนิดดังกล่าว) ที่เป็นน้ำแข็งสามารถมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางในหลักพันกิโลเมตร อีกทั้งจากการวิเคราะห์วงโคจรของดาวหางหลายดวง แสดงให้เห็นว่า มีกลุ่มชิ้นส่วนน้ำแข็งนับพันชิ้น อาจมีแหล่งกำเนิดเป็นวัตถุน้ำแข็งขนาดใหญ่วัตถุเดียวกันมาก่อน



          ตัวอย่างที่ชัดเจนตัวอย่างหนึ่ง ได้แก่ กลุ่มดาวหางประเภท Kreutz (Kreutz comet family) ที่ Heinrich Kruetz นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมัน ได้เสนอถึงกลุ่มดาวหางนี้ขึ้นมาเป็นคนแรก วงโคจรของดาวหางทั้งหมดในกลุ่มมีลักษณะดังนี้

- ทิศทางการโคจรสวนทางกับทิศทางการโคจรของดาวเคราะห์ (Retrograde motion)

- ระนาบวงโคจรมีมุมเอียงจากระนาบวงโคจรของโลก (มุม Inclination) ประมาณ 142 องศา

- ค่าลองจิจูดของตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในวงโคจร (Longitude of Perihelion) ประมาณ 280-282 องศา

- คาบการโคจรครบรอบนานราว 500 ปี

          กลุ่มวัตถุนี้มักถูกเรียกว่า “กลุ่มเฉียดดวงอาทิตย์” (Sungrazers) เช่นเดียวกับกลุ่มดาวหางอื่นๆบางกลุ่ม เนื่องจากดาวหางกลุ่มนี้จะเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดที่ระยะห่างประมาณ 0.02 AU



- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -




รูปที่ 50 แผนภาพแสดงรายละเอียดของวงโคจรรูปวงรีที่สำคัญ ได้แก่

1. ระนาบอ้างอิง (Plane of reference) ที่แตกต่างกันไปในแต่ละกรณี

- กรณีวงโคจรของดาวเทียมหรือวัตถุอื่นที่โคจรรอบโลก: ระนาบอ้างอิง = ระนาบเส้นศูนย์สูตรของโลก
- กรณีวงโคจรของวัตถุที่โคจรรอบดวงอาทิตย์: ระนาบอ้างอิง = ระนาบวงโคจรของโลก (ซึ่งในรูปจะเป็นกรณีนี้ -> Ecliptic plane)

2. จุด Apsis ("จุดปลายสุดบนวงโคจรตามแนวแกนเอก") เป็นจุดที่อยู่ใกล้หรืออยู่ไกลจุดโฟกัสของวงรีมากที่สุด ซึ่งตามกฏการโคจรของ Kepler ข้อที่ 1 โลกจะอยู่ที่จุดโฟกัสของวงโคจร หากวัตถุโคจรรอบโลก หรือดวงอาทิตย์จะอยู่ที่จุดโฟกัสของวงโคจร หากวัตถุโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยจุด apsis จะมีอยู่ 2 แบบ ได้แก่

- Periapsis = จุดบนวงโคจรที่อยู่ "ใกล้" จุดโฟกัสของวงโคจรนั้นมากที่สุด
กรณีวงโคจรรอบโลก: Perigee (ตำแหน่งใกล้โลกมากที่สุดบนวงโคจร)
กรณีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์: Perihelion (ตำแหน่งใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดบนวงโคจร)

- Apoapsis = จุดบนวงโคจรที่อยู่ "ไกล" จุดโฟกัสของวงโคจรนั้นมากที่สุด
กรณีวงโคจรรอบโลก: Apogee (ตำแหน่งห่างจากโลกมากที่สุดบนวงโคจร)
กรณีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์: Aphelion (ตำแหน่งห่างจากดวงอาทิตย์มากที่สุดบนวงโคจร)

3. จุด Node ของวงโคจร (orbital node) เป็นจุดหรือตำแหน่งที่ระนาบของวงโคจรตัดกับระนาบอ้างอิง โดยจุด Node ของวงโคจรจะมีอยู่ 2 แบบ ได้แก่

- Ascending Node (จุดโหนดขึ้น) = ตำแหน่งที่วัตถุโคจรตัดผ่านระนาบอ้างอิงขึ้นมา

- Descending Node (จุดโหนดลง) = ตำแหน่งที่วัตถุโคจรตัดผ่านระนาบอ้างอิงลงไป

4. "องค์ประกอบของวงโคจร" (Orbital elements) ซึ่งเป็นกลุ่มของค่าตัวแปรทางเรขาคณิต 6 ค่าที่จำเป็นในการอธิบายลักษณะวงโคจรของแต่ละวัตถุ ได้แก่

4.1 ค่าตัวแปรที่ใช้แสดงขนาดและรูปร่างของวงโคจร

- ระยะกึ่งแกนเอก (Semimajor Axis: a) = ขนาดระยะครึ่งหนึ่งของแกนเอก (แกนตามยาว) ของวงโคจร ซึ่งเป็นค่าตัวแปรที่บ่งชี้ขนาดของวงโคจร

- ความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจร (Eccentricity: e) มีสมการคำนวณว่า
e = (a-c)/a
เมื่อ a = ระยะกึ่งแกนเอกของวงโคจร, c = ระยะห่างจากจุดโฟกัสถึงจุดศูนย์กลางของวงรี

ซึ่งค่าความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรจะแสดงว่าวงโคจรมีรูปร่างต่างๆ ดังนี้
วงโคจรรูปวงกลม: e=0
วงโคจรรูปวงรี: 0<e<1
วงโคจรรูปพาราโบลา: e=1
วงโคจรรูปไฮเปอร์โบลา: e>1

4.2 ค่าตัวแปรที่ใช้แสดงการวางตัวของระนาบวงโคจร

- ความเอียงของวงโคจร (Inclination: i) = มุมระหว่างระนาบวงโคจรของวัตถุกับระนาบอ้างอิง
(ในรูปใช้อักษร l แทน และแสดงเป็นมุมระหว่าง "แกนตั้งฉากระนาบวงโคจรของวัตถุ" กับ "แกนตั้งฉากระนาบอ้างอิง" ซึ่งก็เป็นมุมที่เท่ากัน)

- ลองจิจูดของจุดโหนดขึ้น (Longitude of the ascending node: Ω) = มุมที่วัดกวาดในทิศทางแบบเดียวกับทิศทางที่นิ้วทั้ง 4 ชี้ไป เมื่อเรากำมือขวาแล้วแล้วหมุนกำปั้นเข้าหาตัวเรา โดยตั้งต้นจากแกนอ้างอิงที่พุ่งจากจุดโฟกัสของวงโคจร ไปยังตำแหน่ง Vernal Equinox (สัญลักษณ์ ♈ - ตำแหน่งอ้างอิงบนทรงกลมท้องฟ้าที่อยู่บนระนาบวงโคจรของโลก แต่มีระยะห่างเป็นอนันต์) กวาดตามระนาบอ้างอิงจนถึงจุด Ascending Node

4.3 ค่าตัวแปรอื่นๆ

- ระยะเชิงมุมของจุด Periapsis (Argument of periapsis: ω) = มุมที่วัดกวาดไปในทิศทางเดียวกันกับทิศทางการโคจรของวัตถุ โดยตั้งต้นจาก แกนเชื่อมจุดโฟกัสของวงโคจร-จุด Ascending node ไปยัง แกนเชื่อมจุดโฟกัสของวงโคจร-จุด Periapsis

- Anomaly เฉลี่ยที่เวลาเฉพาะ (Mean anomaly at epoch: M0) เป็นค่าตัวแปรที่แสดงถึงตำแหน่งของวัตถุบนวงโคจร ณ เวลาเฉพาะ (epoch) เวลาหนึ่ง


ทั้งนี้ คำว่า Longitude of Perihelion ที่ได้กล่าวไปก่อนที่จะถึงภาพนี้ หมายถึง Longitude of periapsis (ตัวแปร ϖ) เป็นผลรวมของ "ลองจิจูดของจุดโหนดขึ้น" กับ "ระยะเชิงมุมของจุด Periapsis" เขียนเป็นสมการได้ว่า ϖ = Ω+ω (ถึงแม้ Ω กับ ω จะเป็นมุมที่วัดกวาดไปบนคนละระนาบ)

ซึ่งในบางครั้ง นักดาราศาสตร์ก็ใช้คำว่า Longitude of periapsis ในความหมายเดียวกันกับ "ระยะเชิงมุมของจุด Periapsis" ไปเลย การใช้คำแทนกรณีนี้ มักเจอในการศึกษาเกี่ยวกับระบบดาวคู่ หรือดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

[ที่มาของภาพ: http://abyss.uoregon.edu]

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -



          จากลักษณะของวงโคจรที่แทบจะเหมือนกันของดาวหางในกลุ่ม Kreutz นี้ ทำให้นักดาราศาสตร์เชื่อว่าดาวหางทั้งหมดในกลุ่มแตกออกมาจากดาวหางขนาดใหญ่ดวงเดียวกันในอดีตนานมากแล้ว อาจจะประมาณหลายพันปีก่อน

          เมื่อนักดาราศาสตร์วิเคราะห์คุณสมบัติของดาวหางในกลุ่มดาวหาง Kreutz พบว่าสามารถแบ่งออกเป็น 2 กลุ่มย่อยได้ อาจเนื่องมาจากการแตกตัวของดาวหางขนาดใหญ่ที่เป็นต้นกำเนิดไม่ได้เกิดขึ้นเพียงครั้งเดียว และดาวหางต้นกำเนิดก็ห่างจากดวงอาทิตย์ไม่เท่ากันขณะเกิดการแตกตัวแต่ละครั้ง ซึ่งหลังจากนั้นก็มีการแตกตัวอย่างต่อเนื่อง จนเศษชิ้นส่วนน้ำแข็งมีขนาดเล็กลง

          โดยชิ้นส่วนน้ำแข็งส่วนใหญ่จะมีขนาดในหลักสิบหรือหลักร้อยเมตร เมื่อโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มาก ก็จะพุ่งลงไปยังชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ หรือสลายตัวเนื่องจากชิ้นส่วนได้ระเหิดไปหมด ระหว่างที่โคจรเข้ามายังระบบสุริยะชั้นใน



          นักดาราศาสตร์ได้สังเกตการณ์ดาวหางในกลุ่มดาวหาง Kreutz มาเป็นเวลาหลายร้อยปีแล้ว โดยจำนวนสมาชิกของกลุ่มดาวหางนี้ได้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วตั้งแต่ ปี ค.ศ.1995 ซึ่งเป็นช่วงเวลาที่องค์การอวกาศยุโรป (ESA) ได้ส่งยานอวกาศ SOHO ขึ้นสู่อวกาศ ยานลำนี้ได้ใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า “โคโรนากราฟ” (Coronagraph) ถ่ายภาพห้วงอวกาศบริเวณโดยรอบใกล้ดวงอาทิตย์ โดยที่อุปกรณ์นี้จะมีตัวบังดวงอาทิตย์ระหว่างถ่ายภาพ ทำให้ช่วยลดแสงจ้าลงไปได้มาก





รูปที่ 51 ภาพวาดแสดงดาวหางดวงใหญ่ปี ค.ศ.1843 (Great comet of 1843) บนท้องฟ้าจากออสเตรเลีย ดาวหางดวงนี้เป็นดาวหางในกลุ่มดาวหาง Kreutz ดวงแรกๆที่สว่างมากจนสมารถเห็นได้ด้วยตาเปล่าบนท้องฟ้ายามกลางวัน ขณะที่ดาวหางดวงนี้กำลังเข้าใกล้ดวงอาทิตย์

นักดาราศาสตร์พบว่าในช่วงเวลาดังกล่าว หางของดาวหางดวงนี้ยาวมากกว่า 2 เท่าของระยะเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย์ ทำให้ดาวหางดวงนี้ถูกบันทึกว่าเป็นดาวหางที่มีหางยาวที่สุด จนกระทั่งมีการพบว่าดาวหาง Hyakutake ที่ปรากฏในปี ค.ศ.1996 มีหางยาวกว่าดาวหางดวงนี้เกือบ 2 เท่า

[Credit ภาพ: Mary Morton Allport]





รูปที่ 52 ภาพถ่ายดาวหางดวงใหญ่ปี ค.ศ.1882 (Great comet of 1882) เมื่อวันที่ 7 พฤศจิกายน ค.ศ.1882 จากหอดูดาวแอฟริกาใต้ (South African Astronomical Observatory) ดาวหางดวงนี้เป็นดาวหางในกลุ่ม Kreutz และสว่างจนมองเห็นได้ในช่วงกลางวันเช่นเดียวกับดาวหางดวงใหญ่ ค.ศ.1843

แต่ในช่วงที่ดาวหางดวงนี้เคลื่อนถอยห่างจากดวงอาทิตย์ นิวเคลียสของดาวหางมีการแตกตัวออกเป็นชิ้นส่วนอย่างน้อย 5 ชิ้น

[Credit ภาพ: Sir David Gill]





รูปที่ 53 ภาพถ่ายดาวหางอิเคยะ-เซกิ เมื่อปี ค.ศ.1965 ดาวหางดวงนี้ก็เป็นสมาชิกของกลุ่มดาวหาง Kreutz [Credit ภาพ: Mike Jewell]





รูปที่ 54 ภาพถ่ายมุมกว้างแสดงดาวหาง Lovejoy (หนึ่งในดาวหางสว่างที่เป็นสมาชิกของกลุ่ม Kreutz) ปรากฏอยู่ใกล้ขอบฟ้า ภาพนี้ถ่ายจากบริเวณหอดูดาว Paranal เมื่อวันที่ 22 ธันวาคม ค.ศ.2011

[Credit ภาพ: Guillaume Blanchard/ESO]






รูปที่ 55 ภาพวาดแสดงยานอวกาศ SOHO (Solar Heliospheric Observatory) ซึ่งเป็นโครงการยานอวกาศสำหรับศึกษาดวงอาทิตย์ร่วมกันระหว่างสององค์การอวกาศ ESA และ NASA

[Credit ภาพซ ESA]





รูปที่ 56 ภาพถ่ายจากกล้อง Coronagraph ของยานอวกาศ SOHO เมื่อปี ค.ศ.2003 ซึ่งกล้องนี้จะเล็งดวงอาทิตย์ให้อยู่กลางมุมมองของกล้อง แล้วใช้จานกลมมาบังดวงอาทิตย์ (เงาทางซ้ายล่างในภาพเป็นเงาของแท่งยึดจานกลมนี้) และขนาดของดวงอาทิตย์ในภาพมีขนาดเท่าวงแหวนสีขาว

วัตถุประสงค์หลักของกล้องนี้คือถ่ายภาพบรรยากาศชั้น Corona เพื่อนำไปศึกษาต่อ (เช่น ปรากฏการณ์การพ่นมวล Corona (Coronal Mass Ejection: CME) ซึ่งเป็นการประทุอย่างหนึ่งในบรรยากาศของดวงอาทิตย์ชั้นนี้

แต่ผลที่ได้อีกอย่างคือ การถ่ายภาพดาวหางที่มาปรากฏใกล้ดวงอาทิตย์ (อย่างเช่นดาวหาง Kudo-Fujikawa ในภาพนี้) เนื่องจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศกล้องอื่นๆ ไม่สามารถถ่ายภาพในบริเวณใกล้ดวงอาทิตย์ได้ เพราะแสงจ้าจากดวงอาทิตย์สามารถทำให้อุปกรณ์ถ่ายภาพเกิดความเสียหาย อีกทั้งพื้นที่กระจกรับแสงที่ใหญ่ ทำให้ปริมาณแสงกล้องที่ได้รับมากกว่าปริมาณแสงที่ตามนุษย์ได้รับ หากพิจารณาในช่วงเวลาที่เท่ากัน

[Credit ภาพ: NASA/ESA]



          เมื่อถึงช่วงสิ้นเดือนธันวาคม ค.ศ.2010 ยาน SOHO ได้ถ่ายภาพดาวหางมากกว่า 2,000 ดวง ซึ่งส่วนใหญ่นั้น ทีมอาสาสมัครทั่วโลก (ทั้งนักดาราศาสตร์สมัครเล่นหรือนักดาราศาสตร์อาชีพ) ได้ค้นพบจากภาพที่ยาน SOHO ถ่ายมา หมายความว่า ยาน SOHO ได้ตรวจพบดาวหางทางอ้อม มากกว่านักสังเกตการณ์ดาวหางคนใดในประวัติศาสตร์ นอกจากนี้ ดาวหางในกลุ่ม Kreutz ยังได้ถูกตรวจพบในภาพถ่ายจากยานอวกาศฝาแฝด STEREO ขององค์การ NASA ที่ส่งขึ้นสู่อวกาศในเดือนตุลาคม ค.ศ.2006



          ดาวหางในกลุ่มดาวหาง Kreutz บางดวงที่เป็นชิ้นส่วนขนาดใหญ่ ก็สามารถมองเห็นบนท้องฟ้าด้วยตาเปล่าได้ (หรืออาจถึงขั้นเป็นดาวหางที่สว่างที่สุดในศตวรรษก็ได้) อย่างเช่น ดาวหาง C/1965 S1 (Ikeya-Seki)



          มีกรณีที่ดาวหางกลุ่มนี้เกิดการสลายตัวเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มาก อย่างเช่น เมื่อวันที่ 24 พฤษภาคม ค.ศ.2003 ได้มีดาวหาง 2 ดวงโคจรเฉียดดวงอาทิตย์ภายในระยะห่างประมาณ 70,000 กิโลเมตร (ราว 0.1 เท่าของขนาดรัศมีดวงอาทิตย์) เหนือบรรยากาศชั้น Photosphere (“พื้นผิว” ของดวงอาทิตย์ที่เรามองเห็นขณะดวงอาทิตย์กำลังขึ้นหรือตกลับของฟ้า) ซึ่งเป็นบริเวณลึกเข้าไปในชั้น Corona ที่เป็นบรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิหลายล้านองศาเซลเซียส ทำให้หนึ่งในดาวหางสองนี้ระเหิดกลายเป็นไอไปทั้งหมด เนื่องจากความดันจากการแผ่รังสี (Radiation pressure) และความร้อนที่มหาศาล





รูปที่ 57 ภาพถ่ายปรับสีเพี้ยนที่ยานอวกาศสำรวจดวงอาทิตย์ SDO (Solar Dynamics Observatory) ขององค์การ NASA ถ่ายภาพมาเมื่อวันที่ 6 กรกฎาคม ค.ศ.2011 ชุดของภาพขนาดเล็ก 6 ภาพ เป็นชุดของภาพที่ถูกปรับแก้ให้แสดงหางของดาวหางชัดเจนขึ้น โดยเป็นภาพขณะที่ดาวหางกำลังเคลื่อนฝ่าบรรยากาศชั้น Corona ของดวงอาทิตย์ที่มีอุณหภูมินับล้านองศาเซลเซียส ในช่วงเวลา 10 นาทีสุดท้ายก่อนที่นิวเคลียสของดาวหางดวงนี้จะระเหิดหมดไปเนื่องจากความร้อนที่มหาศาล และเวลาที่กำกับในภาพ เป็นเวลาสากล (Universal Time: UT)

[Credit ภาพ: Science/AAAS] 




รูปที่ 58 ภาพเคลื่อนไหวปรับสีเพี้ยนที่ยานอวกาศ SDO ถ่ายมาเมื่อวันที่ 16 ธันวาคม ค.ศ.2011 แสดงให้เห็นนิวเคลียสของดาวหาง C/2011 W3 (Lovejoy) ที่เหลือรอดจากการเคลื่อนฝ่าบรรยากาศชั้น Corona ของดวงอาทิตย์ได้ (ในภาพนี้จะปรากฏโผล่ออกมาจากทางด้านหลังของดวงอาทิตย์ไปทางด้านขวาของภาพ)

[Credit ภาพ: NASA/SDO]



          แต่กรณีของดาวหาง SOHO-614 ที่การแผ่รังสีและความร้อนมหาศาลจากดวงอาทิตย์ ทำให้นิวเคลียสและชั้นโคมาของดาวหางกลายเป็นไอไปหมด ขณะที่หางฝุ่นของดาวหางดวงนี้กลับเหลือรอดจากการเฉียดใกล้ดวงอาทิตย์ แล้วถูกผลักออกไปเพราะความดันจากการแผ่รังสี กลายเป็นร่องรอยหางจางๆ ที่เคลื่อนตัวออกห่างจากดวงอาทิตย์ ดูคล้ายกับ “ดาวหางไม่มีหัว” ซึ่งกรณีนี้เป็นกรณีที่มีโอกาสพบได้ยากมาก







 
 
 

Comment

Comment:

Tweet

#2 By สติ๊กเกอร์ไลน์ (183.89.83.82|183.89.83.82) on 2014-11-28 07:35