ภาพประกอบจาก: http://1ms.net/the-milky-way-38206.html
“Precession” หรือการ “หมุนควง” แบบลูกข่าง เกิดจากแรงบิดที่เกิดจากการหมุนรอบแกน ร่วมกับแรงบิดที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อลูกข่าง เมื่อแกนการหมุนนั้นมิได้ตั้งฉากกับแรงโน้มถ่วงพอดี ซึ่งจะทำให้เกิดการหมุนควงเปลี่ยนทิศของแรงบิดจากแรงโน้มถ่วงไปในแนวระนาบ เสมือนว่ามันกำลังเอียงท้าทายแรงโน้มถ่วงของโลก
ภาพประกอบจาก: http://giphy.com/gifs/z1meXneq0oUh2
ตรงนี้เรารู้ละว่า โลกเรามีแรงบิดจากการหมุนรอบตัวเอง แต่การหมุนควงของโลก มาจากด้านไหน
การโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ โลกหมุนรอบตัวเองด้วยมุมเอียงประมาณ 23 องศา ทิศของแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่อโลก หลักๆนั้นก็คือดิ่งสู่ดวงอาทิตย์ และ เพราะโลก มิได้กลมดิ๊ก เนื่องจากที่โลกเรามีการหมุนรอบตัวเอง สัณฐานของโลกจึงมีลักษณะเป็นวงรีน้อยๆ ป่องออกตรงกลางตามแนวแรงเหวี่ยงหนีศูนย์
แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ และดวงจันทร์ที่ กระทำต่อโลก ณ เส้นศูนย์สูตร ที่ฝั่งใกล้ และฝั่งไกลไม่เท่ากัน และ ณ จุดที่อยู่ตรงข้ามกัน แรงก็ไม่ได้อยู่ในระนาบเดียวกัน เมื่อมีแรงบิด 2 แนวเกิดขึ้น จากการหมุนรอบตัวเอง และแรงดึงที่ทำให้เกิดการบิดหมุนของแกนโลกในแนวตั้ง โลก จึงมีการหมุนควง
แต่ดวงอาทิตย์ ไม่ใช่ต้นกำเนิดของแรงโน้มถ่วงจุดเดียวที่กระทำต่อโลก เรามีดวงจันทร์ และยังมีดาวเคราะห์อื่นๆที่โคจรรอบดวงอาทิตย์อีกด้วย นอกจากนี้ เรายังต้องไม่ลืมว่าในกาแลคซี่ที่เราอยู่ หมู่ดาวแต่ละกลุ่ม จนถึงหลุมดำที่ใจกลางทางช้างเผือก ก็มีแรงโน้มถ่วงของมันเช่นกัน เมื่อมันมีแรงอยู่หลายทิศทาง สมดุลของแรงเหล่านั้นที่กระทำต่อส่วนต่างๆของโลกมันจึงเกิดสิ่งที่เรียกว่าการเปลี่ยนของมุมเอียงของแกนโลกในลักษณะที่เราเรียกว่า “Nutation” หรือ การ “แกว่ง”
ภาพประกอบจาก: http://www.dailygalaxy.com/my_weblog/2013/10/unknown-forces-causing-milky-way-galaxy-to-wobble.html
มุมเอียงของแกนโลกมีการแกว่งเป็นคาบที่แน่นอนประมาณ 41,000 ปี โดยมีมุมเอียงอยู่ระหว่าง 22.1 – 24.5 องศากับระนาบโคจร โดยเป็นผลรวมของแรงต่างๆที่เปลี่ยนไปตามคาบการโคจรของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวเคราะห์อื่นๆ ทั้งในและนอกสุริยจักรวาลของเรา โดยปัจจุบัน มุมเอียงของโลกเราอยู่ที่ 23.4 องศา และอยู่ในช่วงลดลง หรือตั้งฉากกับระบบสุริยะมากขึ้น
จากในรูป สังเกตจุดแดง ณ ตอนนี้ โลกมีมุมเอียงที่ 23.4 องศา และเราอยู่ในช่วงที่มีการเปลี่ยนแปลงมุมเอียงสูงที่สุด
ภาพประกอบจาก: http://en.wikipedia.org/wiki/Axial_tilt
เราดูภาพการแกว่งเห็นเป็นกราฟส่ายไปมานั้น มองในอีกแบบหนึ่ง การเคลื่อนไหวจริงๆ มันจะเป็นแบบภาพประกอบข้างล่าง ควงไปส่ายไปแบบนี้ (ท่ายากนะนั่นทั้งควงทั้งส่าย)
ภาพประกอบจาก: http://christophercrockett.com/astrowow/obliquity/
มุมเอียง กับฤดูกาลนั้นสัมพันธ์กันอยู่ ยิ่งมุมเอียงมาก ความแตกต่างของอุณหภูมิหน้าร้อนและหน้าหนาวยิ่งมาก มุมเอียงน้อย อุณหภูมิหน้าร้อนและหนาวยิ่งแตกต่างน้อย และเพราะสีสรรของโลกเรานี้ มีผลต่อการสะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์ไม่เท่ากัน หิมะสีขาว นั้นสะท้อนแสงได้มากกว่าสีครามของท้องทะเล ยิ่งมุมเอียงมาก หิมะที่เกิดในฤดูหนาวปริมาณมหาศาลเป็นตัวป้องกันการสะสมของความร้อนจากดวงอาทิตย์และนั่นทำให้โลกเย็น ส่วนในกรณีของโลกเราในตอนนี้ที่มุมเอียงนั้นลดลง ความแตกต่างอุณหภูมิระหว่างหน้าร้อนและหนาวน้อยลง และ ด้วยปริมาณของหิมะและน้ำแข็งในฤดูหนาวที่เกิดขึ้นน้อยลง โลกของเรา จึงกำลังเข้าสู่ช่วงของการที่จะอบอุ่นขึ้น นอกเหนือจากปรากฏการณ์ก๊าซเรือนกระจกที่เรามองเป็นสาเหตุเดียวของการที่อุณหภูมิโลกสูงขึ้น เรายังต้องอยู่ร่วมกับภูมิอากาศที่จะอบอุ่นขึ้นนี้อีก 10,000 ปี กว่าที่โลกเราจะเข้าสู่ช่วงการเย็นลงอีกครั้ง
ภาพประกอบจาก: http://photography.nationalgeographic.com/photography/photo-of-the-day/ice-canyon-greenland-balog/
น้ำแข็งที่ละลายลง กับแกนโลกเอียง
โลกเรานี้ ส่วนใหญ่นั้นเป็นหินหลอมเหลวที่มีความหนืด โดยมีส่วนเปลือกบางๆ 7 แผ่นที่ลอยอยู่บนทะเลลาวา โลกเราจึงมีการเปลี่ยนแปลงของรูปร่างตามแรงโน้มถ่วงของเหล่าดวงดาวในทะเลอวกาศที่กระทำในแต่ละส่วน ช้า เร็ว ไม่เหมือนกัน การเปลี่ยนสถานะของน้ำแข็งไปเป็นน้ำ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของการกระจายตัวของมวลโลก จากงานวิจัยของ Jianli Chen ที่ตีพิมพ์ใน วารสาร Geophysical Research พบข้อบ่งชี้ว่า การละลายของน้ำแข็งทำให้ตำแหน่งของขั้วโลกที่แท้จริงเบี่ยงไปทางทิศตะวันออก หรือก็คือเปลือกโลกเรามีการเลื่อนเปลี่ยนแปลงจากตำแหน่งเดิม แต่ตรงนี้ไม่ใช่ว่าแกนโลกนั้นเอียงมากขึ้น มันเป็นการเลื่อนไหลของแผ่นเปลือกโลกที่พยายามกระจายตัวให้สมดุลกับแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ และแรงที่กระทำจากดวงดาวต่างๆที่ล้อมรอบโลกของเรา
ถ้าคุณสนใจ คุณอาจหาข้อมูลการศึกษาของคุณ Chen ได้ที่นี่ ผมคิดว่างานวิจัยของคุณ Chen นี่แปลออกมาเป็นบทความดีๆได้หลายตอนเลยทีเดียว
Chen, J. L., C. R. Wilson, J. C. Ries, and B. D. Tapley (2013), Rapid ice melting drives Earth's pole to the east, Geophys. Res. Lett., 40, 2625–2630, doi:10.1002/grl.50552.
ภาพประกอบจาก: http://openwalls.com/image?id=1569
สำหรับผู้สนใจจะหาศึกษาอ่านเรื่องราวเหล่านี้ต่อ
การเขียนบทความนี้ผมเขียนแบบอ่านอาศัยความเข้าใจและสรุปเป็นเรื่องราวคร่าวๆ สำหรับผู้สนใจจะหาอ่านเรื่องราวเหล่านี้ ผมแนะนำเวบเหล่านี้
- ฟิสิกส์เรื่องการหมุนแรงบิดพร้อมวีดีโออธิบายอย่างชัดเจน http://www.animations.physics.unsw.edu.au/jw/rotation.htm
- เรื่องการหมุนและการแกว่งของโลก แบบภาษาไทย เราเรียกว่าวัฒจักร มิลานโควิช ของ อ. วนารักษ์ ไซพันธแก้ว ของ มช http://www1.science.cmu.ac.th/centercourses/201114/201114_MilankovitchCycle.pdf
- สำหรับผู้ที่ต้องการสืบค้นในวิเกรียน ผมแนะนำ Keyword ได้แก่ “Axis tilt” “Nutation” “Milankovitch Cycle” และ “Axial precession” สำหรับวิกิในไทย เรื่องเหล่านี้มีแปลมาน้อยมาก เห็นก็แค่เรื่อง “ความเอียงของแกน” ถ้าใครว่างก็น่าจะช่วยกันแปลเป็นไทยให้เด็กอ่านง่ายๆกันหน่อยละนะครับ
- สำหรับดาวดวงอื่นๆนอกจากโลกของเราก็มีการหมุนควงละการแกว่งเหมือนกัน แต่อ้างอิงอ่านง่ายๆอาจไม่ใคร่มี ก็ต้องไปสืบค้นพวกงานวิจัยมาอ่านกันเอาเอง อย่างตรงนี้เป็นการศึกษาเรื่องการหมุนควงของดาวอังคารเป็นต้น http://articles.adsabs.harvard.edu//full/1999A%26A...345..282B/0000282.000.html
ทั้งหมดนี้ เพราะโลกเราไม่ได้กลมดิ๊กครับ
...แม้ว่ามันจะกลมกว่าลูกบิลเลียดก็ตาม
55555555 ฮาว่ะ (ท่ายากนะนั่นทั้งควงทั้งส่าย
ตอบลบ