Thai language English Language
Untitled Document  ราชบัณฑิตยสถานขอเชิญชมรายการ "สายตรวจภาษา" ออกอากาศทางสถานีวิทยุโทรทัศน์กองทัพบกช่อง ๕ ทุกวันเสาร์และวันอาทิตย์ เวลา ๑๑.๔๕-๑๑.๔๗ น. เริ่มออกอากาศวันเสาร์ที่ ๖ กรกฎาคม พ.ศ. ๒๕๕๖   
ข้อมูลหน่วยงาน
ข่าวประชาสัมพันธ์
ข่าวการจัดซื้อจัดจ้าง
สรุปผลการสัมมนา ฯลฯ
ข้อมูลข่าวสารทางราชการ
คำถามที่ถามบ่อย (FAQ)
E-Book
ติดต่อเรา  
สมุดเยี่ยม  
รวมเว็บไซต์ที่น่าสนใจ  
การทับศัพท์
การถอดอักษรไทยเป็นอักษรโรมัน
การอ่านตัวเลขต่าง ๆ
การอ่านเครื่องหมาย
การอ่านคำวิสามานยนาม
เครื่องหมายวรรคตอน
การเว้นวรรค
การเขียนคำย่อ
ชื่อจังหวัด เขต อำเภอ
ชื่อทะเล
ชื่อธาตุ
ชื่อประเทศ/เมืองหลวง
ลักษณนาม
ราชาศัพท์
รับข่าวสาร ยกเลิก
รับข่าวสาร ยกเลิก
 

 
  สนามแรงโน้มถ่วงของโลก
 

สนามแรงโน้มถ่วงของโลก

          เราทุกคนรู้ดีว่าโลกส่งแรงโน้มถ่วงกระทำต่อสรรพสิ่งทุกชนิดที่อยู่บนโลก เหนือโลกและใต้โลก และแรงโน้มถ่วงของโลกนี่เองที่ทำให้ผลแอปเปิลตก แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์กับดวงจันทร์ที่กระทำต่อน้ำทะเลบนโลกทำให้เกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้น น้ำลง เป็นต้น

          แต่ ณ วันนี้ นักฟิสิกส์กำลังไม่มั่นใจว่า เหตุการณ์ต่าง ๆ ที่นิวตันได้เคยอธิบายไว้นั้น มันจะง่ายอย่างที่นิวตันคิด สาเหตุหลักก็คือโลกของเรานั้นไม่กลม และนั่นก็หมายความว่า อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ณ สถานที่ต่างกันบนโลกจะมากน้อยไม่เท่ากัน เช่น เวลาเราอยู่บนดอยอินทนนท์ น้ำหนักตัวของเราจะน้อยกว่าเวลาเราอยู่บนเรือที่บางแสน และเมื่อเรารู้อีกว่า ถึงแม้โลกจะส่งแรงโน้มถ่วงกระทำต่อน้ำในทะเล แต่น้ำก็ไม่เคยอยู่นิ่ง คือมันจะเคลื่อนที่เป็นคลื่นตลอดเวลาซึ่งบางครั้งก็เป็นคลื่นขนาดใหญ่ และบางครั้งก็เป็นคลื่นขนาดเล็ก ดังนั้น มวลของโลก ณ ตำแหน่งต่าง ๆ ในทะเล จะขึ้นกับเวลา นอกจากนี้ การไหลของหินเหลวใต้ดินหรือใต้ภูเขาไฟ การละลายหรือการแข็งตัวของธารน้ำแข็งบนโลก เหตุการณ์เหล่านี้มีส่วนทำให้มวลของโลก ณ ที่ต่าง ๆ เปลี่ยนแปลงตามกาลเวลาได้ทั้งสิ้น

          เมื่อเหตุและผลเป็นเช่นนี้ ข้อมูลความเข้มสนามโน้มถ่วงที่เรามีขณะนี้ จึงเป็นข้อมูลที่หยาบ เพราะไม่ขึ้นกับเวลา การขาดแคลนข้อมูลที่ถูกต้องและละเอียดของสนามแรงโน้มถ่วงของโลก ได้ทำให้นักฟิสิกส์จัดประชุมนานาชาติขึ้น เมื่อวันที่ ๑๖ มีนาคม ศกนี้ ที่เมือง St. Petersburg ในรัสเซีย ภายใต้โครงการ GRACE ซึ่งย่อจาก Gravity Recovery and Climate Experiment โครงการ ๕ ปีนี้มีจุดมุ่งหมายจะสร้างแผนที่แสดงความเข้มของสนามแรงโน้มถ่วงอย่างละเอียดและถูกต้องที่สุดว่า ขึ้นกับเวลาอย่างไร

          โครงการ GRACE จะใช้ดาวเทียมสองดวง โดยให้ดาวเทียมทั้งสองมีวงโคจรรอบโลกเดียวกัน และให้ดาวเทียมดวงหนึ่งโคจรนำดาวเทียมอีกดวงหนึ่งประมาณ ๒๒๐ กิโลเมตร ดังนั้น เมื่อดาวเทียมดวงแรกบันทึกความเข้มสนามแรงโน้มถ่วงของโลกแล้ว หากความเข้มสนามไม่เปลี่ยนแปลง ดาวเทียมดวงที่สองก็จะโคจรผ่านตำแหน่งที่ดาวเทียมดวงแรกเคยผ่าน แต่ถ้าความเข้มสนามเปลี่ยนแปลง เช่น ความเข้มเพิ่มขึ้น ดาวเทียมดวงที่สองก็จะโคจรต่ำลงมาเล็กน้อย ระยะสูงที่เปลี่ยนแปลงและความแปรปรวนของระยะห่างระหว่างดาวเทียมจะปรากฏบนอุปกรณ์วัดระยะทาง ซึ่งทำงานโดยใช้คลื่นไมโครเวฟ การบันทึกเหตุการณ์ที่เกิดบนดาวเทียมจะกระทำวันละ ๕ ครั้ง ดังนั้น ภายในเวลา ๓๐ วัน ดาวเทียมทั้งสองก็จะวัดความเข้มสนามแรงโน้มถ่วงของโลกในบริเวณต่าง ๆ ได้หมด

          โครงการ GRACE ได้รับเงินสนับสนุน ๖๐๐ ล้านบาท จาก NASA และนักฟิสิกส์หวังว่าข้อมูลที่ได้จากโครงการนี้ จะทำให้นักวิทยาศาสตร์ได้ความรู้ด้านธรณีวิทยาและอุทกวิทยาที่ใหม่ ๆ มากมาย เพราะข้อมูลจะแสดงให้เห็นว่าเหตุการณ์เคลื่อนย้ายน้ำ ดิน และหินใต้โลกเกิดบ่อยและมากหรือน้อยเพียงใด

          ในอดีตเวลานักวิทยาศาสตร์ต้องการวัดความเข้มสนามแรงโน้มถ่วงของโลก เขาจะใช้อุปกรณ์ gravimeter ซึ่งจะวัดดูว่าเวลาโลกดึงดูดอุปกรณ์พื้นดินที่รองรับน้ำหนักของอุปกรณ์นั้นส่งแรงปฏิกิริยาผลักอุปกรณ์กลับไปด้วยแรงมากหรือน้อยเพียงใด การผสมผสานข้อมูลที่ได้จาก gravimeter และข้อมูลที่ได้จากดาวเทียมได้ทำให้นักวิทยาศาสตร์มีแผนที่ความเข้มสนามแรงโน้มถ่วงที่ค่อนข้างสมบูรณ์ (ดาวเทียมดังกล่าวชื่อ CHAMP ซึ่งถูกปล่อยขึ้นท้องฟ้า เมื่อ ๓ ปีก่อนนี้ และภายในดาวเทียมดวงนี้มีอุปกรณ์ Global Positioning System หรือที่เรียกย่อ ๆ ว่า GPS สำหรับวัดระยะทางที่ดาวเทียมอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางของโลกได้อย่างถูกต้อง)

          แต่ดาวเทียม GRACE ทั้งสองดวงต่างก็มีอุปกรณ์ GPS บนยาน ดังนั้น มันจึงสามารถวัดตำแหน่งต่าง ๆ ได้ดีกว่าการใช้ดาวเทียมเพียงดวงเดียว และนั่นก็หมายความว่าความสามารถในการวัดความเข้มสนามแรงโน้มถ่วง จะกระทำได้ละเอียดกว่าในอดีตประมาณ ๑๐๐ เท่า

          ความจริงหนึ่งที่คนทั่วไปไม่รู้คือ ระดับน้ำในมหาสมุทรทั่วโลก อยู่ห่างจากจุดศูนย์กลางของโลกไม่เท่ากัน ผิวน้ำทะลในอ่าว Bengal อยู่ใกล้จุดศูนย์กลางของโลกยิ่งกว่าระดับน้ำทะเลใกล้เกาะ Borneo ถึง ๒๐๐ เมตร ความแตกต่างของระดับน้ำเช่นนี้ มีอิทธิพลต่อการเปลี่ยนแปลงของบรรยากาศมาก

          ส่วนนักสมุทรศาสตร์ เช่น Philip Woodworth แห่งมหาวิทยาลัย Livepool ในอังกฤษ ก็คาดหวังจะใช้ข้อมูลที่ได้จาก GRACE ศึกษาธรรมชาติของกระแสน้ำในมหาสมุทร เพราะเหตุว่าแรงโน้มถ่วงสามารถกำหนดปริมาณมากน้อยของน้ำในสถานที่ต่าง ๆ บนโลกได้ ดังนั้น ข้อมูลเกี่ยวกับความดันน้ำที่ระดับลึกต่าง ๆ จะสามารถบอกให้นักวิทยาศาสตร์รู้ลักษณะการไหลของกระแสน้ำ เช่น Gulf Stream ในมหาสมุทร Atlantic ได้ว่ากระแสน้ำที่นำน้ำอุ่นสู่ประเทศต่าง ๆ ที่ตั้งอยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงเหนือของยุโรปได้อย่างไร

          การละลายของน้ำแข็งในทวีปอาร์กติกทำให้กระแสน้ำอุ่น Gulf Stream เปลี่ยนกลับเป็นกระแสน้ำเย็นได้อย่างไร และถ้าเหตุการณ์เปลี่ยนแปลงนี้เกิดทวีปยุโรปมีโอกาสถูกน้ำแข็งปกคลุมทั้งทวีปมากหรือน้อยเพียงใดด้วยเหตุนี้ข้อมูลจาก GRACE จะทำให้นักภูมิศาสตร์และนักสมุทรศาสตร์รู้ชะตาชีวิตของกระแสน้ำต่าง ๆ ในมหาสมุทรดีขึ้น

          ข้อดีอีกประการหนึ่งของโครงการนี้ก็คือ การปรับฐานข้อมูลทุก ๓๐ วัน ในอดีตนักวิทยาศาสตร์เคยคิดว่า ดัชนีความเข้มสนามโน้มถ่วงจะไม่เปลี่ยนแปลงตามกาลเวลาคือตัวเลขที่วัดได้ในวันใดหรือเวลาใด ก็จะมีค่าเช่นนั้นตลอดไป แต่บัดนี้ใคร ๆ ก็รู้ว่าความคิดเช่นนั้นผิด

           B. Tapley แห่งมหาวิทยาลัย Texas ที่ Austin ในสหรัฐอเมริกาคิดว่า โครงการ GRACE จะสามารถให้ข้อมูลที่น่าเชื่อถือได้ในบริเวณพื้นที่ ๒๐๐–๓๐๐ ตารางกิโลเมตร แม้ว่าบริเวณนั้นจะมีฝนตกหรือไม่มีฝนตกก็ตาม เพราะดาวเทียมสามารถบันทึกปริมาณฝนที่ตกในพื้นที่นั้นได้ด้วย จากการอ่านระดับสูงของน้ำเหนือพื้นดิน ดังนั้น ถ้าดาวเทียมกำลังโคจรเหนือแม่น้ำคงคาหรือแม่น้ำไนล์ ดาวเทียมก็จะสามารถเห็นเหตุการณ์น้ำท่วมในบริเวณนั้นได้ ทั้งนี้เพราะอุปกรณ์ GPS บนดาวเทียมมีความไวต่อสภาพการเคลื่อนที่ของน้ำบนดินมาก ส่วนนักธรณีวิทยาก็คาดหวังจะให้ GRACE ติดตามการเปลี่ยนแปลงความชื้นในดินซึ่งเป็นข้อมูลที่จำเป็นสำหรับการรู้ธรรมชาติของวัฏจักรน้ำในดิน และนักวิทยาศาสตร์บางคนมีความคิดว่า หาก GRACE ใช้ในการส่ง-รับสัญญาณ เขาก็จะรู้ความหนาแน่นของหินใต้โลกได้ ซึ่งข้อมูลนี้เป็นข้อมูลลึกลับที่ยังไม่มีนักวิทยาศาสตร์คนใดรู้

          แต่ GRACE ก็ใช่ว่าจะสามารถให้ข้อมูลได้ทุกรูปแบบ เพราะเหตุการณ์อะไรก็ตามที่ใช้เวลาเปลี่ยนแปลงนานกว่าเดือน ซึ่งเป็นระยะเวลาที่ดาวเทียมใช้ในการสำรวจ นักวิทยาศาสตร์ก็ไม่มีทางรู้ได้ และข้อมูลสนามแรงโน้มถ่วงที่ GRACE วัดได้นี้ จริง ๆ แล้วมันเป็นสนามแรงโน้มถ่วงลัพธ์ของโลกส่วนที่เป็นน้ำ น้ำแข็ง หิน และดินรวมกัน นักวิทยาศาสตร์ยังไม่มีเทคนิคที่สามารถแยกบทบาทและความสำคัญของแต่ละส่วนออกจากกันได้

          คุณประโยชน์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งของข้อมูลความเข้มสนามแรงโน้มถ่วงคือ การรู้ความเข้มอย่างละเอียด จะทำให้การยิงจรวดนำวิถีสู่เป้าได้อย่างแม่นยำขึ้น การแสวงหาแหล่งน้ำมันก็ต้องการข้อมูลสนามแรงโน้มถ่วงเช่นกัน เพราะข้อมูลที่ละเอียดจะทำให้เรารู้ว่า แหล่งน้ำมันอยู่ที่ใด เป็นต้น

          นักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการนี้ ได้กำหนดให้ดาวเทียม GRACE โคจรที่ระดับสูง ๕๐๐ กิโลเมตรเหนือพื้นดิน เพราะระยะสูงนี้เป็นระยะที่อุปกรณ์ GPS บนดาวเทียมทำงานได้ดีที่สุด แต่ก็มีข้อเสียที่ว่า ในบางเวลาดาวเทียมจะเสียดสีกับบรรยากาศ ซึ่งจะทำให้ความเร็วของดาวเทียมลด ดังนั้น วิศวกรจึงได้ติดตั้งอุปกรณ์สำหรับวัดความเร็วของดาวเทียมบนยานด้วย พอเวลาความเร็วเปลี่ยนอุปกรณ์ก็จะปรับความเร็วดาวเทียมทันที

          แต่เมื่อไม่มีงานเลี้ยงใดที่ไม่เลิกรา และไม่มีการเกิดใดที่ไม่ตาย โครงการ GRACE ก็เช่นกัน คณะนักวิทยาศาสตร์ประจำโครงการคิดว่า หลังจากที่ได้ทำงานนาน ๕ ปี แรงโน้มถ่วงของโลกที่ดาวเทียม GRACE วัด ก็จะดึงดูดมันให้ตกลงมา แล้วก็จะฆ่ามัน โดยการเผามันทั้งเป็น เมื่อมันเสียดสีกับบรรยากาศโลกที่หนาแน่นครับ

ผู้เขียน ศ. ดร.สุทัศน์ ยกส้าน ภาคีสมาชิก ประเภทวิทยาศาสตร์กายภาพ สาขาวิชาฟิสิกส์ สำนักวิทยาศาสตร์

 
ย้อนกลับ
  หน้าหลัก     |     พจนานุกรม    |     ศัพท์บัญญัติวิชาการ    |     อักขรานุกรมภูมิศาสตร์ไทย    |     คลังความรู้    |   สิ่งพิมพ์    |     กระดานสนทนา    |     ถาม-ตอบ  
ติดต่อ ราชบัณฑิตยสถาน
สนามเสือป่า เขตดุสิต กรุงเทพมหานคร ๑๐๓๐๐   โทรศัพท์ ๐ ๒๓๕๖ ๐๔๖๖-๗๐ อีเมล ripub@royin.go.th
Copy Rights © 2007 The Royal Institute, All Rights Reserved.Developed by TATSolution