ไขปริศนาดาวหาง

ตลอดเวลาที่ผ่านมา ยังไม่มีใครทราบองค์ประกอบของดาวหาง จึงยังไม่มีใครทราบว่าปรากฏการฝนดาวตกหรือพายุดาวตกมีความสัมพันธ์กับดาวหางจริงหรือไม่ จนในปี ค.ศ. 1949 เฟรด วิปเพิล นักดาราศาสตร์ชาวอเมริกันได้เสนอทฤษฎีส่วนประกอบของดาวหางขึ้น โดยกล่าวว่าดาวหางนั้นประกอบด้วยน้ำแข็ง กลุ่มแก๊สต่างๆ และธุลีในอวกาศ โดยที่ส่วนหัวของดาวหางนั้นจะมีใจกลางอยู่ข้างในหรือที่เรียกว่านิวเคลียส (nucleus) ซึ่งมีส่วนประกอบต่างๆเหล่านี้อัดตัวรวมกัน สรุปแล้วดาวหางก็คือก้อนหิมะสกปรกนั่นเอง ซึ่งความรู้นี้เองที่ต่อมาทำให้สามารถไขปริศนาความสัมพันธ์ระหว่างดาวหางและฝนดาวตกได้

อยากทราบรายละเอียด เกี่ยวกับดาวหาง คลิกที่ รูปด้านซ้าย

ในปี ค.ศ. 1966 พายุดาวตกเลโอนิดกลับมาอีกครั้งพร้อมกับการปรากฏตัวของดาวหางเทมเพล-ทัตเทล การค้นพบดาวหางในปีนั้นเดิมทีนักดาราศาสตร์คิดว่าเป็นดาวหางดวงใหม่ แต่เมื่อคำนวณวงโคจรแล้วจึงได้ทราบในภายหลังว่าเป็นดาวหางเทมเพล-ทัตเทลที่ไม่ได้ปรากฏตัวให้เห็นมาเกือบร้อยปีแล้วนั่นเอง

พายุดาวตกเลโอนิดที่เกิดขึ้นในปี ค.ศ. 1966 ที่เห็นเป็นเส้นสว่าง หลายสิบเส้นคือดาวตกแต่ละดวง ส่วนที่เห็นเป็นจุดสว่างคือดวงดาว ในท้องฟ้า

พายุดาวตกในปี ค.ศ. 1966 นั้นตกหนักมาก นักสังเกตการณ์บางรายระบุว่าสามารถเห็นดาวตกถึงวินาทีละ 40 ดวง ซึ่งนั่นหมายความว่าพายุดาวตกในครั้งนั้นมีปริมาณดาวตกถึง 150,000 ดวงต่อชั่วโมงทีเดียว แต่หลายปีต่อมา นักดาราศาสตร์นำข้อมูลจากผู้สังเกตการณ์พายุดาวตกในที่ต่างๆมาประมวลใหม่อีกครั้ง แล้วประเมินเป็นค่าเฉลี่ยว่าพายุดาวตกในครั้งนั้นเฉลี่ยแล้วมีปริมาณดาวตกราว 15,000 ดวงต่อชั่วโมง

ลูกไฟที่เกิดขึ้นในปรากฏการณ์ พายุดาวตกเลโอนิดปี ค.ศ. 1966

ฝนดาวตกเกิดจากอะไร

เมื่อนักดาราศาสตร์ทราบองค์ประกอบของดาวหาง ในที่สุดก็สามารถทำความเข้าใจกับปรากฏการณ์ฝนดาวตกได้ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ทราบกันดีแล้วว่าปรากฏการณ์ฝนดาวตกนั้นเกิดจากธารฝุ่นอุกกาบาตที่ดาวหางปล่อยทิ้งไว้ตามทางโคจรนั่นเอง

ฝุ่นอุกกาบาต (meteoroid) ประกอบด้วยแร่ธาตุหลายชนิด จับตัวกันอย่างโปร่งๆเหมือนแป้งอัดเม็ด ไม่ได้มีโครงสร้างแข็งแกร่งอย่างก้อนหิน ฝุ่นอุกกาบาตมีหลายขนาด ส่วนใหญ่จะมีขนาดเล็กราวเม็ดทรายละเอียด ส่วนน้อยจะมีขนาดที่ใหญ่ขึ้น คือมีขนาดราวก้อนกรวด

ดังที่ได้กล่าวมาแล้วว่าดาวหางก็มีการโคจรรอบดวงอาทิตย์และทิ้งธารฝุ่นอุกกาบาตเอาไว้เบื้องหลัง และโลกก็มีการโคจรรอบดวงอาทิตย์เช่นกัน ดังนั้นหากวงโคจรของโลกและดาวหางมีโอกาสมาอยู่ใกล้ชิดกันหรือตัดกัน โลกก็มีโอกาสที่จะโคจรฝ่าเข้าไปในธารฝุ่นอุกกาบาตของดาวหางได้

เมื่อโลกโคจรฝ่าเข้าไปในธารฝุ่นอุกกาบาต แรงดึงดูดของโลกจะดึงดูดให้ฝุ่นอุกกาบาตเหล่านี้ตกลงมาในโลก โดยทั่วไปแล้วฝุ่นอุกกาบาตที่อยู่ในธารอุกกาบาตไม่ได้ล่องลอยอยู่นิ่งๆ แต่ฝุ่นเหล่านี้จะเดินทางอยู่ในอวกาศด้วยความเร็วเช่นกัน โดยฝุ่นอุกกาบาตจะมีความเร็วก่อนเข้าสู่ชั้นบรรยากาศของโลกอยู่ในช่วง 11-71 กิโลเมตร/ชั่วโมง

ฝนดาวตกเกิดจากการที่โลก เข้าไปใกล้เส้นทางการโคจร ของดาวหาง (ไม่ใช่เข้าใกล้ ตัวดาวหาง) และโคจรฝ่า เข้าไปในธารฝุ่นอุกกาบาตที่ ดาวหางทิ้งไว้

เมื่อฝุ่นอุกกาบาตพุ่งฝ่าชั้นบรรยากาศของโลกก็จะเปล่งแสงออกมา ทำให้ผู้ที่สังเกตอยู่บนผิวโลกเห็นเป็น ดาวตก นั่นเอง การเปล่งแสงของฝุ่นอุกกาบาตนี้หากอธิบายด้วยภาษาง่ายๆก็คือ เมื่อฝุ่นอุกกาบาตเสียดสีกับบรรยากาศของโลกก็จะลุกไหม้และเปล่งแสงออกมา

อยากทราบรายละเอียด ว่าดาวตกเปล่งแสงได้ อย่างไร คลิกที่รูปด้านซ้าย

โดยทั่วไปแล้วฝุ่นอุกกาบาตที่จะสามารถเปล่งแสงให้คนบนผิวโลกเป็นเป็น ดาวตก ได้ต้องมีขนาดใหญ่พอควร กล่าวคือ ฝุ่นอุกกาบาตที่มีขนาดราว 0.5 มิลลิเมตรจะทำให้เกิดดาวตกเป็นเส้นจางๆที่พอมองเห็นได้ แต่หากขนาดต่ำกว่านี้ก็จะมองไม่เห็นแล้ว ฝุ่นอุกกาบาตที่ก่อให้เกิดดาวตกที่เห็นได้ชัดจะมีขนาดอยู่ในช่วง 1 มิลลิเมตรถึง 1 เซนติเมตร ซึ่งฝุ่นอุกกาบาตขนาดประมาณ 1 เซนติเมตรจะทำให้เห็นเป็นดาวตกดวงใหญ่หรือที่เรียกกันว่า ลูกไฟ (fireball) นั่นเอง

ลูกไฟที่เกิดจากพายุดาวตก เลโอนิดในปี ค.ศ. 1997

ภาพเคลื่อนไหวแสดง การตกของลูกไฟ

ดาวตกหรือฝุ่นอุกกาบาตที่ตกเข้ามาในโลกมักจะจะเผาไหม้ไปหมดในชั้นบรรยากาศที่ระดับความสูงราว 80-120 กิโลเมตรเหนือผิวโลก หากฝุ่นอุกกาบาตมีขนาดใหญ่กว่า 1 เซนติเมตรก็อาจเผาไหม้ไม่หมดและมีเศษซากตกลงมาถึงผิวโลกได้ ชิ้นส่วนที่เหลือจากการเผาไหม้และตกลงมาถึงพื้นโลกนี้เราเรียกว่า อุกกาบาต (meteorite) นั่นเอง

ผู้ที่ชมฝนดาวตกบางครั้งอาจได้ยินเสียงฟ้าร้องดังครืนครันมาแต่ไกล เสียงนี้ไม่ใช่เสียงฝนฟ้าคะนองแต่อย่างใด แต่เป็นเสียงจากฝนดาวตกนั่นเอง กล่าวคือ เมื่อฝุ่นอุกกาบาตที่มีขนาดไม่เล็กละเอียดนัก เมื่อพุ่งเข้ามาในโลกนั้นจะเผาไหม้ได้ช้ากว่าฝุ่นอุกกาบาตที่เล็กละเอียด และจะพุ่งตกลงมาในชั้นบรรยากาศได้ลึกกว่า และด้วยความเร็วเหนือเสียงหลายเท่า ฝุ่นอุกกาบาตที่มีความเร็วเหนือเสียงเหล่านี้จะทำให้เกิดคลื่นกระแทก (shock wave) ขึ้นในชั้นบรรยากาศ บางครั้งผู้ที่อยู่ที่พื้นโลกจึงได้ยินเสียงฝนดาวตกดังครืนครันเหมือนฟ้าร้อง

เมื่อเราทราบเกี่ยวกับธารฝุ่นอุกกาบาตและการเกิดดาวตกแล้ว มาถึงตอนนี้ก็คงพอสันนิษฐานได้ว่าฝนดาวตกนั้นเกิดขึ้นได้อย่างไร เมื่อโลกโคจรฝ่าเข้าไปในธารฝุ่นอุกกาบาตก็จะทำให้เกิดดาวตกเข้ามาในโลกหลายดวง เราก็เรียกว่า ฝนดาวตก (meteor shower) ปริมาณของฝนดาวตกที่เกิดขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับความหนาแน่นของธารฝุ่นอุกกาบาต หากธารฝุ่นอุกกาบาตมีฝุ่นหนาแน่นมากก็จะก่อให้เกิดฝนดาวตกอย่างถี่ยิบ หากฝนดาวตกนี้มีปริมาณกว่า 1,000 ดวง/ชั่วโมง เราจะจัดฝนดาวตกนี้ว่าเป็น พายุดาวตก (meteor storm)