March 2026 – Page 2

LASER guide star คืออะไร ?

LASER สีเหลืองแบบในภาพ คือ LASER guide star ครับ

เป็น LASER ความยาวคลื่น 589 นาโนเมตรยิงขึ้นไปบนฟ้าเพื่อให้มันผ่านชั้นบรรยากาศ และ กระตุ้นอะตอมของ Sodium ในบรรยากาศชั้น Mesosphere และ Thermosphere ทำให้เกิดการเรืองแสงในตำแหน่งต่าง ๆ บนท้องฟ้าครับ

LASER แบบนี้มักจะมีตามหอดูดาวขนาดใหญ่ และที่ต้องใช้ LASER ทำแบบนี้เพราะว่าดาวที่มี magnitude สูง (สว่างมาก) ในตำแหน่งต่าง ๆ ทั่วท้องฟ้านั้น มีไม่มากพอ จึงต้องใช้ LASER เพื่อสร้าง Artificial Stars หรือ จุดดาวจำลอง เพื่อใช้ในการสอบเทียบระบบ Adaptive optics (AO) ของกล้องครับ

ปกติแล้วกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่จะใช้ในงานสำคัญยิ่งทางดาราศาสตร์ จึงต้องมีความแม่นยำในระบบ Optic อย่างมาก ในการนี้จึงต้องมีการชดเชยค่าผิดพลาดของระบบรับแสง ซึ่งหนึ่งในนั้นคือระบบ Adaptive optics (AO) ของกล้องโทรทรรศน์ครับ

ระบบ AO นี้ต้องการ Wavefront (หน้าคลื่นที่มี phase เดียว) จึงต้องใช้แสง LASER ที่มีความยาวคลื่นที่เหมาะสม ยิงขึ้นไปบนชั้นบรรยากาศเพื่อสร้างการเรืองแสงจากการถูกที่อะตอมของโซเดียมถูกกระตุ้น และเมื่อกลุ่มอะตอมเหล่านี้เริ่มเรืองแสงก็จะเกิดจุดเล็ก ๆ จำนวนมากซึ่งเรียกว่า Artificial Stars และจุด ๆ นี้เองที่จะใช้กับระบบ AO เพื่อชดเชย และแก้ค่าต่าง ๆ ครับ

ภาพนี้คือการยิง Laser Guide Star (LGS) ขึ้นฟ้า เพื่อสอบเทียบให้ระบบ AO ในชั้นความสูง 90 กิโลเมตร

นักดาราศาสตร์หาระยะดวงดาวและกาแล็กซีอย่างไร ?

วันนี้จะขอเสนอวิธีการหาระยะทางของวัตถุอวกาศในระยะใกล้เช่น ดาวฤกษ์ต่าง ๆ ที่เรามองเห็นด้วยตาเปล่าไปจนถึงวัตถุที่ไกลมากอย่างแกแลคซี่ ครับ

วิธีที่นักดาราศาสตร์ใช้กันจะมี 4 วิธี รายละเอียดตามนี้

Trigonometric parallax
หากดาวดวงนั้นอยู่ไม่ไกลมากนักคือไม่เกิน 500 ปีแสง จะใช้วิธี Trigonometric parallax ครับโดยเราจะใช้ ตำแหน่งโคจรของโลก ทั้ง 2 ฟากดวงอาทิตย์ซึ่งมีตำแหน่งห่างกันประมาณ 310 ล้านกิโลเมตรเป็นจุดกำหนดสำหรับการใส่ลงไปในสามเหลี่ยมตรีโกณมิติ และคำนวณระยะของดาวที่ต้องการหาได้ครับ

อีกรูปแบบหนึ่งของ Parallax ที่จะดูง่ายกว่ามาก

2. Spectroscopic Parallax
หากระยะทางของดาวไกลกว่านั้น  ก็จะใช้วิธีที่เรียกว่า Spectroscopic Parallax
โดยการวิเคราะห์แสงจากดาวดวงนั้น  เรียกว่ากระบวนการ photometry  ตาม Diagram ในภาพล่างนี้ครับ หลักการสำคัญของวิธีนี้  ก็คือจะต้องหาค่าความสว่าง 2 อย่างให้ได้  แล้วนำมาเข้าสูตร
ซึ่งการจะหาค่าของ Appearent magnitude นั้นไม่ยากเพราะกล้องโทรทรรศน์จะแสดงค่าได้อยู่แล้ว แต่ค่าความสว่างสัมบูรณ์ (Absolute magnitude) นี่สิ  ที่จะต้องมีขั้นตอนหน่อยนึง

ในวิธีนี้ จะมีแผนภาพหนึ่งที่มีความสำคัญมาก ๆ ในการใช้หาค่า Absolute magnitude
แผนภาพนี้ชื่อว่า Hertzsprung-Russelll diagram (HR Diagram) ภาพล่างนี้คือ HR diagram ที่แสดงรายละเอียดครบ ส่วนสำคัญก็คือ Spectral Class ของดาว (ด้านบนสุด)
และตรงกลางของ diagram ก็คือการ plotting ดาวจำนวนมากกว่า 22,000 ดวง
ซึ่งเป็นการ plot ความสัมพันธ์ระหว่าง ความสว่าง และ Spectral ของดาวฤกษ์ครับ

ในการเทียบหา absolute magnitude ของวิธีนี้ เราก็จะต้องทราบ spectral class ของดาว
และ Luminustry class (ที่เป็นเลขโรมัน) เรากจะสามารถลากกราฟไปหาค่า absolute magnitude ได้ครับ

Spectral class ของดาว  จะมี format การเขียนตามมาตรฐานของ Morgan–Keenan (MK) system  ดังนี้ ….
1. ตัวอักษร Spectal
2. เลข sub spectral แสดงความสว่าง (0 – 9)
3. เลขโรมัน  แสดง luminosity class
เช่น  ดวงอาทิตย์ของเรา คือ G2V  (ดาว class G2  ที่อยู่ในแถบลำดับหลัก V^{เลขโรมัน})

3. Variable Star
และ …. หากเป็นการหาระยะของ วัตถุอวกาศที่มีระยะไกลมาก นักดาราศาสตร์ใช้วิธีคำนวณระยะจากการวัดความสว่างของ Cepheid variable stars (ดาวแปรแสงชนิดเซเฟอิด) และ ดาวแปรแสงแบบอาร์อาร์ไลแร (RR Lyrae) ซึ่งดาวฤกษ์ทั้ง 2 ชนิดนี้ มีคาบการแปรแสงคงที่มาก ทำให้เราสามารถนำเอา absolute luminosity (ค่าส่องสว่างสัมบูรณ์) และ appearent magnitude (ความสว่างปรากฏ) ของมันมาหาระยะทางอันแน่นอนได้ครับ ซึ่งวิธีนี้จะแม่นยำที่สุดในการหาระยะของตำแหน่งใด ๆ ในแกแลคซี่ หรือ กระจุกดาว ที่มีดาวฤกษ์ประเภทนี้อาศัยอยู่ ครับ

วิธีการ จะเริ่มด้วยการหาค่าของ ช่วงเวลาที่ดาวแปรแสง ขึ้น และ ลง ก่อนครับ ว่าคาบเวลานั้นกี่วัน
ต่อจากนั้น ก็นำไปเทียบกับฐานข้อมูลว่าดาวแปรแสงทั้ง 2 ชนิดนั้น หากมีคาบเท่านี้จะมี Absolute magnitude เท่าใด เมื่อได้ครบ 2 อย่าง คือทั้ง Appearent – Absolute magnitude …… ก็นำไปเข้าสูตรได้เลยครับ

4. Red shift & Hubble constant
สุดท้าย การหาระยะทางของวัตถุที่อยู่ไกลมาก ๆ เช่น แกแลคซี่ไกลโพ้น จะต้องใช้วิธี Doppler’s redshift ครับ วิธีการก็คือ จะใช้ Spectograph ของกล้องโทรทรรศน์ในการวิเคราะห์ แถบ Hydrogen เพื่อหา ความยาวคลื่นที่ Shift ออกไป โดยเทียบกับ Spectrum มาตรฐานครับ และเมื่อได้ความยาวคลื่นที่เปลี่ยนไปแล้วก็นำไปคำนวณหา ความเร็ว ของแกแลคซี่นั้นได้เลย จากสูตรนี้

และเมื่อได้ความเร็วจากสมการด้านบนแล้ว ก็นำไปหา ระยะทาง ได้เลยจากสูตรนี้ครับ

d = V / H₀
d = ระยะทางจากโลกถึงกาแลกซี
V = ความเร็วในการถอยห่างของกาแลกซี
H₀ = ค่าคงที่ของฮับเบิล = 71 km/s/Mpc

ค่าคงตัวของ Hubble (Hubble constant) นี้ มาจากการวิเคราะห์ของนักดาราศาสตร์ Edwin Hubble ที่ว่าความเร็วในการถอยห่างจากเราของแกแลคซี่ไกลโพ้น กับ ระยะทางของแกแลคซี่ นั้นเป็นกราฟเส้นตรง ดังนั้นจึงสามารถกำหนดค่าคงตัวได้ และนำไปคูณกับความเร็วของแกแลคซี่เป็นสูตรง่าย ๆ ได้ครับ

“ถ่านไม้” ใช้แทนน้ำมันในรถยนต์ได้จริงหรือ ?

จากข่าวที่มีช่างเครื่องชาวคิวบาคนหนึ่งได้ดัดแปลงรถยนต์ของตนเองให้สามารถใช้ “ถ่าน” เพื่อเป็นเชื้อเพลิงแก่เครื่องยนต์รถยนต์ Fiat Polski รุ่นปี 1980 ของตัวเองได้ ผมลองไปหาข้อมูลดูเพิ่มเติมมันคือศาสตร์ทางด้านเคมีอย่างหนึ่งที่เรียกว่า Gasification ครับ

มีบทความอธิบายเรื่องนี้อย่างละเอียดครับ …. การเปลี่ยนถ่านให้เป็นก๊าซ (Char gasification)
https://www.sciencedirect.com/topics/engineering/char-gasification

การเปลี่ยนถ่านให้เป็นก๊าซ (Char gasification) คือการเปลี่ยนถ่านไม้/ถ่านหิน/ถ่านโค้กให้กลายเป็นก๊าซสังเคราะห์ (synthesis gas) หรืออีกชื่อนึงที่เคยใช้ในวงการยานยนต์ในอดีตคือ “Producer gas” ครับ ซึ่งในระหว่างสงครามโลกครั้งที่ 2 เกิดวิกฤติการขาดแคลนน้ำมันเชื้อเพลิงอย่างหนัก จึงมีนักประดิษฐ์แถบประเทศสแกนดิเนเวียคิดค้นรถยนต์วิ่งด้วยถ่านไม้ขึ้น โดยมีรถยนต์และเครื่องจักรทางการเกษตรนับล้านคันทั่วโลกในยุคนั้นวิ่งด้วย “แก๊สไม้” (Wood gas) นี้ …. แต่ต้นกำเนิดของแนวคิดนี้จริง ๆ ก็คือวิศวกรเคมีชาวฝรั่งเศส Georges Imbert ซึ่งได้สร้างเครื่องต้นแบบกำเนิดแก๊สไม้จากถ่านโค้กในปี 1923

เครื่องกำเนิดแก้สไม้บนหลังรถกระบะ Dodge RAM 1500 ที่เจ้าของไร่แห่งหนึ่งในอเมริกาใช้งานอย่างจริงจัง (ปี 2011)

รถบัสที่มีเครื่องกำเนิดแก้สไม้ด้านหลัง เป็นรถของบริษัท Kanachu ซึ่งเป็นผู้ให้บริการรถบัสรายใหญ่ที่ครอบคลุมพื้นที่เกือบทั้งหมดของจังหวัดคานางาวะ ประเทศญี่ปุ่น

Producer gas , Wood gas คือก๊าซเชื้อเพลิงที่ผลิตโดยการเป่าอากาศและไอน้ำผ่านเตาสันดาป โดยในเตาสันดาปนี้ก็จะมีวัตถุดิบเป็นของราคาถูกอย่างเช่นถ่านไม้ , ถ่านโค้กหรือถ่านหิน ถ่านพวกนี้เมื่อเผาไหม้แล้วจะประกอบด้วยคาร์บอนมอนอกไซด์ (CO) ไฮโดรเจน (H2) และไนโตรเจน (N2) ในปริมาณมาก ซึ่ง product จากการเผาไหม้ถ่านพวกนี้แหละที่จะนำมาผ่านกระบวนการ char gasification เพื่อให้สุดท้ายแล้วกลายเป็นก๊าซเชื้อเพลิง (แก้สมีเทน)

2 ภาพล่างนี้คือรถยนต์ของฮวน คาร์ลอส ปิโน ช่างเครื่องชาวคิวบาวัย 56 ปีได้ดัดแปลงรถยนต์ Fiat Polski รุ่นปี 1980 ให้สามารถใช้ “ถ่านไม้” เป็นเชื้อเพลิงได้