สุริยุปราคาเต็มดวง
ปรากฏการณ์สุริยุปราคาได้กระตุ้นเร้าให้คนโบราณตื่นตระหนกตกใจกลัวว่าดวงอาทิตย์จะดับแสง เพราะนั่นหมายถึงการดับของสรรพชีวิตบนโลกด้วย ถึงแม้ว่าในสมัยนี้คนส่วนใหญ่จะไม่สงสัยในที่มาหรือสาเหตุของการเกิดเหตุการณ์นี้แล้วก็ตาม แต่ทุกครั้งที่ดวงอาทิตย์ “ดับ” ผู้คนนับล้านก็ยังพากันนั่งคอยเฝ้ามองและตื่นเต้นกับเหตุการณ์กลางวันนั้นสวรรค์มืดทุกครั้งไป ดังเช่นเมื่อเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงเมื่อวันที่ ๑๑ สิงหาคม ที่ผ่านมานี้ เมื่อเงามืดของดวงจันทร์ได้เริ่มปรากฏที่บริเวณนอกฝั่ง NovaScotia ของแคนาดา แล้วเคลื่อนตัวด้วยความเร็ว ๒๑๐๐ กิโลเมตรต่อชั่วโมง ข้ามมหาสุมทรแอตแลนติก ผ่านพื้นที่ทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ของอังกฤษ เข้าฝรั่งเศส ยุโรปตอนกลาง ตุรกี อิรัก อิหร่าน ปากีสถาน และอินเดีย แล้วสิ้นสุดลงที่อ่าวเบงกอลตามเส้นทางที่เงาสุริยุปราคาเคลื่อนที่ ได้มีเครื่องบิน Concorde ๒ ลำ บรรทุกผู้โดยสารที่เสียค่าบินตามเงาคนละแสนบาท นักท่องเที่ยวและชาวบ้านธรรมดา ๆ นับล้านได้พากันแสดงอาการยินดีเฉลิมฉลองยังกะมีเทศกาลก็มิปาน
การอธิบายสาเหตุการเกิดเงามืดนั้นง่าย ว่าเงามืดเกิดจากการที่ดวงจันทร์ได้โคจรเข้ามาอยู่ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ เพราะเหตุว่าดวงจันทร์โคจรรอบโลก ดังนั้น มันจะบดบังดวงอาทิตย์อย่างมืดสนิททุกๆ ๑๘ เดือน โดยส่วนของเงาที่ทาบไปบนโลกในแต่ละครั้งจะปรากฏในที่ที่ไม่ซ้ำกัน นานไม่เกิน ๗ ๑/๒ นาที
แต่การอธิบายสาเหตุที่ผู้คนแตกตื่นนั้นไม่ง่าย นักประวัติศาสตร์จีนได้จารึกไว้ว่า เมื่อวันที่ ๒๒ ตุลาคม ก่อนพุทธศักราช ๑๕๙๑ ปี ได้เกิดสุริยุปราคาเต็มดวง และคนจีนในสมัยนั้นได้ตกอกตกใจกลัวมากว่าดวงอาทิตย์จะดับ จึงได้สมมุติเทพขึ้นมาองค์หนึ่งนามว่า Hsi Hso ให้มีหน้าที่ปกป้องมิให้ดวงอาทิตย์ดับสนิท
ความจริงการเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงนี้ถือได้ว่าเป็นเหตุการณ์บังเอิญครั้งมโหฬาร เพราะเหตุว่าดวงอาทิตย์นั้นมีขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์ของเราราว ๔๐๐ เท่า และอยู่ห่างจากโลกมากกว่าดวงจันทร์ราว ๔๐๐ เท่าเช่นกัน ดังนั้น เมื่อมองจากโลก ดวงจันทร์จึงดูเหมือนว่าใหญ่พอ ๆ กับดวงอาทิตย์มีผลทำให้สามารถบดบังดวงอาทิตย์ได้มืดสนิทพอดี ถ้าดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกมากกว่านี้ ดังเช่นเมื่อ ๒๕๐๐ ล้านปีก่อน ที่ดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกประมาณร้อยละ ๘๗ ของระบบทางปัจจุบัน ปรากฏการณ์สุริยุปราคาเต็มดวงจะเกิดบ่อยและเห็นในพื้นที่ที่กว้างกว่านี้มาก แต่ในทางตรงกันข้าม ถ้าดวงจันทร์ไกลโลกมากกว่าปัจจุบัน เหตุการณ์สุริยุปราคาจะเต็มดวงก็ไม่เกิดเลย
เหตุการณ์โชคดีอีกประการหนึ่งก็คือ ดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ของเรานั้นกลม โดยเฉพาะดวงจันทร์นั้นบิดเบี้ยวไปจากการเป็นทรงกลมไม่เกินร้อยละ ๐.๐๖ ส่วนดวงจันทร์ของดาวเคราะห์อื่น ๆ อันได้แก่ เหล่าดวงจันทร์ของดาวพฤหัสบดีที่ไม่กลมนัก เช่น ดวงจันทร์ lo ซึ่งมีรูปร่างทรงไข่โดยมีแกนยาว ๆ มากกว่าแกนสั้น ๑๔ กิโลเมตร ดังนั้น เมื่อ lo โคจรเข้ามาบดบังแสงจากดวงอาทิตย์มันจะปิดบังดวงอาทิตย์ไม่มิดสนิท ส่วนดวงจันทร์ที่ชื่อ Calisto นั้นมีลักษณะกลมดิก นักวิทยาศาสตร์สันนิษฐานว่า ดวงจันทร์นี้มีน้ำอยู่ภายในและน้ำนั้นถูกบีบอัดได้ง่ายกว่าหิน ดังนั้น สุริยุปราคาบนดาวพฤหัสบดี โดยดวงจันทร์ Calisto จึงเป็นแบบวงแหวน นอกจากนี้ นักดาราศาสตร์ยังได้พบว่า ดวงอาทิตย์ของเราก็กลมดิกเช่นกัน คือ บิดเบี้ยวไม่เกินร้อยละ ๐.๐๐๐๙ ทั้งนี้เพราะการหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์ได้ทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางในแนวศูนย์สูตรยาวกว่าเส้นผ่านศูนย์กลางในแนวขั้วของมันเล็กน้อยนั่นเอง
และถ้าพิจารณาประเด็นระยะทางเราก็จะเห็นว่าจากข้อมูลแผงสะท้อนแสงเลเซอร์ที่นักบินอวกาศในโครงการ Apollo ได้ไปทิ้งไว้บนดวงจันทร์ ได้แสดงให้เห็นว่าดวงจันทร์กำลังโคจรถอยห่างจากโลกออกไปในอัตรา ๓.๘๒ + ๐.๐๗ เซนติเมตร/ปี แต่ระยะทางระหว่างโลกกับดวงจันทร์ก็มิใช่เหตุการณ์เดียวที่กำลังเปลี่ยนแปลงเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ก็กำลังขยายตัวออกตลอดเวลาในอัตรา ๖ เซนติเมตร/ปี ดังนั้น เมื่อรวมเหตุการณ์ทั้งสองนี้เข้าด้วยกันเราก็จะเห็นว่าระยะทางที่ดวงจันทร์ห่างจากโลกและขนาดดวงอาทิตย์ที่กำลังเปลี่ยนแปลงมีสิทธิ์ทำให้เราเห็นสุริยุปราคาเต็มดวงได้อีกนานอย่างน้อยก็ ๕๐ ล้านปี และเมื่อเรารู้จักดวงจันทร์ทั้ง ๖๓ ดวง ของดาวเคราะห์ทั้ง ๙ ดวงในสุริยจักรวาลดี เราก็พบว่าจะมีแต่ดวงจันทร์ที่ชื่อ Prometheus ของดาวเสาร์เท่านั้นที่จะทำให้เกิดสุริยุปราคาเต็มดวงบนดาวเสาร์ได้ แต่ Prometheus ก็โคจรเร็ว ดังนั้น เวลาในการเห็นสุริยุปราคาเต็มดวงบนดาวเสาร์จึงไม่นานเหมือนของโลกเรา
เมื่อเป็นเช่นนี้ เราจึงสามารถสรุปได้ว่า ปรากฏการณ์สุริยุปราคาเต็มดวงบนโลก เป็นเหตุการณ์พิเศษสำหรับบนโลกเท่านั้นเอง และเมื่อเหตุการณ์นี้เกิดไม่บ่อยนัก เราจึงไม่น่าสงสัยว่า เหตุใดคนนับล้านจึงได้พากันออกจากบ้านเพื่อไปดู ทั้งนี้ เพราะนักดาราศาสตร์ได้คำนวณพบว่า โดยเฉลี่ยใครก็ตามที่เห็นสุริยุปราคาที่บ้านของตนแล้ว เขาจะต้องคอยนานถึง ๓๗๕ ปี จึงจะเห็นเงามืดของสุริยุปราคาทอดผ่านบ้านเขาอีกครั้งหนึ่ง และเมื่อไม่มีใครมีชีวิตที่ยืนนานถึงปานนั้น คนทุกคนจึงต้องตามไปดูอย่างน้อยก็ครั้งหนี่งในชีวิตของคุณ
และสำหรับผลกระทบที่เกิดขึ้นเมื่อมีเหตุการณ์สุริยุปราคา ประวัติศาสตร์ได้จารึกไว้ว่า ในวันที่ ๒๘ พฤษภาคม ของเมื่อ ๒๕๘๓ ปีก่อนนี้ ได้เกิดสุริยุปราคาเต็มดวงเหนือประเทศตุรกี ในขณะนั้นกองทัพของชนเผ่า Lydia กับ Medea กำลังทำสงครามกันอยู่และทันทีที่ดวงอาทิตย์มืดลง ชนทั้งสองเผ่าเกิดอารมณ์กลัวว่าฟ้าจะพิโรธ จึงยอมวางอาวุธยุติสงครามที่ได้สู้รบกันมานาน ๖ ปีทันที แต่เหตุการณ์สุริยุปราคาเต็มดวงเหนือประเทศตุรกีในคราวนี้หาได้ทำให้ชนเผ่า Kurd และตุรกีปรองดองและสงบสงครามกันแต่ประการใด
เมื่อคนโบราณกลัวสุริยุปราคามากเช่นนั้นจึงได้มีความพยายามในการทำนายเวลาที่จะเกิดสุริยุปราคา พระนักบวชชาว Babylon เป็นชนกลุ่มแรกที่ทำนายเวลาเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงได้ถูกต้องพอประมาณ คือ ทุก ๑๘ ปี แต่การที่จะทำนายให้ได้ถูกต้องจริงจังนั้นเป็นเรื่องที่เกินความสามารถของนักบวชเหล่านี้ Edmond Halley นักดาราศาสตร์ประจำราชสำนักของอังกฤษเป็นบุคคลหนึ่งที่รู้คณิตศาสตร์ดีพอที่จะทำให้เขาสามารถทำนายเหตุการณ์สุริยุปราคาได้ล่วงหน้า เขาประสบความสำเร็จในการพยาการณ์เหตุการณ์สุริยคราสใน พ.ศ. ๒๒๕๘ และนับตั้งแต่วันนั้นเป็นต้นมาวิทยาศาสตร์ก็ได้เข้ามามีบทบาทในปรากฏการณ์ธรรมชาตินี้เป็นการถาวร โดยเฉพาะนักดาราศาสตร์นั้น มักจะตื่นตัวเป็นพิเศษทุกครั้งที่เกิดสุริยุปราคา เขาจะพากันขนกล้องโทรทัศน์เดินทางไปยังตำแหน่งที่จะเห็นสุริยุปราคาเพื่อศึกษาดวงอาทิตย์และวิเคราะห์สมบัติของมัน
เช่นใน พ.ศ. ๒๔๑๑ J. Janssen และ N. Lockyer ได้พบธาตุ Helium บนดวงอาทิตย์ (คำว่า Helium มาจากคำว่า Helios ซึ่งเป็นชื่อของเทพเจ้าประจำดวงอาทิตย์ในเทพนิยายกรีกโบราณ) เหตุการณ์นี้สำคัญมาก เพราะจักรวาลของเรามี Helium มากเป็นอันดับ ๒ รองจากไฮโดรเจน พออีก ๑ ปีต่อมา C. Young ก็ได้พบว่าบนดวงอาทิตย์มีธาตุเหล็ก และทุกคนก็ต้องประหลาดใจเพราะเหล็กที่พบนั้นร้อนมาก คือ มีอุณหภูมิสูงกว่าล้านองศาเซลเซียส ทำให้เรารู้ว่าแก๊สเหนือดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิสูงกว่าแก๊สที่ผิวดวงอาทิตย์ ๒๐๐ เท่า แล้วเหตุใดจึงเป็นเช่นนี้ได้ นักวิทยาศาสตร์ปัจจุบันก็ยังหารู้คำตอบไม่
เมื่อประมาณ ๑๐๐ ปีก่อนนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้งุนงงสงสัยมาก เมื่อพบว่าดาวพุธซึ่งโคจรอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดนั้น มีวงโคจรที่มิได้เป็นวงรีปิดดังเช่นดาวเคราะห์อื่น ๆ เพราะทุกครั้งที่มันโคจรไปรอบดวงอาทิตย์ครบรอบหนึ่งนั้น แกนของวงรีหาได้ซ่อนทับที่เดิม แต่จะเบี่ยงเบนไปเล็กน้อยทุกครั้งไป ซึ่งมิสามารถอธิบายได้ด้วยทฤษฎีของนิวตัน นักดาราศาสตร์บางคนในสมัยนั้น เชื่อว่ามีดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งชื่อ Vulcan ซึ่งโคจรอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวพุธ และดาวเคราะห์ดวงนี้ส่งแรงดึงดูดกระทำต่อดาวพุธ ทำให้วงโคจรของดาวพุธไม่ซ้ำรอยเดิมนักดาราศาสตร์จึงคาดหวังจะเห็นดาวดวงนี้ขณะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวง แต่ถึงแม้จะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงกี่ครั้งต่อกี่ครั้งก็ตาม ก็ไม่มีใครเคยเห็นดาว Vulcan นี้เลย ความล้มเหลวนี้ได้ผลักดันให้ Einstein มีความคิดว่า ทฤษฎีแรงโน้มถ่วงของ Newton นั้นยังไม่สมบูรณ์ ซึ่งจะต้องได้รับการปฏิรูป Einstein จึงได้คิดทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปขึ้นมาอธิบายว่าการที่วงโคจรของดาวพุธเป็นดังที่เห็นนั้น เพราะอิทธิพลการบิดเบี้ยวของโครงสร้างอวกาศที่ถูกำหนดโดยดวงอาทิตย์
ทฤษฎีสัมพันธภาพนี้อธิบายลักษณะการโคจรที่ผิดปรกติของดาวพุธได้ทุกประการ และยังได้ทำนายอีกว่า หากแสงดาวพุ่งผ่านใกล้ผิวดวงอาทิตย์ มันจะเลี้ยวเบนเข้าหาดวงอาทิตย์เล็กน้อย ซึ่งมีผลทำให้คนบนโลกเห็นดาวดวงนั้นไม่อยู่ที่ตำแหน่งจริงของมันและสำหรับการทดสอบคำทำนายที่ว่าแสงเดินไม่เป็นเส้นตรงนี้ Einstein ได้เสนอให้นักดาราศาสตร์ตรวจสอบดูดาว ขณะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงที่แหลม Crimer ใน พ.ศ. ๒๔๕๗ แต่นักดาราศาสตร์กลุ่มนั้นถูกทหารรัสเซียกักตัวทำให้เขาไม่สามารถพิสูจน์ยืนยันเป็นทฤษฎีสัมพันธภาพทั่วไปของ Einstein ได้ จนอีก ๕ ปีต่อมา A. Eddington นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษได้เดินทางไปสังเกตดูดาวขณะเกิดสุริยุปราคาเต็มดวงที่เกาะ Principe ในอ่าว Guinea และที่ Sobral นอกฝั่ง Brazil ภาพที่ถ่ายได้ยืนยันให้โลกรู้ว่า คำทำนายของ Einstein เป็นจริงทุกประการ และนับตั้งแต่วินาทีนั้นเป็นต้นมา Einstein ก็ได้กลายเป็นมนุษย์ที่ฉลาดที่สุดในโลกทันที
ณ วันนี้ ทุกวันนี้ ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ต่างก็อยู่ในตำแหน่งที่พอเหมาะพอเจาะ จะทำให้เกิดเหตุการณ์สุริยุปราคาเต็มดวงได้อีก แต่อีก ๖ ปี คนยุโรปก็จะได้เห็น และอีก ๑๘ ปี คนอเมริกันก็จะได้เห็นส่วนคนไทยก็อีก ๗๐ ปีครับ
ผู้เขียน : ศ. ดร.สุทัศน์ ยกส้าน ภาคีสมาชิก ประเภทวิทยาศาสตร์กายภาพ สาขาวิชาฟิสิกส์ สำนักวิทยาศาสตร์