บทความน่ารู้
ประวัติการศึกษาดาวหาง



ประวัติการศึกษาดาวหาง

ก่อนจะมีการประดิษฐ์คิดค้นกล้องโทรทรรศน์ขึ้น ดาวหางดูเหมือนอยู่ ๆ ก็ปรากฏขึ้นมาบนท้องฟ้า จากนั้นใช้เวลาหลายวันจึงค่อย ๆ อันตรธานหายไป ผู้คนมักเชื่อว่าการปรากฏของดาวหางนำมาซึ่งลางร้ายต่อกษัตริย์หรือผู้นำของพวกเขา หรือนำเอาภัยพิบัติมาสู่ บางครั้งถึงกับทำนายว่าจะเป็นเหตุแห่งการสิ้นเผ่าพันธุ์ต่าง ๆ บนโลก จากหลักฐานโบราณที่ค้นพบ เช่น กระดูกทำนายของชาวจีน ทำให้เราทราบว่ามนุษย์ได้สังเกตเห็นการปรากฏตัวของดาวหางมานานนับพันปีแล้ว นักวิชาการบางคนตีความว่า "ดวงดาวที่ร่วงหล่น" ดังปรากฏในมหากาพย์กิลกาเมช ในพระธรรมวิวรณ์ และในบันทึกของอินอค อาจจะหมายถึงดาวหางหรือดาวตกดวงใหญ่ก็ได้

ในบันทึกของอริสโตเติลเกี่ยวกับดินฟ้าอากาศฉบับแรกของเขา ได้บรรยายถึงมุมมองเกี่ยวกับดาวหางที่ได้มีอิทธิพลอยู่เหนือแนวคิดของชาวตะวันตกมานานกว่าสองพันปีแล้ว อริสโตเติลไม่เห็นด้วยกับนักปรัชญายุคก่อนที่บอกว่าดาวหางคือดาวเคราะห์ หรือปรากฏการณ์อย่างใดอย่างหนึ่งที่เกี่ยวกับดาวเคราะห์ เนื่องจากพื้นฐานแนวคิดที่ว่าดาวเคราะห์มีขอบข่ายการเคลื่อนที่อยู่บนจักรราศี ขณะที่ดาวหางปรากฏตัวขึ้น ณ จุดใดบนท้องฟ้าก็ได้[24] ตรงกันข้าม อริสโตเติลอธิบายว่า ดาวหางเป็นปรากฏการณ์ในบรรยากาศชั้นบน อันเป็นที่ซึ่งไออากาศร้อนและเย็นไปรวมตัวกันอยู่ และทำให้เกิดการลุกไหม้เป็นเปลวเพลิง เขาใช้แนวคิดนี้อธิบายสิ่งอื่นนอกจากดาวหาง เช่น ดาวตก แสงออโรรา หรือแม้แต่ทางช้างเผือกด้วย

นักปรัชญายุคคลาสสิกบางคนไม่เห็นด้วยกับแนวคิดเช่นนี้ ซีนีกา นักปรัชญาชาวโรมัน ได้เฝ้าสังเกตการณ์ดาวหางและพบว่ามันเคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้าอย่างสม่ำเสมอโดยไม่ถูกรบกวนจากกระแสลม มีลักษณะเหมือนวัตถุท้องฟ้ามากกว่าปรากฏการณ์ด้านดินฟ้าอากาศ ในขณะที่เขายอมรับว่าดาวเคราะห์เคลื่อนที่อยู่ภายในกลุ่มดาวจักรราศีเท่านั้น แต่เขาไม่เห็นเหตุผลที่วัตถุคล้ายดาวเคราะห์อื่น ๆ จะเคลื่อนที่ไปยังตำแหน่งอื่นๆ บนท้องฟ้าไม่ได้ เพราะความรู้ของมนุษยชาติเกี่ยวกับวัตถุท้องฟ้าในยุคนั้นยังน้อยอยู่มาก อย่างไรก็ดีแนวคิดของฝ่ายสนับสนุนอริสโตเติลเป็นที่ยอมรับมากกว่า และเป็นเช่นนั้นเรื่อยมาจนถึงคริสต์ศตวรรษที่ 16 กว่าจะมีการพิสูจน์ได้ว่าดาวหางเป็นสิ่งซึ่งอยู่พ้นจากชั้นบรรยากาศของโลก

พ.ศ. 2120 (ค.ศ. 1577) มีดาวหางสว่างมากดวงหนึ่งปรากฏบนท้องฟ้าเป็นเวลาหลายเดือน นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์กชื่อ ไทโค บราเฮ ได้เปรียบเทียบผลการติดตามวัดเส้นทางการเคลื่อนที่ของดาวหางระหว่างของเขาเองกับผลของคนอื่น ๆ ซึ่งมีตำแหน่งทางภูมิศาสตร์ห่างไกลกัน พบว่าได้ผลลัพธ์ที่ตรงกันทุกประการ ไม่มีแพรัลแลกซ์ แสดงว่าดาวหางจะต้องอยู่ห่างจากโลกไปเป็นระยะทางอย่างน้อยสี่เท่าของระยะทางระหว่างโลกกับดวงจันทร์

บันทึกเกี่ยวกับการปรากฏตัวของดาวหางที่มีชื่อเสียงมากชิ้นหนึ่ง ได้แก่ภาพดาวหางฮัลเลย์บนผ้าปักบายู (Bayeux Tapestry) แสดงการปรากฏตัวของดาวหางในช่วงที่ชาวนอร์มันบุกโจมตีอังกฤษในปี ค.ศ. 1066

การศึกษาวงโคจร

แม้ดาวหางจะได้รับการพิสูจน์แล้วว่าเป็นวัตถุท้องฟ้า แต่การเคลื่อนที่ของมันบนท้องฟ้ายังเป็นหัวข้อถกเถียงกันต่อมาอีกนับศตวรรษ แม้เมื่อโยฮันเนส เคปเลอร์ ได้พิสูจน์ในปี ค.ศ. 1609 แล้วว่าดาวเคราะห์ทั้งหลายต่างเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรรูปวงรี แต่เขาก็ยังไม่แน่ใจว่ากฎเกณฑ์นี้จะใช้กับการเคลื่อนที่ของวัตถุอื่น ๆ ได้หรือไม่ เขาเชื่อว่าดาวหางเดินทางเป็นเส้นตรงไปท่ามกลางหมู่ดาวเคราะห์ กาลิเลโอ กาลิเลอี ผู้เชื่อมั่นในทฤษฎีของโคเปอร์นิคัสอย่างแข็งขัน ก็ไม่เห็นด้วยกับแนวคิดของไทโค และกลับเชื่อถือแนวคิดของอริสโตเติลมากกว่า ว่าดาวหางเคลื่อนที่เป็นเส้นตรงผ่านไปในบรรยากาศชั้นบน

บุคคลแรกที่เสนอแนวคิดว่ากฎของเคปเลอร์สามารถใช้ได้กับการเคลื่อนที่ของดาวหาง ได้แก่ วิลเลียม โลเวอร์ ในปี ค.ศ. 1610 หลายทศวรรษต่อจากนั้น นักดาราศาสตร์มากมายเช่น ปิแยร์ เปติต์ (Pierre Petit), โจวันนี โบเรลลิ (Giovanni Borelli), เอเดรียน โอโซต์ (Adrien Auzout), โรเบิร์ต ฮุค (Robert Hooke), โจฮัน แบบติสต์ ไคแซท (Johann Baptist Cysat) และโจวันนี โดเมนีโก กัสซีนี (Giovanni Domenico Cassini) ต่างสนับสนุนว่าดาวหางเคลื่อนผ่านดวงอาทิตย์เป็นเส้นโค้งแบบวงรีหรือพาราโบลา ในขณะที่นักดาราศาสตร์อื่น ๆ เช่น คริสเตียน ไฮเกนส์ และโยฮันเนส เฮเวเลียส ยังคงสนับสนุนแนวคิดว่าดาวหางเคลื่อนที่เป็นเส้นตรง

ข้อถกเถียงนี้คลี่คลายเมื่อดาวหางสว่างดวงหนึ่งถูกค้นพบโดย กอตฟรีด เคียช เมื่อวันที่ 14 พฤศจิกายน ค.ศ. 1680 นักดาราศาสตร์ทั่วทั้งยุโรปพากันติดตามเส้นการเดินทางของดาวหางดวงนี้เป็นเวลาหลายเดือน ปี ค.ศ. 1681 นักบวชชาวแซกซอนชื่อ จอร์จ ซามูเอล โดเฟล (Georg Samuel Doerfel) พิสูจน์ได้ว่าดาวหางเป็นวัตถุท้องฟ้าที่เคลื่อนที่บนเส้นทางพาราโบลา โดยมีดวงอาทิตย์เป็นจุดโฟกัส ต่อมาในปี 1687 ไอแซก นิวตัน ได้เขียนในหนังสือ Principia Mathematica พิสูจน์ว่าวัตถุที่เคลื่อนที่ไปภายใต้กฎกำลังสองผกผัน (inverse square law) ของแรงโน้มถ่วงในเอกภพ จะต้องมีเส้นทางเป็นวงรีเหมือนภาคตัดของกรวย เขายังพิสูจน์ได้ด้วยว่าเส้นทางดาวหางบนท้องฟ้าเข้ากันพอดีกับเส้นโค้งแบบพาราโบลา โดยใช้ดาวหางปี 1680 เป็นตัวอย่างการคำนวณ

ปี ค.ศ. 1705 เอ็ดมันด์ ฮัลเลย์ ได้นำวิธีคิดของนิวตันมาใช้ศึกษาวัตถุท้องฟ้าแปลกประหลาดที่มีลักษณะคล้ายดาวหาง ปรากฏบนฟ้าระหว่างปี ค.ศ. 1337 - 1698 เขาสังเกตพบว่าในจำนวนนี้มีดาวหางสามดวง คือในปี ค.ศ. 1531, 1607 และ 1682 มีลักษณะการเคลื่อนที่เป็นเส้นโค้งที่ใกล้เคียงกันมาก เขาอธิบายว่าความแตกต่างของเส้นทางไปเล็กน้อยนั้นเกิดจากผลของแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ เมื่อเขาเชื่อมั่นว่าดาวหางทั้งสามนั้นเป็นดวงเดียวกัน จึงคำนวณและทำนายว่ามันจะต้องกลับมาปรากฏตัวอีกครั้งในราวปี ค.ศ. 1758-9 (ก่อนหน้านั้น โรเบิร์ต ฮุค เคยประกาศว่าดาวหางแห่งปี 1664 เป็นดวงเดียวกับปี 1618 และฌอง-โดมินิค กัสซีนี ก็คิดว่าดาวหางในปี 1557, 1665 และ 1680 เป็นดวงเดียวกัน แต่ทั้งสองคนคาดการณ์ผิด) การคำนวณของฮัลเลย์ได้รับการทบทวนจากนักคณิตศาสตร์ชาวฝรั่งเศส 3 คน คือ อเล็กซิส ไคลโรต์ (Alexis Clairaut) , โจเซฟ ลาลองด์ (Joseph Lalande) , และ นิโคล-รีน เลอโปต์ (Nicole-Reine Lepaute) ได้ผลว่าดาวหางจะปรากฏตัวในปี ค.ศ. 1759 โดยมีความคลาดเคลื่อนเพียง 1 เดือน ครั้นเมื่อดาวหางกลับมาปรากฏตรงตามการคำนวณจริง ๆ ดาวหางดวงนั้นจึงได้ชื่อว่า ดาวหางฮัลเลย์ (ชื่อตามระบบการตั้งชื่ออย่างเป็นทางการคือ 1P/Halley) มันจะมาปรากฏตัวอีกครั้งในปี ค.ศ. 2061

ในบรรดาดาวหางคาบสั้นซึ่งมีการเฝ้าสังเกตการณ์หลายครั้งตามบันทึกประวัติศาสตร์ ดาวหางฮัลเลย์เป็นดาวหางที่โดดเด่นเป็นพิเศษ เพราะมันมีความสว่างมากจนสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า เมื่อการพิสูจน์วงโคจรของดาวหางฮัลเลย์ทำได้สำเร็จ ก็มีการค้นพบดาวหางรายคาบเพิ่มขึ้นอีกมากมายด้วยกล้องโทรทรรศน์ ดาวหางดวงที่สองที่สามารถค้นพบคาบการโคจรคือดาวหางเองเคอ (ชื่อตามระบบอย่างเป็นทางการคือ 2P/Encke) ช่วงปี ค.ศ. 1819-1821 นายแพทย์และนักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมันชื่อ โยฮัน ฟรานซ์ เองเคอ (Johann Franz Encke) ได้คำนวณวงโคจรของดาวหางที่ปรากฏตัวในปี 1786, 1795, 1805 และ 1818 และสรุปว่ามันเป็นดาวหางดวงเดียวกัน เขาสามารถทำนายการกลับมาปรากฏตัวอีกครั้งได้อย่างถูกต้องในปี ค.ศ. 1822 ครั้นถึง ค.ศ. 1900 มีดาวหาง 17 ดวงที่ถูกเฝ้าสังเกตการณ์และพบว่ามันผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดมากกว่าหนึ่งครั้ง จึงจัดหมวดให้เป็นดาวหางรายคาบ เดือนเมษายน พ.ศ. 2549 มีดาวหางรายคาบรวมแล้ว 175 ดวง แม้จะมีหลายดวงที่แตกสลายหรือสูญหายไปเสียแล้ว ในตารางประเภทวัตถุท้องฟ้า ดาวหางจะใช้สัญลักษณ์แทนที่ด้วย ☄

การศึกษาลักษณะทางกายภาพ

ไอแซก นิวตัน ได้อธิบายลักษณะของดาวหางไว้ว่าเป็นวัตถุแข็งทนทานเคลื่อนที่ไปด้วยวงโคจรโค้งรี หางของมันเป็นแนวละอองไอบาง ๆ ที่แผ่ออกมาจากนิวเคลียส สามารถจุดติดไฟขึ้นได้ด้วยความร้อนจากดวงอาทิตย์ นิวตันสงสัยว่าดาวหางเป็นต้นกำเนิดขององค์ประกอบอันจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิต และยังเชื่อว่าไอระเหยของดาวหางเป็นต้นกำเนิดของน้ำบนดาวเคราะห์ (ซึ่งต่อมาทำให้เกิดดินจากการเติบโตและเน่าเปื่อยของพืช) ส่วนดวงอาทิตย์เป็นแหล่งเชื้อเพลิง

ช่วงต้นคริสต์ศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์บางคนให้ข้อสมมุติฐานที่ถูกต้องเกี่ยวกับองค์ประกอบทางกายภาพของดาวหาง ในปี ค.ศ. 1755 อิมมานูเอิล คานท์ สันนิษฐานว่าดาวหางประกอบด้วยสสารที่ระเหิดได้ง่าย การระเหิดเป็นไอทำให้มันส่องแสงสว่างเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ปี ค.ศ. 1836 นักคณิตศาสตร์ชาวเยอรมัน ฟรีดริช วิลเฮล์ม เบสเซล ซึ่งได้เฝ้าสังเกตดาวหางฮัลเลย์ในปี 1835 ได้เสนอว่าแรงดันของแก๊สที่พวยพุ่งบนพื้นผิวเป็นแรงเคลื่อนสำคัญที่ทำให้วงโคจรของดาวหางเปลี่ยนแปลงไป และยังเสนอว่าการที่ดาวหางเองเคอเปลี่ยนแปลงทิศทางโคจรก็เนื่องมาจากกลไกนี้

อย่างไรก็ดี การค้นพบอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับดาวหางได้บดบังสมมุติฐานเหล่านี้เป็นเวลาเกือบศตวรรษ ตลอดช่วง ค.ศ. 1864-1866 นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลีชื่อ จิโอวานนิ เชียพาเรลลิ คำนวณวงโคจรของดาวตกจากฝนดาวตกเพอร์ซิอัส (Perseid) ความคล้ายกันของวงโคจร ทำให้เขาสันนิษฐานได้อย่างถูกต้องว่าฝนดาวตกเพอร์ซิอัสเป็นชิ้นส่วนที่เกิดจากดาวหางสวิฟต์-ทัตเทิล การเชื่อมโยงระหว่างดาวหางกับฝนดาวตกได้รับการยืนยันเมื่อเกิดฝนดาวตกกลุ่มใหญ่จากวงโคจรของดาวหางบีลาในปี 1872 ซึ่งตรวจพบว่าดาวหางได้แยกออกเป็นสองส่วนหลังการปรากฏตัวในปี ค.ศ. 1846 และไม่มีการพบอีกเลยหลังปี 1852 เมื่อนั้นจึงเกิดทฤษฎีเกี่ยวกับโครงสร้างของดาวหางว่าประกอบด้วย "กลุ่มเศษหิน" เคลือบด้านนอกไว้ด้วยชั้นน้ำแข็ง

กลางคริสต์ศตวรรษที่ 20 กลับพบว่าแบบจำลองนี้มีข้อบกพร่องบางประการ มันไม่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดวัตถุซึ่งประกอบด้วยเศษน้ำแข็งจึงสามารถเปล่งแสงสว่างจากการระเหยเป็นไอได้แม้จะผ่านเข้าใกล้ดวงอาทิตย์แล้วหลายครั้ง ปี ค.ศ. 1950 เฟร็ด ลอเรนซ์ วิปเปิล เสนอว่าดาวหางอาจไม่ใช่กลุ่มหินที่มีน้ำแข็งผสมอยู่ แต่มันน่าจะเป็นก้อนน้ำแข็งที่มีฝุ่นและเศษหินผสมอยู่[32] แบบจำลอง "ก้อนหิมะสกปรก" กลายเป็นที่ยอมรับในเวลาต่อมา และได้รับการยืนยันเมื่อยานอวกาศหลายลำ (เช่น ยานจอตโต ขององค์การอวกาศยุโรป (European Space Agency) และ ยานเวกา 1 กับ ยานเวกา 2 ของสหภาพโซเวียต) ได้แล่นผ่านเข้าไปในโคม่าของดาวหางฮัลเลย์ในปี พ.ศ. 2529 (ค.ศ. 1986) และสามารถถ่ายภาพนิวเคลียสของดาวหางกับการพวยพุ่งของแก๊สบนพื้นผิว ยานดีปสเปซ 1 ของสหรัฐอเมริกาแล่นผ่านนิวเคลียสของดาวหางโบร์เรลลีเมื่อวันที่ 21 กันยายน พ.ศ. 2544 (ค.ศ. 2001) และยืนยันว่าลักษณะที่เกิดบนดาวหางฮัลเลย์ก็เกิดขึ้นบนดาวหางดวงอื่นด้วยเช่นกัน

ยานสตาร์ดัสต์ ที่ขึ้นสู่อวกาศเมื่อเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2542 ได้เก็บชิ้นส่วนจากโคม่าของดาวหางวิลด์ 2 เมื่อเดือนมกราคม 2547 และนำตัวอย่างกลับมายังโลกเมื่อเดือนมกราคม 2549 คลอเดีย อเล็กซานเดอร์ นักวิทยาศาสตร์แห่งนาซาซึ่งศึกษารูปแบบโครงสร้างดาวหางมาเป็นเวลาหลายปี ได้รายงานในเว็บไซต์ space.com ถึงจำนวนลำของแก๊สที่มีอยู่มากมายจนน่าตื่นตะลึง การปรากฏของมันบนพื้นผิวด้านมืดและด้านสว่างของดาวหาง ความแรงของแก๊สที่สามารถยกหินก้อนใหญ่โยนออกจากพื้นผิวดาวหางได้อย่างง่ายดาย รวมถึงข้อเท็จจริงที่ว่านิวเคลียสของดาวหางวิลด์ 2 ไม่ได้ประกอบด้วยชิ้นส่วนที่ยึดกันอย่างหลวม ๆ

โครงการอวกาศเมื่อเร็ว ๆ นี้และในอนาคตจะช่วยเผยข้อมูลให้เราเข้าใจธรรมชาติและองค์ประกอบของดาวหางได้มากขึ้น เดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2548 ยานดีปอิมแพ็กต์ ได้เจาะหลุมขนาดใหญ่บนดาวหางเทมเพล 1 เพื่อศึกษาโครงสร้างภายใน จากนั้นในปี พ.ศ. 2557 (ค.ศ. 2014) ยานโรเซตตา ของยุโรปจะเข้าสู่วงโคจรรอบดาวหางชูรูย์มอฟ-เกราซีเมนโค (Churyumov-Gerasimenko) โดยจะนำยานลูกขนาดเล็กลงจอดบนพื้นผิวของมัน

การถกเถียงเรื่ององค์ประกอบของดาวหาง

นักวิทยาศาสตร์ยังคงถกเถียงกันต่อเนื่องมาโดยตลอดว่าในดาวหางหนึ่งดวงจะมีปริมาณน้ำแข็งอยู่มากเพียงใด พ.ศ. 2544 ทีม ดีปสเปซ 1 ขององค์การนาซาได้รับภาพความละเอียดสูงแสดงรายละเอียดพื้นผิวของดาวหางโบร์เรลลี พวกเขาประกาศว่าดาวหางโบร์เรลลีมีแก๊สพวยพุ่งขึ้นเป็นจำนวนมาก ทั้งที่พื้นผิวนั้นทั้งร้อนและแห้ง ตรงข้ามกับสมมุติฐานว่ามีน้ำกับน้ำแข็งบนดาวหาง ดร.ลอเรนซ์ โซเดอร์บลอม แห่งสถาบันธรณีวิทยา สหรัฐอเมริกา กล่าวว่า "สเปกตรัมแสดงให้เห็นว่าพื้นผิวดาวหางนั้นร้อนและแห้ง น่าแปลกมากที่เรามองไม่เห็นร่องรอยของน้ำแข็งเลย" อย่างไรก็ดี เขาเสนอแนวคิดว่าน้ำแข็งอาจจะซ่อนอยู่ข้างใต้ชั้นผิวด้านนอกก็ได้

ข้อมูลจาก ยานดีปอิมแพกต์ แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบที่เป็นน้ำแข็งส่วนใหญ่ของดาวหางอยู่ข้างใต้พื้นผิว น้ำแข็งเหล่านี้เป็นที่มาของไอน้ำที่พวยพุ่งขึ้นและทำให้เกิดเป็นโคม่าของดาวหางเทมเพล 1

อย่างไรก็ตาม ข้อมูลที่ใหม่กว่าจากโครงการ สตาร์ดัสต์ แสดงให้เห็นว่าสสารที่เก็บได้จากหางของดาวหางวิลด์ 2 เป็นผลึกบางชนิดที่ "เกิดขึ้นได้ในเปลวไฟเท่านั้น" สสารเหล่านั้นยังบ่งชี้ว่า "ฝุ่นดาวหางประกอบด้วยสสารแบบเดียวกันกับดาวเคราะห์น้อย" ผลการสำรวจล่าสุด ทำให้นักดาราศาสตร์ต้องหวนกลับมาคิดกันใหม่ถึงธรรมชาติที่แท้จริงของดาวหางและความแตกต่างกับดาวเคราะห์น้อย


ขอบคุณที่มา : wikipedia.org

 


แสดงความคิดเห็น

เว็บไซต์สำเร็จรูป รองรับการแสดงผลบนมือถือ


เว็บไซต์สำเร็จรูป รองรับการแสดงผลบนมือถือ

เป็นเว็บไซต์ระบบ Responsive 100% สามารถปรับรูปแบบการแสดงผลได้เองโดยอัตโนมัติ ตามอุปกรณ์ที่เปิดชม (ทั้ง Front end และ Back end) เช่น สมาร์ทโฟนทุกรุ่น, แท็บเล็ต, iPad และ iPhone เป็นเจ้าของได้แล้ววันนี้ ในราคาโปรโมชั่น...

คลิกดูรายละเอียด