ดวงจันทร์ทำให้เวลาหนึ่งวันบนโลกยาวนานขึ้นได้อย่างไร
- ★เมื่อหลายพันล้านปีก่อน เวลาหนึ่งวันบนโลกโดยเฉลี่ยยาวนานไม่ถึง 13 ชั่วโมง แต่ช่วงเวลาที่ว่านี้ได้ขยายเพิ่มขึ้นทีละเล็กละน้อยจนกลายเป็น 24 ชั่วโมงในปัจจุบัน และยังคงจะขยายตัวต่อไปอีกในอนาคต เพราะปรากฏการณ์นี้เป็นผลมาจากความสัมพันธ์ระหว่างดวงจันทร์กับมหาสมุทรบนโลกของเรา
ในประวัติศาสตร์อันยาวนานของมนุษยชาติ ดวงจันทร์ถือเป็นสิ่งลี้ลับที่เราคุ้นเคยเพราะปรากฏอยู่เสมอบนท้องฟ้า แรงดึงดูดอ่อน ๆ จากความโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ทำให้เกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง ส่วนแสงนวลตาจากดวงจันทร์ยังทำให้สัตว์ที่หากินตอนกลางคืนมีพฤติกรรมจับคู่ผสมพันธุ์ หลายอารยธรรมสำคัญของโลกมีปฏิทินจันทรคติ ซึ่งบอกวันเดือนปีตามข้างขึ้นข้างแรมของดวงจันทร์ สัตว์บางชนิดเช่นด้วงมูลสัตว์ (dung beetle) ใช้แสงจันทร์นำทาง โดยอันที่จริงแล้วแสงจันทร์ก็คือแสงอาทิตย์ที่สะท้อนขึ้นมาจากพื้นผิวของดวงจันทร์นั่นเอง
แต่ที่สำคัญที่สุด ดวงจันทร์อาจมีบทบาทในการช่วยสร้างสภาพแวดล้อมที่เหมาะสม ซึ่งจะเอื้อต่อการดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิตบนโลก โดยสมมติฐานของนักวิทยาศาสตร์บางกลุ่มถึงกับเชื่อว่า ดวงจันทร์นั้นให้กำเนิดสิ่งมีชีวิตในยุคแรกเริ่มของโลกเลยทีเดียว นอกจากนี้ วงโคจรที่แปลกประหลาดของดวงจันทร์ยังอาจจะมีบทบาทสำคัญต่อระบบสภาพอากาศโลกในบางส่วน ซึ่งมันมีอิทธิพลต่อการดำรงชีวิตของคนเราในทุกวันนี้ด้วย
แม้จะมีความสำคัญต่อโลกถึงเพียงนั้น แต่ดวงจันทร์กำลังหลุดลอยถอยห่างจนไกลออกไปจากโลกมากขึ้นทุกที โดยในขณะที่กำลังโคจรวนรอบโลกโดยไม่หมุนรอบตัวเองอยู่นั้น ดวงจันทร์หันหน้าเพียงด้านเดียวเข้าหาโลกเสมอ แต่ก็ค่อย ๆ ถอยห่างออกไปด้วยกระบวนการที่เรียกว่า lunar recession ซึ่งสามารถตรวจวัดได้ด้วยการยิงเลเซอร์ไปยังกระจกสะท้อนแสงบนดวงจันทร์ ซึ่งนักบินอวกาศในภารกิจอะพอลโลได้ติดตั้งไว้เมื่อหลายปีก่อน ทำให้เราทราบได้อย่างแม่นยำว่าดวงจันทร์กำลังหลุดลอยไปด้วยอัตราเร็วเท่าใดแน่
มีรายงานล่าสุดยืนยันว่า ดวงจันทร์กำลังเคลื่อนห่างออกจากโลกด้วยอัตราเร็ว 3.8 เซนติเมตรต่อปี ซึ่งพลอยส่งผลให้โลกมีช่วงเวลาหนึ่งวันที่ยาวนานขึ้นตามไปด้วย
“มันเกี่ยวข้องกับกระแสน้ำขึ้นน้ำลง” เดวิด วอลแธม ศาสตราจารย์ด้านธรณีฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยรอยัลฮอลโลเวย์แห่งกรุงลอนดอนของสหราชอาณาจักร ซึ่งเป็นผู้เชี่ยวชาญด้านความสัมพันธ์ระหว่างโลกกับดวงจันทร์กล่าว “แรงไทดัลจากปรากฏการณ์ดังกล่าวทำให้โลกหมุนช้าลง ส่วนดวงจันทร์ก็ได้แรงส่งในรูปของโมเมนตัมเชิงมุม ทำให้เคลื่อนห่างออกไปจากโลกมากขึ้น
ในขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง แรงดึงดูดจากดวงจันทร์ที่โคจรอยู่ด้านบนดึงให้มวลน้ำในมหาสมุทรเคลื่อนที่ จนเกิดการเปลี่ยนแปลงขึ้นลงของระดับน้ำอยู่เสมอ ซึ่งอันที่จริงแล้วกระแสน้ำขึ้นน้ำลงนี้ก็คือมวลน้ำก้อนใหญ่รูปวงรี ที่ยืดขยายตัวออกไปในสองทิศทาง ทั้งด้านที่เข้าหาแรงดึงดูดจากดวงจันทร์และด้านตรงกันข้าม
อย่างไรก็ตาม โลกหมุนรอบแกนหมุนของตัวเองได้เร็วกว่าการโคจรของดวงจันทร์มาก หมายความว่ามีแรงเสียดทานจากแผ่นเปลือกโลกที่ก้นมหาสมุทร ซึ่งพยายามจะลากเอามวลน้ำทั้งหมดไปพร้อมกับการหมุนของโลกด้วย ส่งผลให้มวลน้ำในมหาสมุทรเคลื่อนตัวแซงหน้าการโคจรของดวงจันทร์อยู่เล็กน้อย ในขณะที่แรงดึงดูดของดวงจันทร์ก็พยายามจะดึงเอามวลน้ำให้ถอยหลังไปในทิศทางตรงข้าม
ปรากฏการณ์นี้ทำให้โลกเสียพลังงานในการหมุนรอบตัวเอง จนเริ่มหมุนช้าลงเรื่อย ๆ ทีละน้อย ในขณะที่ดวงจันทร์กลับเป็นฝ่ายได้พลังงานส่วนนี้ไปแทน ทำให้มันมีวงโคจรในระดับที่สูงขึ้นหรือถอยห่างออกจากโลกมากขึ้นนั่นเอง
การหมุนของโลกที่ถูกรบกวนอยู่เสมอเช่นนี้ ได้สะสมตัวจนทำให้ระยะเวลาหนึ่งวันบนโลกโดยเฉลี่ยเพิ่มขึ้น 1.09 มิลลิวินาทีในทุกร้อยปี ตั้งแต่ช่วงปลายศตวรรษที่ 17 เป็นต้นมา ส่วนงานวิจัยอีกชิ้นหนึ่งที่คำนวณจากผลการสังเกตอุปราคาในยุคโบราณ ชี้ว่าเวลาหนึ่งวันบนโลกโดยเฉลี่ยเพิ่มขึ้น 1.78 มิลลิวินาทีในทุกหนึ่งศตวรรษ
แม้จะฟังดูเหมือนว่าเวลาหนึ่งวันบนโลกเพิ่มขึ้นไม่มากนัก แต่หากความเปลี่ยนแปลงนี้สะสมมาอย่างยาวนาน ตั้งแต่โลกได้ถือกำเนิดมาเมื่อ 4,500 ล้านปีก่อน ผลที่ได้ก็คือระยะเวลาหนึ่งวันบนโลกในปัจจุบัน ได้ยืดขยายตัวเพิ่มขึ้นอย่างมหาศาล
เชื่อกันว่าดวงจันทร์ก่อตัวขึ้นในช่วง 50 ล้านปีแรกหลังกำเนิดระบบสุริยะ โดยทฤษฎีที่ยอมรับกันอย่างแพร่หลายที่สุดระบุว่า โลกซึ่งยังมีอายุน้อยมากได้ชนปะทะเข้ากับวัตถุอวกาศที่มีขนาดเท่าดาวอังคาร หรือที่รู้จักกันในชื่อดาวเคราะห์โบราณ “เทีย” (Theia) จนทำให้เศษชิ้นส่วนจากการชนในครั้งนั้นรวมตัวกันเป็นดวงจันทร์ ข้อมูลทางธรณีวิทยาที่ได้จากชั้นหินบนโลกยังชี้ด้วยว่า ในอดีตดวงจันทร์อยู่ใกล้ชิดกับโลกมากกว่าทุกวันนี้หลายเท่า
ปัจจุบันดวงจันทร์ตั้งอยู่ห่างจากโลก 384,400 กิโลเมตร แต่ผลการวิจัยล่าสุดชิ้นหนึ่งกลับชี้ว่า เมื่อราว 3,200 ล้านปีก่อน ในตอนที่แผ่นเปลือกโลกเริ่มเคลื่อนที่ไปมา และเกิดสิ่งมีชีวิตจำพวกจุลินทรีย์กินไนโตรเจนในมหาสมุทร ดวงจันทร์ยังคงอยู่ห่างจากโลกเพียง 270,000 กิโลเมตร หรือราว 70% ของระยะห่างในทุกวันนี้
ทอม ยูเลนเฟลด์ นักธรณีฟิสิกส์หัวหน้าทีมวิจัยดังกล่าว จากมหาวิทยาลัยฟรีดริช ชิลเลอร์ แห่งเมืองเยนาของเยอรมนี บอกว่า “โลกยุคดึกดำบรรพ์ที่หมุนเร็วกว่าตอนนี้ ไม่เพียงแต่ทำให้เวลาหนึ่งวันสั้นมากเท่านั้น แต่ดวงอาทิตย์ยังขึ้นสองครั้งและตกถึงวันละสองครั้งอีกด้วย ไม่ได้ขึ้นและตกแค่วันละครั้งเดียวเหมือนในปัจจุบัน ปรากฏการณ์ประหลาดนี้อาจลดความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิช่วงกลางวันและกลางคืน และอาจมีผลกระทบต่อกระบวนการชีวเคมีของสิ่งมีชีวิตที่ต้องอาศัยการสังเคราะห์ด้วยแสง”
อย่างไรก็ตาม มีงานวิจัยที่พบด้วยว่าอัตราการเคลื่อนตัวถอยห่างของดวงจันทร์นั้นไม่คงที่ โดยในบางครั้งก็เร่งเร็วขึ้นแต่ในบางช่วงก็ชะลอตัวลง โดยผลการศึกษาของวานีนา โลเปซ เด อาซาเรวิช นักธรณีวิทยาจากมหาวิทยาลัยแห่งชาติเมืองซัลตาของอาร์เจนตินา ชี้ว่าเมื่อ 550-625 ล้านปีก่อน ดวงจันทร์อาจเคลื่อนห่างออกไปด้วยอัตราเร็วสูงถึง 7 เซนติเมตรต่อปี
ยูเลนเฟลด์กล่าวว่า “อัตราเร็วที่ดวงจันทร์จะหลุดลอยถอยห่างออกไปจากโลกนั้น ที่ผ่านมาไม่คงที่และเปลี่ยนแปลงไปเสมอในแต่ละช่วงเวลา และมันจะยังคงไม่แน่นอนต่อไปในอนาคต
อย่างไรก็ดี น่าสังเกตว่าความเปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่ในอดีตทำให้ดวงจันทร์ถอยห่างออกไปช้ากว่าในทุกวันนี้มาก ซึ่งอันที่จริงแล้ว เรากำลังอยู่ในยุคที่อัตราเร็วดังกล่าวสูงผิดปกติ เพราะหากนำอัตราเร็วปัจจุบันไปคำนวณย้อนหลัง เพื่อหาระยะเวลาที่ดวงจันทร์ใช้ในการเคลื่อนไปอยู่ตรงตำแหน่งของทุกวันนี้ จะพบว่าใช้เวลาเพียง 1,500 ล้านปี ไม่ใช่ 4,500 ล้านปีตามอายุที่แท้จริงของดวงจันทร์เลย ซึ่งหมายความว่าดวงจันทร์ถอยห่างออกไปช้ามากในยุคโบราณ
"แรงไทดัลในตอนนี้ ทรงพลังยิ่งกว่าที่เราคาดการณ์ไว้ถึงสามเท่า” วอลแธมกล่าวอธิบาย เขาบอกด้วยว่าเรื่องนี้อาจเป็นผลมาจากขนาดของมหาสมุทรแอตแลนติกเปลี่ยนแปลงไป
การจัดเรียงตัวของแผ่นทวีปในยุคปัจจุบัน ส่งผลให้พื้นที่แอ่งส่วนก้นของมหาสมุทรแอตแลนติกเหนือ มีสัดส่วนเหมาะเจาะต่อการเกิดปรากฏการณ์การสั่นพ้อง (resonance) ดังนั้นมวลน้ำในมหาสมุทรดังกล่าวจึงมีแนวโน้มจะซัดส่ายไปมา ในจังหวะที่ใกล้เคียงกับกระแสน้ำขึ้นน้ำลงจากแรงไทดัล ซึ่งหมายความว่าระดับน้ำจะสูงขึ้นหรือลดลงยิ่งกว่าเดิมหลายเท่า เช่นเดียวกับการเล่นชิงช้าของเด็ก ที่เมื่อออกแรงผลักในจังหวะที่สอดคล้องกับการแกว่งไกวของชิงช้า จะทำให้ตัวชิงช้าขึ้นสูงกว่าเดิมได้อย่างน่าตกใจ
“ถ้ามหาสมุทรแอตแลนติกเหนือกว้างหรือแคบกว่านี้อีกสักหน่อย ปรากฏการณ์การสั่นพ้องนี้คงไม่เกิดขึ้น ดูเหมือนแบบจำลองหลายตัวจะแสดงให้เห็นว่า หากย้อนไปในอดีตเพียงไม่กี่ร้อยล้านปีก่อน แรงไทดัลจะตกลงทันที เพราะแผ่นทวีปต่าง ๆ อยู่ในตำแหน่งที่ไม่เหมือนกับทุกวันนี้” วอลแธมกล่าว
แต่ก็เป็นไปได้สูงว่าจะมีความเปลี่ยนแปลงเกิดขึ้นอีก เนื่องจากการทำนายด้วยแบบจำลองคอมพิวเตอร์ชี้ว่า การสั่นพ้องของแรงไทดัลครั้งใหม่จะเกิดขึ้นในช่วง 150 ล้านปีนับจากนี้ ก่อนที่จะหายไปในอีก 250 ล้านปีข้างหน้า เนื่องจากโลกจะมีมหาทวีปใหม่ก่อตัวขึ้น
นอกจากดวงจันทร์จะเป็นสาเหตุทำให้เวลาหนึ่งวันบนโลกยาวนานขึ้นแล้ว ผลการศึกษาล่าสุดยังพบว่า มีอีกปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลกระทบต่อเรื่องดังกล่าว นั่นก็คือการหมุนของแก่นโลกชั้นใน (inner core) ที่ประกอบไปด้วยเหล็กและนิกเกิลนั้น เริ่มจะชะลอตัวเชื่องช้าลง
ผลการศึกษาของทีมนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยเซาเทิร์นแคลิฟอร์เนียของสหรัฐฯ พบว่าแก่นโลกชั้นในที่เป็นของแข็งซึ่งแขวนลอยอยู่ในแก่นโลกชั้นนอกที่เป็นโลหะหลอมเหลว ได้หมุนด้วยอัตราเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องยิ่งกว่าวัสดุที่อยู่ด้านบนอย่างเนื้อโลกและเปลือกโลก ในช่วงระหว่างปี 2003-2008 แต่กลับหมุนช้าลงอีกครั้งในช่วง 15 ปีต่อจากนั้น
ทีมผู้วิจัยทราบถึงข้อมูลดังกล่าว หลังจากใช้ผลวิเคราะห์คลื่นสั่นสะเทือนจากแผ่นดินไหว สร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ที่สามารถตรวจสอบได้ว่า การหมุนของแก่นโลกได้เปลี่ยนแปลงไปอย่างไรบ้างในช่วงปี 1991-2013 ซึ่งผลปรากฏว่าแก่นโลกชั้นในซึ่งอยู่ลึกลงไปใต้ดิน 4,800 กิโลเมตร ปัจจุบันกำลังหมุนช้ากว่าชั้นเนื้อโลกอยู่เล็กน้อย จนทำให้เวลาหนึ่งวันบนโลกยาวนานขึ้นราว 1 ใน 1,000 ส่วนของวินาที
สำหรับปรากฏการณ์ที่ดวงจันทร์ถอยห่างจากโลกนั้น ช่างน่าสงสัยว่าสักวันหนึ่ง ท้องฟ้ายามราตรีของโลกอนาคตจะไม่มีดวงจันทร์ปรากฏให้เห็นอีกต่อไปหรือไม่
นักวิทยาศาสตร์ตอบคำถามดังกล่าวด้วยการคาดการณ์ว่า ไม่น่าจะมีวันนั้นสำหรับมนุษยชาติ แม้ปัจจุบันดวงจันทร์จะกำลังเคลื่อนห่างออกไปในอัตราเร็วสูงก็ตาม เพราะภัยจากการขยายตัวเป็นดาวยักษ์แดงของดวงอาทิตย์ จะกลืนกินทำลายล้างโลกเสียก่อนที่ดวงจันทร์จะหายไปจากสายตา ภายใน 5,000 - 10,000 ล้านปีนับจากนี้ ซึ่งก็เป็นไปได้ด้วยว่า มนุษยชาติอาจสูญสิ้นไปด้วยสาเหตุอื่น ๆ หลายล้านปีก่อนหน้านั้น
แต่ในระยะสั้น คนเราอาจเป็นผู้ทำให้เวลาหนึ่งวันบนโลกยาวนานขึ้นเสียเอง ด้วยการสูบน้ำบาดาลและทำให้น้ำที่ธรรมชาติกักเก็บไว้ในรูปของธารน้ำแข็งและหิมะบนยอดเขาระเหยหายไป เนื่องจากภาวะโลกร้อน
วอลแธมอธิบายว่า “น้ำที่อยู่ในรูปของน้ำแข็ง ทำให้การเกิดน้ำขึ้นน้ำลงไม่รุนแรงมากนัก” เขายังกล่าวเสริมว่าเมื่อช่วง 600-900 ล้านปีก่อน ในยุค “โลกลูกบอลหิมะ” (snowball earth) ซึ่งโลกถูกปกคลุมด้วยน้ำแข็งเกือบทั้งหมด อัตราการเคลื่อนตัวถอยห่างของดวงจันทร์ได้ลดลงอย่างมาก
อย่างไรก็ตาม ยากที่นักวิทยาศาสตร์จะพิสูจน์ยืนยันสมมติฐานดังกล่าว เพราะอาจยังมีปัจจัยต้านทานจากการที่ผืนแผ่นดินยกตัวสูงขึ้น หลังจากที่แบกน้ำหนักของแผ่นน้ำแข็งน้อยลง รวมทั้งปัจจัยอื่น ๆ ที่เข้ามาพัวพันอย่างซับซ้อนด้วย
ในทางทฤษฎีแล้ว อาจกล่าวได้ว่านักบินอวกาศรุ่นต่อไปที่จะเดินทางไปเหยียบดวงจันทร์กับโครงการอาร์ทีมิสขององค์การนาซา จะได้มองกลับมายังโลกจากจุดที่อยู่ห่างไกลบ้านออกไป ยิ่งกว่าที่นักบินอวกาศในภารกิจอะพอลโลเคยทำสถิติไว้ในอดีต 60 ปีก่อน และถ้าพวกเขาได้ไปถึงดวงจันทร์ในตอนที่มันอยู่ห่างจากโลกมากที่สุด ก็จะเป็นเหตุการณ์ที่น่าตื่นเต้นมากยิ่งขึ้น เพราะการโคจรเป็นรูปวงรีของดวงจันทร์รอบโลก ทำให้เกิดความเปลี่ยนแปลงของระยะห่างในจุดใกล้สุดและไกลสุดราว 43,000 กิโลเมตร ทุก 29 วัน
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
