ความหมาย Space Science

หมายถึง ขบวนการความคิด ความปราถนาในทางวิทยาศาสตร์ ให้เรามองออก
ไปสู่อวกาศ สู่ดวงดาว พยายามหาคำตอบสุดท้ายที่ชัดแจ้ง เช่น เราอยู่ตรงไหน
ท่ามกลาง จักรวาล และ ระบบสุริยะ โลก พัฒนาการมานานแล้วเท่าใด ชีวิตเรา
มาจากไหนกันแน่ อนาคตเป็นเช่นไร ชีวิตบนโลกทั้งหมดมีเพียงเช่นเราเท่านั้น
หรือและเราอยู่อย่างโดดเดียวในจักรวาลหรือไม่ ฯลฯ

ระบบสุริยะเป็นจุดรวมของ ดาวเคราะห์ต่างๆที่ใกล้ตัวเรา การศึกษาด้านอวกาศ
เช่น ดาวศุกร์ ดาวอังคาร ดวงจันทร์ Titan (ของดาวเสาร์) ทำให้เราสามารถ
อธิบายสิ่งแวดล้อม ที่แตกต่างจากบนโลกได้

นอกจากนั้นอิทธิพล ดวงอาทิตย์ เป็นสิ่งเกื้อหนุนระบบชีวิต แสดงถึงองค์ประกอบ
การวิเคราะห์ที่สำคัญ สะท้อนให้ทราบถึงการเปลี่ยนแปลง ของสภาพอากาศโลก
ด้วยเหตุผลแสงดวงอาทิตย์หล่อเลี้ยง ระบบอุณหภูมิโลก และยังมีสนามแม่เหล็ก
คอยปกป้อง รังสีจักรวาล แผ่เข้ามาจาก ระยะไกลของอวกาศ นั่นเป็นอีกประเด็น
ที่เราทราบจากการศึกษาด้านอวกาศ

การที่สามารถตรวจคลื่น Microwaves ที่หลงเหลืออยู่ในอวกาศแผ่กว้างไปทั่ว
จักรวาล เป็นอีกหลักฐานของการค้นคว้าด้านอวกาศ ที่สอดคล้องกับทฤษฎีเดิม
ด้านจักรวาลวิทยา เกิดขึ้นจากการระเบิด กำเนิดครั้งแรกของจักรวาล (Big Bang)
ทั้งหมดมิเพียงแสดงถึงจุดเหตุการณ์กำเนิดเท่านั้น แต่แสดงให้ทราบถึงขอบเขต
จักรวาลด้วย ยังบอกถึงสภาพบรรยากาศจักรวาล ที่ขยายตัวออกด้วยระบบของ
จักรวาลเอง

การศึกษาอวกาศ เป็นเรื่องที่มีอาณาเขตยิ่งใหญ่มโหฬาร (Largest scale) ด้วย
ขนาดพื้นที่จักรวาลขยายใหญ่ขึ้นไปเรื่อยๆของอนาคต ในทางกลับกันก็ต้องมา
ศึกษาย้อนหลังไปสู่จุดที่เล็กที่สุด (Smallest scale) ก่อนกำเนิดจักรวาลจึงจะรู้
จักจักรวาล ทั้งหมดอย่างจริงแท้เรียกว่า อวกาศวิทยา นับว่าเป็นศาสตร์ที่ยิ่งใหญ่
กว้างขวาง ครอบคลุมฐานความรู้ทั้งอดีตและอนาคตไปพร้อมๆกัน

จำแนกขบวนการศึกษาอวกาศวิทยา (Space Science)
เราแบ่งการหัวข้อศึกษาออกเป็น 4 แขนงใหญ่ดังนี้

1. Earth : โลก
2. Heliophysics : สุริยฟิสิกส์
3.Planets: ดาวเคราะห์
4.Astrophysics : ดาราศาสตร์ฟิสิกส์

1. Earth : โลก

วันนี้เรายังไม่เข้าใจระบบของโลกได้ครบถ้วน เช่น เรื่อง Earth's atmosphere
(ชั้นบรรยากาศโลก) ด้วยมีการเปลี่ยนแปลงระยะห่าง ทางช่องว่างที่สัมพันธ์กัน
(Spatial and temporal scales) ของแต่ละชั้นที่เชื่อมโยงถึงกันสู่อวกาศ เป็นต้น

การสำรวจศึกษาเกี่ยวกับโลก จึงมุ่งเน้นพัฒนาด้านอวกาศวิทยา ระบบของโลกที่
ตอบสนองต่อ การเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติ รวมทั้งการตอบสนองต่อมนุษย์
ด้วยวิธีการสำรวจมองโลกจากนอกอวกาศ ให้ข้อมูลและเห็นภาพชัดเจนเพื่อความ
เข้าใจต่อปรากฎการณ์ ที่เกิดขึ้นบนโลก ได้แบ่งย่อยการศึกษาแต่ละหัวข้อดังนี้

NASA's AcrimSat Solar Spacecraft
ตรวจสอบเก็บข้อมูล การส่องแสงของ ดวงอาทิตย์ที่มีผลต่อ
น้ำแข็งขั้วโลกและการหายไปของชั้นโอโซนของโลก อันเกี่ยวกับกรณีโลกร้อน

Aura spacecraft NASA's
สำรวจและ ศึกษาเคมีในชั้นบรรยากาศโลก ที่มีผลกระทบต่อ
การเปลี่ยนแปลงฤดูกาล โคจรอยู่ระดับเหนือผิวโลก 705 กิโลเมตร

-Climate (สภาพอากาศตามฤดูกาล)
เพื่อความเข้าใจเรื่องการพยากรณ์ฤดูกาล (Prediction of climate) ที่มีการเปลี่ยน
แปลงบ่อยๆ เช่น สำรวจข้อมูลผลกระทบที่สูงสุด ต่ำสุด จากระบบขององค์ประกอบ
ทะเลและน้ำแข็งขั้วโลก ที่มีปฎิกิริยาต่อกันกับระบบของโลก เป็นการศึกษาด้วย
ภาพรวมนำมาสร้าง แบบจำลองสถานการณ์สภาพอากาศ

-Carbon & Ecosystems (วงจรคาร์บอนและความมั่นคงของระบบ)
เพื่อสำรวจจุดรวมพื้นที่ The Carbon Cycle & Ecosystems ที่แพร่กระจายของ
วงจรคาร์บอน บนพื้นดินในทะเลและชั้นบรรยากาศได้สะสมรวมไว้ มีความมั่นคง
เพียงใด เนื่องจากวงจรดังกล่าวมีผลกระทบ ให้เกิดการเปลี่ยนแปลงด้านชีวเคมี
การเปลี่ยนแปลงฤดูกาลที่บ่อยขึ้นต่อสภาพแวดล้อมโลก และส่งผลกระทบต่อ
มนุษย์ในที่สุด

-Surface & Interior (พื้นผิวและโครงสร้าง)
เพื่อตรวจสอบพื้นผิวและโครงสร้างภายในของโลก อันเป็นองค์ประกอบพื้นฐาน
ที่มีอิทธิพลต่อระบบของโลก ส่งผลไปสู่กลไกมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศ และ จากนั้นส่งผลไปสู่ของแข็ง (Solid) บนโลก เช่น ภูเขาไฟ แผ่นดินให้เกิดอันตราย
ในธรรมชาติด้วยการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพ จึงต้องวิเคราะห์สิ่งที่เปลี่ยนแปลง
จากกลไกของโลก ซึ่งมีโครงสร้างอยู่ภายใน

Terra (EOS AM-1) Flagship Satellite
สำรวจระบบของโลก เช่น บรรยากาศ พื้นดินมหาสุมทร ที่มีผลกระทบจากรังสีดวงอาทิตย์

ผลการวิเคราะห์โมเลกุลของไอน้ำเหนือพื้นผิวโลก
สีแดงแสดงถึงจำนวนมากของไอน้ำ
สีน้ำเงินและม่วงแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงที่เกาะตัวเป็นของเหลว
ข้อมูลสำรวจ เมื่อ วันที่ 7 ตุลาคม 2006 บริเวณแถบเส้นศูนย์สูตร

-Atmosphere (บรรยากาศ)
เพื่อตรวจสอบองค์ประกอบบรรยากาศโลก เพราะการเปลี่ยนแปลงทางเคมีตลอด
เวลา เหตุทั้งหมดเป็นผลจากมนุษย์ และธรรมชาติมีส่วนกระทำให้เกิดขึ้นระหว่าง
พื้นดินและอวกาศ ต่อชั้นโอโซน ด้วยเกิดรังสี Ultraviolet หรือ มีความเข้มข้นของ
พลังงานสนามแม่เหล็ก เป็นการเกิดขึ้นหลังจากการแปรผันของการเปลี่ยนแปลง
สภาพอากาศโลก เช่น ปฎิกิริยาเรือนกระจก

ดังนั้นการวิเคราะห์ผลจากส่วนประกอบทำให้เกิดความเข้าใจ ช่วยเพิ่มพูนผลการ
แก้ไขปัญหาสภาพแวดล้อม เช่น ผลกระทบเรื่องเปลี่ยนแปลงฤดูกาล คุณภาพของ
อากาศ ที่มี มลพิษในอากาศกระทบต่อประชากรโลก

- Weather (อิทธิพลของสภาพอากาศ)
เพื่อความเข้าใจ กลไกชั้นบรรยากาศ จากปฎิกิริยาของแผ่นดินและมหาสมุทรที่
มีพัฒนาการเกิดขึ้นทุกๆนาทีไปทั่วทั้งโลก การเข้าใจปรากฎการณ์ดังกล่าวจะเป็น
การเข้าใจระบบของการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศและวงจรพลังงาน ที่เป็นเหตุ
สำคัญโดยตรง ของอิทธิพลการเติบโตของลมฝน (Weather processes)

- Water & Energy Cycles (น้ำและวงจรพลังงาน)
เพื่อตรวจสอบติดตามข้อมูล การเคลื่อนไหวและเปลี่ยนรูปของน้ำและพลังงานใน
โลก ด้วยขบวนการ The Water and Energy Cycle ของโลก มีต้นเหตุพลังงาน
จากดวงอาทิตย์ สะท้อนรังสีสู่ผิวน้ำ เป็นตัวขับเคลื่อนเกิดคลื่นที่สูงต่ำ เปลี่ยนเป็น
วงจรพลังงาน ทำให้วงจรพลังงานและวงจรน้ำ รวมกันเป็นหนึ่งเดียวกัน

กรณีนี้มีส่วนเกี่ยวข้องถึงระบบพิกัดน้ำบนโลกทั้งมวล ต่อแหล่งเกษตรกรรมบริเวณ
พื้นที่เพาะปลูกเพื่อเลี้ยงดูประชากรโลก

The NPOESS Preparatory Project (NPP)
โครงการสำรวจตรวจสอบด้านชีววิทยาของโลก เริ่มในปี ค.ศ.2010

Midori Spacecraft (ยานสำรวจญี่ปุ่น)
ตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงสภาพอากาศ สำรวจลมทะเล
และระบบน้ำระหว่างกลางวัน-กลางคืนของโลก

2. Heliophysics : สุริยฟิสิกส์

การที่เราอาศัยอยู่บนโลก ได้รับแสงสว่างจากดวงอาทิตย์ค้ำจุนเกื้อหนุนชีวิตด้วย
อนุภาคพลังงานสูง (High energy particles) และรังสีจากดวงอาทิตย์แต่อาจนำ
มาซึ่งอันตราย หรือการผันแปรต่อการพัฒนาการชีวิตได้เช่นกัน

สภาวะดังกล่าวเท่ากับเราอยู่ภายใต้สภาพ กลไกของดวงอาทิตย์ (Active star)
ในระบบสุริยะ แต่โลกได้รับการปกป้อง จากสนามแม่เหล็กและบรรยากาศโลก
เหมือนเกาะกำบัง จึงจำเป็นที่ต้องเข้าใจด้านกายภาพของระบบ ได้แบ่งย่อยการ
ศึกษาแต่ละหัวข้อดังนี้

-Sun (ดวงอาทิตย์)
เพื่อการศึกษาถึงการเปลี่ยนแปลงผลกระทบต่างๆที่เี่ข้ามาสู่โลก ด้วยอาณาเขต
รัศมีแสงจากดวงอาทิตย์ส่อง ครอบคลุมไปถึงสุดขอบสุริยะ โดยมีความยุ่งเหยิง
วุ่นวายซับซ้อนเกี่ยวดองกัน

การตรวจวัดผลความแปรผันเป็นจริงจาก ดวงอาทิตย์ สามารถนำข้อมูลมาประกอบ
การพยากรณ์ได้ และสามารถพัฒนาการข้อมูล คาดคะเนถึงผลที่แพร่มายังโลก
ทั้งในระยะสั้นและระยะยาว เช่น รังสี X-ray flares (แสงที่ลุกวาวโชติช่วงอย่าง
ทันที่ทันใด) ปรากฎการณ์ดังกล่าว ส่งผล กระทบต่อระบบการสื่อสารบนโลก

ความไม่สมดุลย ความยุ่งเหยิงบนดวงอาทิตย์ เป็นการเกิดภายใต้ชั้นพื้นผิว แสดง
ออกมาเหนือพื้นด้วย Large magnetic storms (พายุแม่เหล็กขนาดใหญ่) ส่งผล
มากมายต่อโลกต่อเนื่องตลอดเวลาไม่หยุด

การศึกษากรณีดังกล่าวเป็นการรวมความรู้ ความเข้าใจระหว่างโลก ดวงอาทิตย์
เรียกว่า Geoeffectiveness (ผลกระทบด้านธรณีวิทยา) ทำให้โลกลดอำนาจของ
ระบบต่างๆลงหากมีการเปลี่ยนแปลงระยะยาวก็จะเกิดสิ่งผิดปกติกระทบถึงโลก
และมนุษย์ได้ในที่สุด

ภาพถ่ายจาก Trace spacecraft ตรวจจับรังสี Gamma-rays และ X-rays

ภาพถ่ายจาก Trace spacecraft แสดง Flares ขนาดยักษ์เหนือผิวดวงอาทิตย์

-Heliosphere (เขตผลกระทบจากพายุสุริยะ)
เพื่อความเข้าใจพื้นที่รอบวงในอวกาศ โดยมีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางครอบคลุม
บริเวณเขตผลกระทบจาก พายุสุริยะ เป็นเขตแนวถัดออกไปจากวงโคจรดาวพูลโต

ผลกระทบของธรรมชาติในอวกาศ มีอาณาเขตกว้างใหญ่ โดยเฉพาะแนวรอยต่อ
สุดเขต การจบสิ้นของพายุสุริยะที่พัดไปถึงแท้จริงนั้น จุดสุดท้ายอยู่ที่ใดกันแน่
เรายังทราบไม่แน่ชัด และจะมีผลกระทบของโครงสร้าง ตามแนวริมขอบระบบ
สุริยะจากดาวอื่นที่อยู่ด้านนอก หรือมีผลเปลี่ยนแปลง สู่ชีวิตต่างๆระยะยาวใน
ระบบสุริยะหรือไม่

ด้วยโลกมีระบบป้องกันภัยจาก พายุสุริยะและรังสีอนุภาคจักรวาลพยายามพุ่งชน
เข้ามาในชั้นบรรยายการโลก ด้วยสนามแม่เหล็กของโลกดังกล่าวมีรูปทรงสันฐาน
ความแข็งแกร่งหรือถดถอย ขึ้นอยู่กับระบบไฟฟ้าในสนามแม่เหล็ก ซึ่งผันแปรต่อ
รังสีต่างๆได้

แต่ดาวอังคาร ดาวศุกร์ เป็นดาวเคราะห์ปราศจากสนามแม่เหล็ก มีความแตกต่าง
ต่อการพัฒนาการเช่นโลก เราเชื่อว่าสนามแม่เหล็กโลก เป็นสิ่งที่ป้องกันภัยจาก
รังสีอันตราย ที่ส่งผลมากระทบโลกจึงทำให้เกิดชีวิตและอยู่รอดได้

ขอบเขต Heliosphere นับดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางนั้น รัศมีกว้างไกลมากเป็น
การยึดเหนี่ยวกันของขบวนการสนามแม่เหล็กและ Plasmas (ก๊าซร้อน) จากพายุ
สุริยะนำพาออกมาจากดวงอาทิตย์ เปรียบเสมือนฟองลูกโป่งเป็นโล่กำบังป้องกัน
ภัยรังสีจักรวาล (Cosmic ray) ที่พุ่งกระจายมาจากใจกลางกาแล็คซี่ (Galactic
cosmic radiation)

รูปแบบโครงสร้างเขตแดนป้องกันภัย จากสภาพแวดล้อมขอบภายในเหมือนช่อง
สูญญกาศ มีอนุภาคเบาบาง บริเวณด้านนอกแนว Bow shock มีปฎิกิริยากระทบ
กระทั่งกันบริเวณ Interstellar medium (พื้นที่ช่องว่างตรงกลางระหว่างดวงดาว)
เป็นแรงกดดันแบบ Raw pressure (ชนิดที่ยังไม่ได้ปรุงแต่ง) ของพายุสุริยะมา
จากกลุ่มดาวอื่นๆ

พลังงานดังกล่าวผสมรวมไปด้วย ความหนาแน่น ความกดดัน สนามแม่เหล็กและ
ก้อนคลื่น (Bulk flow) ไหลเลื่อนดันกันเข้ามาและมีการเปลี่ยนแปลงกระทันหัน
ตลอดเวลา ยาวนานนับหลายพันปี ในแต่ละลอกคลื่น

อย่างไรก็ตาม ขอบเขตระบบสุริยะแท้จริงจากการสำรวจใหม่ คงจะมีหลักฐานที่
แตกต่างกันในรายละเอียดมากขึ้น เราจะทราบในอนาตคอันใกล้นี้

บริเวณพื้นที่อาณาเขต Heliosphere สุดขอบระบบสุริยะ

ภาพรวมการร่วมสำรวจครั้งใหญ่ ในด้านสุริยฟิสิกส์