ฟ้าของดาวเคราะห์เพื่อนบ้านเป็นสีอะไรบ้าง เรื่องราวของท้องฟ้าและแสงสนธยา

เมื่อมองไปยังดวงอาทิตย์ที่กำลังเคลื่อนที่ขึ้นจากขอบฟ้า ในที่นี้ไม่ใช่เพราะดวงอาทิตย์เคลื่อนที่เองของมัน แต่ทุกอย่างเกิดจากการที่โลกหมุนรอบตัวเองแล้วเกิดกลางวันกลางคืน แสงของดวงอาทิตย์มีสมบัติให้แสงสว่างและความอบอุ่นแก่ทุกสรรพสิ่งทั่วระบบสุริยะของเรา แสงนั้นสามารถเดินทางด้วยความเร็ว 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที มันจึงใช้เวลาประมาณแค่ 8 นาทีในการเดินทางมายังโลก

Visible light ที่เรารู้จักกันหรือที่เรียกกันว่า แสงขาว แสงนี้มีช่วงแถบความยาวคลื่นที่มนุษย์สามารถมองเห็นได้ คือตั้งแต่ 400 nm – 700 nm แถบความยาวคลื่นที่มากกว่าหรือน้อยกว่าแถบ Visible light นั้นตาของมนุษย์ไม่สามารถรับรู้หรือมองเห็นด้วยตาเปล่าได้ แต่เราก็สามารถศึกษาคลื่นเหล่านั้นได้จากเครื่องมืออุปกรณ์เสริมต่าง ๆ

แสงขาวนั้นมองผิวเผินเราจะมองเห็นเป็นสีขาวเป็นปกติเหมือนที่เราเห็นทุกวัน แต่ในความเป็นจริงแล้วแสงขาวประกอบไปด้วยสเปกตรัมหลาย ๆ สีรวมกัน โดยคนแรกที่ค้นพบความจริงนี้คือ เซอร์ไอแซก นิวตัน

นิวตันขณะกำลังแยกแสงออกจากแสงสีขาว ที่มา – The Granger Collection, New York ผ่าน Smithsonian Libraries

นิวตันได้ทำการทดลองในห้องที่ปิดมืดสนิท โดยเขาเจาะรูที่หน้าต่างเพื่อให้แสงแดดลอดผ่านเข้ามาเป็นเส้นตรง จากนั้นเขาก็นำปริซึมฐานสามเหลี่ยมมาวางไว้ตรงที่แสงตกกระทบ ปรากฎว่าแสงขาวเกิดหักเหแยกออกเป็นรังสีที่มีทั้งหมด 7 สีเรียงตามลำดับคือ สีม่วง สีคราม สีน้ำเงิน สีเขียว สีเหลือง สีส้ม และสีแดง

ผลจากการทดลองนี้ทำให้นิวตันได้รู้ว่า แสงขาวประกอบไปด้วยรังสีของแสงต่างชนิดกัน โดยแสงสีม่วงจะมีความยาวคลื่นน้อยที่สุด และแสงสีแดงมีความยาวคลื่นมากที่สุด

ทำไมท้องฟ้าถึงเป็นสีฟ้า

เกิดมาเราคงไม่เคยเห็นท้องฟ้าเป็นสีเขียวแน่นอน (ยกเว้นกรณีการเกิดของแสงเหนือ-แสงใต้) แต่เราจะเห็นเป็นสีฟ้าซะส่วนใหญ่เกือบตลอดทั้งชีวิตของเรา ซึ่งสิ่งที่ทำให้ท้องฟ้าเป็นอย่างนี้ได้ก็เป็นเพราะชั้นบรรยากาศของโลกเรานั้นเอง

โมเลกุลของอากาศก็เป็นตัวกลางอีกอย่างหนึ่งที่ทำให้แสงเกิดการหักเห โดยสีที่จะปรากฎให้เราเห็นก็ขึ้นอยู่กับความยาวคลื่นของแสงและขนาดของอนุภาคของอากาศด้วย

ท้องฟ้าตอนกลางวัน จริง ๆ แล้วดวงอาทิตย์เป็นขาว แต่แสงของมันทำให้เราเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้า

แสงสีน้ำเงินและแสงสีม่วงมีความยาวคลื่นที่สั้น ทำให้มันกระจัดกระจายไปตามโมเลกุลของอากาศมากกว่าสีสเปกตรัมอื่น ๆ นั่นจึงเป็นเหตุผลที่แสงสีน้ำเงินและแสงสีม่วงเดินทางมาสู่ดวงตาของเราจากทุกทิศทางในวันที่อากาศแจ่มใส แต่เนื่องจากดวงตาของเรารับรู้แสงสีม่วงได้ไม่ดี เราจึงมองเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้านั้นเอง

ยามทินกรใกล้ขอบฟ้า และแสงสนธยา

เป็นความสวยงามอีกอย่างหนึ่งของดวงอาทิตย์เมื่อขึ้นหรือตกจากขอบฟ้า ท้องฟ้านั้นจะแปรเปลี่ยนเป็นสีเหลือง สีส้ม จนถึงสีแดงเจิดจ้า แสงสีเหล่านี้เกิดขึ้นได้เพราะดวงอาทิตย์นั้นอยู่บนขอบฟ้าต่ำ แสงที่เดินทางมาถึงโลกไหลผ่านมวลอากาศที่มีมากกว่าตอนที่ดวงอาทิตย์อยู่สูงจากขอบฟ้าในตอนกลางวัน เราเรียกปรากฏการณ์ท้องฟ้าสีแดงนี้ว่าแสงสนธยา หรือ twilight

แสงสนธยาปรากฎพร้อมกับดาวเมื่อมุมเงยสูงขึ้นไป

มวลอากาศที่มากขึ้นก็หมายถึงโมเลกุลของอากาศที่มากขึ้นด้วย ทำให้แสงสีม่วงและแสงสีน้ำเงินถูกกระจายออกไปจากดวงตาของเราออกไปจนหมด ปล่อยให้สีสเปกตรัมอื่น ๆ ที่มีความยาวคลื่นมากกว่าเดินทางมาตามทางของมันมาสู่ดวงตาของเราในที่สุด นี่จึงเป็นเหตุผลที่เมื่อดวงอาทิตย์ขึ้นหรือดวงอาทิตย์ตกมักจะมีสีเหลือง สีส้ม และสีแดงกระเจิงอยู่รอบ ๆ

ถ้านึกภาพไม่ออก ให้ลองนึกภาพโลกเป็นทรงกลม ถ้าดวงอาทิตย์อยู่เหนือหัวของเราขึ้นไปตรง ๆ ระยะที่แสงเดินทางมาจนถึงตัวเราจะสั้นกว่า เนื่องจาก แสงจะผ่านชั้นบรรยากาศแค่ความสูงจริงของชั้นบรรยากาศของโลก แต่ในช่วงที่พระอาทิตย์ตกดินนั้นแสงจะเดินทางเฉียง ๆ มันจึงมีพื้นที่สัมผัสกับบรรยากาศมากกว่า นั่นทำให้อัตราการกระเจิงแสงนั้นมีมากกว่าฟ้าตอนเย็นจึงเห็นเป็นสีส้มนั่นเอง

ภาพถ่าย ณ ขั้วโลกใต้ จะสังเกตว่า แม้แต่ในบรรยากาศที่มีแสงรบกวน ท้องฟ้า ณ เส้นขอบฟ้า จะทำให้เห็นดาวสว่างน้อยกว่าฟ้าข้างบน ที่มา – SPT/NSF

นี่เป็นเหตุผลเดียวกับที่เราเห็นดาวเคราะห์ ณ บริเวณใกล้เส้นขอบฟ้าสว่างน้อยกว่าที่มันควรจะเป็น และจะชัดขึ้นเรื่อย ๆ เมื่อดาวนั้นขึ้นมาอยู่เหนือหัวของเรา ดาวมีความสว่างเท่าเดิมแต่เนื่องจากมันเดินทางผ่านบรรยากาศเป็นระยะทางมากกว่ามันจึงจางลง

ท้องฟ้าของดาวเคราะห์เพื่อนบ้าน

ดาวพุธ – ดาวเคราะห์ที่ได้รับสมญานามว่า เตาไฟแช่แข็ง ก็เป็นเพราะว่าอุณหภูมิที่แตกต่างกันสุดขั้วของดาว โดยด้านที่ดาวพุธหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์นั้นมีอุณหภูมิถึง 427 องศาเซลเซียสและด้านตรงข้ามของมันนั้นอุณหภูมิน้อยมากถึง -183 องศาเซลเซียส

ศิลปิน Jack Marsh ได้ลอง Render บริเวณ Berkel Crater ของดาวพุธได้เป็นภาพจำลองหากเราไปอยู่บนดาวพุธ ที่มา – Jack Marsh / thesolarsystems.artstation.com

ดาวพุธนั้นมีขนาดที่เล็กมาก แม้จะใหญ่กว่าดวงจันทร์ของเรานิดเดียวแต่ก็ไม่ได้ทำให้มันมีแรงดึงดูดมากพอที่จะรั้งชั้นบรรยากาศให้อยู่รอบ ๆ ตัวมันได้ จึงทำให้ดาวพุธมีชั้นบรรยากาศที่เบาบางมาก ๆ จนถึงขั้นไม่มีชั้นบรรยากาศเลยก็ว่าได้ ท้องฟ้าบนดาวพุธจึงไม่ต่างอะไรกันกับมองความมืดในคืนท้องฟ้าโปร่ง

ดาวศุกร์ – ดาวเคราะห์ที่ขึ้นชื่อว่าเป็นฝาแฝดของโลก บนดาวศุกร์นั้นก็มีชั้นบรรยากาศเหมือนกันกับของโลกแต่มีความหนาแน่นมากกว่า มากชนิดที่เราแยกแยะไม่ออกว่าดวงอาทิตย์อยู่ตรงไหนแล้วบนท้องฟ้าในตอนกลางวัน และในตอนกลางคืนก็ไม่สามารถมองเห็นดาวได้

ภาพถ่ายดาวศุกร์ จากยาน Venera ของสหภาพโซเวียตในปี 1982 ที่มา – Roskosmos

ในปี 1982 ยาน Venera-13 ของสหภาพโซเวียตได้ลงจอดบนพื้นผิวของดาวศุกร์ได้สำเร็จและได้ถ่ายภาพสีกลับมายังโลก เผยให้เห็นก้อนหินบนดาวและท้องฟ้าของดาวศุกร์มีสีส้มเป็นส่วนมาก จึงบอกได้ว่าท้องฟ้าบนดาวศุกร์นั้นเป็นสีส้ม

ดาวอังคาร – ดาวเคราะห์ที่เราพูดถึงมากที่สุดในทศวรรษนี้เลยก็ว่าได้ เป็นดาวที่นำไปทำเป็นหนังหลายต่อหลายเรื่องแล้วมากมาย โดยในหนังเราจะเห็นว่าบนดาวอังคารนั้นเต็มไปด้วยทะเลทราย ลม ความแห้งแล้ง ฝุ่นเยอะแยะมากมาย จึงทำให้แสงนั้นกระจัดกระจายอยู่เต็มทั่วท้องฟ้า ในตอนกลางวันจึงค่อยข้างที่จะสว่างมาก และมองเห็นดวงอาทิตย์ได้ไม่ชัดเจน

ยาน Curiousity ถ่ายภาพ Selfie บนดาวอังคาร ที่มา – NASA/JPL

ในช่วงแรกของการสำรวจสภาพแวดล้อมบนดาวอังคารนั้นมีเรื่องให้ประหลาดใจมากมาย เพราะการถ่ายภาพบันทึกสีที่แท้จริงและแม่นยำบนดาวอังคารนั้นซับซ้อนอย่างน่าแปลกใจ สีของท้องฟ้ามีความแปรปรวนไปมากตามภาพที่เผยแพร่ให้เราได้เห็นในช่วงแรกของการสำรวจดาวอังคารเพราะมีการเพิ่มฟิลเตอร์ตกแต่งสีภาพให้ดูมีความเป็นธรรมชาติมากกว่าที่เป็นอยู่ เลยทำให้เรามองเห็นสีของภาพที่ไม่จริง

แต่ในปัจจุบันนี้อย่างที่เรารู้กันแล้วว่าท้องฟ้าตอนกลางวันบนดาวอังคารนั้นเป็นสีบัตเตอร์สกอตช์ (คล้ายสีคาราเมล) แล้วในช่วงใกล้เช้าหรือใกล้ค่ำสีของท้องฟ้ารอบ ๆ ดวงอาทิตย์นั้นจะเป็นสีฟ้า ซึ่งตรงกันข้ามกับที่เกิดขึ้นบนโลกของเราอย่างน่าแปลกใจ

แสงสนธยาบนดาวอังคาร ถ่ายโดยยาน Curiousity ที่มา – NASA/JPL

การเกิดของแสงสนธยา (Twilight) ซึ่งเป็นแสงที่กระเจิงอยู่ในชั้นบรรยากาศชั้นล่างในช่วงเวลาก่อนที่ดวงอาทิตย์ขึ้นหรือหลังจากดวงอาทิตย์ตกไปแล้วประมาณ 10-15 นาที สำหรับบนโลก แต่สำหรับบนดาวอังคารนั้น เนื่องจากมีความหนาแน่นของฝุ่นในชั้นบรรยากาศเป็นจำนวนมากจึงทำให้เกิดแสงสนธยานานถึง 2 ชั่วโมงเลยทีเดียว

ดาวพฤหัส – แม้ว่าตอนนี้จะยังไม่มียานใดเลยที่สามารถถ่ายภาพชั้นบรรยากาศบนดาวพฤหัสจากพื้นผิวของดาวได้ เพราะยานโดยพายุบนดาวยำเละซะก่อน แต่นักดาราศาสตร์ก็ได้สันนิษฐานว่าท้องฟ้าบนดาวพฤหัสน่าจะเป็นสีฟ้า แต่เป็นสีฟ้าที่มืดมากกว่าบนโลก ในอนาคต มีแผนส่งยานชื่อ “windbots” เป็นเหมือนบอลลูนไปลอยอยู่ในบรรยากาศของดาวพฤหัส เพื่อศึกษาบรรยากาศของมันด้วย

windbot บนท้องฟ้าของดาวพฤหัส ที่มา – NASA/JPL-Caltech

ดาวเสาร์ – ภาพชุดสุดท้ายจากภารกิจของยาน Cassini ได้ส่งมาถึงโลกก่อนที่มันจะพุ่งชนดาวเสาร์เพื่อทำลายตัวมันเองในปี 2017 ที่ผ่านมานั้น มีภาพหนึ่งที่เผยให้เห็นท้องฟ้าในช่วงชั้นบรรยากาศที่สูงขึ้นไปบนดาวเสาร์มีลักษณะเป็นสีฟ้า แต่สีที่เราเห็นกันเด่นชัดอยู่แล้วของชั้นเมฆบนดาวเสาร์นั้น บ่งบอกได้ว่าท้องฟ้าของดาวเสาร์อาจจะมีสีค่อนข้างเหลืองลงไปอีกเรื่อย ๆ ตามชั้นบรรยากาศ

ภาพของดาวเสาร์และดวงจันทร์บริวาร Enceladus เผยให้เห็นชั้นบรรยากาศชั้นสูงสุดของดาวเสาร์มีสีฟ้า ซึ่งเป็นภาพชุดสุดท้ายที่ยาน Cassini ส่งกลับมายังโลก ที่มา – NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute

นอกจากดาวเสาร์แล้ว ยังมีภาพหนึ่งที่น่าสนใจมาก ซึ่งเป็นภาพจริงถ่ายโดยยาน Huygens ที่ไปลงจอดเมื่อปี 2005 บนดวงจันทร์ Titan ของดาวเสาร์ ทำให้นี่เป็นภาพถ่ายจริง ๆ ของท้องฟ้าบนดวงดาวที่ไกลที่สุดเท่าที่เราสามารถถ่ายได้มา ท้องฟ้าบนไททันนั้นเป็นสีส้ม

ภาพจากข้อมูลของยาน Huygens ขณะที่มันร่อนลงสู่พื้นดินของไททัน ภาพนี้ได้รับการปรับโดย planetary.org ให้มีความชัดเจนยิ่งขึ้น ที่มา – ESA / NASA / JPL / University of Arizona / René Pascal

ดาวยูเรนัสและเนปจูน – เมื่อพิจารณาจากสีของชั้นบรรยากาศของดาวยูเรนัสแล้ว ท้องฟ้าบนดาวยูเรนัสน่าจะเป็นสีฟ้าอ่อน ส่วนดาวเนปจูนนั้นเมื่อพิจารณาจากสีของชั้นบรรยากาศของดาวเนปจูนแล้ว ท้องฟ้าบนดาวเนปจูนน่าจะเป็นสีฟ้าหรือเป็นสีฟ้าอ่อนคล้ายกับของดาวยูเรนัส

ภาพจำลองบรรยากาศของดาวยูเรนัส ที่มา – Cyberchemist

ดาวพลูโต – ดาวพลูโตนั้นมีขนาดเล็กมาก จึงไม่ค่อยมีชั้นบรรยากาศห่อหุ้มดาวไว้ และเนื่องจากพลูโตอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มาก ทำให้มันมืดมากเช่นกัน (ลองนึกดูว่ากล้องบนยาน New Horizons ต้องดีแค่ไหนถึงถ่ายภาพพลูโตออกมาชัดขนาดนั้น) ท้องฟ้าจึงมืดอยู่ตลอดเวลาคล้ายกับของดาวพุธ ไม่มียานลำใดเคยลงจอดบนพลูโตมาก่อน ดังนั้นจึงเหมือนกับดาวเคราะห์แก๊สด้านบนมีแต่ภาพ Render เท่านั้น

ภาพจำลองพื้นผิวของดาวพลูโต ที่มา – Vistapro Landscape Imagery

อย่างไรก็ตาม คงไม่มีท้องฟ้าบนดาวดวงไหนที่สดใสสวยงามมากกว่าบนโลกของเราแล้ว แต่ปัจจุบันนี้ถ้าจะให้ท้องฟ้ากลับมาเป็นเหมือนเดิมได้นั้นคงยาก เพราะฝุ่นและแก๊สพิษมากมายที่สะสมในชั้นบรรยากาศได้บดบังทัศนียภาพในการมองเห็นของเราไว้อย่างเลี่ยงไม่ได้

วิธีแก้ปัญหาของธรรมชาติในกรณีของเหตุการณ์นี้คือ ฟ้าหลังฝน แต่ถึงแม้ฝนจะช่วยชะล้างฝุ่นที่มนุษย์ก่อขึ้นมาให้หายไปได้ แต่ฝนก็ไม่ได้ช่วยให้ชะล้างความผิดที่ว่ามนุษย์นั้นได้ทำลายโลกใบนี้ไปแล้วได้ จึงอยากให้เราหันกลับมาใส่ใจในการกระทำของตัวเราเองมากกว่ารอธรรมชาติช่วยแก้ไขปัญหาให้ เพื่อท้องฟ้าจะได้กลับมาสวยงามอีกครั้งหนึ่ง

เรียบเรียงโดย ทีมงาน Spaceth.co