บัญชา ธนบุญสมบัติ
buncha2509@gmail.com, www.facebook.com/buncha2509
ค้นหาความเหมือนในความต่าง ค้นหาความต่างในความเหมือน
พบกับความจริงและความงดงามที่แฝงในคู่ขนานของสรรพสิ่ง

แผนภาพ ๑ – อาทิตย์ทรงกลดเหนือฟ้าจังหวัดมหาสารคาม วันศุกร์ที่ ๒๑ มิถุนายน ๒๕๕๖ เวลา ๐๙.๒๐ น. (ภาพ : อาจารย์วรรณี ชัชวาลทิพากร)

ช่วงฤดูฝนปีนี้เกิดปรากฏการณ์อาทิตย์ทรงกลดแปลกๆ ขึ้นหลายครั้ง ในจำนวนนี้มีสองครั้งที่น่าบันทึกไว้เป็นพิเศษ เนื่องจากเป็นภาพถ่ายอาทิตย์ทรงกลดที่มีความสมบูรณ์และลักษณะใกล้เคียงกันพอสมควร  ครั้งหนึ่งที่จังหวัดมหาสารคาม เมื่อวันศุกร์ที่ ๒๑ มิถุนายน ๒๕๕๖ และอีกครั้งหนึ่งที่จังหวัดสุโขทัย เมื่อวันอังคารที่ ๒ กรกฎาคม ๒๕๕๖

ผมขอขอบคุณท่านเจ้าของภาพถ่าย ได้แก่ อาจารย์วรรณี ชัชวาลทิพากร และคุณฐปนพัฒน์ ศรีปรุงวิวัฒน์ (ชื่อออกเสียงว่า ถา-ปะ-นะ-พัด) ที่ยินดีมอบภาพถ่ายไว้สำหรับใช้ศึกษาทางวิทยาศาสตร์ และขอขอบคุณ ดร. สุรเวช สุธีธร ที่ช่วยประสานงานขอภาพถ่ายจากอาจารย์วรรณีในเบื้องต้น

เนื่องจากอาทิตย์ทรงกลดเกิดจากการที่แสงอาทิตย์หักเหหรือสะท้อนกับผลึกน้ำแข็งในเมฆซีร์โรสเตรตัสเป็นหลัก (อาจเกิดจากผลึกน้ำแข็งในเมฆซีร์รัสบ้าง แต่พบได้น้อย)  ดังนั้นในการศึกษาการเกิดอาทิตย์ทรงกลดจึงมักใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์สร้างแบบจำลองผลึก แล้วปรับค่าตัวแปรต่างๆ (เช่น รูปร่างของผลึก การเอียงตัว และปริมาณสัมพัทธ์) เพื่อให้ได้ภาพจำลองใกล้เคียงกับภาพถ่ายจริง

โปรแกรมที่ใช้ชื่อ HaloPoint 2.0 เป็นฟรีแวร์เขียนโดย Jukka Ruoskanen ผู้เชี่ยวชาญปรากฏการณ์ทรงกลด

เนื่องจากการทรงกลดทั้งสองครั้งมีลักษณะหลักคล้ายคลึงกัน ผมจึงเลือกศึกษาการทรงกลดที่มหาสารคาม โดยเทียบเคียงผลการสร้างภาพจำลองกับการทรงกลดทั้งสองแห่ง

แผนภาพ ๒ อาทิตย์ทรงกลดเหนือฟ้า จังหวัดสุโขทัย วันอังคารที่ ๒ กรกฎาคม ๒๕๕๖ เวลา ๑๐.๐๔ น. (ภาพ : ฐปนพัฒน์ ศรีปรุงวิวัฒน์ ชื่อใน facebook : Thapanapat Sripungwiwat)

แผนภาพ ๓ ภาพจำลองอาทิตย์ทรงกลดต่างๆ และชื่อเรียก โดย บัญชา ธนบุญสมบัติ(horizon คือ เส้นขอบฟ้า และ zenith คือจุดยอดฟ้า)

ในการสร้างแบบจำลองผมใช้ผลึกน้ำแข็งสามกลุ่ม ดังนี้

(๑) ผลึกน้ำแข็งรูปแท่ง (columnar crystal) มีหน้าตัดรูปหกเหลี่ยมด้านเท่า (ลองนึกถึงกล่องช็อกโกแลตโคอาล่ามาร์ช) โดยผลึกกลุ่มนี้เอียงตัวอย่างสะเปะสะปะอยู่ในเมฆซีร์โรสเตรตัส (ปริมาณสัมพัทธ์ ๑๒ เปอร์เซ็นต์)

(๒) ผลึกน้ำแข็งรูปแผ่น (plate crystal) มีผิวบนและผิวล่างรูปหกเหลี่ยมด้านเท่า และวางตัวในแนวนอน (ปริมาณสัมพัทธ์ ๒๐ เปอร์เซ็นต์)

(๓) ผลึกน้ำแข็งรูปแท่ง (columnar crystal) มีหน้าตัดรูปหกเหลี่ยมด้านเท่า และวางตัวในแนวนอน (ปริมาณสัมพัทธ์ ๖๘ เปอร์เซ็นต์)

ในวันศุกร์ที่ ๒๑ มิถุนายน ๒๕๕๖ เวลา ๐๙.๒๐ น. ดวงอาทิตย์อยู่สูงจากขอบฟ้าราว ๕๐ องศา (คำนวณโดยโปรแกรม NOAA Solar Calculator บนอินเทอร์เน็ต) ทำให้คำนวณการจำลองภาพการทรงกลดแบบต่างๆ ที่เกิดขึ้นจากผลึกทั้งสามกลุ่ม ได้ผลดังนี้

ผลึกกลุ่มที่ (๑) เป็นผลึกน้ำแข็งรูปแท่ง ซึ่งเอียงตัวอย่างสะเปะสะปะ ทำให้เกิดเส้นวงกลมขนาด ๒๒ องศา (22-degree circular halo) ดังปรากฏในภาพถ่ายที่มหาสารคามและสุโขทัย

ผลึกกลุ่มที่ (๒) เป็นผลึกน้ำแข็งรูปแผ่น ซึ่งทำให้เกิดการทรงกลดแบบซันด็อก (sundog) พาร์ฮีเลีย ๑๒๐ องศา (120-degree parhelia) และวงกลมพาร์ฮีลิก (parhelic circle)

น่าสนใจว่าวงกลมพาร์ฮีลิกปรากฏชัดเจนทั้งในภาพถ่ายที่มหาสารคามและสุโขทัย (วงกลมใหญ่สุดในทั้งสองภาพ)  ขณะที่ซันด็อกและพาร์ฮีเลีย ๑๒๐ องศาปรากฏชัดเจนกว่าในภาพถ่ายที่มหาสารคาม โดยเห็นเป็นแนวสว่างบนวงกลมพาร์ฮีลิก

คุณผู้อ่านอาจสงสัยว่าการทรงกลดแบบซันด็อกและพาร์ฮีเลีย ๑๒๐ องศาเกิดจากผลึกน้ำแข็งรูปแผ่นได้อย่างไร ? คำตอบอย่างเป็นรูปธรรมดูได้จากแผนภาพ ๔ และ ๕ (คำนวณด้วยโปรแกรม HaloPoint 2.0 เช่นกัน)

ซันด็อกเกิดจากแสงตกกระทบผิวข้างของผลึกแล้วหักเหเข้าไปภายในผลึก จากนั้นหักเหออกทางอีกผิวข้างหนึ่ง

ส่วนพาร์ฮีเลีย ๑๒๐ องศาเกิดจากแสงตกกระทบผิวบนของผลึกแล้วหักเหเข้าไปภายในผลึก จากนั้นสะท้อนผิวข้างหน้าหนึ่งแล้วตกกระทบผิวล่างหักเหออกไปจากผลึก

ผลึกกลุ่มที่ (๓) เป็นผลึกน้ำแข็งรูปแท่งวางตัวในแนวนอน ซึ่งทำให้เกิดการทรงกลดหลายแบบ ได้แก่ การทรงกลดแบบเซอร์คัมสไครบด์ (circumscribed halo) เส้นโค้งเวเกเนอร์ (Wegener arc) วงกลมพาร์ฮีลิก และเส้นโค้งอินฟราแลตเทอรัล (infralateral arc)

มีข้อสังเกตน่าสนใจหลายอย่างเกี่ยวกับการทรงกลดที่เกิดจากผลึกกลุ่มนี้ เช่น

หนึ่ง – วงกลมพาร์ฮีลิกตัดกับเส้นโค้งเวเกเนอร์ที่จุดสำคัญซึ่งเรียกว่า จุดแอนต์ฮีลิก (anthelic point)

สอง – เส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกที่ทำให้เกิดการทรงกลดแบบเซอร์คัมสไครบด์และเส้นโค้งเวเกเนอร์ มีความแตกต่างกันเล็กน้อย (คุณผู้อ่านลองเปรียบเทียบจากในแผนภาพ ๖ และ ๗ ด้วยตนเอง)

สาม – เส้นโค้งเวเกเนอร์ในภาพถ่ายที่สุโขทัยชัดเจนกว่าที่มหาสารคาม

สี่ – เส้นโค้งอินฟราแลตเทอรัลปรากฏให้เห็นจางๆ ในภาพถ่ายที่สุโขทัย (มุมล่างซ้ายและขวา) แต่ไม่ปรากฏในภาพถ่ายที่มหาสารคาม

คุณผู้อ่านบางท่านอาจสงสัยว่าแล้ววงกลมพาร์ฮีลิกมาจากไหน ? คำตอบน่าสนใจทีเดียว กล่าวคือวงกลมพาร์ฮีลิกเกิดจากทั้งผลึกน้ำแข็งรูปแผ่นและรูปแท่ง (โดยเส้นทับซ้อนกัน) แผนภาพ ๘ แสดงตัวอย่างเส้นทางของแสงที่เป็นไปได้บางแบบ

อาทิตย์ทรงกลดเป็นความอัศจรรย์ของธรรมชาติที่งดงามในเชิงศิลปะและมีคุณค่าสูงในเชิงวิทยาศาสตร์ อีกทั้งยังติดตาตรึงใจผู้ที่ได้พบเห็น โดยเฉพาะอย่างยิ่งการทรงกลดที่มีความซับซ้อนดังเช่นครั้งนี้

ประตูทะลุมิติ

ขอแนะนำเพจ “ชายผู้หลงรักมวลเมฆ” ใน facebook ที่ www.facebook.com/buncha2509.lovecloud ซึ่งมีภาพและข้อมูลอื่นๆ ที่บทความนี้ไม่ได้กล่าวถึง