วิทยาศาสตร์ ดาราศาสตร์ ฟิสิกส์ เคมี ชีววิทยา  >>

ดาราศาสตร์กับปัญหาโลกร้อน

รองศาสตราจารย์ บุญรักษา สุนทรธรรม สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ

โลกร้อน (Global Warming) คืออะไร
ในช่วงทศวรรษที่ผ่านมา โลกประสบกับปัญหาเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงสภาวะอากาศมากมาย ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิเฉลี่ยของโลก ความคลาดเคลื่อนของฤดูกาล หรือการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศหรือการผิดเพี้ยนของฤดูกาลในแต่ละท้องถิ่น ปัญหาทั้งหลายเหล่านั้นล้วนเกิดจากภาวะโลกร้อนทั้งสิ้น อุณหภูมิของโลกมีแนวโน้มที่จะสูงขึ้นอย่างต่อเนื่องอย่างช้าๆในอดีต และอาจเพิ่มขึ้นในอัตราที่เร็วขึ้น ผลจากการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิจะเป็นผลให้มีการละลายอย่างรวดเร็วของธารน้ำแข็งหรือกลาเซียร์ (Glacier) หรือ ภูเขาน้ำแข็งในทวีปแอนตาร์กติก หรือ แถบกรีนแลนด์ อันเป็นผลให้ระดับน้ำทะเลเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และอาจทำให้ปัญหาอุทกภัยทวีความรุนแรงมากขึ้น โดยเฉพาะในแถบชายฝั่งทะเลของทวีปต่างๆ ผลของน้ำทะเลที่เพิ่มขึ้น อาจเป็นผลให้ชายฝั่งทะเลถูกกัดเซาะ สร้างความเสียหายแก่ระบบนิเวศวิทยาชายฝั่ง ทำให้แนวปะการังถูกทำลายและเกิดปัญหาแก่สัตว์น้ำอย่างมาก และผลของโลกร้อนที่มีต่อการเปลี่ยนแปลงทิศทางการไหลของกระแสน้ำเย็นและกระแสน้ำอุ่นในมหาสมุทร อาจก่อให้เกิดความแห้งแล้ง หรือ ภัยพิบัติทางธรรมชาติบนพื้นทวีปอย่างมากมาย นอกจากนี้ปัญหาโลกร้อนจะก่อให้เกิดผลกระทบในเกือบทุกทวีป เนื่องจากหิมะและธารน้ำแข็งบนยอดเขาสูงอาจละลาย และก่อให้เกิดน้ำท่วมอย่างฉับพลัน ขณะที่อาจเกิดความแห้งแล้ง หรือเกิดพายุอย่างรุนแรงในหลายพื้นที่เนื่องจากสภาวะอากาศแปรปรวนและฝนไม่ตกต้องตามฤดูกาล จะเห็นได้ว่าปัญหาโลกร้อนนอกจากจะทำให้เกิดภัยพิบัติและความหายนะมากมายต่อระบบนิเวศวิทยาแล้ว ยังมีผลกระทบมนุษย์ทั้งทางตรงและทางอ้อม ไม่ว่าจะเป็นผลกระทบด้านสุขภาพ หรือผลกระทบทางด้านเศรษฐกิจและสังคมก็ตาม

นักวิทยาศาสตร์คาดว่าหากปัญหาโลกร้อนยังคงดำเนินต่อไปอย่างต่อเนื่อง ระดับน้ำทะเลอาจสูงขึ้นอีกถึงเกือบ 1 เมตรในอีกหนึ่งร้อยปีข้างหน้า อันอาจทำให้เกิดน้ำท่วมอย่างถาวรในบางพื้นที่ จนกลายเป็นพื้นน้ำไปในที่สุด

สาเหตุของโลกร้อน
ปัญหาโลกร้อน เป็นทั้งปัญหาจากปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ และ ปัญหาที่เกิดจากน้ำมือมนุษย์เอง ในอดีตที่ผ่านมาโลกเคยผ่านสภาพที่เป็น “ยุคน้ำแข็ง (Ice Ages)” สลับกับสภาพที่เป็น “ภาวะโลกร้อน” มาหลายครั้งแล้ว เนื่องจากการส่ายของแกนหมุนของโลกและวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ ในบางช่วงอาจทำให้โลกอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าปกติ ทำให้อุณหภูมิบนโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องจนเกิดสภาวะโลกร้อน แต่ในบางขณะอีกเช่นกัน ที่การส่ายของแกนหมุนของโลกและวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ในบางช่วงอาจทำให้โลกอยู่ไกลดวงอาทิตย์มากกว่าปกติ ทำให้โลกเข้าสู่ยุคน้ำแข็ง อันถือว่าเป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นตามกลไกของธรรมชาติ

แต่เมื่อมนุษย์ได้อุบัติขึ้นมาบนพื้นโลก และพยายามพัฒนาสิ่งอำนวยความสะดวกต่างๆเพื่อความอยู่รอดและความเป็นอยู่ที่ดีของมนุษย์ ทำให้มนุษย์กลับสร้างมลพิษขึ้นมามากมาย รวมทั้งมลพิษทางอากาศที่มีผลอย่างมากต่อการเร่งให้อุณหภูมิของโลกเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว อันเป็นปัจจัยเร่งให้โลกเข้าสู่สภาวะ “โลกร้อน” เร็วยิ่งขึ้น

ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซมีเทน และก๊าซชนิดอื่นๆที่เกิดจากการเผาผลาญเชื้อเพลิงและกระบวนการผลิตในภาคอุตสาหกรรมต่างๆ ก่อให้เกิด “ก๊าซเรือนกระจก (Greenhouse Gas)” แขวนลอยอยู่ในบรรยากาศของโลก ทำให้ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ก๊าซมีเทนและก๊าซอื่นๆมีจำนวนมากกว่าปกติเกิด “ปรากฏการณ์เรือนกระจก (Greenhouse Effect)” โดยพลังงานจากดวงอาทิตย์ที่ผ่านเข้าสู่บรรยากาศของโลก เมื่อเปลี่ยนเป็นคลื่นความร้อนจะไม่สามารถสะท้อนออกสู่ภายนอกได้เท่าที่ควร ทำให้ความร้อนถูกกักเก็บไว้ภายในบรรยากาศของโลกมากกว่าปกติ จนเกิดเป็นภาวะโลกร้อน

ดาราศาสตร์กับปัญหาโลกร้อน
ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์หลักในระบบสุริยะของเราที่แผ่พลังงานงานออกมาจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์บริเวณใจกลางดวงอย่างต่อเนื่องออกมาสู่ผิว และแผ่ออกมาถึงโลกที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์เป็นระยะทางเฉลี่ยถึง 150 ล้านกิโลเมตร ทำให้โลกได้รับแสงสว่างและความอบอุ่นมาเป็นเวลายาวนานถึง 4,500 ล้านปีแล้ว โดยพลังงานที่แผ่ออกมาถึงโลก ทำให้อุณหภูมิโลกมีความเหมาะสมพอดีต่อการกำเนิดและดำรงอยู่ของสิ่งมีชีวิต

แกนหมุนของโลกที่เอียงทำมุม 23.5 องศากับเส้นตั้งการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ และการเอียงของแกนหมุนของโลกในขณะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ดังกล่าวนี้ทำให้เกิดฤดูกาลบนพื้นโลก โดยซีกโลกที่หันเข้าสู่ดวงอาทิตย์จะเป็นฤดูร้อน ในขณะที่ซีกโลกตรงข้ามจะเป็นฤดูหนาว

อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์พบว่ามีปัจจัยสำคัญทางดาราศาสตร์ที่ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อแกนหมุนของโลก และวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ ที่ทำให้โลกเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าปกติ ทำให้อุณภูมิเฉลี่ยของโลกสูงกว่าปกติและเกิดสภาวะ “โลกร้อน” ขึ้น และในทำนองเดียวกันก็มีช่วงเวลาที่แกนหมุนของโลก และวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ ที่ทำให้โลกอยู่ห่างดวงอาทิตย์มากกว่าปกติ ทำให้อุณหภูมิเฉลี่ยของโลกต่ำกว่าปกติและเกิดสภาวะ “ยุคน้ำแข็ง” ได้

นักวิทยาศาสตร์ชาวยูโกสลาเวีย ชื่อ มิลูติน มิลานโควิชช์ (Milutin Milankovitch) เสนอทฤษฎีความเชื่อมโยงระหว่างการเกิดยุคน้ำแข็งกับวัฏจักรทางดาราศาสตร์เกี่ยวกับวงโคจรและแกนหมุนของโลก 3 อย่าง ดังนี้

1. การส่ายของแกนหมุนของโลก (Earth’s Precession) ที่เอียงกับเส้นตั้งฉากกับวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ประมาณ 23.5 องศาเนื่องจากแรงไทดัล (Tidal Force) ของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ที่กระทำต่อโลก โดยมีการส่ายประมาณ 26,000 ปีต่อรอบ และผลการรบกวนของแรงโน้มถ่วงจากดาวเคราะห์ดวงใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์เป็นต้น ทำให้การส่ายของแกนหมุนของโลกเปลี่ยนจาก 26,000 ปีต่อรอบเป็น 21,000 ปีต่อรอบ (รูปการส่ายของแกนหมุนของโลก)
   
   หากช่วงที่โลกอยู่ ณ จุดเพริฮีเลียน (Perihelion) ซึ่งเป็นจุดที่โลกใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในวงโคจร แล้วแกนโลกเอียงเข้าหาดวงอาทิตย์ด้วย ก็จะทำให้ฤดูร้อนบนโลก ร้อนมากกว่าปกติ และหากช่วงที่โลกอยู่ ณ จุดอะฟีเลียน (Aphelion) ซึ่งเป็นจุดที่โลกอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากที่สุดบนวงโคจร แล้วแกนโลกเอียงออกจากดวงอาทิตย์ด้วยก็จะทำให้ฤดูหนาวบนโลก หนาวกว่าปกติ ในขณะที่ซีกโลกด้านตรงข้ามจะมีฤดูร้อนที่เย็นกว่าปกติ ในขณะที่มีฤดูหนาวที่อุ่นกว่าปกติ
   

2. การเปลี่ยนแปลงมุมเอียงของโลกที่เอียงกับเส้นตั้งฉากกับวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์อย่างช้าๆจาก 22.1-24.5 องศา โดยในปัจจุบันมุมเอียงประมาณ 23.5 องศา การเปลี่ยนแปลงมุมเอียงดังกล่าวใช้เวลาประมาณ 41,000 ปี ซึ่งมีผลต่อปริมาณพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์ที่ตกสู่โลกเช่นกัน (รูปการเปลี่ยนแปลงมุมเอียง)
   

3. วงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์มีการเปลี่ยนแปลงจากวงโคจรค่อนข้างกลม (ค่าความรีประมาณ 0.005) เป็นวงโคจรค่อนข้างรี (ค่าความรีประมาณ 0.058) โดยค่าความรีเฉลี่ยของวงโคจรมีค่า 0.028 และในปัจจุบันค่าความรีของวงโคจรของโลกมีค่า 0.017 การเปลี่ยนแปลงความรีของวงโคจรดังกล่าวนี้มีคาบประมาณ 100,000 ปี อันเป็นผลจากสนามความโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ ( รูปวงโคจรที่เป็นวงกลมและวงรี)

ซึ่งวัฏจักรทางดาราศาสตร์ทั้ง 3 อย่างนี้เรียกว่า “วัฏจักรของมิลานโควิชช์ (Milankovitch’s Cycles)” ซึ่งทำให้เกิดวัฏจักรของยุคน้ำแข็งสลับกับภาวะโลกร้อนโดยเฉลี่ยทุก 100,000 ปี

การสร้างความตระหนักในการแก้ปัญหาโลกร้อน
แม้ว่าภาวะโลกร้อนและการเกิดยุคน้ำแข็งบนโลกนั้น เป็นวัฏจักรตามธรรมชาติที่เกิดขึ้นโดยปกติในช่วงทุกแสนปีก็ตาม แต่ปัจจัยเสี่ยงจากการใช้เชื้อเพลิงหรือการสร้างมลพิษทางอากาศของมนุษย์ที่ยังคงมีปริมาณเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง ย่อมเป็นปัจจัยเร่งที่จะทำให้ภาวะโลกร้อนส่งผลที่รุนแรงมากยิ่งขึ้นต่อมนุษย์ ไม่ว่าจะเป็นการเพิ่มจำนวนผู้เสียชีวิตจากภาวะโลกร้อน การเพิ่มสูงขึ้นของระดับน้ำทะเลอันเป็นปัจจัยเสี่ยงของการเกิดอุทกภัย การเกิดคลื่นความร้อนที่บ่อยและรุนแรงขึ้น ภาวะฝนแล้งและการเกิดไฟป่า และการสูญพันธ์ของสิ่งมีชีวิตบางชนิด จึงเป็นเรื่องที่เร่งด่วนอย่างยิ่งที่จะต้องให้ความรู้เรื่องโลกร้อนและวิธีชะลอให้ภาวะโลกร้อนมีผลกระทบต่อมนุษย์น้อยที่สุด ความตระหนักถึงผลจากปัญหาโลกร้อนและและจิตสำนึกของมนุษย์ที่ร่วมกันอนุรักษ์โลกของเราเท่านั้น ที่จะช่วยให้โลกของเรารอดพ้นจากภัยพิบัติอันเป็นผลจากดวงอาทิตย์ดาวฤกษ์เพียงดวงเดียวในระบบสุริยะของเราได้