ศูนย์รวมความรู้

กระทรวงเทคโนโลยี
สารสนเทศและการสื่อสาร

รายละเอียดแนวทางการพัฒนากิจการอวกาศ
ของประเทศไทย
 


หน่วยงานในสังกัดกระทรวงไอซีที












<< เชื่อมโยงเว็บไซต์ >>

  หน้าหลัก \ ศูนย์รวมความรู้

    ศูนย์รวมความรู้

โดย ดร.สมพงษ์ เลี่ยงโรคาพาธ
คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยเทคโนโลยีมหานคร 51 ถนนเชื่อมสัมพันธ์ เขตหนองจอก กรุงเทพ 10530
โทร 02-988-3655, 02-988-3666 โทรสาร 02-988-4040 E-mail: [email protected]


บทนำ
จากการขุดเจาะเพื่อนำแกนน้ำแข็งบริเวณขั้วโลกที่เราเรียกว่า ชั้นดินเยือกแข็งคงตัว หรือ permafrost ซึ่งเป็นชั้นน้ำแข็งที่สะสมมานานแสนนานและยังไม่มีการละลายขึ้นมา เพื่อทำการศึกษาสภาพภูมิอากาศในอดีตจนถึงปัจจุบัน ทำให้เราทราบการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิของโลกในช่วงเวลาต่างๆในอดีต อีกทั้งการคำนวณช่วงเวลาการเกิดยุคน้ำแข็งได้อย่างแม่นยำ จากการศึกษาสภาพภูมิอากาศและสาเหตุการเกิดยุคน้ำแข็ง พบว่ามีความเกี่ยวข้องกับวงจรของน้ำทะเลในมหาสมุทรของโลกเป็นสาเหตุหลัก

น้ำในมหาสมุทรของโลกเราเชื่อมต่อถึงกันหมด ไม่ว่าจะเป็นมหาสมุทรแปซิฟิก อาร์คติก อินเดีย แอตแลนติก และแอนตาร์กติก โดยน้ำทะเลไหลเวียนต่อเนื่องเชื่อมต่อกันทุกมหาสมุทรมานาน เป็นเหมือนสายพานน้ำในมหาสมุทรขนาดใหญ่ ที่เรียกว่า Great ocean conveyor belt ซึ่งเป็นวงจรการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทรทำให้เกิดวงจรกระแสน้ำเย็นและกระแสน้ำอุ่นขึ้น ซึ่งกระแสน้ำทั้งสองชนิดนี้ไหลเวียนกลับไปมาทั่วทุกมหาสมุทรและลัดเลาะไปตามย่านทะเลต่างๆ การไหลของกระแสน้ำทั้งสองนี้ทำให้เกิดการรักษาระดับอุณหภูมิและความร้อนให้สมดุลทั่วทั้งโลกได้อย่างมีประสิทธิภาพ

ที่มา : http://www.wunderground.com/education/conveyor.jpg

สาเหตุหลักๆ ของสายพานน้ำขนาดใหญ่หรือการไหลของกระแสน้ำนี้ เกิดจากการแทนที่ของน้ำในมหาสมุทร จากบริเวณที่มีอุณหภูมิและความเข้มข้นของเกลือที่ไม่เท่ากัน เกิดเป็นวงจรการไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรขึ้น โดยปกติน้ำทะเลบริเวณเส้นศูนย์สูตรมีอุณหภูมิสูงกว่าจะลอยขึ้นสูง และน้ำบริเวณอื่นที่เย็นกว่าจะถูกดันลงต่ำไหลเข้าแทนที่ ซึ่งผลักดันให้กระแสน้ำอุ่นไหลขึ้น เป็นกระแสน้ำไหลเวียนกันไป เช่นบริเวณเส้นศูนย์สูตรในมหาสมุทรแอตแลนติก จะมีกระแสน้ำอุ่นที่ไหลขึ้นไปยังขั้วโลกเหนือถึงบริเวณกรีนแลนด์ และมีการถ่ายเทความร้อนที่นั่นทำให้น้ำมีอุณหภูมิลดต่ำลง กลายเป็นกระแสน้ำเย็นไหลกลับลงมาทางใต้ผ่านบริเวณเส้นศูนย์สูตรอีกครั้ง จากนั้นจึงกลายเป็นกระแสน้ำอุ่นไหลวนไปทางตะวันออกผ่านมหาสมุทรอินเดียและมหาสมุทรแปซิฟิกไหลวนย้อนกลับไปอีก ซึ่งเป็นการรักษาระดับอุณหภูมิให้เหมาะสมทั่วทั้งโลกมาช้านาน การเปลี่ยนแปลงของกระแสน้ำทั้งสองที่อาจเกิดขึ้นในบริเวณต่างๆ จะส่งผลกระทบใหญ่หลวงต่อฤดูกาลทั่วโลก ความเป็นอยู่ของมนุษย์และสิ่งมีชีวิตต่างๆ ทั้งในน้ำและบนแผ่นดิน นักวิทยาศาสตร์จึงเฝ้าสังเกตการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิน้ำทะเลในมหาสมุทรมาอย่างต่อเนื่อง

การเฝ้าสังเกตพื้นผิวทะเลด้วยดาวเทียม
เราสามารถเฝ้าสังเกตมหาสมุทรทั้งหมดในภาพรวมได้เพียงทางเดียวคือจากอวกาศ โดยมีการใช้ประโยชน์จากดาวเทียมในการเฝ้าสังเกตน้ำทะเลมาตั้งแต่ยุคเริ่มแรกของการใช้งานดาวเทียม ตั้งแต่การสังเกตกระแสลมในมหาสมุทร ระดับความสูง อุณหภูมิ สีของน้ำทะเล เพื่อบ่งชี้ถึงสภาพของน้ำทะเล สภาพภูมิอากาศ การสะสมความร้อน และระบบนิเวศขนาดใหญ่ในทะเล

ดาวเทียม TOPEX/Poseidon (2535)
ดาวเทียม Jason-1 (2544)
ดาวเทียม Jason-2 (2551)
ที่มา : http://sealevel.jpl.nasa.gov/gallery/gallery.html

ภาพแสดงหลักการทำงานของดาวเทียม Jason-1 (2544) ซึ่งสามารถวัดระดับความสูงของพื้นผิวทะเล
โดยใช้แสงเลเซอร์และชุดดาวเทียม GPS เพื่อกำหนดตำแหน่งของดาวเทียมได้อย่างแม่นยำ
และใช้ระบบเรดาร์ในการวัดความสูงของดาวเทียมจากระดับน้ำทะเล ณ ตำแหน่งที่วัด
จากนั้นนำไปคำนวณหาระดับความสูงของพื้นผิวทะเลได้อย่างละเอียดและแม่นยำ
ซึ่งมีหลักการที่เหมือนกันกับดาวเทียม TOPEX-Poseidon ที่ถูกใช้งานมาอย่างยาวนานตั้งแต่ปี พ.ศ.2535
ที่มาของภาพ : http://topex-www.jpl.nasa.gov/gallery/posters.html

ในการวัดระดับความสูงของพื้นผิวทะเลโดยข้อมูลที่ได้จากดาวเทียมที่เป็นความร่วมมือระหว่างองค์การ NASA ของสหรัฐอเมริกาและสำนักงานอวกาศของรัฐบาลฝรั่งเศส The Centre National d'Études Spatiales (CNES) เป็นไปอย่างต่อเนื่อง ตั้งแต่ดาวเทียม TOPEX/ Poseison, Jason-1 จนถึงดาวเทียม Jason-2 ที่ถูกยิงเข้าสู่วงโคจรเมื่อเดือนมิถุนายนที่ผ่านมา โดยจะมีชุดเครื่องมือที่ใช้วัดระดับความสูงของพื้นผิวทะเล ช่วยให้เราทำความเข้าใจ และสามารถทำนายผลกระทบที่อาจเกิดขึ้นจากการเปลี่ยนแปลงในมหาสมุทรที่มีต่อฤดูกาล และเฝ้าติดตามความผันผวนอย่างรุนแรงต่อฤดูกาล เช่น El Niño และ La Niña ได้อย่างต่อเนื่อง

ภาพแสดงปรากฏการณ์ El Niño และ La Niña ประมวลผลจากข้อมูลดาวเทียม TOPEX/Poseidon และ Jason-1
ที่มา : http://sealevel.jpl.nasa.gov/science/soc-benefits/elnino.html

10 ตุลาคม 2551
16 กันยายน 2551
1 กันยายน 2551
ภาพล่าสุดจากดาวเทียม Jason โดยใช้อุปกรณ์วัดระดับความสูงด้วยเรดาร์
เพื่อเก็บข้อมูลความสูงของพื้นผิวทะเลของมหาสมุทรทั่วโลก
ที่มา : http://sealevel.jpl.nasa.gov/science/jason1-quick-look/

ระดับความสูงของพื้นผิวทะเลนั้นเป็นผลจากทั้งสภาพโน้มถ่วงและการไหลเวียนของกระแสน้ำ
รูปแบบการไหลเวียนปกติ พื้นผิวทะเลมีระดับความสูงขึ้นและลงซึ่งเป็นผลจากกระแสน้ำอุ่นและเย็น
และกระแสลมเหนือพื้นผิวทะเล และระดับพื้นผิวทะเลที่สูงกว่าหมายถึงอุณหภูมิของผิวน้ำที่สูงกว่าด้วย
ที่มา : http://sealevel.jpl.nasa.gov/

นอกจากนี้ ดาวเทียม AQUA ของ NASA มีอุปกรณ์ Advanced Microwave Scanning Radiometer - Earth Observing System (AMSR-E) ในการวัดอุณหภูมิของผิวทะเลได้ ทำให้เราเข้าใจในวงจรการถ่ายเทพลังงานระหว่างพื้นดิน มหาสมุทร และบรรยากาศได้ดียิ่งขึ้น

ดาวเทียม AQUA ติดตั้งอุปกรณ์ AMSR-E ใช้หลักการรับคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในย่านไมโครเวฟ
ที่ปลดปล่อยออกมาจากผิวโลก ทำให้เราเข้าใจขั้นตอนการถ่ายเทพลังงานและกระแสน้ำได้มากยิ่งขึ้น
ดาวเทียม AQUA ถูกยิงเข้าสู่วงโคจรเมื่อ วันที่ 4 พฤษภาคม 2545
ที่มา : http://aqua.nasa.gov/index.php และ http://nsidc.org/data/docs/daac/ae_ocean_products.gd.html

ภาพอุณหภูมิของพื้นผิวทะเล ได้จากการเก็บข้อมูลของอุปกรณ์ AMSR-E ที่ติดตั้งบนดาวเทียม AQUA
ที่มา : http://nsidc.org/data/amsre/gallery/

การละลายของพืดน้ำแข็งขั้วโลกและหิมะบนยอดเขา
แม้ว่าภาวะโลกร้อนที่เกิดขึ้น ไม่ว่าจะมาจากสาเหตุใด ทุกวันนี้ทุกคนคงต้องก้มหน้ายอมรับกันแล้วว่าโลกเราร้อนขึ้นจริง ทุกอุณหภูมิที่เพิ่มสูงขึ้นเป็นผลให้ภาวะแวดล้อมเปลี่ยนแปลงไปอย่างไม่มีวันหวนคืน สิ่งหนึ่งที่ถูกกล่าวถึงอย่างมากในช่วงหลายปีที่ผ่านมาคือ พืดน้ำแข็งขั้วโลก มีอัตราการละลายที่เพิ่มสูงขึ้นมากและมากกว่าที่เคยคาดการณ์เอาไว้ ส่งผลให้ระดับน้ำทะเลโดยเฉลี่ยสูงขึ้น การที่มีน้ำจืดจำนวนมากละลายจากน้ำแข็งที่ขั้วโลกนั้น ไม่เพียงส่งผลให้น้ำทะเลมีระดับโดยเฉลี่ยสูงขึ้นเท่านั้น แต่จะทำให้ความเข้มข้นของเกลือในน้ำทะเลเปลี่ยนแปลงไป ซึ่งความเข้มข้นนี้เป็นตัวขับ เคลื่อนสำคัญของการไหลเวียนของกระแสน้ำในมหาสมุทรดังที่กล่าวมาแล้ว โดยมีการสันนิษฐานว่า ถ้าระดับความเข้มข้นลดลงถึงระดับหนึ่งการไหลเวียนของน้ำในมหาสมุทรอาจหยุดลง การรักษาสมดุลของพลังงานของโลกจะสูญเสียไป และเป็นสาเหตุของการเกิดยุคน้ำแข็งได้ต่อไป [1]

ภาพแสดงอัตราการเพิ่มสูงขึ้นของระดับน้ำทะเลเฉลี่ย โดยเฉพาะในช่วงทศวรรษที่ผ่านมามีอัตราการเปลี่ยนแปลงที่สูงขึ้นมาก
ที่มา : http://climate.jpl.nasa.gov/

การเฝ้าสังเกตการละลายและการเคลื่อนตัวของพืดน้ำแข็ง ทำได้โดยอาศัยกลวิธีถ่ายภาพด้วยเรดาร์ ด้วยการถ่ายภาพพื้นที่เดียวกันด้วยอุปกรณ์เรดาร์ตัวเดียวกัน แต่ตำแหน่งเวลาต่างกันอย่างเหมาะสม จะทำให้ได้ภาพที่สามารถบ่งบอกถึงทิศทางและอัตราเร็วในการเคลื่อนตัวของแผ่นดินหรือพืดน้ำแข็งได้ โดยอาศัยข้อมูลของแอมพลิจูด เฟส และโพลาไรเซชันของคลื่นแม่เหล็ก ไฟฟ้าที่ถูกกระเจิงกลับและรับได้โดยอุปกรณ์เรดาร์ของทั้งสองเวลา มาทำการคำนวณแบบ interferometric

ภาพแสดงการถ่ายภาพดาวเทียมด้วยเรดาร์ในรูปแบบ Synthetic Aperture Radar (SAR) ต่างช่วงเวลา
แล้วการนำข้อมูลทั้งสองช่วงเวลามาทำการคำนวณพร้อมกัน

ภาพแสดงการเคลื่อนตัวของพืดน้ำแข็งขั้วโลก ได้จากการคำนวณจากภาพถ่ายเรดาร์ต่างช่วงเวลาจากดาวเทียม RADARSAT-1
ที่มา : http://bprc.osu.edu/rsl/radarsat/radarsat.html

จากบทความที่กล่าวทั้งหมดสามตอน จะเห็นได้ว่าในปัจจุบันมนุษย์เรามีเทคโนโลยีที่ก้าวหน้าในการสำรวจการเปลี่ยนแปลงต่างๆที่เกิดขึ้นบนโลกเราได้ทั้งโลกในภาพรวม ในระดับของภูมิภาคและในระดับพื้นที่เล็กๆ เป็นอย่างดี อย่างไรก็ตามเรายังต้องพัฒนาเครื่องมือและอุปกรณ์อีกมากเพื่อศึกษาและทำความเข้าใจกลไกการทำงานธรรมชาติอีกมาก เพื่อหาทางป้องกันความรุนแรงที่จะเกิดขึ้นต่อสภาพแวดล้อมโลกที่เปลี่ยนแปลงไปอย่างรวดเร็ว

เอกสารอ้างอิง
    [1] อภิชา สืบสามัคคี, โลกร้อน :ปรากฏการณ์ธรรมชาติเข้าขั้นวิกฤติ?, สำนักพิมพ์มายิก, 2551
    [2] Chuvieco, E. editor, "Earth Observation of Global Change, The Role of Satellite Remote Sensing in Monitoring the Global Environment", Springer Science + Business Media B.V., 2008
    [3] Global Climate Change: NASA's Eyes on the Earth, http://climate.jpl.nasa.gov/, accessed on 16 Oct 2008.

แก้ไขล่าสุด 15 ตุลาคม 2551

กลับไปด้านบน


copyright © 2016 กองโครงสร้างพื้นฐานเทคโนโลยีดิจิทัล สำนักงานคณะกรรมการดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติ กระทรวงดิจิทัลเพื่อเศรษฐกิจและสังคม
ชั้น 7 อาคาร B ศูนย์ราชการเฉลิมพระเกียรติ 80 พรรษา 5 ธันวาคม 2550 ถนนแจ้งวัฒนะ แขวงทุ่งสองห้อง เขตหลักสี่ กรุงเทพฯ 10210
โทรศัพท์ 0-2141-6877 โทรสาร 0-2143-8027 e-mail: [email protected]