ดร.บัญชา ธนบุญสมบัติ

buncha2509@gmail.com

www.facebook.com/buncha2509

ทความบบ

เบื้องหลังทรงกลดอัศจรรย์...

เหนือฟ้าเมืองไทย

ภาพที่ 1 : อาทิตย์ทรงกลดเหนือฟ้า จ.มหาสารคาม วันศุกร์ที่ 21 มิถุนายน 2556 เวลา 9:20 น.

ภาพโดย อาจารย์วรรณี ชัชวาลทิพากร

ช่วงฤดูฝนปีพ.ศ. 2556มีปรากฏการณ์อาทิตย์ทรงกลดแบบแปลกๆ เกิดขึ้นหลายครั้ง ในจำนวนนี้

มี2ครั้งที่น่าบันทึกไว้เป็นพิเศษเนื่องจากภาพถ่ายมีความสมบูรณ์และมีลักษณะใกล้เคียงกันพอสมควรได้แก่

อาทิตย์ทรงกลดซึ่งเกิดขึ้นที่ จ.มหาสารคาม เมื่อวันศุกร์ที่ 21มิถุนายนและที่ จ.สุโขทัย เมื่อวันอังคารที่ 2

กรกฎาคมพ.ศ.2556

ภาพที่ 2 : อาทิตย์ทรงกลดเหนือฟ้า จ.สุโขทัย วันอังคารที่ 2 กรกฎาคม 2556 เวลา 10:04 น.

ภาพโดย คุณฐปนพัฒน์ ศรีปุงวิวัฒน์ (ชื่อใน facebook: Thapanapat Sripungwiwat)

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

53

ภาพ A) อาทิตย์ทรงกลดเหนือมหาวิทยาลัยมหาสารคาม

ซ้าย : ภาพโดย ดร.สุรเวช สุธีธร ขวา : ภาพจำลองเหตุการณ์โดย ผู้เขียน

บันทึกเหตุการณ์เกี่ยวกับอาทิตย์ทรงกลด

ที่มหาสารคาม

ผมรับทราบกรณีทรงกลดที่มหาสารคามจากการที่ ดร.สุรเวช สุธีธร1 ได้ โพสต์ภาพจำนวนหนึ่ง

ไว้ ในกลุ่มชมรมคนรักมวลเมฆใน facebook (www.facebook.com/groups/CloudLoverClub)

โดยผมได้วิเคราะห์เส้นทรงกลดในภาพหนึ่งเอาไว้เบื้องต้น(ดูภาพA)

ตอ่มาไดท้ราบวา่ทา่นอาจารยว์รรณีชชัวาลทพิากรไดถ้า่ยภาพดว้ยเลนสต์าปลาซึง่บนัทกึเสน้ทรงกลด

รูปแบบต่างๆไว้ได้อย่างสมบูรณ์กว่าโดยดร.สุรเวชได้ประสานงานขอภาพดังกล่าวมาให้ผมจึงได้ติดต่อขอ

อนญุาตทา่นอาจารยว์รรณเีพื่อใชภ้าพดงักลา่วนี้ในการศกึษาทางวทิยาศาสตร์ซึง่ทา่นกย็นิดมีอบใหเ้พื่อประโยชน ์

สาธารณะ

ย้อนกลับไปเล่าถึงที่มาของภาพอาทิตย์ทรงกลดของอาจารย์วรรณีเล็กน้อย ดร.สุรเวช เล่าว่า

เหตุการณ์เกิดในช่วงเวลาที่มหาวิทยาลัยมหาสารคามจัดกิจกรรมการอบรมการถ่ายภาพในโครงการศิลปิน

แห่งชาติสัญจร ค่ายวัฒนธรรมเยาวชน รู้รักษ์แผ่นดินไทย ภูมิใจถิ่นกำเนิด ๒๕๕๖ ระหว่างวันที่ ๒๐-๒๑

มิถุนายน

1อาจารย์ประจำภาควิชาชีววิทยา คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหาสารคาม

ตุลาคม - ธันวาคม 255654

ดร.สุรเวช เล่าให้ฟังว่า “ช่างเป็นความบังเอิญที่ลงตัวจริงๆ ครับ โชคดีที่อาจารย์ท่าน

[หมายถึง อาจารย์วรรณี ชัชวาลทิพากร] ก็ชอบถ่ายภาพอาทิตย์ทรงกลดด้วยเหมือนกัน ตอนแรกที่ผมเห็น

ตอนขับรถออกจากบ้านมาก็แวะจอดถ่ายรูปทรงกลดคู่กับตึกและตราโรจนากร (สัญลักษณ์ของมหาวิทยาลัย

มหาสารคาม)รปูนีเ้ลยไดร้บัรางวลัดว้ยทัง้องคป์ระกอบและจงัหวะพอมาถงึทีห่อ้งกเ็ลยบอกอาจารยแ์ละสมาชกิ

ในห้องว่าอาทิตย์กำลังทรงกลดก็พากันออกไปเก็บภาพเลยได้ภาพชุดนี้มาครับ”(ดูภาพB)

รูปภาพที่ได้รับรางวัลนี้มีภาพดวงอาทิตย์อยู่เหนืออาคาร โดยมีการทรงกลด3 เส้นปรากฏอยู่ ได้แก่

หนึ่ง-วงกลมล้อมดวงอาทิตย์เรียกว่าการทรงกลดแบบวงกลมขนาด22องศา(22-degreecircularhalo)

สอง - วงรีล้อมรอบวงกลม เรียกว่า การทรงกลดแบบเซอร์คัมสไครบด์ (circumscribed halo) และ

สาม-เสน้โคง้ลากผา่นดวงอาทติย์ซึง่เปน็สว่นหนึง่ของวงกลมขนาดใหญท่ีเ่รยีกวา่วงกลมพารฮ์ลีกิ(parhelic

circle)

ภาพ B) อาทิตย์ทรงกลดเหนืออาคารในมหาวิทยาลัยมหาสารคาม

ภาพโดย สุรเวช สุธีธร

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

55

เนื่องจากอาทิตย์ทรงกลดเกิดจากการที่แสงอาทิตย์หักเหหรือสะท้อนโดยผลึกน้ำแข็งในเมฆซีร์โร-

สเตรตัสเป็นหลัก(อาจมีบางส่วนที่เกิดจากผลึกน้ำแข็งในเมฆซีร์รัสแต่พบน้อยกว่า)ดังนั้นในการศึกษาจึงมัก

ใช้ โปรแกรมคอมพิวเตอร์สร้างแบบจำลองผลึก แล้วปรับค่าตัวแปรต่างๆ เพื่อให้ได้ภาพจำลองใกล้เคียงกับ

ภาพถา่ยจรงิตวัแปรสำคญัไดแ้ก่รปูรา่งของผลกึการเอยีงตวัของผลกึและปรมิาณสมัพทัธ์โปรแกรมที่ใชช้ื่อ

HaloPoint2.0เป็นฟรีแวร์เขียนโดยJukkaRuoskanenผู้เชี่ยวชาญปรากฏการณ์ทรงกลด

เนื่องจากการทรงกลดทัง้สองครัง้นีม้ลีกัษณะหลกัคลา้ยคลงึกนัผมจงึไดเ้ลอืกการทรงกลดทีม่หาสารคาม

ในการศึกษาโดยจะเทียบเคียงผลการจำลองที่ได้กับการทรงกลดทั้งสองแห่งไปพร้อมๆกัน

ในแบบจำลองได้ ใช้ผลึกน้ำแข็ง3กลุ่มดังนี้

(1)ผลึกน้ำแข็งรูปแท่ง(columnarcrystal)ซึ่งมีหน้าตัดเป็นรูป6เหลี่ยมด้านเท่า(ลองนึกถึงกล่อง

ช็อคโกแลตโคอาล่ามาร์ช)โดยผลึกเหล่านี้เอียงตัวอย่างสะเปะสะปะอยู่ในเมฆซีร์โรสเตรตัส(ปริมาณสัมพัทธ์

12%)

(2) ผลึกน้ำแข็งรูปแผ่น (plate crystal) ซึ่งมีผิวบนและล่างเป็นรูป 6 เหลี่ยมด้านเท่า และวางตัว

ในแนวนอนโดยประมาณ(ปริมาณสัมพัทธ์20%)

(3)ผลกึนำ้แขง็รปูแทง่(columnarcrystal)ซึง่มหีนา้ตดัเปน็รปู6เหลีย่มดา้นเทา่และวางตวัในแนวนอน

(ปริมาณสัมพัทธ์68%)

ภาพที่ 3 : พารามิเตอร์สำหรับแบบจำลองอาทิตย์ทรงกลดที่มหาสารคาม

ตุลาคม - ธันวาคม 255656

ในวันศุกร์ที่ 21 มิถุนายน 2556 เวลา 9:20 น. ดวงอาทิตย์อยู่สูงจากขอบฟ้า 49.85 องศา

(คำนวณโดยโปรแกรมNOAASolarCalculatorบนอินเทอร์เน็ต)

การคำนวณเส้นการทรงกลดแบบต่างๆที่เกิดขึ้นจากผลึกทั้ง3กลุ่มได้ผลดังนี้

ผลึกกลุ่มที่(1)ซึ่งเป็นผลึกน้ำแข็งรูปแท่งเอียงตัวอย่างสะเปะสะปะทำให้เกิดเส้นวงกลมขนาด22

องศา(22-degreecircularhalo)ดังที่ปรากฏในภาพการทรงกลดที่มหาสารคามและสุโขทัย

ผลึกกลุ่มที่(2)ซึ่งเป็นผลึกน้ำแข็งรูปแผ่นทำให้เกิดการทรงกลดแบบซันด็อก(sundog)พาร์ฮีเลีย

120องศา(120-degreeparhelia)และวงกลมพาร์ฮีลิก(parheliccircle)

น่าสนใจว่า วงกลมพาร์ฮีลิกปรากฏให้เห็นอย่างชัดเจนทั้งในภาพที่มหาสารคามและภาพที่สุโขทัย

ในขณะที่ซันด็อกและพาร์ฮีเลีย120องศาปรากฏชัดเจนกว่าในภาพที่มหาสารคามโดยเห็นเป็นแนวสว่างบน

วงกลมพาร์ฮีลิก(วงกลมขนาดใหญ่ในภาพ)

ผลึกกลุ่มที่(3)ซึ่งเป็นผลึกน้ำแข็งรูปแท่งวางตัวในแนวนอนทำให้เกิดการทรงกลดหลายแบบได้แก่

การทรงกลดแบบเซอรค์มัสไครบด์(circumscribedhalo)เสน้โคง้เวเกเนอร์(Wegenerarc)วงกลมพารฮ์ลีกิ

(parheliccircle)และเส้นโค้งอินฟราแลตเทอรัล(infralateralarc)

ภาพที่ 4 : การคำนวณมุมเงยของดวงทิตย์ด้วยโปรแกรม NOAA Solar Calculator

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

57

ตุลาคม - ธันวาคม 255658

มีข้อสังเกตที่น่าสนใจหลายอย่างเกี่ยวกับเส้นที่เกิดจากผลึกในกลุ่มนี้เช่น

หนึ่ง-วงกลมพาร์ฮีลิกตัดกับเส้นโค้งเวเกเนอร์ที่จุดสำคัญซึ่งเรียกว่าจุดแอนทีลิก(anthelicpoint)

สอง - เส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกที่ทำให้เกิดการทรงกลดแบบเซอร์คัมสไครบด์และเส้นโค้ง

เวเกเนอร์มแีงม่มุแตกตา่งกนัเลก็นอ้ยซึง่คณุผูอ้า่นอาจลองเปรยีบเทยีบไดด้ว้ยตนเอง(ดใูนหวัขอ้เสน้ทางเดนิ

ของแสงผ่านผลึกที่ทำให้เกิดการทรงกลดแบบต่างๆ)

สาม-เส้นโค้งเวเกเนอร์ในภาพที่สุโขทัยดูชัดเจนกว่าเส้นเดียวกันนี้ในภาพที่มหาสารคาม

สี่-เสน้โคง้อนิฟราแลตเทอรลัปรากฏใหเ้หน็จางๆในภาพทีส่โุขทยั(มมุลา่งซา้ยและขวา)แตไ่มป่รากฏ

ให้เห็นในภาพที่มหาสารคาม

ภาพที่ 5A : ภาพจำลองอาทิตย์ทรงกลดแบบต่างๆ และชื่อเรียก มุมมองแบบเลนส์ตาปลา

(horizon คือ เส้นขอบฟ้า และ zenith คือ จุดยอดฟ้า)

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

59

เส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกที่ทำให้เกิดการทรงกลดแบบต่างๆ

ก่อนที่จะกล่าวถึงแผนภาพแสดงเส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกที่ทำให้เกิดการทรงกลดรูปแบบต่างๆ

เราควรรู้จักรหัสตัวเลขที่ใช้เรียกหน้าของผลึกรูปแผ่นและผลึกรูปแท่งเสียก่อน(ภาพที่6)

ในการระบุเส้นทางเดินของแสง จะบอกลำดับเลขหน้าเรียงกันไป เช่น การทรงกลดแบบวงกลม

22องศามีเส้นทางเดินของแสง(raypath)5-7หมายความว่าแสงเข้าที่หน้าหมายเลข5หักเหเข้าไปในผลึก

แล้วเหออกจากหน้า7เป็นต้น

ภาพที่ 5B : ภาพจำลองมุมมองแบบ 3 มิติ แสดงทรงกลดเหนือฟ้ามหาสารคาม

(zenith คือ จุดยอดฟ้า และ horizon คือ เส้นขอบฟ้า)

ภาพที่ 6 รหัสตัวเลขที่ใช้เรียกหน้าของผลึกรูปแผ่นและรูปแท่ง

ตุลาคม - ธันวาคม 255660

การทรงกลดแบบวงกลมขนาด22องศา(22-degreecircularhalo)

วงกลม 22 องศา เกิดจากการหักเหของแสงผ่านผลึกน้ำแข็งรูปแท่งซ่ึงเอียงตัวอย่างสะเปะสะปะในเมฆ

ซันด็อก(sundog)

ซันด็อกเกิดแสงตกกระทบผิวข้างของผลึกรูปแผ่นแล้วหักเหเข้าไปในผลึกจากนั้นก็หักเหออกจากผิว

ข้างอีกผิวหนึ่ง

ภาพที่ 7 : แผนภาพแสดงการเกิดการทรงกลดแบบวงกลมขนาด 22 องศา (เส้นทางเดินของแสง 5-7)

ภาพที่ 8 : เส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกน้ำแข็งที่ทำให้เกิดซันด็อก (เส้นทางเดินของแสง 3-5)

พาร์ฮีเลีย120องศา(120-degreeparhelia)

พารฮ์เีลยี120องศาเกดิจากแสงตกกระทบผวิบนแลว้หกัเหเขา้ไปในผลกึจากนัน้กส็ะทอ้นผวิขา้งหนา้หนึง่

สะท้อนผิวข้างอีกหน้าหนึ่งแล้วตกกระทบผิวล่างและหักเหออกไปจากผลึก

การทรงกลดแบบเซอร์คัมสไครบด์(circumscribedhalo)

การทรงกลดแบบเซอร์คัมสไครบด์ เกิดจากแสงตกระทบผิวข้างของผลึกรูปแท่งที่วางตัวในแนวนอน

จากนั้นหักเหเข้าไปในผลึกแล้วหักเหออกมาจากผิวข้างอีกหน้าหนึ่ง

ภาพที่ 9 : เส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกน้ำแข็งที่ทำให้เกิดพาร์ฮีเลีย 120 องศา (เส้นทางเดินของแสง 1-5-6-2)

ภาพที่ 10 : เส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกน้ำแข็งที่ทำให้เกิดการทรงกลดแบบเซอร์คัมสไครบด์ (เส้นทางเดินของแสง 5-3)

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

61

ตุลาคม - ธันวาคม 255662

เส้นโค้งเวเกเนอร์(Wegenerarc)

เส้นโค้งเวเกเนอร์ เกิดจากแสงตกระทบผิวข้างของผลึกรูปแท่งที่วางตัวในแนวนอน จากนั้นหักเห

เข้าไปในผลึกสะท้อนผิวหน้าแล้วหักเหออกมาจากผิวข้าง

วงกลมพาร์ฮีลิก(parheliccircle)

วงกลมพาร์ฮีลิกเกิดจากทั้งผลึกน้ำแข็งรูปแผ่นและรูปแท่ง (โดยเส้นทับซ้อนกัน) แผนภาพที่ให้ไว้นี้

แสดงตัวอย่างเส้นทางของแสงที่เป็นไปได้บางแบบเท่านั้น (หมายความว่าเส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกที่ทำ

ให้เกิดวงกลมพาร์ฮีลิกมีหลายแบบมากกว่าตัวอย่างที่ให้ไว้)

ภาพที่ 11 : เส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกน้ำแข็งที่ทำให้เกิดเส้นโค้งเวเกเนอร์ (เส้นทางเดินของแสง 6-2-8)

ภาพที่ 12 : เส้นทางเดินของแสงผ่านผลึกน้ำแข็งที่ทำให้เกิดวงกลมพาร์ฮีลิก

(ภาพซ้าย : ผลึกรูปแผ่น เส้นทางเดินของแสง 1-3-2 ภาพขวา : ผลึกรูปแท่ง เส้นทางเดินของแสง 8-1-5)

รูปแบบอาทิตย์ทรงกลดตลอดเส้นทางการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์

เพื่อให้เห็นภาพรวมของการเกิดอาทิตย์ทรงกลดอันซับซ้อนในครั้งนี้ ผมได้จำลองเหตุการณ์โดย

สมมติว่าผลึกน้ำแข็งบนฟ้ามีลักษณะเหมือนที่ใช้ ในการจำลองการทรงกลดที่มหาสารคามโดยการปรับเปลี่ยน

ค่ามุมเงยของดวงอาทิตย์จาก0องศา(อยู่ที่ตำแหน่งขอบฟ้า)ไปจนถึง90องศา(อยู่ที่ตำแหน่งจุดยอดฟ้า)

และเพิ่มค่ามุมเงยทีละ5องศาผลปรากฏดังแสดงไว้ ในรูปภาพที่13(A)-13(S)

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

63

ภาพที่13(A)มุมเงยของดวงอาทิตย์0องศา

ภาพที่13(B)มุมเงยของดวงอาทิตย์5องศา

ตุลาคม - ธันวาคม 255664

ภาพที่13(C)มุมเงยของดวงอาทิตย์10องศา

ภาพที่13(D)มุมเงยของดวงอาทิตย์15องศา

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

65

ภาพที่13(E)มุมเงยของดวงอาทิตย์20องศา

ภาพที่13(F)มุมเงยของดวงอาทิตย์25องศา

ตุลาคม - ธันวาคม 255666

ภาพที่13(G)มุมเงยของดวงอาทิตย์30องศา

ภาพที่13(H)มุมเงยของดวงอาทิตย์35องศา

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

67

ภาพที่13(I)มุมเงยของดวงอาทิตย์40องศา

ภาพที่13(J)มุมเงยของดวงอาทิตย์45องศา

ตุลาคม - ธันวาคม 255668

ภาพที่13(K)มุมเงยของดวงอาทิตย์50องศา

ภาพที่13(L)มุมเงยของดวงอาทิตย์55องศา

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

69

ภาพที่13(M)มุมเงยของดวงอาทิตย์60องศา

ภาพที่13(N)มุมเงยของดวงอาทิตย์65องศา

ตุลาคม - ธันวาคม 255670

ภาพที่13(O)มุมเงยของดวงอาทิตย์70องศา

ภาพที่13(P)มุมเงยของดวงอาทิตย์75องศา

ตุลาคม - ธันวาคม 2556

71

ภาพที่13(Q)มุมเงยของดวงอาทิตย์80องศา

ภาพที่13(R)มุมเงยของดวงอาทิตย์85องศา

ตุลาคม - ธันวาคม 255672

ขุมทรัพย์ทางปัญญา

- ขอแนะนำเพจ ชายผูห้ลงรกัมวลเมฆ ใน facebook ที ่www.facebook.com/buncha2509.lovecloud ซึง่มภีาพและขอ้มลูอื่นๆ

ที่บทความนี้ไม่ได้กล่าวถึง

- โปรแกรม NOAA Solarc Calculator สามารถใช้งานได้ที่ http://www.esrl.noaa.gov/gmd/grad/solcalc/

- โปรแกรม HaloPoint 2.0 สามารถดาวน์โหลดได้ที่ http://www.saunalahti.fi/~jukkruos/halopoint2.html

สรุป

อาทติยท์รงกลดเปน็ความอศัจรรยข์องธรรมชาตทิีง่ดงามในเชงิศลิปะและมคีณุคา่สงูในเชงิวทิยาศาสตร์

อีกทั้งยังติดตาตรึงใจผู้ที่ได้พบเห็นโดยเฉพาะอย่างยิ่งการทรงกลดที่มีความซับซ้อนดังเช่นในบทความนี้

ภาพที่13(S)มุมเงยของดวงอาทิตย์90องศา