กล้องโทรทรรศน์ ในปัจจุบัน จำแนกเป็นกี่ประเภท และมีหลักการทำงานอย่างไร

กล้องโทรทรรศน์ (telescope)

การศึกษาดาราศาสตร์จำเป็นต้องอาศัยเครื่องมือที่ทันสมัยและหลากหลาย และในปัจจุบันเทคโนโลยีการสำรวจอวกาศเติบโตขึ้นอย่างรวดเร็ว หนึ่งในเครื่องมือที่นักดาราศาสตร์ใช้ศึกษาอวกาศมาอย่างยาวนานคือ กล้องโทรทรรศน์

กล้องโทรทรรศน์ (Telescope) คือ ทัศนูปกรณ์ที่สำคัญในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ เนื่องจากวัตถุท้องฟ้าทั้งหลาย (Celestial Objects) ไม่ว่าจะเป็นดวงดาวต่าง ๆ กาแล็กซี เนบิวลา หรือหลุมดำ ต่างดำรงอยู่ในห้วงอวกาศที่มืดมิดและห่างไกลจากโลกหลายล้านกิโลเมตร

ดังนั้น กล้องโทรทรรศน์จึงถูกออกแบบมาให้สามารถดึงภาพของวัตถุท้องฟ้าเหล่านี้ให้เข้ามาใกล้ขึ้นและสว่างขึ้น รวมถึงความสามารถในการบันทึกและถ่ายทอดวัตถุท้องฟ้าในย่านสเปกตรัมอื่น ๆ ของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่ดวงตาของมนุษย์ไม่สามารถมองเห็นได้ให้ชัดเจนยิ่งขึ้นอีกด้วย กล้องโทรทรรศน์จึงถูกเรียกโดยทั่วไปว่า “กล้องดูดาว” นั่นเอง

กล้องโทรทรรศน์

หลักการเบื้องต้น

กล้องโทรทรรศน์มีหลักการการทำงานเบื้องต้นอยู่บนพื้นฐานของการรวมแสงและการหักเหของแสงผ่านเลนส์นูนหรือกระจกเว้าที่ทำงานร่วมกัน 2 ชุด คือ

เลนส์ชุดหน้า (ใกล้วัตถุ) มีขนาดใหญ่ เรียกว่า “เลนส์วัตถุ” (Objective Lens) ทำหน้าที่รวมแสงหรือเพิ่ม “กำลังรวมแสง” ให้สามารถมองเห็นวัตถุได้มากกว่าการมองเห็นด้วยตาเปล่า

เลนส์ชุดหลัง (ใกล้ดวงตา) มีขนาดเล็ก เรียกว่า “เลนส์ตา” (Eyepiece) ทำหน้าที่ขยายภาพหรือเพิ่ม “กำลังขยาย” ให้สามารถสังเกตรายละเอียดของวัตถุท้องฟ้าได้ชัดเจนยิ่งขึ้น เช่น

กำลังขยายต่ำที่ 10 ถึง 20 เท่า เหมาะสำหรับการสำรวจกระจุกดาวขนาดใหญ่ กาแล็กซีใกล้เคียง และดาวหาง
กำลังขยายปานกลางที่ 20 ถึง 70 เท่า เหมาะสำหรับการสำรวจวัตถุท้องฟ้าโดยทั่วไป เช่น พื้นผิวดวงจันทร์ กระจุกดาวเปิด เนบิวลา และกาแล็กซี
กำลังขยายสูงที่ 70 ถึง 200 เท่า เหมาะสำหรับการสำรวจรายละเอียดของดาวเคราะห์และวัตถุขนาดเล็ก

การทำงานของเลนส์ในกล้องโทรทรรศน์มีหลักการเบื้องต้นใกล้เคียงกับเลนส์ของแว่นตาต่าง ๆ ดังนั้น หากต้องการมองเห็นวัตถุที่อยู่ไกลหรืออยู่ในที่มืดให้ชัดเจนยิ่งขึ้น เลนส์ที่ถูกนำมาใช้จึงควรมีผิวเรียบ ปราศจากตำหนิ หนา และมีขนาดใหญ่ ซึ่งการนำเลนส์ที่มีคุณสมบัติเหล่านี้มาใช้จะทำให้กล้องโทรทรรศน์มีน้ำหนักมากและเทอะทะ ดังนั้น จึงมีการนำกระจกที่เบากว่าและปรับแต่งได้ง่ายกว่าเข้ามาใช้เป็นองค์ประกอบร่วมกับเลนส์

กล้องโทรทรรศน์สามารถจำแนกออกเป็น 3 ประเภท ได้แก่

กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง (Refracting Telescope) คือ กล้องที่ใช้เลนส์นูนเป็นเลนส์รวมแสงหลัก โดยมีเลนส์ 2 ชุดขึ้นไป ได้แก่ เลนส์วัตถุซึ่งทำหน้าที่รับภาพจากวัตถุต่าง ๆ ก่อนหักเหแสงไปยังเลนส์ใกล้ตาที่ขยายภาพและถ่ายทอดภาพดังกล่าวสู่ดวงตาของเรา โดยทั่วไป กล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงจะมีขนาดลำกล้องค่อนข้างยาว เนื่องจากตัวกล้องได้รวบรวมความยาวโฟกัสของเลนส์วัตถุและเลนส์ใกล้ตาเข้าด้วยกัน แต่อย่างไรก็ตาม กล้องประเภทนี้ถือว่ามีน้ำหนักค่อนข้างเบาและง่ายต่อการเคลื่อนย้าย อีกทั้ง ยังให้ภาพคมชัดที่สุดและสว่างที่สุดในบรรดากล้องโทรทรรศน์ทุกประเภท (หากมีขนาดหน้ากล้องเท่ากัน) แต่เลนส์ที่ใช้มีข้อจำกัดที่ก่อให้เกิดความคลาดสี เนื่องจากแสงบางช่วงคลื่นถูกเลนส์ดูดกลืนไปจนหมดจึงไม่เหมาะสำหรับการสำรวจเนบิวลาและกาแล็กซี

ภาพถ่าย : Celestron, LLC.

กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง (Reflecting Telescope) คือ กล้องที่ถูกประดิษฐ์ขึ้นสำเร็จครั้งแรก โดย เซอร์ ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton) ซึ่งทำให้กล้องโทรทรรศน์ประเภทนี้มีอีกชื่อหนึ่งว่า “กล้องโทรทรรศน์นิวโทเนียน” (Newtonian Telescope) เป็นกล้องที่ใช้กระจกราว 2 ถึง 3 ชุด สะท้อนแสงแทนการใช้เลนส์ มีกระจกเว้าทำหน้าที่รวมแสงก่อนสะท้อนไปยังกระจกราบเข้าสู่เลนส์ตา ซึ่งกระจกขนาดใหญ่ไม่จำเป็นต้องหนาเหมือนเลนส์ จึงทำให้มีน้ำหนักเบาและปรับแต่งได้ง่าย ทำให้กล้องประเภทนี้สามารถผลิตให้มีหน้ากล้องขนาดใหญ่ รับภาพและแสงได้มาก จึงเหมาะสำหรับการสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้าที่อยู่ห่างไกลและมีแสงสว่างน้อย เช่น เนบิวลา และกาแล็กซี กล้องโทรทรรศน์ตามหอดูดาวขนาดใหญ่จึงนิยมใช้กล้องประเภทนี้

กล้องโทรทรรศน์
ภาพถ่าย : Celestron, LLC.

กล้องโทรทรรศน์ชนิดผสม (Catadioptic Telescope) คือ กล้องโทรทรรศน์ที่อาศัยทั้งหลักการสะท้อนและการหักเหของแสง มีการใช้เลนส์ร่วมกับกระจกให้เกิดการสะท้อนแสงกลับไปมาที่สามารถช่วยลดความยาวของขนาดลำกล้องและทำให้กล้องมีน้ำหนักเบาลง อีกทั้ง ยังคงกำลังขยายดังเดิมและปรับแก้ความผิดเพี้ยนของภาพที่เกิดจากความคลาดทางความโค้งในกระจกของกล้องแบบสะท้อนแสง กล้องโทรทรรศน์ชนิดผสมมีหลายขนาด ตั้งแต่กล้องขนาดเล็กที่ใช้สำรวจวัตถุท้องฟ้า เช่น ดาวเคราะห์ เนบิวลาและกาแล็กซีที่อยู่ห่างไกลไปจนถึงกล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ที่อยู่ในหอดูดาว เป็นกล้องที่เหมาะสำหรับ การสำรวจกระจุกดาว เนบิวลา หรือกาแล็กซีที่มีแสงสว่างไม่มากนัก

ภาพถ่าย : Celestron, LLC.

นอกจากนี้ ยังมีกล้องโทรทรรศน์อีกประเภทที่ทำงานต่างจากกล้องโทรทรรศน์เชิงแสงทั้ง 3 ประเภท คือ “กล้องโทรทรรศน์วิทยุ” (Radio Telescope) ที่สามารถสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ผ่านการบันทึกและวัดสัญญาณคลื่นวิทยุจากวัตถุท้องฟ้าต่าง ๆ ซึ่งกล้องประเภทนี้ สามารถปฏิบัติงานได้ตลอด 24 ชั่วโมง และไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนของเมฆหมอกในชั้นบรรยากาศโลกหรือฝุ่นผงในอวกาศ แต่กล้องโทรทรรศน์วิทยุจำเป็นต้องมีพื้นที่สำหรับการรับสัญญาณขนาดใหญ่ เนื่องจากคลื่นวิทยุมีความยาวคลื่นมากกว่าคลื่นแสง อย่างเช่น กล้องโทรทรรศน์วิทยุเอฟเฟลสเบิร์ก (Effelsberg Telescope) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางจานราว 100 เมตร หรือกล้องโทรทรรศน์วิทยุกรีนแบงก์ (Green Bank Telescope) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางจาน 110 เมตร เป็นต้น

กล้องโทรทรรศน์
กล้องโทรทรรศน์วิทยุเอฟเฟลสเบิร์ก

สืบค้นและเรียบเรียง
คัดคณัฐ ชื่นวงศ์อรุณ


ข้อมูลอ้างอิง

NASA Space Place – https://spaceplace.nasa.gov/telescopes/en/
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) – https://fieldtrip.ipst.ac.th/resources/gistda/documents/20140929163424.pdf
ศูนย์การเรียนรู้วิทยาศาสตร์โลกและดาราศาสตร์ (LESA) – http://www.lesa.biz/astronomy/telescope/telescope-type
สมาคมดาราศาสตร์ไทย – http://thaiastro.nectec.or.th/library/article/236/


เรื่องอื่นๆ ที่น่าสนใจ : ดูดาว ที่ริมน้ำ และล่าช้างบนเนินช้างศึก

เรื่องแนะนำ

มารู้จักกับมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล มนุษย์ที่สามารถปรับตัวเข้ากับอากาศ

มารู้จักกับมนุษย์นีแอนเดอร์ทัล มนุษย์ที่สามารถปรับตัวเข้ากับอากาศ มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล มักจะถูกเข้าใจว่าเป็น มนุษถ้ำที่ป่าเถื่อนไร้อารยธรรม แต่นักวิทยาศาสตร์กลับบอกว่า มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล เป็นมนุษย์ที่มีความฉลาดและมีขนาดของสมองใกล้เคียงกับมนุษย์ในยุคปัจจุบัน มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล มีชีวิตอยู่ในช่วงประมาณสี่แสน ถึงสี่หมื่นปีที่แล้ว ซึ่งอยู่ในพื้นที่แถบชายฝั่งตะวันตกของยุโรปแอตแลนติก และบริเวณเอเชียกลาง ทั้งยังพบว่าเป็นมนุษย์ยุคแรกที่สามารถอาศัยอยู่ในสภาพอากาศหนาวที่เป็นน้ำแข็งได้ พวกเขามีหน้าอกกว้าง และมีกล้ามเป็นมัดๆ บริเวณแขน ซึ่งร่างกายแบบนี้จะช่วยกักเก็บความร้อนในร่างกายได้ดี ทั้งยังมีความสามารถในการปรับตัวเป็นเลิศซึ่งช่วยให้มนุษย์นีแอนเดอร์ทัลสามารถทนต่ออากาศที่หนาวเหน็บได้ ความสามารถของพวกเขายังรวมถึงการสร้างที่อยู่อาศัย เครื่องนุ่งห่ม และเครื่องมือ นอกจากนั้น มนุษย์นีแอนเดอร์ทัล ยังถูกเชื่อว่าเป็นมนุษย์สายพันธุ์แรกที่สร้างศิลปะถ้ำที่เก่าแก่ที่สุดในโลกที่สเปนอีกด้วย   อ่านเพิ่มเติม เด็กของมนุษย์นีแอนเดอร์ทัลเติบโตไม่ต่างจากเรา

ประวัติศาสตร์และวิทยาศาสตร์ของแก๊สน้ำตา

แก๊สน้ำตา ในทางเทคนิคคืออาวุธเคมี ที่หลายคนอาจคาดไม่ถึงผลกระทบที่เกิดขึ้นต่อร่างกายในระยะยาว ช่วงกลางเดือนมิถุนายน 2562 เหตุการณ์ที่อยู่ในความสนใจของผู้คนเกือบทั้งโลกคือเหตุการณ์ที่ตำรวจฮ่องกงใช้ แก๊สน้ำตา และกระสุนยางใส่ผู้ประท้วงที่ต่อต้านการพิจารณากฎหมายส่งตัวผู้ร้ายข้ามแดนเข้าไปในประเทศจีนแผ่นดินใหญ่ แม้ผู้ชุมนุมต้องสลายตัวไปเนื่องจากเกรงกลัวอันตรายจากแก๊สน้ำตา แต่ก็มีผู้ชุมนมจำนวนไม่น้อยที่เตรียมตัวรับมือกับการใช้แก๊สน้ำตาของเจ้าหน้าที่ตำรวจได้เป็นอย่างดี การใช้ แก๊สน้ำตา กลายเป็นภาพจำของการสลายการชุมนุมของผู้ประท้วงทั่วโลกมาเนิ่นนาน แม้ว่าตามอนุสัญญาเจนีวาจะห้ามมิให้ใช้แก๊สน้ำตาในภาวะสงคราม แต่การใช้แก๊สน้ำตากับประชาชนยังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ ในช่วงหลายปีที่ผ่านมา รัฐบาลหลายประเทศมีการใช้แก๊สน้ำตาปราบปรามผู้ชุมนุม ทำให้มีผู้บาดเจ็บ บางกรณีมีผู้สียชีวิต เพื่อให้เข้าใจอันตรายของแก๊สน้ำตาให้มากขึ้น เนชั่นแนล จีโอกราฟฟิก ได้ติดต่อไปยัง สเวน-เอริก จอรด์ (Sven-Eric Jordt) ศาสตราจารย์ด้านเภสัชวิทยาที่คณะแพทยศาสตร์ มหาวิทยาลัยเยลมาให้ข้อมูล ผู้เชี่ยวชาญด้าสแก๊สน้ำตามาให้ข้อมูล ในช่วงทศวรรษที่ 2000 เขาค้นพบว่าแก๊สน้ำตาส่งผลกับร่างกายโดยการกระตุ้นประสาทสัมผัสความเจ็บปวดของร่างกาย โดยร่างกายของเขาเคยได้รับแก๊สน้ำตาในช่วงทศวรรษ 1980 เมื่อครั้งเขายังเป็นนักศึกษาในประเทศเยอรมนีและเข้าร่วมการประท้วงเรื่องการกำจัดขยะนิวเคลียร์ รบกวนเล่าประวัติย่อของแก๊สน้ำตาให้กับเรา จริงๆ แล้วแก๊สน้ำตาไม่ใช่แก๊ส มันเป็นของแข็งหรือของเหลวที่กลายเป็นละอองของเหลว ซึ่งมีสารเคมีบางประเภทที่ถือว่าเป็นแก๊สน้ำตา ชนิดแก๊สน้ำตาที่ใช้กันอย่างแพร่หลายทั่วโลก มีชื่อว่า CS และ OC โดย OC คือ Oleoresin Capsicum (น้ำมันพริก, พริกไทย) อันเป็นส่วนประกอบในสเปรย์พริกไทย ซึ่งมีสารแคปเซอิซิน […]

ประเภทของพายุ และการกำเนิดพายุ

ประเภทของพายุ ที่เกิดขึ้นตามภูมิภาคต่างๆ บนโลกของเรา มีแหล่งกำเนิดและความรุนแรงที่แตกต่างกัน ในช่วงฤดูมรสุม เรามักได้รับฟังการนำเสนอข่าวเกี่ยวกับเหตุอุทกภัยในพื้นที่ต่างๆ ทั้งในและต่างประเทศ ส่วนใหญ่เกิดจากพายุฝนที่หอบเอาความชื้นและน้ำฝนจากทะเลเคลื่อนตัวขึ้นไปยังแผ่นดิน นักวิทยาศาสตร์ได้ศึกษาเรื่องการกำเนิดพายุมาเป็นเวลานานแล้ว และได้จำแนก ประเภทของพายุ ตามความรุนแรงและแหล่งกำเนิด พายุ (Storm) คือ ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติที่ทำให้สภาพแวดล้อมและชั้นบรรยากาศโลกถูกรบกวน ซึ่งก่อให้เกิดผลกระทบโดยตรงต่อทรัพยากรธรรมชาติ สิ่งปลูกสร้าง และสิ่งมีชีวิตบนพื้นผิวโลก พายุเป็นการเปลี่ยนแปลงทางสภาพอากาศที่รุนแรง โดยมักเกิดขึ้นพร้อมกับการเกิดลมกระโชกแรง ลูกเห็บตก ฟ้าร้อง ฟ้าผ่า ฝนตกหนัก รวมไปถึงการพัดพาสสารบางอย่างผ่านไปในชั้นบรรยากาศที่ก่อให้เกิดพายุฝุ่น พายุหิมะ และพายุทราย เป็นต้น การกำเนิดพายุ พายุเกิดจากการเคลื่อนที่ของลม หรือ มวลอากาศ จากความแตกต่างของอุณหภูมิในบรรยากาศโดยรอบ ซึ่งพายุมักเกิดในพื้นที่ที่มีความกดอากาศต่ำ ทำให้เกิดกระแสลมพัดเข้าหาจุดศูนย์กลางของบริเวณดังกล่าว เนื่องจากมวลอากาศร้อนจะลอยตัวขึ้นสูง ส่งผลให้มวลอากาศในแนวราบที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าเข้ามาแทนที่ ทำให้เกิดการหมุนเวียนของอากาศ เกิดกระแสการเคลื่อนที่ของลมและเกิดการก่อตัวขึ้นของเมฆ ก่อนพัฒนาไปเป็นพายุในรูปแบบต่างๆ บริเวณความกดอากาศต่ำ (Low Pressure Area: L) คือ พื้นที่ที่มวลของอากาศได้รับความร้อนสูงจากดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดการยกตัวสูงขึ้น ส่งผลให้ความกดอากาศบริเวณนั้นมีค่าลดลงต่ำกว่าบริเวณใกล้เคียงหรือบริเวณโดยรอบ ขณะที่บริเวณความกดอากาศสูง (High Pressure Area: H) […]