นิติดาราศาสตร์: นักดูดาวกับการไขคดีปริศนา

07-12-2021 อ่าน 2,334
 

การดูดาวด้วยกล้องโทรทรรศน์
ที่มา ISTOCK

 
          เมื่อเห็นหรือได้ยินคำว่า “คดี” คนส่วนใหญ่คงจะนึกถึงโจทก์ จำเลย ทนายความ ตำรวจ นักสืบ เจ้าหน้าที่พิสูจน์หลักฐาน แพทย์นิติเวช และนักอาชญาวิทยา แต่ความจริงแล้วยังมีอีกหลายอาชีพที่มีบทบาทสำคัญในการช่วยวิเคราะห์หลักฐาน เช่น นักอุตุนิยมวิทยา นักธรณีวิทยา นักชลธีวิทยา นักสมุทรศาสตร์ นักพฤกษศาสตร์ และนักกีฏวิทยา การนำความรู้จากวิชาเหล่านี้มาประยุกต์ร่วมกับวิชานิติวิทยาศาสตร์เรียกว่า นิติวิทยาศาสตร์พื้นพิภพหรือนิติโลกศาสตร์ (Forensic Earth Science) สำหรับบทความนี้ ผู้เขียนจะเล่าให้ผู้อ่านฟังว่าดวงดาวบนท้องฟ้าและนักดาราศาสตร์สามารถช่วยไขคดีปริศนาได้อย่างไร


           โลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งในระบบสุริยะ (Solar System) ซึ่งล่องลอยอยู่ท่ามกลางหมู่ดาวในกาแล็กซีทางช้างเผือก (Milky Way Galaxy) จากหลักฐานทางโบราณคดี มนุษย์เฝ้ามองดวงดาวบนท้องฟ้ามานานหลายพันปีแล้ว ในยุคสมัยที่ปรัชญาวิทยาศาสตร์ (Philosophy of Science) และกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ (Scientific Method) ยังไม่เป็นรูปเป็นร่าง การศึกษาดวงดาวบนท้องฟ้ามักจะถูกนำมาเชื่อมโยงกับโชคชะตาของมนุษย์เรียกว่า โหราศาสตร์ (Astrology) แต่เมื่อหลักการทางวิทยาศาสตร์ถูกพัฒนาให้ชัดเจนยิ่งขึ้น ผู้ที่เฝ้าสังเกตดวงดาวก็พบว่าการนำวิถีโคจรของดวงดาวมาทำนายดวงชะตาของมนุษย์เป็นเรื่องที่ไม่มีหลักการที่น่าเชื่อถือรองรับ ตั้งแต่ตอนนั้น ดาราศาสตร์ (Astronomy) กับโหราศาสตร์ก็ถูกแยกออกจากกัน


          สำหรับผู้ที่เริ่มต้นดูดาว สิ่งแรกที่ต้องทำก็คือการศึกษาความรู้พื้นฐานทางดาราศาสตร์ เช่น ดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ กลุ่มดาว วัตถุทางดาราศาสตร์ และปรากฏการณ์บนท้องฟ้า เพราะความรู้เหล่านี้จะทำให้เราสามารถสัมผัสกับความงดงามของท้องฟ้ายามราตรีได้อย่างเต็มที่ แต่ก่อนที่เราจะรู้ตำแหน่งของดวงดาวบนท้องฟ้า เราจำเป็นต้องรู้ตำแหน่งของเราบนโลกเสียก่อน โดยอาศัยระบบพิกัดบนพื้นผิวโลก (Geographic Coordinate) ซึ่งประกอบด้วยเส้นศูนย์สูตร (Equator) ที่แบ่งโลกออกเป็นซีกโลกเหนือ (Northern Hemisphere) กับซีกโลกใต้ (Southern Hemisphere) เส้นละติจูด (Latitude) ที่เรียงขนานกับเส้นศูนย์สูตรทั้งด้านเหนือและด้านใต้ เส้นเมริเดียน (Meridian) ที่ลากผ่านขั้วโลกเหนือไปยังขั้วโลกใต้โดยตั้งฉากกับเส้นศูนย์สูตร เส้นเมริเดียนที่ลากผ่านหอดูดาวหลวงกรีนิช (Royal Observatory Greenwich) ที่ประเทศอังกฤษเรียกว่า เส้นเมริเดียนหลัก (Prime Meridian) ส่วนเส้นเมริเดียนทางทิศตะวันออกและตะวันตกเรียกว่า เส้นลองจิจูด (Longitude)

 
ระบบพิกัดบนพื้นผิวโลก
ที่มา https://kartoweb.itc.nl/geometrics/Coordinate%20systems/coordsys.html

 
           เนื่องจากพิกัดบนพื้นผิวโลกไม่ได้ครอบคลุมไปถึงท้องฟ้า เราจึงต้องสร้างทรงกลมสมมติที่ครอบคลุมไปยังนอกโลกและหมุนจากทิศตะวันออกไปทิศตะวันตกเรียกว่า ทรงกลมท้องฟ้า (Celestial Sphere) โดยตำแหน่งของดาวเหนือจะอยู่ใกล้กับขั้วฟ้าเหนือ (North Celestial Pole) ส่วนด้านตรงข้ามเป็นขั้วฟ้าใต้ (South Celestial Pole) เส้นที่ขยายออกจากเส้นศูนย์สูตรของโลกเรียกว่า เส้นศูนย์สูตรฟ้า (Celestial Equator) ซึ่งแบ่งทรงกลมท้องฟ้าออกเป็นซีกฟ้าเหนือ (Northern Celestial Hemisphere) กับซีกฟ้าใต้ (Southern Celestial Hemisphere) เส้นทางการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เรียกว่า เส้นสุริยวิถี (Ecliptic)

 
ทรงกลมท้องฟ้า
ที่มา https://astronomy.swin.edu.au/cosmos/c/Celestial+Sphere

 
           การระบุตำแหน่งของดวงดาวบนท้องฟ้าจำเป็นต้องอาศัยระบบพิกัดอัลตาซิมุธ (Altazimuth Coordinate) ซึ่งประกอบด้วยทิศเหนือ ทิศตะวันออก ทิศใต้ และทิศตะวันตก โดยให้ด้านหน้าของผู้สังเกตเป็นทิศเหนือ ด้านขวาเป็นทิศตะวันออก ด้านหลังเป็นทิศใต้ และด้านซ้ายเป็นทิศตะวันตก เหนือหัวของผู้สังเกตเป็นจุดเหนือศีรษะ (Zenith) ใต้เท้าของผู้สังเกตเป็นจุดใต้เท้า (Nadir) รอบตัวของผู้สังเกตในแนวราบเป็นเส้นขอบฟ้า (Horizon) และมีเส้นสมมติลากเชื่อมระหว่างทิศเหนือกับทิศใต้ของทรงกลมท้องฟ้าเรียกว่า เส้นเมริเดียนฟ้า (Celestial Meridian) การระบุตำแหน่งของดวงดาวจะใช้ 2 องค์ประกอบ คือ

           1. มุมราบ (Azimuth) หมายถึงมุมในแนวราบ มีค่า 0 องศาที่ทิศเหนือ 90 องศาที่ทิศตะวันออก 180 องศาที่ทิศใต้ 270 องศาที่ทิศตะวันตก และเวียนมาบรรจบครบ 360 องศาที่ทิศเหนือ

           2. มุมเงย (Altitude) หมายถึงมุมในแนวตั้ง มีค่าเท่ากับ 0 องศาที่แนวราบและมีค่าเพิ่มขึ้นจนถึง 90 องศาที่จุดเหนือศีรษะ
 
 
ระบบพิกัดอัลตาซิมุธ
ที่มา https://www.cliffsnotes.com/

 
          การบอกว่าดวงดาวบนท้องฟ้าอยู่ไกลออกไปเท่าไรเป็นเรื่องที่ยากมาก เนื่องจากดวงตาของเรามองเห็นดวงดาวบนท้องฟ้าเป็น 2 มิติโดยไม่สามารถมองเห็นระยะห่าง แต่เราสามารถเหยียดแขนให้ตรงแล้วใช้นิ้วมือในการบอกว่าดาวแต่ละดวงมีระยะเชิงมุม (Angular Distance) และขนาดเชิงมุม (Angular Diameter) เท่าไร
 
 
การบอกระยะเชิงมุมด้วยนิ้วมือ
ที่มา https://www.timeanddate.com/

 
          เนื่องจากระบบพิกัดอัลตาซิมุธแปรเปลี่ยนไปตามการหมุนของโลกและตำแหน่งของผู้สังเกต นักดาราศาสตร์จึงพัฒนาระบบพิกัดศูนย์สูตร (Equatorial Coordinate) ซึ่งเป็นการบอกตำแหน่งของวัตถุบนท้องฟ้าโดยตรงและเป็นมาตรฐานสากล การระบุตำแหน่งของดวงดาวจะใช้ 2 องค์ประกอบ คือ

          1. ไรต์ แอสเซนชัน (Right Ascension) หมายถึงเส้นสมมติที่ลากตามแนวเหนือและใต้บนทรงกลมท้องฟ้า เปรียบเสมือนเส้นลองจิจูดบนโลก โดยมีจำนวน 24 เส้นสำหรับการหมุนรอบตัวเอง 360 องศาของโลกในเวลา 24 ชั่วโมง ระยะไรต์ แอสเซนชันจึงมีค่าชั่วโมงละ 15 องศาและสามารถนำมาคำนวณหาเวลาอย่างคร่าวๆ ได้

          2. เดคคลิเนชัน (Declination) หมายถึงเส้นสมมติที่ลากตามแนวตะวันออกและตะวันตกบนทรงกลมท้องฟ้า เปรียบเสมือนเส้นละติจูดบนโลก โดยมีค่า 0 ถึง +90 องศาในซีกฟ้าเหนือและ 0 ถึง -90 องศาในซีกฟ้าใต้

 
ระบบพิกัดศูนย์สูตร
ที่มา http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/eclip.html

 
          ปัจจุบัน แกนหมุนของโลกทำมุมเอียงกับระนาบวงโคจรประมาณ 23.5 องศาและชี้ไปยังตำแหน่งของดาวโพลาริส (Polaris) ดาวโพลาริสจึงมีสถานะเป็น “ดาวเหนือ” แต่การหมุนควงของแกนหมุนของโลก (Precession) จะทำให้ขั้วฟ้าเหนือหมุนเป็นวงกลมบนทรงกลมท้องฟ้าอย่างช้าๆ ตำแหน่งของดาวเหนือจึงค่อยๆ เปลี่ยนไปยังดาวดวงอื่น เช่น เมื่อประมาณ 4,500 ปีก่อน ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่ใกล้กับดาวทูบัน (Thuban) อีกประมาณ 5,500 ปีข้างหน้า ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่ใกล้กับดาวแอลฟา ซีฟิอัส (α Cephei) หลังจากนั้นอีกประมาณ 12,000 ปี ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่ใกล้กับดาวเวกา (Vega) แล้ววนกลับมาครบรอบที่ดาวโพลาริสด้วยระยะเวลาประมาณ 25,800 ปี


           เมื่อทราบพื้นฐานทางดาราศาสตร์เรียบร้อยแล้ว ลำดับต่อมาคือการเรียนรู้เกี่ยวกับอุปกรณ์ดูดาว เช่น แผนที่ท้องฟ้า กล้องสองตา กล้องโทรทรรศน์ เข็มทิศ ไฟฉายแสงสีแดง (แสงสีแดงรบกวนการมองเห็นในที่มืดน้อยกว่าแสงขาว) เครื่องยิงเลเซอร์สีเชียวชี้เป้า (แสงสีเขียวจะโดดเด่นในที่มืด) และโปรแกรมหรือแอปพลิเคชั่นทางดาราศาสตร์ในโทรศัพท์มือถือหรือคอมพิวเตอร์ หลังจากนั้นจึงทำการเลือกสถานที่ดูดาวซึ่งควรเป็นพื้นที่เปิดโล่ง เดินทางสะดวก และไม่มีมลภาวะทางแสง (Light Pollution) รบกวนมากจนเกินไป สถานที่ดูดาวส่วนใหญ่จะตั้งอยู่บนที่สูงเพื่อหลีกเลี่ยงผลกระทบจากบรรยากาศ เช่น แก๊ส ไอน้ำ ฝุ่นละออง ควัน การคายความร้อนของพื้นผิวโลก และการเรืองแสงของอะตอมแก๊ส การออกไปดูดาวต้องเลือกเสื้อผ้าที่เหมาะสมและเลือกวิธีป้องกันแมลงหรือสัตว์มีพิษ (โดยเฉพาะยุง) ช่วงเวลาที่เหมาะสมต่อการดูดาวคือหลัง 22 นาฬิกาไปแล้ว
 


แผนที่ท้องฟ้า (Planisphere) ของสมาคมดาราศาสตร์ไทย

 
           เนื่องจาก “ดวงดาว” สามารถบอก “สถานที่” และ “เวลา” ได้ ขณะเดียวกัน คดีจำนวนหนึ่งที่เกิดขึ้นในเวลากลางคืนก็มีท้องฟ้ายามราตรีเป็นฉากหลัง ดังนั้น หากรูปถ่ายหรือคลิปวีดิโอที่ถูกบันทึกไว้ตอนเกิดคดีมี “ดวงจันทร์” ซึ่งเป็นวัตถุที่สว่างที่สุดบนท้องฟ้าปรากฏอยู่ นักดาราศาสตร์จะสามารถบอกได้ว่าคดีดังกล่าวเกิดขึ้น ณ สถานที่และเวลาใด โดยอาศัยข้อมูลเรื่องดิถีของดวงจันทร์ (Lunar Phase) ตำแหน่ง ความสว่าง และจุดอ้างอิงบนพื้นผิวโลก แต่ความสว่างของดวงจันทร์เป็นตัวแปรที่ต้องระมัดระวังในการวิเคราะห์ เพราะความสว่างจะแปรผันตามการรับแสงของกล้อง ในทางกลับกัน หากทำการคำนวณหรือตรวจสอบด้วยโปรแกรมทางดาราศาสตร์แล้วพบว่าข้อมูลของดวงจันทร์ในวันและเวลาดังกล่าวไม่ตรงกับภาพของดวงจันทร์ในรูปถ่ายหรือคลิปวีดิโอก็อาจหมายความว่าหลักฐานดังกล่าวถูกปลอมแปลงเพื่อนำมาอ้างเป็นหลักฐานเท็จ การนำความรู้ทางดาราศาสตร์มาช่วยในการสืบคดีเรียกว่า นิติดาราศาสตร์ (Forensic Astronomy) เรื่องเล่าที่มีชื่อเสียงก็คือ สมัยที่อับราฮัม ลินคอล์น (Abraham Lincoln) ยังประกอบอาชีพเป็นทนายความ เขาสามารถปกป้องลูกความของเขาโดยอ้างตำแหน่งของดวงจันทร์ในคืนที่เกิดเหตุทะเลาะวิวาทซึ่งข้อมูลดังกล่าวหักล้างกับคำให้การของพยานคนสำคัญของโจทก์ ลินคอล์นและลูกความของเขาจึงเป็นฝ่ายชนะคดี
 
ดิถีแสดงข้างขึ้น-ข้างแรมของดวงจันทร์
ที่มา http://www.astronomy.ohio-state.edu/~pogge/Ast161/Unit2/phases.html
 
 
มาตราด็องฌง (Danjon Scale) แสดงระดับความสว่างของจันทรุปราคาเต็มดวง
ที่มา https://astronomy.com/

 
          ความรู้ทางนิติดาราศาสตร์ยังถูกนำมาพิจารณาข้อขัดแย้งบางกรณี เช่น สมมติว่าผู้อ่านมีบ้านอยู่หลังหนึ่ง แล้วในเวลาต่อมามีผู้อื่นมาสร้างตึกขนาดใหญ่ใกล้กับบ้านของผู้อ่าน ซึ่งตึกดังกล่าวอาจทำให้เกิดเงาทาบทับบ้านของผู้อ่านจนสร้างความเดือดร้อนรำคาญใจ นักนิติดาราศาสตร์จะเข้ามามีบทบาทในการวิเคราะห์ลักษณะของเงาและช่วงเวลาที่เกิดเงา โดยอาศัยแผนภาพวิถีโคจรของดวงอาทิตย์ (Sun Path Chart) การคำนวณอย่างง่ายด้วยตรีโกณมิติ (Trigonometry) และโปรแกรมคอมพิวเตอร์
 
 
แผนภาพวิถีโคจรของดวงอาทิตย์
ที่มา University of Oregon
 
 
การคำนวณความยาวของเงาต้นไม้ที่เปลี่ยนแปลงตามความสูงของดวงอาทิตย์
ที่มา https://www.treehugger.com/how-make-sun-map-your-garden-4868783

 
           อีกหนึ่งบทบาทที่น่าสนใจของนักนิติดาราศาสตร์ก็คือการค้นหาความจริงที่ซุกซ่อนอยู่ในประวัติศาสตร์ศิลป์ (Art History) เพราะศิลปินในอดีตหลายท่านมักจะสร้างสรรค์ผลงานแบบสมจริง วรรณกรรมและภาพวาดจึงมีการพรรณนาหรือปรากฏรูปที่มีฉากหลังเป็นดวงดาวหรือทิวทัศน์ยามค่ำคืน เมื่อนักนิติดาราศาสตร์ตรวจสอบวรรณกรรมหรือภาพวาดเหล่านั้นก็จะสามารถคาดเดาย้อนกลับไปว่าดวงดาวที่ปรากฏอยู่ในวรรณกรรมหรือภาพวาดดังกล่าวคือดาวหรือกลุ่มดาวอะไรและอาจระบุต่อไปว่าศิลปินท่านนั้นรังสรรค์ผลงานขึ้น ณ สถานที่และช่วงเวลาใดอีกด้วย ตัวอย่างการนำความรู้ทางนิติดาราศาสตร์มาวิเคราะห์งานศิลปะก็คือผลงานของศาสตราจารย์ Donald W. Olson แห่ง Southwest Texas State University โดยเขาและคณะวิจัยได้ทำการวิเคราะห์ภาพวาดของศิลปินเอกอย่างแวน โก๊ะ (Van Gogh) ที่มีชื่อว่า พระจันทร์ขึ้น (Moonrise) ซึ่งถูกวาดบริเวณใกล้กับอารามนักบุญเปาโล (Saint-Paul Monastery) ที่เมืองแซ็ง-เรมี (Saint-Rémy) ประเทศฝรั่งเศส โดยคณะวิจัยของ Olson ได้จำลองการขึ้นและตกของดวงจันทร์จนสามารถระบุได้ว่าตำแหน่งของดวงจันทร์ในภาพวาดตรงกับเวลา 9:08 นาฬิกาของค่ำคืนวันที่ 13 กรกฎาคม ค.ศ. 1889

 
ภาพพระจันทร์ขึ้นของแวน โก๊ะ
ที่มา Kroller-Muller Museum, The Netherlands

 
          แม้ว่าความรู้ทางนิติดาราศาสตร์จะเคยถูกนำมาใช้ประโยชน์ตั้งแต่สองศตวรรษก่อน แต่ศาสตร์ดังกล่าวกลับปรากฏหลักฐานเพียงไม่กี่ครั้งเท่านั้น เราจึงกล่าวได้ว่าการนำดวงดาวมาเป็นตัวแปรในการไขปริศนาต่างๆ เพิ่งถูกนำมาใช้งานอย่างจริงจังในยุคสมัยของเรา สุดท้ายนี้ หากผู้อ่านเป็นผู้ที่หลงใหลในวิชาดาราศาสตร์ ลองนำความรู้ทางนิติดาราศาสตร์มาประยุกต์ใช้ทำอะไรสักอย่างก็น่าสนใจไม่น้อย เพราะดวงดาวบนท้องฟ้าอาจทอแสงไปสู่คำตอบที่ซุกซ่อนอยู่ในปริศนาอันมืดมิดให้คลี่คลายออกมาก็เป็นได้

 
บทความโดย

สมาธิ ธรรมศร

ภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์


เอกสารและสิ่งอ้างอิง