[บทความ] ทำไม 1 วันบนดวงจันทร์ ถึงยาวนานเกือบ 4 สัปดาห์บนโลก ?

หลายคนอาจจินตนาการถึงการใช้ชีวิตบนดวงจันทร์ แต่เคยสงสัยกันไหมว่า “หนึ่งวัน” บนนั้นยาวนานเพียงใด ? คำตอบคือ หนึ่งวันบนดวงจันทร์ (นับจากพระอาทิตย์ขึ้นจนถึงพระอาทิตย์ขึ้นอีกครั้ง) มีระยะเวลายาวนานถึงประมาณ 29.5 วันของโลก หรือเกือบ 4 สัปดาห์เต็ม ปรากฏการณ์นี้ไม่ได้เกิดขึ้นโดยบังเอิญ แต่เป็นผลมาจากกลไกทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่น่าทึ่งซึ่งเรียกว่า “การหมุนสมวาร” (Synchronous Rotation)

การหมุนที่ถูกล็อกด้วยแรงโน้มถ่วง

สาเหตุหลักที่ทำให้วันบนดวงจันทร์ยาวนาน มาจากการที่ดวงจันทร์ถูก “ล็อก” ด้วยแรงโน้มถ่วงของโลก (Tidal Locking) มาเป็นเวลานับพันล้านปี ทำให้เกิดสภาวะที่เรียกว่า Synchronous Rotation ซึ่งหมายถึง ดวงจันทร์ใช้เวลาในการหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ เท่ากับเวลาที่ใช้ในการโคจรรอบโลก 1 รอบพอดี

ตามข้อมูลจากองค์การบริหารการบินและอวกาศแห่งชาติ (NASA) ดวงจันทร์ใช้เวลาโคจรรอบโลก (Orbital Period) และหมุนรอบตัวเอง (Rotational Period) ประมาณ 27.3 วันเมื่อเทียบกับดาวพื้นหลัง (ดาวที่อยู่ไกลออกไป)

ด้วยเหตุนี้ เราจึงมองเห็นดวงจันทร์เพียงด้านเดียวเสมอ ซึ่งเรียกว่า “ด้านใกล้” (Near Side) ส่วนอีกด้านหนึ่งที่หันหนีจากโลกตลอดเวลาเรียกว่า “ด้านไกล” (Far Side)

แล้วทำไมตัวเลขถึงเป็น 29.5 วัน ไม่ใช่ 27.3 วัน ?

ตัวเลข 27.3 วัน คือคาบการโคจรเมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ (Sidereal Period) แต่ “หนึ่งวัน” ที่เราสัมผัสได้นั้นวัดจากตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า (Solar Day)

ขณะที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลกนั้น โลกเองก็โคจรรอบดวงอาทิตย์ไปด้วย ทำให้ดวงจันทร์ต้องใช้เวลาหมุนรอบตัวเองเพิ่มอีกเล็กน้อย เพื่อจะหันหน้ากลับไปหาดวงอาทิตย์ในตำแหน่งเดิมอีกครั้ง กระบวนการนี้ทำให้ “วันสุริยคติบนดวงจันทร์” (Lunar Solar Day) ยาวนานขึ้นเป็น 29.5 วัน ซึ่งสอดคล้องกับระยะเวลาที่เราเห็นการเปลี่ยนแปลงของข้างขึ้นข้างแรมบนโลก จากเดือนมืด (New Moon) สู่เดือนมืดครั้งถัดไป (Synodic Period)

ดังนั้น ในหนึ่งวันของดวงจันทร์ เลยจะประกอบด้วย

• ช่วงกลางวัน : แสงแดดสาดส่องยาวนานต่อเนื่องประมาณ 14.75 วันของโลก
• ช่วงกลางคืน : ความมืดมิดปกคลุมยาวนานต่อเนื่องประมาณ 14.75 วันของโลก

ผลกระทบต่อการสำรวจและอนาคตของมนุษย์

ความยาวนานของวันและคืนบนดวงจันทร์ส่งผลกระทบอย่างมหาศาลต่อการสำรวจในโครงการอาร์ทิมิส (Artemis) และภารกิจในอนาคต

• อุณหภูมิสุดขั้ว : ช่วงกลางวันที่ยาวนานทำให้อุณหภูมิพื้นผิวสูงถึง 127 องศาเซลเซียส ในขณะที่ช่วงกลางคืนที่ยาวนานทำให้อุณหภูมิลดต่ำลงถึง -133 องศาเซลเซียส อุปกรณ์และชุดนักบินอวกาศจึงต้องถูกออกแบบมาให้ทนทานต่อสภาวะสุดขั้วนี้
• พลังงาน : การพึ่งพาพลังงานแสงอาทิตย์บนดวงจันทร์เป็นเรื่องที่ค่อนข้างยาก เพราะต้องมีระบบกักเก็บพลังงานขนาดใหญ่และมีประสิทธิภาพสูง เพื่อให้มีพลังงานใช้ตลอดช่วงกลางคืนที่ยาวนานถึง 2 สัปดาห์ อย่างไรก็ตาม NASA ได้ประกาศเร่งภารกิจติดตั้งเครื่องปฏิกรณ์นิวเคลียร์บนดวงจันทร์ภายในปี 2030
• การกำหนดมาตรฐานเวลา : เมื่อวันที่ 2 เมษายน 2024 ทำเนียบขาวได้มอบหมายให้ NASA พัฒนามาตรฐานเวลาสำหรับดวงจันทร์โดยเฉพาะ เรียกว่า “Coordinated Lunar Time (LTC)” โดยทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์ระบุว่า เวลาบนดวงจันทร์เดินเร็วกว่าบนโลกเล็กน้อย (ประมาณ 58.7 ไมโครวินาทีต่อวัน) เพราะมีมวลและความโน้มถ่วงน้อยกว่า การมีมาตรฐานเวลาของตัวเองจึงจำเป็นอย่างยิ่งต่อการนำทางและการสื่อสารที่แม่นยำในภารกิจบนดวงจันทร์

การทำความเข้าใจกลไกของ “วัน” บนดวงจันทร์ ไม่ใช่แค่เรื่องทางวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจ แต่ยังเป็นกุญแจสำคัญในการวางรากฐานเพื่อการกลับไปเหยียบดวงจันทร์และการตั้งสถานีอวกาศบนดวงจันทร์ หรือแม้แต่การตั้งถิ่นฐานของมนุษยชาติบนนั้น