เกร็ดความรู้วิทยาศาสตร์

...... ซันด๊อก Sun Dog......

              ซันด๊อก เป็นปรากฏการณ์ทางแสงอย่างหนึ่ง มักเกิดเป็นคู่ อยู่ด้านซ้าย-ขวา ในแนวระนาบเดียวกับดวงอาทิตย์ ขนานกับพื้นดิน ซันด๊อกอาจปรากฏเป็นจุดสว่างบนฮาโล หรืออาจมีรูปร่างคล้ายกับดาวหางก็ได้ ซันด๊อกอาจมีสีรุ้งได้ โดยที่สีแดงจะอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ และสีฟ้าขาวปรากฏในส่วนหาง
             ซันด๊อก เกิดจาการหักเห และการสะท้อนของแสงอาทิตย์ กับผลึกน้ำแข็งแท่ง 6 เหลี่ยมภายในเมฆเซอรัส (cirrus) หรือ เซอโรสตราตัส (cirrostratus) เมฆน้ำแข็งอื่นๆ เช่น ice fog และ diamond dust ก็สามารถทำให้เกิดซันด๊อกได้เช่นกัน

   
เมฆเซอรัส (cirrus) หรือ เซอโรสตราตัส (cirrostratus)
ที่มา : http://i159.photobucket.com/albums/t139/raystormsama/cirrocumulus.jpg
http://airlineworld.files.wordpress.com/2008/07/cirrus1.jpg

             ซันด๊อกมัก เกิดเมื่อดวงอาทิตย์อยู่ใกล้กับขอบฟ้า คือหลังพระอาทิตย์ขึ้น หรือ ก่อนพระอาทิตย์ตก หรือในช่วงเดือนในฤดูหนาวในเขต mid-latitudes โดยจะอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นมุม 22 องศา และจะปรากฏบนวงของฮาโลถ้าเกิดปรากฏการณ์ฮาโล เมื่อดวงอาทิตย์อยู่ในมุมที่สูงขึ้น ซันด๊อกจะเคลื่อนตัวออกห่างจากดวงอาทิตย์ แต่จะยังรักษาตำแหน่งอยู่ในแนวระนาบเดียวกับดวงอาทิตย์ เมื่อดวงอาทิตย์อยู่เกิน 45 องศา เหนือขอบฟ้า ซันด๊อกจะจางลง และอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มากกว่า 22 องศา

              ซันด๊อกจะ หายไป เมื่อดวงอาทิตย์อยู่สูงกว่าขอบฟ้าเกิน 61 องศา
              ซันด๊อกมัก เกิดร่วมกับฮาโล ฮาโลจะเกิดในกรณีที่ผลึกน้ำแข็งมีการเรียงตัวในลักษณะผสม ส่วนซันด๊อกจะเกิดในกรณีที่ผลึกน้ำแข็งมีการเรียงตัวในแนวระนาบ (เราจะเห็นเฉพาะซันด๊อกเท่านั้น ถ้ามีแต่ผลึกน้ำแข็งในแนวระนาบ)

              Parhelion เป็นชื่อทางวิทยาศาสตร์ของ Sun Dog ซึ่งแปลว่า "ข้างดวงอาทิตย์"
ปรากฏการณ์นี้ หากเกิดกับดวงจันทร์ จะเรียกว่า "มูนด๊อก" (Moon Dog) และมีชื่อทางวิทยาศาสตร์ว่า Paraselene หรือ Paraselenae (พหูพจน์ของ paraselene) มูนด๊อกจะหาดูได้ยากกว่า และจะเกิดได้เมื่อดวงจันทร์มีความสว่างมากเท่านั้น ซันด๊อกจะพบได้ง่ายในเขตหนาว เช่น ทวีปแอนตาร์คติค และ ทวีปอาร์คติค แต่ก็เกิดได้ในเขตร้อนเช่นกัน แม้แต่ในประเทศไทย

   
   
 
  
 
 

Sundog & Moondog Gallery : http://www.atoptics.co.uk/halo/dogim0.htm

ข้อมูลและภาพประกอบจาก : http://sci4fun.com/skyobserve/skyobserver.html

ผลึกน้ำแข็งที่เกิดในธรรมชาติ จะอยู่ในรูปแบบของ :
   1. hexagonal columns
   2. hexagonal plates
   3. dendritic crystals
   4. diamond dust
การเกิดผลึกน้ำแข็ง ขึ้นอยู่กับ ปริมาณความชื้น และ อุณหภูมิ

     แกนหลัก, C เป็นเส้นที่ตั้งฉากกับแกนสมมาตรของรูปหกเหลี่ยม ระนาบที่ตั้งฉากกับแกนหลักนี้ เรียกว่า ระนาบหลัก (Basal Planes หรือ Basal Faces)
เราจะเรียกผลึกน้ำแข็ง ว่าเป็น Hexagonal Plates เมื่อ c มีขนาดสั้นกว่า a มากๆ
เราจะเรียกผลึกน้ำแข็ง ว่าเป็น Hexagonal Columns เมื่อ c มีขนาดยาวกว่า a มากๆ
      เมื่อ ผลึกน้ำแข็งหกเหลี่ยมแบบแผ่น (hexagonal plates) ที่เกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศ เคลื่อนที่ลงสู่ด้านล่างด้วยน้ำหนักตัวของมัน มันจะวางตัวให้อยู่ในสภาพที่มี แรงต้านสูงสุด (maximum drag condition) โดยด้านหกเหลี่ยมจะอยู่ในแนวระนาบ ขณะที่ แกนหลัก (C) จะอยู่ในแนวตั้ง ผลึกน้ำแข็งอาจมีการส่ายบ้าง การเกิดฮาโลที่ชัดเจนจะเกิดขึ้น เมื่อแกน C ทำมุมเอียงไม่เกิน 1 องศาจากแนวตั้ง

แผนภาพ แสดงการหักเหของแสง ผ่านผลึกน้ำแข็ง ที่เกิดขึ้นในปรากฏการณ์การเกิดกลด
Snell's Law
     θ1 = มุมตกกระทบในตัวกลางที่ 1
     θ2 = มุมหักเหในตัวกลางที่ 2
     n1 = ดรรชนีหักเห ของตัวกลางที่ 1
     n2 = ดรรชนีหักเห ของตัวกลางที่ 2

      ผลึกน้ำแข็งที่เป็น Hexagonal Plates หรือ Hexagonal Columns จะมีหน้าตัดเป็นรูป 6 เหลี่ยม ซึ่งจะทำหน้าที่เสมือนปริซึม ที่มีมุม 60 องศา

      อากาศ และ น้ำแข็ง มีค่าดรรชนีหักเห (Refraction Index) ไม่เท่ากัน เมื่อแสงเดินทางผ่านอากาศ ผ่านเข้าสู่ผลึกน้ำแข็ง และผ่านออกไปเข้าสู่อากาศอีกครั้งหนึ่ง จะเกิดการหักเห 2 ครั้ง

     มุมหักเหน้อยสุด (Angle of Minimum Deviation) คือ มุมระหว่างเส้นทางการเดินทางของแสงก่อนเข้าสู่ผลึกน้ำแข็ง กับเส้นทางการเดินทางของแสงเมื่อออกจากผลึกน้ำแข็ง เมื่อคำนวณจาก Snell's Law มีค่าเท่ากับ 21.8118° หรือ ประมาณ 22° นั่นเอง

     การหักเหของแสงนี้ เป็นการอธิบายการเกิด 22° ฮาโล (22° Halo) ทำให้เกิดวงแสงรอบดวงอาทิตย์ ที่มีรัศมีที่มีขนาดเชิงมุม 22 องศา นั่นเอง

อ่านเพิ่มเติม :
Refraction of Light
Prisms
Parhelions or Sun Dogs

     โค้งพาร์เฮลิคจะเกิดเป็นวงขนาดใหญ่ อยู่ในแนวระนาบขนานกับพื้นดิน วงแสงจะผ่านดวงอาทิตย์ และตัดกับ 22° ฮาโล 2 จุด ณ ตำแหน่งที่เกิดซันด๊อกนั่นเอง

ทั้ง 22 ° ฮาโล, ซันด๊อก และ โค้งพาร์เฮลิค อาจเกิดขึ้นพร้อมกัน หรืออาจเกิดเป็นปรากฏการณ์เดี่ยวก็ได้