วันนี้เราคุยกันถึงคลิปวิดีโอ Cosmos Ep. 8: Sisters of the Sun ที่เด็กๆไปดูกันที่บ้านในสัปดาห์ที่แล้ว เกี่ยวกับความรู้เรื่องดาวฤกษ์ครับ

เด็กๆควรอ่านเรื่องดาวฤกษ์เป็นความรู้รอบตัวจากเว็บของ NASA ที่นี่ครับ 

รายละเอียดเพิ่มเติมเป็นภาษาอังกฤษที่นี่ เป็นภาษาไทยที่นี่ หรือแนะนำให้ดูคลิปนี้ครับ:

ดาวมีชะตากรรมต่างๆกันขึ้นกับมวลของมันครับ สรุปได้ด้วยรูปนี้ (เชิญกดดูถ้าเห็นไม่ชัด) จาก https://en.wikipedia.org/wiki/Stellar_evolution:

ดาวมวลน้อย (ประมาณ 0.02-0.08 เท่ามวลดวงอาทิตย์) เป็น brown dwarf (ดาวแคระน้ำตาล) จะมีชีวิตยืนยาวเป็นแสนล้าน-ล้านล้านปี อุณหภูมิไม่สูง แสงที่เปล่งอยู่ในช่วงอินฟราเรดเป็นส่วนใหญ่ ถ้าสนใจลองดู 10 Interesting Facts about Brown Dwarf Stars ดูได้ครับ

ดาวมวลกลางๆ (0.08-8 เท่ามวลดวงอาทิตย์, ดวงอาทิตย์เราก็เป็นพวกนี้) จะมีอายุขัยหลายพันล้านถึงหมื่นล้านปี (ดวงอาทิตย์เราน่าจะมีอายุขัยประมาณหมื่นล้านปี) อุณหภูมิสูงปานกลาง เมื่อแก่ลง (แปลงไฮโดรเจนเป็นธาตุอื่นๆไปมากแล้ว) ก็กลายเป็น red giant (ดาวยักษ์แดง) และจะกลายเป็น white dwarf (ดาวแคระขาว) ในที่สุด แต่ระหว่างทางถ้ามีดาวโคจรกันเป็นคู่ก็จะทำให้เกิด type Ia supernova (ซุปเปอร์โนวาประเภท 1a) ได้

ดาวมวลมากๆ (มากกว่า 8 เท่ามวลดวงอาทิตย์) จะมีอายุสั้น ยิ่งมวลมากยิ่งสั้นเพราะนำ้หนักที่กดทับศูนย์กลางเร่งปฏิกริยานิวเคลียร์ให้เร็วมากขึ้น อายุขัยอาจจะประมาณไม่กี่ล้านถึงไม่กี่สิบล้านปี เมื่อแก่จะกลายเป็น red supergiant (ดาวยักษ์ใหญ่แดง) แล้วระเบิดเป็น type II supernova (ซุปเปอร์โนวาประเภท 2) ส่วนแกนกลางที่เหลือจะกลายเป็น neutron star (ดาวนิวตรอน) หรือ black hole (หลุมดำ) ขึ้นอยู่ว่ามวลเริ่มต้นของดาวมากแค่ไหน

ถ้าสนใจเรื่องพวกนี้ ลองดู Playlist ของ Professor Dave ก็ได้ครับ มีหลายตอน ค่อยๆดูไปเรื่อยๆสัปดาห์ละสองสามคลิปก็ได้ ถ้าจดโน้ตไปด้วยก็จะเรียนรู้ได้ดีขึ้น:

ประวัตินิดหน่อยว่าทำไมถึงแจกแจงดาวฤกษ์เป็น OBAFGKM  (จำง่ายๆว่า Oh, Be A Fine Guy(Girl), Kiss Me.):

O จะเป็นพวกร้อนสุด พวก M จะเป็นพวกเย็นสุด ถ้าอยากรู้ประวัติ H-R Diagram (Hertzsprung-Russell Diagram) ที่อยู่ในวิดีโอกดดูที่นี่นะครับ

ภาพสเปคตรัมของแสงจากดาวประเภทต่างๆที่ทีมของ Annie Jump Cannon ศึกษา ในคลิป Cosmos ครับ (ภาพจาก https://blog.sdss.org/2015/11/30/how-sdss-uses-light-to-measure-the-mass-of-stars-in-galaxies/):

อันนี้ความรู้รอบตัวว่าทำไมเราถึงเห็นดาวเป็นแฉกๆทั้งๆที่ดวงดาวจริงๆเป็นทรงกลมครับ:

คำถามจากเด็กๆว่าดาวใกล้ๆจะเป็น supernova แล้วทำให้เราตายไหม เชิญดูคลิปโดยนักดาราศาสตร์มาเล่าให้ฟังว่าดาวไหนน่าจะเป็น supernova บ้างครับ:

คำถามจากเด็กๆเรื่องเราวัดระยะทางไกลๆในอวกาศได้อย่างไร ควรศึกษาเรื่อง cosmic distance ladder ครับ:

วันนี้เราคุยกันถึงคลิปวิดีโอ Cosmos Ep. 7: The Clean Room ที่เด็กๆไปดูกันที่บ้านในสัปดาห์ที่แล้ว เกี่ยวกับการประมาณอายุโลกเท่ากับประมาณสี่พันห้าร้อยล้านปีด้วยเทคนิกดูการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี

ครึ่งชีวิต (หรือ half-life) คือเวลาที่สารกัมมันตภาพรังสีเปลี่ยนไปเป็นสารอื่นๆครึ่งหนึ่ง ยกตัวอย่างแบบง่ายสุดก็เช่นถ้าสาร A เปลี่ยนร่างกลายเป็นสาร B ที่อยู่คงตัวไม่เปลี่ยนแปลงด้วยครึ่งชีวิตเท่ากับ 1 วัน และเราเริ่มต้นด้วยสาร A 1,000 กรัม และสาร B 0 กรัม เมื่อผ่านไปหนึ่งวัน สาร A จะลดไปครึ่งหนึ่งเหลือ 500 กรัม และกลายเป็นสาร B ไปประมาณ 500 กรัม เมื่อผ่านไปสองวันสาร A ก็จะลดลงไปอีกครึ่งจากที่เหลือ กลายเป็น 250 กรัม และสาร B กลายเป็นประมาณ 750 กรัม เมื่อผ่านไป 3 วัน สาร A ก็จะลดลงอีกครึ่งหนึ่งของที่เหลือ กลายเป็น 125 กรัม ผ่านไปสี่วันเหลือ 62.5  กรัม ผ่านไปห้าวันเหลือ 31.25  กรัม  ดังนี้ไปเรื่อยๆ

ในกรณีสาร A และ B ข้างต้น ถ้าเรารู้สัดส่วนระหว่าง A และ B และรู้ค่าครึ่งชีวิต เราก็สามารถคำนวณได้ว่าเวลาผ่านไปนานเท่าไรจึงจะเห็นอัตราส่วนที่เราพบ เช่นถ้าเราพบว่าในตัวอย่างเรามีสาร B ประมาณ 750 กรัมและสาร A ประมาณ 250 กรัม เราก็คำนวณได้ว่าเวลาต้องผ่านไป 2 วันจากตอนเริ่มต้นที่ตอนแรกมีแต่สาร A อย่างเดียว

เทคนิกประมาณเวลาโดยดูการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสีนี้เรียกว่า Radiometric dating ถ้าสนใจลองเข้าไปอ่านกันครับ (อาจต้องรอเป็นมัธยมปลายก่อนถึงจะเข้าใจคณิตศาสตร์ที่เกี่ยวข้อง)

Clair Patterson ดูกรณีสาร A คือยูเรเนียม-238/ยูเรเนียม-235 และสาร B คือตะกั่ว-206/ตะกั่ว-207 ที่มีครี่งชีวิตเท่ากับ 4.47 พันล้านปี/710 ล้านปีโดยตรวจหาสาร A และ B ในอุกกาบาตที่เป็นซากเหลืออยู่ในระบบสุริยะ ไม่ได้รวมตัวเป็นดาวเคราะห์  พบว่าอายุโลกเท่ากับประมาณ 4.5 พันล้านปีครับ

ถ้าสนใจลองดูประวัติเบื้องต้นของอายุโลกได้ที่นี่ครับ มีการประมาณด้วยความรู้ต่างๆเท่าที่มีในยุคต่างๆ เช่นประมาณจากคัมภีร์, จากการสูญเสียความร้อนของลูกโลกร้อน, จากการยุบตัวของก๊าซกลายเป็นดวงอาทิตย์, จากการโคจรของดวงจันทร์ทำให้โลกหมุนช้าลง, จากขบวนการทำให้น้ำทะเลเค็ม, จนมาถึงวิธีปัจจุบันซึ่งน่าจะถูกต้องที่สุดโดยการวัดการสลายตัวของธาตุกัมมันภาพรังสี

งานของ Patterson ทำให้เขาพบด้วยว่ามีตะกั่วปนเปื้อนมากมายแถวๆผิวโลก พบว่าตะกั่วเหล่านี้มาจากน้ำมันเชื้อเพลิงที่เติม Tetraethyllead เพื่อเพิมสมรรถนะเครื่องยนต์ ในที่สุดตอนนี้น้ำมันรถก็ไม่ใส่สารเคมีที่มีตะกั่วเป็นส่วนประกอบแล้วหลังจากใช้มาหลายสิบปี

ต่อไปคือลิงก์ที่น่าสนใจต่างๆที่พาดพิงระหว่างการเรียนครับ เด็กๆแวะเข้าไปดูกันนะครับ บางอันสั้น บางอันยาว อันไหนยาวไปก็อ่านส่วน Intro ไปก่อนก็ได้ครับ:

How Did Scientists Calculate the Age of Earth?

ใช้ Carbon-14 และ Uranium-238 วัดเวลาที่ผ่านไป อธิบายโดย Professor Dave:

ทำไมตะกั่วถึงถูกใส่เข้าไปในน้ำมันเชื้อเพลิง หรืออ่านจากลิงก์นี้ก็ได้ครับ:

ทำไมถึงใช้ตะกั่วในน้ำมันเชื้อเพลิงอยู่หลายสิบปี และลิงก์เกี่ยวกับอาชญากรรมและตะกั่ว

ตะกั่วเป็นพิษในร่างกายอย่างไร

การทำงานของเครื่องยนต์:

เจาะนำ้แข็งเพื่อดูสภาพแวดล้อมในอดีต

ถ้าสนใจตัวอย่างว่าธาตุต่างๆถูกใช้อย่างไร ไปที่เว็บ PeriodicTable.com แล้วกดดูธาตุแต่ละตัว

Homeopathy คืออะไร และทำไมคุณไม่ควรถูกหลอกให้ใช้

วันนี้เราคุยกันถึงคลิปวิดีโอ Cosmos Ep. 6: Deeper, Deeper, Deeper Still ที่เด็กๆไปดูกันที่บ้านในสัปดาห์ที่แล้ว เกี่ยวกับส่วนประกอบเล็กๆที่รวมกันเป็นสิ่งต่างๆในจักรวาลของเราครับ

แนะนำให้เด็กๆเข้าไปดู Scale of the Universe 2 นะครับ เลื่อนดูขนาดสิ่งของต่างๆในจักรวาล หรือลง App ใน iOS ที่ https://itunes.apple.com/us/app/the-scale-of-the-universe-2/id1062423259?mt=8  หน้าตาจะประมาณนี้ครับ:

Thales เมื่อ 2,500 ปีที่แล้ว มีไอเดียว่าปรากฎการณ์ต่างๆเกิดจากกฏเกณฑ์ของธรรมชาติ ไม่ได้เกิดจากการดลบันดาลของใครหรืออะไร ความคิดอันนี้ทำให้เราพยายามเข้าใจธรรมชาติว่าทำงานอย่างไร สะสมความรู้ต่างๆเพิ่มขึ้น แล้วใช้ความรู้เรื่องกฎเกณฑ์ธรรมชาติเหล่านี้สร้างเทคโนโลยีและสิ่งประดิษฐ์ต่างๆ ซึ่งได้ประสิทธิผลมากมาย ต่างกับการขอให้สิ่งศักดิ์สิทธิ์ดลบันดาลให้

Democritus หลังจาก Thales ประมาณ 100 ปี คาดว่าสิ่งต่างๆรอบตัวต้องมีส่วนประกอบเล็กที่สุด เรียกว่าอะตอม (atom, แปลว่าแบ่งไม่ได้, ตัดไม่ได้) ปัจจุบันเราพบว่าสิ่งต่างๆประกอบด้วยอะตอมจริงๆ แต่อะตอมยังมีชิ้นส่วนภายใน ประกอบด้วยอิเล็กตรอน (electron) โปรตอน (proton) นิวตรอน (neutron)

โปรตอน และนิวตรอน มีชิ้นส่วนภายในเรียกว่าควาร์ก (quark)

ความรู้ปัจจุบันของเราเข้าใจว่าอิเล็กตรอนและควาร์กไม่มีชิ้นส่วนภายในแล้ว

อะตอมมีโปรตอนและนิวตรอนจับตัวกันอยู่ตรงกลางเรียกว่านิวเคลียส มีอิเล็กตรอนอยู่รอบๆวิ่งไปมา ขนาดของนิวเคลียสจะเป็นขนาดประมาณ 1/แสน เท่าของขนาดอะตอม และมวลกว่า 99.9% ของอะตอมจะอยู่ในนิวเคลียส เนื่องจากอิเล็กตรอนมีมวลน้อยกว่าโปรตอนหรืออิเล็กตรอนเกือบๆสองพันเท่า

ถ้าสนใจเรื่องอะตอม ลองเข้าไปอ่านที่ Atoms in Motion ดูนะครับ

สิ่งของต่างๆประกอบด้วยอะตอมหลากหลายชนิด (เรารู้จักแล้ว 118 ชนิด ดูตารางธาตุที่นี่นะครับ) อะตอมต่อกันเป็นแบบต่างๆ แบบแต่ละแบบเรียกว่าโมเลกุล โมเลกุลต่างๆมาเรียงกันให้เหมาะสมก็จะเป็นสิ่งซับซ้อนมีชีวิตได้ มีอารมณ์ ความคิด ความรักได้

ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสงของพืชมีประมาณไม่กี่เปอร์เซ็นต์เท่านั้น คือถ้ามีพลังงานในแสงตกลงมา 100 ส่วน พืชจะเอาไปสังเคราะห์เป็นอาหารและสารเคมีอื่นๆเพียงไม่กี่เปอร์เซ็นต์ ถ้าเราเข้าใจขบวนการสังเคราะห์แสงและปรับปรุงให้ดีขึ้นได้ เราน่าจะแก้ปัญหาหลายๆอย่างบนโลกได้

แนะนำคลิปดูสิ่งมีชีวิตเล็กๆกินอาหารดังนี้ครับ:

แนะนำให้ดูคลิปว่าเรารับรสชาติอย่างไรดังในคลิปเหล่านี้:

คลิปนี้คือมอธที่ดาร์วินทำนายว่าต้องมีลิ้นยาวเป็นฟุตครับ:

ถ้าเด็กๆสนใจเรื่องนิวตริโนลองดูคลิปนี้ครับ:

คลิปนี้อธิบายว่านิวตริโนช่วยให้เราหา Supernova ได้อย่างไร:

ถ้าสนใจแรงพื้นฐานทั้งสี่ในธรรมชาติลองดูคลิปนี้ครับ: