เขียนเรื่อง กล้องโทรทรรศน์ James Webb ที่จะถูกส่งไปยังจุด L2 เลยได้รื้อฟื้นเรื่องจุดลากรานจ์ (Lagrange Points) มาอีกครั้ง
จำได้ว่าเคยได้ยินเรื่องจุดลากรานจ์ครั้งแรกจาก Gundam (น่าจะเป็น Gundam Wing ที่มี Operation Meteor ส่งคนจากอาณานิคม 5 แห่ง จากจุดลากรานจ์ทั้ง 5) สมัยก่อนอ่านชื่อผิดด้วย อ่านว่าจุด “แลกเรนจ์” ตามภาษาอังกฤษ (อายจัง 555)
ประวัติการค้นพบ
Lagrange Point ตั้งชื่อตามนักคณิตศาสตร์ชาวอิตาเลียน-ฝรั่งเศส (เกิดที่อิตาลี ไปอยู่ที่ปรัสเซีย แล้วตายที่ฝรั่งเศส) ชื่อ Joseph-Louis Lagrange ซึ่งเป็นผู้ศึกษา ค้นพบ และนำเสนอทฤษฎีเรื่องจุดลากรานจ์
Lagrange เป็นลูกศิษย์ของนักคณิตศาสตร์ชื่อดัง Leonhard Euler ซึ่งนักเรียนส่วนใหญ่รู้จักจากค่า e (Euler’s number) ที่ใช้ในเรื่อง logarithm ซึ่งทั้งสองคนมีงานค้นคว้าร่วมกันในหลายเรื่อง เช่น Euler–Lagrange equation และการค้นพบจุดลากรานจ์ก็เช่นกัน คือ Euler ค้นพบจุด L1-L3 ก่อน แล้ว Lagrange เป็นคนเจอ L4-L5
อะไรคือจุดลากรานจ์
จุดลากรานจ์ เป็นจุดที่แรงดึงดูดระหว่างวัตถุขนาดใหญ่ 2 ชิ้นมีความสมดุลกันพอดี ทำให้เราสามารถนำวัตถุชิ้นที่สามไปวางไว้ตำแหน่งนั้น แล้วสามารถพยากรณ์วงโคจรของวัตถุชิ้นที่สามได้
ปัญหาเรื่องวัตถุสามชิ้น (Three-body problem) เป็นเรื่องที่ศึกษากันมานานในโลกฟิสิกส์นิวตัน เพราะการโคจรของวัตถุ 2 ชิ้น (two-body problem) เช่น โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ หรือ ดวงจันทร์โคจรรอบโลก เป็นสิ่งที่ไม่ซับซ้อนมากนัก
แต่พอเราเพิ่มวัตถุชิ้นที่สามเข้ามา มีแรงดึงดูดระหว่างกันที่ซับซ้อนขึ้นอีกมาก พฤติกรรมการโคจรของวัตถุทั้งสามชิ้นจึงสับสนมาก
Three-body problem เป็นชื่อเรียกที่หมายถึงวัตถุอะไรก็ได้ แต่ในกรณีเฉพาะ เรามักพูดถึงวัตถุในสุริยะจักรวาล เช่น ดวงอาทิตย์-โลก หรือ ดวงอาทิตย์-ดาวพฤหัส
สิ่งที่ Euler และ Lagrange ค้นพบคือ ในกรณีของดวงอาทิตย์-โลก หรือ ดวงอาทิตย์-ดาวพฤหัส จะมีตำแหน่งที่เกิดความสมดุลจากแรงดึงดูดของวัตถุขนาดใหญ่ 2 ชิ้นอยู่ทั้งหมด 5 จุด
จุดลากรานจ์ทั้ง 5 จุด
จุดลากรานจ์ทั้ง 5 จุด มีความแตกต่างกันโดยธรรมชาติ
- L1 อยู่ตรงกลางระหว่างวัตถุขนาดใหญ่ 2 ชิ้น เป็นจุดที่แรงดึงดูดสองแรงสมดุลกันพอดี ในแง่ดาราศาสตร์ เหมาะกับการวางดาวเทียมหรือกล้องโทรทรรศน์ที่ใช้ถ่ายดวงอาทิตย์ เพราะจะหันหน้าเข้าหาดวงอาทิตย์ตลอดเวลา ไม่โดนโลกบัง (ซึ่งปัจจุบันมีกล้องหลายตัวอยู่ในตำแหน่งนี้)
- L2 อยู่ด้านหลังของวัตถุชิ้นที่สอง เหมาะสำหรับวางกล้องโทรทรรศน์ที่มองออกอวกาศด้านนอก เพราะโลกจะบังดวงอาทิตย์ให้ ซึ่งกล้อง James Webb จะมาอยู่ตรงนี้ และมีโครงการอื่นๆ อีกหลายโครงการที่จะมาอยู่ตรงนี้เช่นกัน
- L3 เป็นด้านตรงข้ามของวัตถุชิ้นที่สอง ในกรณีนี้คืออยู่อีกฟากของโลกเลย (ไกลมาก) เคยถูกมองว่ามีดาวเอเลี่ยนอยู่ตรงนี้ (ซึ่งพิสูจน์ว่าไม่มีจริง) ตอนนี้ยังไม่มีประโยชน์ในเชิงวิทยาศาสตร์มากนัก แถมเป็นจุดที่ไม่เสถียรนัก เพราะอาจโดนแรงดึงดูดจากดาวอื่นๆ ที่แรงกว่าโลกได้หากเข้ามาใกล้กว่า
- L4 และ L5 เป็นจุดที่วงโคจรมีเสถียรภาพกว่า L1-L3 เพราะแรงดึงดูดเป็น 3 เหลี่ยม ไม่ได้เป็นแนวตรงมิติเดียวเหมือน L1-L3 จึงเหมาะกับการนำโคโลนี่ หรือวัตถุที่ต้องการเสถียรภาพไปตั้งไว้
ในกรณีของคู่ ดวงอาทิตย์-ดาวพฤหัส ซึ่งเป็นวัตถุสองชิ้นที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ จุด L4-L5 เป็นจุดที่มีเศษดาว (ภาษาอวกาศเรียก trojan asteroids) มากองกันอยู่เยอะมาก ซึ่งนักวิทยาศาสตร์ก็นำสงครามกรุงทรอยมาเปรียบเทียบ คือแบ่งเป็นฝ่ายกรีก (Greek Camp/L4) และฝ่ายทรอย (Trojan Camp/L5)
คลิปอธิบายที่สั้นและเข้าใจง่ายดี
คลิปที่ยาวขึ้น และมีรายละเอียดคณิตศาสตร์มากกว่า (ควรดูคลิปแรกก่อน)