ID4: จะเกิดอะไรขึ้นถ้ายานยักษ์ขนาดดวงดาวมาจอดบนพื้นโลก

บทความนี้มีที่มาจากที่ตา Zodiac28 ของห้องหว้ากอนี่ละแกตื๊อว่า เขียนเรื่องก๊อดซิลล่าก็แล้ว หุ่นยนต์ยักษ์ก็แล้ว ดาวมรณะก็แล้ว เขียนเรื่องเกี่ยวกับวิทยาศาสตร์ของยาน ID4 มันซะหน่อยน่า แต่ ไอ้เรื่องยาน ID4 นี่ วงการวิทย์เขาสับกันเละจนไม่มีบทความจะแกะ ถ้าจะเขียนก็ต้องเขียนเป็นบทความต้นแบบเอง ซึ่ง มันเหนื่อยตายหอง เพราะไอ้การเขียนบทความต้นแบบมันก็คือการเขียนบทความวิชาเกรียนดีๆนี่เอง จะไม่อ่านง่ายแบบพวก Infographic ที่คนเอามาย่อยจากบทความวิชาเกรียนอีกที แต่ก็เอาวะ ป่านนี้ ผ่านมาปีนึงแล้วไม่มีใครเขียน เราก็ต้องเสียสละปล่อยไก่ เอ๊ย เขียนบทความวิแคะมันสักหน่อย เผื่อให้เด็กๆนักเขี่ยได้เอาไปทำ Infographic เรียกไลค์กันง่ายๆกัน

อนึ่ง บทความนี้ อาจถือเป็น EIA หรือ Environmental Impact Assessment ที่แปลว่าการประเมินผลกระทบทางสิ่งแวดล้อม เป็นการประเมินผลกระทบจากการลงจอดของยาน  ที่จะมีต่อระบบนิเวศและการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นต่อธรรมชาติ ของดาวโลกที่เราอาศัยอยู่นี้ ซึ่ง มันจะวายป่วงขนาดไหนก็มาติดตามกันดู

---

รู้จักยาน ID4 Resurgence

รูปที่1: เปรียบเทียบขนาดของยานแม่ ID4 ภาคแรก ภาค Resurgence กับขนาดของโลกและดวงจันทร์
ยานแม่ของ ID4 Resurgence เป็นยานแม่ประเภทยานเก็บเกี่ยวในภาษาอังกฤษเรียกว่า Harvester Mothership ลักษณะของยานนี้จะคล้ายกับยาน นาราด้า ของเผ่าพันธุ์โรมูลันในเรื่อง Star Trek  Type แต่มีขนาดใหญ่กว่ามาก โดยข้อมูลจากวิเกีย สรุปได้ดังต่อไปนี้
http://independenceday.wikia.com/wiki/Harvester_Mothership

ตัวยาน มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 4828 กิโลเมตร มีระบบต้านแรงโน้มถ่วง หัวเจาะพลาสม่า สำหรับเจาะและสูบเอาโลหะหลอมเหลวจากแกนโลกไปใช้เป็นทรัพยากร มีระบบม่านสนามพลัง ในตอนที่ยานแม่ ID4 ลงจอดแล้วเห็นตึกต่างๆถูกดูดลอยขึ้นนี้ เป็นผลจากการใช้ระบบสนามแรงโน้มถ่วงเพื่อเคลียร์พื้นที่ลงจอดของยานนั่นเอง

ความหนาของตัวยาน มีการประเมินไว้ที่ประมาณ 1 ไมล์ หรือ 1.6 กิโลเมตร ซึ่งถ้าอิงจากรูปขนาดของขาหยั่งมันก็น่าจะประมาณนั้น และเราจะประเมินได้ว่า ยาน Harvester Mothership นี้ จะมีปริมาตรอยู่ที่ 2.85x10¹⁶ ลบม  (อ่านว่า สองหมื่นแปดพันห้าร้อยล้านล้านลูกบากศ์เมตร) และจะมีมวลอย่างน้อย 2.85x10¹⁹ กิโลกรัม (อิงว่า ยานแม่ต้องมีพื้นที่ว่างเป็นส่วนใหญ่สำหรับเก็บแกนหินหลอมเหลวจากโลก) และ เราก็พอจะประเมินได้ว่า ยานแม่นี้ จะมีแรงโน้มถ่วงเฉลี่ย อยู่ที่ประมาณ 0.5% ของโลก...เท่านั้นเอง!?!?


รูปที่ 2: การลงจอด สังเกตขนาดของขาหยั่งเทียบกับขนาดของภาคพื้นเราพอจะประเมินความหนาของตัวยานว่า น่าจะหนาประมาณ 1.6 กิโลเมตรได้

ความเร็วลงจอด Need for Speed เร็วกว่านรก
ในวินาที ที่ยาน ID4 เข้าชั้นบรรยากาศ สิ่งที่เกิดขึ้นทันทีคือการแทนที่ปริมาตรของอากาศด้วยตัวมันเอง ในฉากการเข้าชั้นบรรยากาศ เราพอจะเทียบตามสเกลของพื้นโลกว่า ความเร็วในการเข้าชั้นบรรยากาศตามระนาบผิวโลก มันควรอยู่ในช่วง 50 กม ต่อ วินาที และ จากที่เราประเมินว่ายานอวกาศนี้ มีมวลประมาณ 2.85 x 10¹⁹ กิโลกรัม เฉพาะพลังงานจลน์ของตัวยานเอง จากสมการพลังงานจลน์ของท่าน ไอแซค นิวตั้น พลังงานจลน์จะเท่ากับครึ่งหนึ่งของมวลคูณด้วยความเร็วยกกำลังสอง หรือ
     E = 0.5mv²
เราจะคำนวณได้ว่า ยานแม่นี้มีพลังงานจลน์อยู่ 3.564 x 10²⁸ Joule ถ้าถ่ายสู่อากาศของดาวโลกทั้งหมด อากาศจำนวน 5.15 x 10¹⁸ กิโลกรัมนี้ จะมีความเร็วสูงกว่าความเร็วหลุดพ้นของโลกไป 10 เท่า หรือ เฉพาะจากความเร็วของยาน มันก็เพียงพอที่จะเป่าอากาศออกให้หมดจากโลกเลยทีเดียว


รูปที่ 3: ภาพการไถลของตัวยานเข้าชั้นบรรยากาศ ในรูป แสงไฟด้านล่างน่าจะเป็นนิวยอร์ค ซึ่งตัวเมืองมีความยาวถึง 530 กิโลเมตร และพอจะใช้ประเมินความเร็วในการเข้าชั้นบรรยากาศได้ว่า น่าจะมีความเร็วต้นแถวๆ 100 กิโลเมตรต่อวินาที...ตีเซฟสุดๆก็น่าจะไม่น้อยกว่า 50 กิโลเมตรต่อวินาทีแหงๆ นี่มันเร็วกว่าความเร็วหลุดพ้นของโลกอีกนะนั่น!!

แต่เราถือว่า ยานแม่ ID4 นี้ อาจมีระบบควบคุมแรงโน้มถ่วง บางทีกลไกการลงจอดนี้อาจเป็นการถ่ายพลังงานเข้ากับการหมุนของโลกโดยตรง สมการพลังงานเชิงมุมจากการหมุนนั้น มีสูตรว่า พลังงานของการหมุน คือโมเมนต์ความเฉื่อยของวัตถุคูณด้วยความเร็วเชิงมุมยกกำลังสอง หรือ
     E = Iω²
โลก มีพลังงานจากการหมุนรอบตัวเองอยู่ที่ 2.138x10²⁹ Joule การที่ยาน ID4 ถ่ายแรงลงมาเพิ่มให้โลกจำนวน 3.564 x 10²⁸ Joule มันจะทำให้โลกหมุนรอบตัวเองเร็วขึ้น และ เวลาใน 1 วัน จาก 24 ชั่วโมงก็จะเหลือเพียง 22 ชั่วโมงกับประมาณ 10 นาที

หลักการคำนวณ ใครฮาร์ดคอร์ก็กดเข้ามา ถ้าอ่านเอาฮาก็ข้ามๆไปเห้อ
[Spoil] คลิกเพื่อดูข้อความที่ซ่อนไว้จากที่เรารู้ว่า E = Iω² เพราะ โมเมนต์ความเฉื่อย I เป็นการอินติเกรตมวลตลอดช่วงรัศมีความห่าง m.dr ซึ่งเพราะมวลของโลกมีขนาดใหญ่ เราอาจสมมุติให้ค่า โมเมนต์ความเฉื่อยนี้ค่อนข้างคงที่ เราจะสามารถประเมินการเปลี่ยนแปลงของพลังงาน E และความเร็วเชิงมุม ω ด้วยการใช้หลัก Affernity ให้ E₂/E₁ =(ω₂/ω₁)²


การบีบอัดของอากาศขณะลงจอด
แม้ว่า เราจะแก้ปัญหาการเบรกระหว่างลงจอด ทำให้อากาศไม่ถูกพัดกระเจิงหายไปหมด แต่ ระหว่างการลงจอด อากาศ ทางด้านใต้ของยาน ก็จะยังถูกบีบอัดเพราะไหลออกจากใต้ผิวยานนั้นไม่ทัน ก็พื้นที่ใต้ยานมันล่อเข้าไปตั้ง 17 ล้านตารางกิโลเมตร ใหญ่ยังกะรัสเซีย เรารู้ว่า อากาศ ร้อยละ 90% ของโลกอยู่ที่ระดับความสูงไม่เกิน 16 กิโลเมตร และ ท้องยาน ID4 น่าจะอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 3 กิโลเมตร สังเกตจากลักษณะของเมฆ ซึ่งน่าจะเป็นเมฆชั้น  Altocumulus (น่าจะนะ ใครเซียนฝากคอนเฟิร์มด้วย) ซึ่งจะอยู่ที่ระดับความสูงประมาณ 3 กิโลเมตร แม้ ความหนาแน่นอากาศ จะลดลงตามความสูง การบีบอัดอากาศลงเหลือปริมาตร 1 ใน 3 จะทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิได้ในช่วง + 150 องศา ในทางกลับกัน เมื่อยานแม่ เดินทางออกจากพื้นโลก อากาศจะไหลเข้ามาเติมปริมาตรมหาศาลนี้ไม่ทัน และมันสามารถจะทำให้เกิด Super Vacuum ทำให้อุณหภูมิข้างใต้ยาน ลดลงถึง -100 องศาเซลเซียสเอาง่ายๆ พื้นที่ใต้ยานแม่ จะสุกตอนจอดและแช่แข็งเมื่อออกไป

หลักการคำนวณ ... อ่า สำหรับผู้ที่ไม่ได้สนใจการคำนวณอันยุ่งยากเลอะเทอะ ให้ข้ามส่วนนี้ไปเหอะนะ
[Spoil] คลิกเพื่อดูข้อความที่ซ่อนไว้หลักการคำนวณที่เกี่ยวข้อง
เมื่อเราให้ Q = -W โดยที่ Q = Cv.dT =- PdV
เราจะได้ Cv/RT.dT = -1/V.dV และ (T₂/T₁)^Cv/R=V₁/V₂
สำหรับอากาศ ค่า Cv ของก๊าซที่เป็น Diatomic มีค่าคือ 20.8 J/mol.K และ Gas constant R = 8.14 J/mol.K
ถ้า เราให้การบีบอัดปริมาตรลดลง 3 เท่า นั่นคือ V₁/V₂ = 3 และ ให้อุณหภูมิเริ่มต้น T₁ = 273.15 K เราจะได้ T₂ ที่ 424 K หรือ อุณหภูมิเพิ่มขึ้น 150 องศา
และ ถ้าในทางกลับกัน ก็คำนวณดูเอา เมื่อ ปริมาตรอากาศต้องขยายตัว 3 เท่าละนะ



รูปที่ 4: ภาพฝูงบินมุ่งเข้าหายาน ID4 สิ่งที่สังเกตคือ เมฆที่มีลักษณะเป็นริ้วในระนาบเดียวนี้ ถ้าไม่ใช่ Cirrocumulus ก็น่าจะเป็น Altocumulus แต่เพราะยังเห็นเมืองข้างล่างค่อนข้างชัด เลยเดาว่าน่าจะเป็นเมฆชั้น Altocumulus และประเมินได้ว่าความสูงท้องยาน ก็น่าจะแถวๆระดับเมฆชั้นนี้ละ

นอกจากนี้ การลงจอด ของวัตถุทรงแบนแบบยานแม่ ID4 จะมีการรีดอากาศออกจากด้านใต้ ซึ่ง ความเร็วการลงจอดนี้ สมมุติว่า มันลงจอดบนพื้นโลกอย่างนิ่มนวลประมาณความเร็ว 1 กม ต่อ ชั่วโมง เท่ากับว่าใน 1 ชั่วโมง มันจะมีการรีดอากาศจากด้านใต้ให้หนีออกตามแนวด้านข้างของแผ่นจานผีพื้นที่ 17 ล้านตารางกิโลเมตร โดยใน 1 วินาที มันจะต้องรีดอากาศปริมาตร 4900 ลูกบากศ์กิโลเมตรออกทางด้านขาง ความเร็วลมที่อากาศหนีออกจากท้องยานนี้ อาจจะสูงถึง 400 กิโลเมตรต่อ การลงจอดของยาน ID4 ระดับยานแม่นี้ จะก่อให้เกิดซูเปอร์ทอร์นาโดโดยรอบ


รูปที่ 5: Superstorm จากเรื่อง The day after Tomorrow หนังปี 2004 ในกรณีการลงจอดของยานแม่ขนาดยักษ์ เราอาจเห็น Superstorm แบบนี้เกิดขึ้นโดยรอบพื้นที่ลงจอดของยาน http://kodiapps.com/movie-435

ผลกระทบจากแรงโน้มถ่วง ขนาด และ Size Does Very Matter!!
ในหว้ากอเคยมีสารคดีเรื่องสมมุติ ถ้าโลกหยุดหมุน ซึ่งการที่โลกหยุดหมุน น้ำทะเล ที่ปรกติจะป่องที่บริเวณขั้วโลกจากแรงเหวี่ยงหนีศูนย์ไหลกลับไปท่วมทวีปยุโรป และประเทศแถบขั้วโลก ส่วนระดับน้ำที่ถดถอย ประเทศแถบเส้นศูนย์สูตรจะมีสภาพอากาศเหมือนอยู่บนเทือกเขาสูง ในเคสของยาน ID4 ก็จะเกิดผลคล้ายๆกัน แต่รอบนี้ มันเกิดจากแรงโน้มถ่วงของมวลยานที่จอดอยู่บนผิวโลก


รูปที่ 6: ภาพจำลองกรณีที่โลกหยุดหมุน จาก http://www.esri.com/news/arcuser/0610/nospin.html ในกรณีของการลงจอดของยาน ID4 แทนที่ทะเลจะแห้งของที่เส้นศูนย์สูตร จะเป็นว่า น้ำน่าจะไปท่วมที่จุดลงจอดของยาน ID4 ที่อเมริกา และทะเลจะแห้งจนเกิดแผ่นดินผืนใหญ่เชื่อมไทยยาวไปจนถึงนิวซีแลนด์

ด้วยมวลของยาน ID4 ขนาดของมวลมันจะทำให้เกิดทั้งการเบี้ยวศูนย์ สิ่งที่จะเกิดตามมาก็คือ น้ำ ที่เป็นของไหล จะไหลเข้ามาในฝั่งของยาน ID4 เอง ระดับน้ำดังกล่าว อาจสูงได้ในระดับเป็นร้อยเมตร  ตามจุดการลงจอด ยาน ID4 จอดที่ทวีปอเมริกา มันจะส่งผลให้อเมริกาทั้งทวีปจะจมอยู่ใต้น้ำ ส่วนด้านตรงข้าม ทะเลตื้นๆเช่นอ่าวไทย จะแห้งผากไปถึงไหล่ทวีป และเพราะศูนย์ถ่วงของโลกเปลี่ยน อากาศจะไหลไปอีกด้าน ประเทศในแถบเอเชีย จะมีอากาศเบาบางเหมือนอยู่บนยอดเขาสูง

นอกจากนี้...

ด้วยแรงโน้มถ่วงของยาน ID4 Resurgence นอกจากน้ำ และอากาศ ซึ่งสามารถไหลเข้ามารวมที่ตัวยานแล้ว *เปลือกโลกย่อมจะถูกดึงให้เคลื่อนเข้าหาตัวยานในลักษณะของการ Deform แรงเฉือนดังกล่าว จะทำให้เกิดแผ่นไหวและการปะทุของ Ring of Fire ตามแนวตะเข็บเปลือกโลก* [แก้]

โดยสรุป... แล้วละก็ ถ้ายาน Harvesting Mothership ลงจอดบนโลก
* บรรยากาศของโลกจะถูกพัดกระเจิงไปหลายส่วน
* พื้นที่ลงจอดจะถูกอบสุก
* บริเวณโดยรอบพื้นที่ลงจอดจะถูกพายุขนาด Touch of God เป่ากระเจิง
* 1 วันของโลกจะเหลือ 22 ชั่วโมงจากการโดนถ่ายโมเมนตัมจากตัวยาน Harvesting Mothership
* น้ำทะเลจะไหลเข้ามาท่วมทวีปอเมริกาเพื่อรักษาเสถียรภาพของวงโคจรของโลก และอ่าวไทย น่าจะแห้ง
* น่าจะเกิดการปะทุของภูเขาไฟขนาดใหญ่ที่สุดในประวัติศาสตร์เมือเปลือกโลกถูกดึงเคลื่อนเข้าหายานแม่

...ว่ากันแบบนี้แล้ว แทนที่ไอ้พวกมะนาวต่างดุ๊ดนี่จะต้องลงมา ส่งฝูงบินส่งยานรบออกมาถล่มโลก การลงจอดของมันน่าจะสร้างผลกระทบที่เพียงพอจะฆ่ามนุษย์ตายหมดโลกได้แล้ว การต่อกรกับยานแม่สถานีอวกาศขนาดยักษ์เยี่ยงนี้ ควรจะต้องวางแนวป้องกันไว้ตั้งแต่ที่วงโคจรดาวพฤหัส และถ้าเข้าใกล้โลกขนาดลงจอดละก็ เราก็ไม่มีหนทางอะไรที่จะรักษาเผ่าพันธุ์สิ่งมีชีวิตบนโลกไว้ได้ ดาวโลกจะเป็นดาวเคราะห์ที่ตายแล้ว และมนุษย์  ถึงจะโม้ถล่มเอาชนะยานแม่นี่ได้ ก็คงต้องกลายเป็นเผ่าพันธุ์ที่อาศัยอยู่บนโคโลนีอวกาศเป็นแน่แท้