ท้องฟ้าในเวลากลางคืนไม่ใช่ท้องฟ้าที่มืดสนิทเช่นในอดีต ส่วนหนึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงทางธรรมชาติ เช่น แสงเรืองและความชื้นในอากาศ แต่อีกปัจจัยใหญ่ๆ เป็นผลมาจากกิจวัตรประจำวันของมนุษย์ เช่น ฝุ่น ควัน มลภาวะทางแสง ซึ่งจะมีปริมาณมากน้อยขึ้นอยู่กับลักษณะทางสังคมนั้นๆ และนับวันปัจจัยเหล่านี้ยิ่งส่งผลให้ท้องฟ้ายามค่ำคืนสว่างเพิ่มขึ้น และแผ่ขยายพื้นที่ออกเป็นวงกว้าง ส่งผลกระทบต่อทัศนวิสัยของท้องฟ้าเวลากลางคืนและกิจกรรมทางดาราศาสตร์ ทั้งการศึกษาวิจัย เก็บข้อมูล หรือแม้แต่ความสวยงามบนท้องฟ้า
ในทางดาราศาสตร์ จึงมีหลักเกณฑ์สำหรับวัดค่าทัศนวิสัยและความมืดของท้องฟ้าในเวลากลางคืน ว่ามีความเหมาะสมต่อการทำกิจกรรม สังเกตการณ์ และเก็บข้อมูลทางดาราศาสตร์มากน้อยเพียงใด เรียกว่า “การวัดค่าคุณภาพท้องฟ้า”
ค่าคุณภาพท้องฟ้า มีหน่วยเป็น แมกนิจูดต่อพื้นที่ (magnitude/arcsec^2 : mpsas) ยิ่งมีค่าคุณภาพท้องฟ้าที่มาก ท้องฟ้าจะมืดและสามารถสังเกตเห็นดวงดาวที่มีความสว่างน้อยๆได้ดี เช่น ที่ค่าคุณภาพท้องฟ้า 21 mpsas ท้องฟ้าจะปรากฏดาวที่มีความสว่างน้อยให้เห็นเยอะกว่า ที่ค่า 20 mpsas มากกว่า 2,000 ดวง สามารถสังเกตเห็น กาแล็กซี กระจุกดาว ได้ชัดเจน รวมถึงส่งผลต่อภาพถ่ายทางดาราศาสตร์ให้มีความสวยงาม และคมชัดมากขึ้น
การวัดค่าคุณภาพท้องฟ้าหลักๆ มีด้วยกัน 2 วิธี คือ
วิธีที่ 1 การตรวจวัดด้วยอุปกรณ์ Sky Quality Meter (SQM) เป็นอุปกรณ์วัดแสงของท้องฟ้าที่ตกกระทบบนชิพเซนเซอร์ และวัดจำนวนโฟตอนเทียบกับค่ามาตรฐาน ทำให้การวัดค่าด้วยอุปกรณ์มีความแม่นยำและสะดวกต่อการใช้งานอย่างมาก อุปกรณ์บางรุ่นสามารถติดตั้งถาวร เพื่อให้สามารถเก็บข้อมูลคุณภาพท้องฟ้าได้ต่อเนื่อง มีประโยชน์ในการศึกษาการเปลี่ยนแปลงความสว่างของท้องฟ้าในระยะยาว
รูปที่ 1 อุปกรณ์วัดค่าคุณภาพท้องฟ้า (Sky Quality Meter)
วิธีที่ 2 คือ การสังเกตดาวฤกษ์ที่สว่างน้อยที่สุดด้วยตาเปล่า (Naked-Eye Magnitude limited: NEML) เป็นการวัดค่าคุณภาพของท้องฟ้า จากค่าอันดับความสว่างของดาวฤกษ์ที่สว่างน้อยสุดที่ผู้สังเกตสามารถมองเห็นได้ด้วยตาเปล่า และแปลงค่าอันดับความสว่างของดาวฤกษ์เทียบกับอุปกรณ์ SQM อีกครั้งหนึ่ง วิธีการนี้นิยมใช้สำหรับประมาณค่าคุณภาพท้องฟ้าเบื้องต้นเท่านั้น เนื่องจากการสังเกตการณ์ด้วยตาเปล่าอาจคลาดเคลื่อนจากหลายๆสาเหตุ เช่น ประสิทธิภาพการมองเห็นของผู้สังเกตแตกต่างกัน สายตาที่ปรับไม่ชินกับความมืด หรือแสงสว่างจากพื้นที่รอบๆแยงสายตาทำให้ประสิทธิภาพในการมองเห็นลดลง เป็นต้น
รูปที่ 2 ตัวอย่างตารางเปรียบเทียบค่าคุณภาพท้องฟ้าจากวิธีการวัด NEML และ SQM
(https://www.bbastrodesigns.com/SQMandNELMconverter.html)
อย่างไรก็ดี การวัดค่าคุณภาพท้องฟ้า จำเป็นต้องคำนึงถึงปัจจัยอื่นที่ส่งผลต่อความสว่างของท้องฟ้าด้วย เช่น แสงจันทร์ ความชื้นในอากาศ ปริมาณฝุ่น เมฆ และ ความสูงดาวฤกษ์ที่สังเกตจากขอบฟ้า ดังนั้น ในทางดาราศาสตร์ จึงนิยมเก็บข้อมูลต่อเนื่องหลายๆเดือน เพื่อให้ค่าคุณภาพท้องฟ้าที่สามารถบ่งชี้ทัศนวิสัยของท้องฟ้าในพื้นที่นั้นได้อย่างแท้จริง หรือในทางกลับกันสามารถสะท้อนพฤติกรรมการใช้แสงสว่างบริเวณพื้นที่นั้นๆได้อีกด้วย
ปัจจุบันในประเทศไทย มีหน่วยงานภาครัฐและภาคเอกชนหลายหน่วยงานที่มีการจัดกิจกรรมทางดาราศาสตร์ ทั้งในแง่เพื่อการศึกษาเรียนรู้และการท่องเที่ยวเชิงพานิช สถานที่ที่มีระบบการวัดค่าคุณภาพท้องฟ้า ก็เหมือนมีตัวเลขที่บ่งบอกมาตรฐานว่าพื้นที่มีทัศนวิสัยและความมืดของท้องฟ้าเหมาะสมเพียงใด และเพิ่มความมั่นใจให้แก่ผู้ที่อยากเข้าไปสัมผัสความงดงามของดวงดาวบนท้องฟ้ายามค่ำคืนได้อีกด้วย
สมาคมอนุรักษ์ท้องฟ้ามืดสากล (International darksky association: IDA) ระบุว่า พื้นที่ที่มีค่าคุณภาพท้องฟ้า มากกว่า 20 แมกนิจูด เป็นสถานที่ที่ท้องฟ้ามีความมืดเหมาะสมต่อการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ ห่างไกลจากมลภาวะทางแสง ที่ส่งผลกระทบต่อสุขภาพของคนในพื้นที่ สัตว์ป่า ระบบนิเวศ และการสิ้นเปลืองของพลังงานไฟฟ้า ปัจจุบันมีสถานที่กว่า 130 แห่งทั่วโลก ที่ร่วมอนุรักษ์ความมืดของท้องฟ้าและจัดตั้งเป็น เขตอนุรักษ์ท้องฟ้ามืด (Dark Sky Researve) เช่น เขตสงวนท้องฟ้ามืดอาโอรากิ แมคเคนซี ประเทศนิวซีแลนด์ ที่มีค่าคุณภาพท้องฟ้าสูงถึง 21.5 แมกนิจูด อีกทั้งยังผลักดันให้ชุมชนสร้างรายได้จากบริการแหล่งท่องเที่ยวทางดาราศาสตร์ ดึงดูดนักท่องเที่ยวเพิ่มขึ้นเฉลี่ยปีละ 10% จนปี 2019 มีนักท่องเที่ยวเข้าใช้บริการมากกว่า 900,000 คน
เรียบเรียง:
เจษฎา กีรติภารัตน์
เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ – สดร.
ข้อมูลอ้างอิง: An Investigation of LED Street Lighting’s Impact on Sky Glow
