ฟิสิกส์ของรอยตีนไดโนเสาร์กับการผจญภัยที่อุทยานธรณีจังหวัดเพชรบูรณ์

27-10-2021 อ่าน 3,531
 
 
 
รอยตีนของไดโนเสาร์
ที่มา Greg Willis

 
          ใครชอบไดโนเสาร์ยกมือขึ้น? ผู้เขียนเชื่อว่าเราทุกคนคงจะเคยถูกใครสักคนถามคำถามนี้เมื่อครั้งยังเป็นเด็กและคงมีหลายคนที่ยกมือขึ้นจนสุดแขน แต่ก่อนที่จะเข้าสู่เนื้อหาของบทความ ผู้เขียนอยากชี้แจงก่อนว่า “รอยตีน” ในที่นี้ไม่ใช่คำหยาบ แต่เป็นคำปกติที่เราใช้เรียกรอยประทับที่เกิดจากตีนของสัตว์ที่เหยียบย่ำลงบนตะกอนที่อ่อนนุ่ม เกิดการสูญเสียน้ำจนแห้งและแข็งตัว แล้วมีตะกอนใหม่เข้ามาทับถม การสึกกร่อนของรอยตีนสามารถบ่งบอกระยะห่างจากแหล่งน้ำและฤดูกาลในพื้นที่ที่ไดโนเสาร์เดินผ่าน ส่วนจำนวนและลักษณะของรอยตีนสามารถบ่งบอกพฤติกรรมทางสังคมของพวกมัน เช่น จำนวนประชากรในฝูง ผู้นำฝูง ลูกฝูง การล่าเหยื่อ ไปจนถึงลักษณะทางสรีรวิทยา กายวิภาคศาสตร์ และวิวัฒนาการ


          หากเราดูภาพยนตร์เรื่อง Jurassic Park จะพบว่ามีหลายฉากที่แสดงให้เห็นรอยตีนของไดโนเสาร์ รอยตีนที่มีรูปร่างกลมและมีเล็บสั้นๆ โผล่ออกมาจะเป็นของพวกซอโรพอด (Sauropod) ที่กินพืช ส่วนรอยตีนเรียวเล็กและมีเล็บแหลมคมจะเป็นของพวกเทอโรพอด (Theropod) ที่กินเนื้อ การศึกษาการเคลื่อนที่ของไดโนเสาร์จากรอยทางเดินที่กลายเป็นฟอสซิล (Fossilized Dinosaur Track) จัดอยู่ในวิชาชีวกลศาสตร์ (Biomechanics) ซึ่งเป็นสาขาหนึ่งของวิชาชีวฟิสิกส์ (Biophysics)

 
การวิเคราะห์แนวรอยตีนและโครงสร้างร่างกายของไดโนเสาร์
ที่มา Robert E. Weems

 
          ผู้ที่ริเริ่มศึกษารอยทางเดินของไดโนเสาร์คือนักสัตววิทยาผู้ล่วงลับนามว่า Robert McNeil Alexander แห่ง University of Leeds โดยเขาได้ศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างรอยตีนของไดโนเสาร์กับอัตราเร็วในการเคลื่อนที่ ตั้งแต่ปี ค.ศ. 1976 และนำมาสร้างเป็นสมการต่อไปนี้
 
สมการคำนวณหาอัตราเร็วในการเคลื่อนที่ของไดโนเสาร์
เมื่อ v คืออัตราเร็วของการเคลื่อนที่ (เมตรต่อวินาที), g คือความเร่งเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก (มีค่า 9.8 เมตรต่อวินาที2), SL (Stride Length) คือระยะก้าวของตีนข้างเดียวกัน (เมตร) และ h คือความยาวของท่อนขา (เมตร)


          นอกจากนี้ Robert McNeil Alexander ยังเสนออีกว่าความยาวของท่อนขาหรือความสูงจากตีนถึงจุดหมุนที่สะโพกมีค่าเท่ากับ 4 เท่าของความยาวตีน (Foot Length หรือ FL) และรูปแบบการเคลื่อนที่ (Gait) สามารถจำแนกด้วยอัตราส่วนของระยะก้าวของตีนใดตีนหนึ่งต่อความยาวของท่อนขา ตามสมการต่อไปนี้
 
สมการคำนวณหาความยาวของท่อนขา
 


สมการคำนวณหารูปแบบการเคลื่อนที่


 
การจำแนกรูปแบบการเคลื่อนที่ของไดโนเสาร์

 
           ตลอดหลายปีที่ผ่านมา สมการที่ Robert McNeil Alexander เสนอไว้ได้ถูกนักวิจัยท่านอื่นๆ นำมาต่อยอดให้มีความแม่นยำและมีตัวแปรเข้ามาเกี่ยวข้องมากขึ้น เช่น ระยะก้าวของตีนคนละข้าง (Pace Length) มุมระหว่างตีนคนละข้าง (Pace Angle) และความสูงของสะโพก (Hip Height)


          แม้ว่าไดโนเสาร์แบบที่เราเห็นในภาพยนตร์จะสูญพันธุ์ไปแล้ว แต่พวกมันก็ทิ้งหลักฐานแห่งบรรพกาลเอาไว้ในรูปของซากดึกดำบรรพ์ทั้งแบบตัวร่าง (Body Fossil) และแบบร่องรอย (Trace Fossil) ให้นักบรรพชีวินวิทยานำมาศึกษา สิ่งที่ผู้เขียนต้องการสื่อก็คือ “เด็กๆ แทบทุกคนเกิดมาพร้อมกับความใฝ่รู้ สิ่งสำคัญคือการรักษาความใฝ่รู้นั้นเอาไว้ แม้ว่าเราจะเติบโตเป็นผู้ใหญ่” พอเห็นผู้เขียนปล่อยประโยคซึ้งๆ ผู้อ่านอย่าเพิ่งคิดว่าบทความจะจบลงเพียงแค่นี้นะครับ เพราะนี่เป็นเพียงช่วงที่หนึ่งของบทความเท่านั้น ส่วนช่วงที่สองของบทความรุ่นน้องของผู้เขียนจะเป็นผู้เล่าแทน โดยเรื่องราวที่เธอจะเล่าคือการผจญภัยที่อุทยานธรณีเพชรบูรณ์ (Phetchabun Geopark)


          ก่อนที่เราจะเข้าสู่เนื้อหาช่วงที่สองของบทความ ผู้เขียนจะขออธิบายเรื่องนิยามของการท่องเที่ยวก่อน การท่องเที่ยว (Tourism) หมายถึงกิจกรรมที่มนุษย์เดินทางออกจากสิ่งแวดล้อมเดิมไปสู่สิ่งแวดล้อมใหม่ เช่น การไปพักผ่อน การไปเยี่ยมญาติ และการไปทัศนศึกษา ซึ่งอาจเป็นการเดินทางระยะสั้นหรือระยะยาวก็ได้ แต่ต้องไม่เป็นการย้ายที่อยู่อย่างถาวรและไม่เป็นการหารายได้ อย่างไรก็ตาม กรอบของคำนิยามดังกล่าวได้เปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา เพราะมีบางอาชีพที่สามารถสร้างรายได้จากการท่องเที่ยว ปัจจุบัน องค์การการท่องเที่ยวโลกแห่งสหประชาชาติ (United Nations World Tourism Organization หรือ UNWTO) ได้แบ่งการท่องเที่ยวออกเป็น 3 รูปแบบ ได้แก่ การท่องเที่ยวเชิงธรรมชาติ (Natural Based Tourism) การท่องเที่ยวเชิงวัฒนธรรม (Cultural Based Tourism) และการท่องเที่ยวเชิงความชอบพิเศษ (Special Interest Tourism) ซึ่งการท่องเที่ยวที่อุทยานธรณีเพชรบูรณ์มีส่วนผสมระหว่างการท่องเที่ยวเชิงวิทยาศาสตร์ (Science Based Tourism) กับการท่องเที่ยวเชิงธรรมชาติ เรียกว่า การท่องเที่ยวเชิงธรณี (Geotourism)


          จังหวัดเพชรบูรณ์เกิดจากเคลื่อนที่เข้าหากันของเปลือกโลกส่วนอนุทวีป 2 แผ่น คือ อินโดไชน่า (Indochina Micro Plate) ทางตะวันออกและชาน-ไทย (Shan-Thai Micro Plate) ทางตะวันตก เมื่อประมาณ 280 ถึง 240 ล้านปีก่อน อุทยานธรณีเพชรบูรณ์มีพื้นที่ครอบคลุมอำเภอน้ำหนาว อำเภอหล่มสัก และอำเภอเมือง แต่กำลังจะมีการขยับขยายอาณาบริเวณเพิ่มขึ้นในอนาคต สำหรับการเดินทาง เราสามารถใช้รถยนต์ส่วนตัวหรือบริการนำเที่ยวที่ทางอุทยานธรณีเพชรบูรณ์จัดเตรียมไว้ให้ ปัจจุบัน อุทยานธรณีเพชรบูรณ์มีแหล่งธรณีวิทยาที่น่าสนใจหลายแห่ง เช่น ภูเขาหินปูนปะการัง ถ้ำใหญ่น้ำหนาว ถ้ำผาหงส์ ถ้ำฤาษีสมบัติ ถ้ำผาโค้ง เลยดั้น ห้วยตอง น้ำหนาวแคนยอน ผาแดง โนนหัวโล้น น้ำตกตาดใหญ่ น้ำตกธารทิพย์ น้ำตกเสาหินอัคนี น้ำพุร้อนโคกปรง แหล่งฟอสซิลแกสโตรพอดที่โคกปรง แหล่งฟอสซิลฟิวซูลินิดที่สำนักสงฆ์เต็มสิบ แหล่งฟอสซิลที่บ้านโภชน์ แหล่งฟอสซิลที่ภูน้ำหยด และผารอยตีนอาร์โคซอร์ที่น้ำหนาว
   
   




 
          สิ่งที่น่าสนใจก็คือรอยตีนของตัวอาร์โคซอร์ (Archosaurs) ซึ่งมีที่มาจากภาษากรีกแปลว่า “กิ้งก่าผู้ครองโลก” สัตว์ดึกดำบรรพ์ชนิดนี้มีลักษณะคล้ายกับจระเข้ที่มีหางสั้น โดยอาร์โคซอร์จะแยกสายวิวัฒนาการเป็นสัตว์จำพวกจระเข้และไดโนเสาร์ รอยตีนอาร์โคซอร์ที่อุทยานธรณีเพชรบูรณ์มีลักษณะเป็นแนวทางเดินบนหน้าผาหินทรายที่มีความลาดเอียงประมาณ 45 องศาและมีความยาวมากกว่า 100 เมตร


          ความหลากหลายและความโดดเด่นทางธรณีวิทยาเหล่านี้ทำให้อุทยานธรณีเพชรบูรณ์เป็นสถานที่ที่เหมาะสมต่อการศึกษาด้านธรณีฟิสิกส์แปรสัณฐาน (Tectonophysics) ธรณีสัณฐานวิทยา (Geomorphology) ธรณีวิทยาโครงสร้าง (Structural Geology) ถ้ำวิทยา (Speleology) และบรรพชีวินวิทยา (Paleontology) ส่วนการศึกษาเกี่ยวกับธรรมชาติและวิทยาศาสตร์ของน้ำตก (Waterfall Study) ยังไม่มีการบัญญัติคำศัพท์อย่างเป็นทางการ ผู้เขียนจึงขอเรียกว่า น้ำตกวิทยา (Waterfallogy) ไปก่อน


          ผู้เขียนทั้งสองอยากบอกว่าจังหวัดเพชรบูรณ์ไม่ได้มีดีแค่เรื่องธรณีวิทยา แต่เรื่องดาราศาสตร์ก็น่าสนใจไม่น้อย เนื่องจากท้องฟ้ายามราตรีของที่นี่เกือบจะมืดสนิท เพราะมีมลภาวะทางแสง (Light Pollution) ค่อนข้างน้อย ดวงดาวบนท้องฟ้าจึงทอประกายแสงอย่างเด่นชัด และเมื่อค่ำคืนของวันที่ 13 มิถุนายน พ.ศ. 2536 ที่บ้านร่องดู่ อำเภอหล่มสักก็มีอุกกาบาตตกลงมา จากการตรวจสอบโดยผู้เชี่ยวชาญพบว่าอุกกาบาตดังกล่าวมีประกายของโลหะ มีความถ่วงจำเพาะสูง และมีรอยไหม้ที่เกิดจากการเสียดสีกับบรรยากาศโลกซึ่งเป็นลักษณะของอุกกาบาตเหล็ก (Iron Meteorite) ส่วนหลุมอุกกาบาตก็ถูกชาวบ้านสร้างเป็นศาลสักการะซึ่งเป็นการสะท้อนให้เห็นความเชื่อท้องถิ่นด้านดาราศาสตร์เชิงวัฒนธรรม (Cultural Astronomy) จากเหตุผลทั้งสองข้อ พื้นที่ดังกล่าวจึงมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นแหล่งการท่องเที่ยวเชิงดาราศาสตร์ (Astrotourism)


          คงจะดีไม่น้อย หากเราสามารถชื่นชมเสน่ห์ของผืนดินและความงดงามของดวงดาวได้ในคราวเดียว อุทยานธรณีเพชรบูรณ์...คือดินแดนที่โลกและสวรรค์เดินทางมาบรรจบกัน
 
บทความโดย

สมาธิ ธรรมศร
ภาควิชาวิทยาศาสตร์พื้นพิภพ มหาวิทยาลัยเกษตรศาสตร์

ณฐพรรณ พวงยะ
บัณฑิตทุน พสวท. องค์การพิพิธภัณฑ์วิทยาศาสตร์แห่งชาติ

CISA certification can be an investment with considerable returns in information systems and cybersecurity. While its exact cost depends on factors like study materials, exam location and membership status, its impact cannot be denied - CISA certification proves your expertise at auditing, controlling and assuring information systems for today's technology-driven world.

learn more about CISA certification cost Consider the CISA cost as an investment towards career advancement and credibility enhancement. This globally-recognized certification proves your ability to assess vulnerabilities, manage risks, and ensure compliance in digital environments. As organizations prioritize the security and integrity of their information systems, CISA-certified professionals have become in high demand as roles within cybersecurity, IT audit, and risk management are prioritized. CISA certification represents an investment in your professional growth, equipping you to handle complex challenges and protect sensitive data in a world where cyber attacks are on the rise. Beyond credential status, this shield equips you to combat evolving risks effectively.
learn more about CISA exam cost เอกสารและสิ่งอ้างอิง