ไขปริศนาทําไมน้ําถึงกลายเป็นก้อนกลมลอยเคว้งได้เมื่ออยู่ในอวกาศ

เคยสังเกตภาพจากห้องสมุดอวกาศหรือคลิปวิดีโอจากสถานีอวกาศนานาชาติกันไหม

ที่นักบินอวกาศมักจะโชว์การดื่มน้ําหรือเล่นกับหยดน้ําที่เปลี่ยนรูปร่างไปจากตอนอยู่บนโลกอย่างสิ้นเชิง

น้ําบนโลกของเราจะไหลไปตามแรงโน้มถ่วงและปรับตัวตามรูปทรงของภาชนะที่รองรับเสมอ แต่เมื่อไหร่ที่ออกไปนอกชั้นบรรยากาศโลกหรือเข้าสู่สภาวะแรงโน้มถ่วงต่ํา

น้ําจะรวมตัวกันเป็นก้อนกลมใสลอยไปมาเหมือนลูกบอลเล็กๆ

ซึ่งปรากฏการณ์นี้มีคําอธิบายทางวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจอยู่เบื้องหลังหลักการสําคัญที่เป็นตัวกําหนดรูปร่างของน้ําในสภาวะไร้น้ําหนัก ไม่ใช่แรงโน้มถ่วง

แต่เป็นสิ่งที่เรียกว่า แรงตึงผิว ของของเหลว

แรงตึงผิวเปรียบเสมือนฟิล์มบางๆ ที่ปกคลุมผิวของน้ําเอาไว้ โมเลกุลของน้ําที่อยู่ตรงกลางหยดจะถูกดึงดูดเข้าหากันจากทุกทิศทางเท่าๆ กัน

ขณะที่โมเลกุลที่อยู่บริเวณผิวหน้าจะถูกดึงเข้าหาโมเลกุลที่อยู่ข้างในเท่านั้น

ทําให้ผิวหน้าของน้ําพยายามหดตัวเองให้เหลือน้อยที่สุดเท่าที่จะทําได้ เพื่อลดพลังงานศักย์ของผิวหน้าและรักษาเสถียรภาพของโมเลกุลเอาไว้

รูปร่างที่ประหยัดพื้นที่ผิวได้มากที่สุดในทางเรขาคณิตก็คือทรงกลม

ดังนั้นเมื่อไม่มีแรงโน้มถ่วงมาดึงให้แผ่ออกหรือไหลลงตามที่ต่ํา น้ําจึงเลือกที่จะหดตัวเข้าหากันจนกลายเป็นก้อนกลมที่สมบูรณ์แบบ

แตกต่างจากตอนที่เราอยู่บนโลกซึ่งแรงโน้มถ่วงมีอิทธิพลสูงมาก

แรงนี้จะดึงวัตถุทุกอย่างลงสู่พื้นโลกทําให้น้ําไหลกระจายตัวและเสียรูปร่างไปตามแรงดึงดูดจนเรามองไม่เห็นพลังของแรงตึงผิวในชีวิตประจําวันมากนัก

เมื่ออยู่ในสภาวะที่ไร้แรงกดทับจากน้ําหนักของตัวเอง

แรงยึดเหนี่ยวระหว่างโมเลกุลจึงแสดงฤทธิ์เดชของมันได้อย่างเต็มที่ เราอาจจะสงสัยต่อว่าแล้วทําไมถึงไม่เป็นรูปทรงอื่น

การที่น้ํากลายเป็นทรงกลมนั้นเป็นการจัดเรียงตัวที่มีพลังงานต่ําที่สุดและสมดุลที่สุด

หากหยดน้ํามีขนาดใหญ่ขึ้น แรงตึงผิวอาจจะต่อสู้กับแรงรบกวนภายนอกได้ยากขึ้น แต่โดยรวมแล้วตราบใดที่แรงภายนอกไม่ได้มากระทํา

น้ําก็จะคงสภาพก้อนกลมนี้เอาไว้ได้นานจนกว่าจะมีการรบกวน

ภาพที่เห็นนักบินอวกาศหยิบน้ํามากินทีละก้อนจึงเป็นตัวอย่างที่ชัดเจนมากว่ากฎทางฟิสิกส์นั้นเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรเมื่อสภาพแวดล้อมเปลี่ยนไป

กฎเดียวกันนี้ยังใช้ได้กับของเหลวชนิดอื่นที่มีสมบัติใกล้เคียงกัน

ไม่ใช่แค่น้ําเท่านั้น นี่เป็นเพียงหนึ่งในเรื่องราวความมหัศจรรย์ของอวกาศที่ทําให้เราเห็นว่าธรรมชาติทํางานภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกันได้เพียงใด

และความเข้าใจเรื่องแรงตึงผิวนี้ยังถูกนําไปต่อยอดใช้ในงานวิจัยหลายอย่างบนสถานีอวกาศ

ทั้งการศึกษาเรื่องการแลกเปลี่ยนความร้อนและการไหลของของเหลวในสภาวะที่ไม่มีแรงโน้มถ่วงมาเกี่ยวข้อง

การที่น้ําลอยเป็นก้อนในอวกาศจึงไม่ใช่แค่เรื่องแปลกตา แต่มันคือบทเรียนฟิสิกส์ชิ้นใหญ่ที่ช่วยเปิดมุมมองใหม่ให้กับวิทยาศาสตร์และการใช้ชีวิตของมนุษย์ในพรมแ

ดนที่ไม่มีวันสิ้นสุดแห่งนี้