ระบบวงโคจรของดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ (Sun - Earth - Moon connection) ทำให้เกิดปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ ในรอบวัน รอบเดือน หรือรอบปี ส่วนใหญ่จะเป็นปรากฏการณ์ทางแสง ได้แก่ กลางวันกลางคืน, ฤดูกาล, ข้างขึ้นข้างแรม, สุริยุปราคา, จันทรุปราคา ส่วนปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจากแรงโน้มถ่วง ได้แก่ น้ำขึ้นน้ำลง
กลางวันกลางคืน
การหมุนรอบตัวเองของโลกจากทิศตะวันตกไปยังทิศตะวันออก ทำให้เกิดกลางวันและกลางคืน ด้านที่หันรับแสงอาทิตย์เป็นกลางวัน ด้านตรงข้ามที่ไม่ได้รับแสงอาทิตย์เป็นกลางคืน  ภาพที่ 1 การเกิดกลางวันกลางคืน เราแบ่งพิกัดเส้นแวง (Longitude) ในแนวเหนือ-ใต้ ออกเป็น 360 เส้น ห่างกันเส้นละ 1 องศา โดยลองจิจูดที่ 0° อยู่ที่ตำบล “กรีนิช” (Greenwich) ในประเทศอังกฤษ แล้วนับไปทางทิศตะวันออกและทิศตะวันตกข้างละ 180° ได้แก่ ลองจิจูดที่ 1° - 180° ตะวันออก และลองจิจูดที่ 1° - 180° ตะวันตก ตามลำดับ เมื่อนำ 360° หารด้วย 24 ชั่วโมง จะได้ว่า ลองกิจูดห่างกัน 15° เวลาต่างกัน 1 ชั่วโมง เวลามาตรฐานของประเทศไทยถือเอาเวลาลองกิจูดที่ 105° ตะวันออก (จังหวัดอุบลราชธานี) จึงเร็วกว่า “เวลาสากล” (Universal Time เขียนย่อว่า UT) ซึ่งเป็นเวลาที่กรีนิชไป 7 ชั่วโมง (105°/15° = 7) เวลามาตรฐานประเทศไทยจึงมีค่า UT+7 เส้นลองกิจูดที่ 180° ตะวันออก และลองกิจูดที่ 180° ตะวันตก เป็นเส้นเดียวกันเรียกว่า “เส้นแบ่งวันสากล” หรือ “International Date Line” (เส้นหนาทางขวามือของภาพที่ 2) หากเราเดินทางข้ามเส้นแบ่งวันจากทิศตะวันออกมายังทิศตะวันตก วันจะเพิ่มขึ้นหนึ่งวัน แต่ถ้าเราเดินทางข้ามเส้นแบ่งวันจากทิศตะวันตกมายังทิศตะวันออก วันจะลดลงหนึ่งวัน  ภาพที่ 2 แผนที่แสดงโซนเวลาของโลก (Time Zone) ตัวอย่างที่ 1
ตัวอย่างที่ 2 ตัวอย่างที่ 3
ตัวอย่างที่ 4 เกร็ดความรู้เรื่องเวลา ที่ควรทราบ
ฤดูกาลฤดูกาล (Season) เกิดจากโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์โดยที่แกนของโลกเอียง 23.5° ในฤดูร้อนโลกเอียงขั้วเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ ทำให้ซีกโลกเหนือกลายเป็นฤดูร้อน และซีกโลกใต้กลายเป็นฤดูหนาว หกเดือนต่อมาโลกโคจรไปอยู่อีกด้านหนึ่งของวงโคจร โลกเอียงขั้วใต้เข้าหาดวงอาทิตย์ (แกนของโลกเอียง 23.5° คงที่ตลอดปี) ทำให้ซีกโลกใต้กลายเป็นฤดูร้อน และซีกโลกเหนือกลายเป็นฤดูหนาว ดังแสดงในภาพที่ 1  ภาพที่ 1 แกนของโลกเอียง 23.5° ขณะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ วันที่ 20 - 21 มิถุนายน เป็นวันครีษมายัน (Summer Solstice) โลกหันซีกโลกเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ ตำแหน่งของดวงอาทิตย์อยู่ค่อนไปทางทิศเหนือ (Dec +23.5°) ดวงอาทิตย์ขึ้นเร็วตกช้า เวลากลางวันยาวกว่ากลางคืน ซีกโลกเหนือเป็นฤดูร้อน วันที่ 22 - 23 กันยายน เป็นวันศารทวิษุวัท (Autumnal Equinox) ดวงอาทิตย์ขึ้นตรงทิศตะวันออกและตกตรงทิศตะวันตกพอดี กลางวันและกลางคืนยาวเท่ากัน ซีกโลกเหนือเป็นฤดูใบไม้ร่วง เนื่องจากโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์์ลดลงเมื่อเทียบกับฤดูร้อน ต้นไม้จึงเริ่มผลัดใบทิ้ง วันที่ 20 - 21 ธันวาคม เป็นวันเหมายัน (Winter Solstice) โลกหันซีกโลกใต้เข้าหาดวงอาทิตย์ (แกนของโลกเอียง 23.5° ตลอดทั้งปี) ตำแหน่งของดวงอาทิตย์อยู่ค่อนไปทางทิศใต้ (Dec -23.5°) ซีกโลกเหนือเป็นฤดูหนาว ดวงอาทิตย์ขึ้นช้าตกเร็ว เวลากลาง วันสั้นกว่ากลางคืน โลกจึงได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์น้อยที่สุด ในเขตละติจูดสูงต้นไม้ทิ้งใบหมด เนื่องจากพลังงานแสงแดดไม่พอสำหรับการสังเคราะห์แสง วันที่ 20 - 21 มีนาคม (Vernal Equinox) ดวง อาทิตย์ขึ้นตรงทิศตะวันออกและตกตรงทิศตะวันตกพอดี กลางวันและกลางคืนยาวเท่ากัน ซีกโลกเหนือเป็นฤดูใบไม้ผลิ เนื่องจากโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์์มากขึ้นเมื่อเทียบกับฤดูหนาว ต้นไม้จึงเริ่มผลิใบเพื่อสังเคราะห์แสงผลิตอาหาร ความแตกต่างของกลางวันและกลางคืน การผลิใบและผลัดใบของต้นไม้ จะมีผลมากในเขตละติจูดสูงๆ เช่น ทวีปยุโรปและอเมริกาเหนือ แต่ในเขตละติจูดต่ำใกล้เส้นศูนย์สูตรจะไม่มีผลมากนัก เนื่องจากดวงอาทิตย์ปรากฏเป็นมุมสูงใกล้จุดเหนือศีรษะ พื้นผิวโลกได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์มากตลอดทั้งปี ต้นไม้จึงไม่ผลัดใบ ถ้าหากพื้นผิวของโลกมีสภาพเป็นเนื้อเดียวเหมือนกันหมด (ทรงกลมที่สมบูรณ์) ทุกบริเวณของโลกจะมี 4 ฤดูตามที่กล่าวมาแล้วข้างต้น อย่างไรก็ตามพื้นผิวโลกมีสภาพแตกต่างกัน เช่น ภูเขา ที่ราบ ทะเล มหาสมุทร ซึ่งส่งอิทธิพลต่อสภาพลมฟ้าอากาศ ประเทศไทยตั้งอยู่บนคาบสมุทรอินโดจีน ขนาบด้วยมหาสมุทรอินเดียกับทะเลจีนใต้ จึงตกอยู่ในอิทธิพลของลมมรสุม (Monsoon) ทำให้ประเทศไทยมี 3 ฤดู ดังนี้
ข้างขึ้นข้างแรม ข้างขึ้นข้างแรม (The Moon’s Phases) เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เรามองเห็นดวงจันทร์เปลี่ยนแปลงเป็นเสี้ยว บางคืนเสี้ยวเล็ก บางคืนเสี้ยวใหญ่ บางคืนดวงจันทร์สว่างเต็มดวง หรือบางคืนมืดหมดทั้งดวง การที่เรามองเห็นการเปลี่ยนแปลงเช่นนี้เป็นเพราะ ดวงจันทร์มีรูปร่างเป็นทรงกลม ไม่มีแสงในตัวเอง แต่ได้รับแสงจากดวงอาทิตย์ ด้านมืดของดวงจันทร์เกิดจากส่วนโค้งของดวงจันทร์บังแสง ทำให้เกิดเงามืดทางด้านตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ เมื่อมองดูดวงจันทร์จากพื้นโลก เราจึงมองเห็นเสี้ยวของดวงจันทร์มีขนาดเปลี่ยนไปเป็นวงรอบ ใช้เวลา 29.5 วัน  ภาพที่ 1 การเกิดข้างขึ้นข้างแรม คนไทยแบ่งเดือนทางจันทรคติ (Lunar month) ออกเป็น 30 วัน คือ วันขึ้น 1 ค่ำ - วันขึ้น 15 ค่ำ และ วันแรม 1 ค่ำ - วันแรม 15 ค่ำ โดยถือให้วันขึ้น 15 ค่ำ (ดวงจันทร์สว่างเต็มดวง), วันแรม 15 ค่ำ (ดวงจันทร์มืดทั้งดวง), วันแรม 8 ค่ำ และวันขึ้น 8 ค่ำ (ดวงจันทร์สว่างครึ่งดวง) เป็นวันพระ  ภาพที่ 2 กระต่ายบนดวงจันทร์ วิธีสังเกตข้างขึ้นข้างแรม
 ภาพที่ 2 แสงอาทิตย์สะท้อนจากโลก ทำให้เรามองเห็นส่วนมืดของดวงจันทร์ น้ำขึ้นน้ำลงแรงไทดัล เมื่อดาวดวงหนึ่งได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงจากดาวอีกดวงหนึ่ง ด้านที่อยู่ใกล้จะได้ถูกดึงดูดมากกว่าด้านที่อยู่ไกล ความแตกต่างของแรงทั้งด้านจะทำให้เกิดความเครียดภายใน ถ้าเนื้อของดาวไม่แข็งแรงพอก็อาจจะทำให้ดาวแตกได้ ถ้าเนื้อของดาวเป็นหินหนืด ก็จะทำให้ดาวยืดออกเป็นทรงรี เราเรียกแรงภายในที่แตกต่างนี้ว่า แรงไทดัล "Tidal force" ยกตัวอย่างเช่น แรงที่ทำให้ดวงจันทร์บริวารแตกเป็นวงแหวนของดาวเสาร์ แรงที่ทำให้ดาวพุธเป็นทรงรี และแรงที่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลง ซึ่งจะอธิบายดังต่อไปนี้  ภาพที่ 1 เรียงลูกบิลเลียดไว้ในอวกาศ ตาม กฏแปรผกผันยกกำลังสองของนิวตัน แรงโน้มถ่วงระหว่างวัตถุจะลดลง เมื่อวัตถุอยู่ไกลจากกัน ดังนั้นเมื่อเรียงลูกบิลเลียดสามลูกในอวกาศ โดยมีลำดับระยะห่างจากดาวเคราะห์ ดังภาพที่ 1 แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 3 มากกว่า แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 2 และมากกว่า แรงโน้มถ่วงระหว่างดาวเคราะห์กับลูกบิลเลียดหมายเลข 1 ตามลำดับ  ภาพที่ 2 ลูกบิลเลียดหมายเลข 3 ถูกดึงดูดมากกว่าหมายเลข 2 และ 1 ตามลำดับ เมื่อเวลาผ่านไป ในภาพที่ 2  ภาพที่ 3 เมื่อเพ่งที่หมายเลข 2 จะดูเหมือนว่าหมายเลข 1 และ 3 แยกออกไป หากเราจ้องมองที่ลูกบิลเลียดหมายเลข 2 ดังภาพที่ 3 จะมองเห็นว่า ระยะทางระหว่างลูกบิลเลียดหมายเลข 1 และ 2” และ ระยะทางระหว่างลูกบิลเลียดหมายเลข 2 และ 3” เพิ่มมากขึ้น เราเรียกแรงที่กระทำให้ลูกบิลเลียดทั้งสามลูกกระจายห่างจากกันนี้ว่า แรงไทดัล การเกิดน้ำขึ้นน้ำลง  ภาพที่ 4 แรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ที่กระทำต่อโลก แรง โน้มถ่วงของดวงจันทร์กระทำ ณ ตำบลต่างๆ ของโลกแตกต่างกัน โดยสามารถวาดลูกศรแสดงขนาดและทิศทางของแรงดึงดูด ซึ่งเกิดจากอิทธิพลความโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ได้ดังภาพที่ 4  ภาพที่ 5 แรงไทดัลบนพื้นผิวโลก เมื่อพิจารณาแรงไทดัล ณ จุดใดๆ ของโลก แรงไทดัลภายในโลกมีขนาดเท่ากับ ความแตกต่างระหว่างแรง ดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อจุดนั้นๆ กับแรงดึงดูดจากดวงจันทร์ที่กระทำต่อศูนย์กลางของโลก ซึ่งสามารถเขียนลูกศรแสดงขนาดและทิศทางของแรงในภาพที่ 5  ภาพที่ 6 แรงไทดัลทำให้เกิดน้ำขี้นน้ำลง เนื่อง จากเปลือกโลกเป็นของแข็ง จึงไม่สามารถยืดหยุ่นตัวไปตามแรงไทดัลซึ่งเกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ ได้ แต่ทว่าพื้นผิวส่วนใหญ่ของโลกปกคลุมด้วยน้ำในมหาสมุทร จึงปรับตัวเป็นรูปทรงรี ตามแรงไทดัลที่เกิดขึ้น (ดังรูปที่ 3 ก) ทำให้เกิดปรากฏการณ์ น้ำขึ้นน้ำลง (Tides) โดยที่ระดับน้ำทะเลจะขึ้นสูงสุด บนด้านที่หันเข้าหาดวงจันทร์และด้านตรงข้ามดวงจันทร์ (ตำแหน่ง H และ H’) และระดับน้ำทะเลจะลงต่ำสุด บนด้านที่ตั้งฉากกับดวงจันทร์ (ตำแหน่ง L และ L’) โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ ทำให้ ณ ตำแหน่งหนึ่งๆ บนพื้นผิวโลก จึงเคลื่อนผ่านบริเวณที่เกิดน้ำขึ้นและน้ำลงทั้งสองด้าน ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลง วันละ 2 ครั้ง เนื่อง จากดวงจันทร์โคจรรอบโลก ขณะที่โลกเองก็หมุนรอบตัวเอง จึงทำให้เรามองเห็นดวงจันทร์ขึ้นช้าไปวันละ 50 นาที หนึ่งวันมีน้ำขึ้น 2 ครั้ง ดังนั้นน้ำขึ้นครั้งต่อไปจะต้องบวกไปอีก 12 ชั่วโมง 25 นาที เช่น น้ำขึ้นครั้งล่าสุดน้ำขึ้นเวลา 24.00 น. น้ำขึ้นครั้งต่อไปประมาณเวลา 12.25 น. นำ้ขึ้นในวันถัดไปก็จะประมาณเวลา 00.50 น.  ภาพที่ 7 ภาวะน้ำเกิด วันเพ็ญเต็มดวง และในวันเดือนมืด (ขึ้น 15 ค่ำ และแรม 15 ค่ำ) ดวง อาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ อยู่ในแนวเดียวกัน แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เสริมกัน ทำให้แรงไทดัลบนโลกมีแรงมากขึ้น ส่งอิทธิพลให้ ระดับน้ำขึ้นสูงสุดและระดับน้ำลงต่ำสุดแตกต่างกันมาก เรียกว่า น้ำเกิด (Spring tides) ดังภาพที่ 7  ภาพที่ ค ภาวะน้ำตาย ส่วนในวันที่เห็นดวงจันทร์ครึ่งดวง (ขึ้น 8 ค่ำ และ แรม 8 ค่ำ) ดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ อยู่ในแนวตั้งฉากกัน แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ไม่เสริมกัน ทำให้แรงไทดัลบนโลกมีแรงน้อยลง ส่งอิทธิพลให้ ระดับน้ำขึ้นสูงสุดและระดับน้ำลงต่ำสุดไม่แตกต่างกันมาก เรียกว่า น้ำตาย (Neap tides) ดังภาพที่ 8 สุริยุปราคาดวงอาทิตย์มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่าดวงจันทร์ 400 เท่า แต่ดวงอาทิตย์อยู่ห่างจากโลกมากว่าดวงจันทร์ 400 เท่า เราจึงมองเห็นขนาดปรากฏของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์เท่ากันพอดี สุริยุปราคา หรือ สุริยคราส เป็นปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นจากดวงจันทร์โคจรผ่านหน้าดวงอาทิตย์ เราจึงมองเห็นดวงอาทิตย์ค่อยๆ แหว่งมากขึ้น จนกระทั่งมืดมิดหมดดวง และโผล่กลับมาอีกครั้ง คนในสมัยโบราณเชื่อว่า “ราหูอมดวงอาทิตย์” สุริยุปราคาจะเกิดขึ้นเฉพาะในวันแรม 15 ค่ำ แต่ไม่เกิดขึ้นทุกเดือน เนื่องจากระนาบที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ และระนาบที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก มิใช่ระนาบเดียวกัน หากตัดกันเป็นมุม 5 องศา (ภาพที่ 1) ดังนั้นโอกาสที่จะเกิดสุริยุปราคาบนพื้นผิวโลก จึงมีเพียงประมาณปีละ 1 ครั้ง และเกิดไม่ซ้ำที่กัน เนื่องจากเงาของดวงจันทร์ที่ทาบไปบนพื้นผิวโลกครอบคลุมพื้นที่ขนาดเล็ก และโลกหมุนรอบตัวเองอย่างรวดเร็ว  ภาพที่ 1 ระนาบวงโคจรของดวงจันทร์ ตัดกับ ระนาบวงโคจรของโลก เป็นมุม 5° เงาของดวงจันทร์ ดวงจันทร์บังแสงจากดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดเงา 2 ชนิด คือ เงามืด และเงามัว
 ภาพที่ 2 การเกิดสุริยุปราคา ประเภทของสุริยุปราคา เนื่องจากวงโคจรของดวงจันทร์รอบโลกเป็นรูปวงรี ระนาบวงโคจรของดวงจันทร์และระนาบวงโคจรของโลกไม่ซ้อนทับกันพอดี จึงทำให้เกิดสุริยุปราคาได้ 3 แบบ ดังนี้
หมายเหตุ: เนื่องจากแสงอาทิตย์มีพลังงานสูงมาก การสังเกตสุริยุปราคาจะต้องใช้แผ่นกรองแสงอาทิตย์ (Solar Filter) ที่สร้างขึ้นเพื่อใช้ในการสังเกตการณ์โดยเฉพาะ การสังเกตการณ์ด้วยตาเปล่าจะกระทำได้เฉพาะช่วงเวลาที่เกิดสุริยุปราคาเต็ม ดวงเท่านัั้น จันทรุปราคา
|
0 ความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น