โลกและดวงดาว

โลก

สัณฐาน และการหมุนรอบตัวเองของโลก

โลกมีสัณฐานกลม โดยโป่งออกที่เส้นศูนย์สูตรและแบนที่ขั้วโลกมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ย 12,766 กิโลเมตร โลกไม่อยู่นิ่งแต่มีการเคลื่อนที่ใน 2 ลักษณะที่สำคัญคือ
หมุนรอบตัวเองรอบละ 1 วันและโคจรรอบดวงอาทิตย์รอบละ 1 ปี วันและปี จึงเกิดจากการเคลื่อนที่ของโลก

ลักษณะการหมุนรอบตัวเองของโลก

โลกหมุนรอบแกนสมมติที่ผ่านขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ แกนสมมตินี้จะชี้ไปยังจุดค่อนข้างจะคงที่บนฟ้า โดยในปัจจุบันแกนที่ผ่านขั้วโลกเหนือชี้ไปยังจุดซึ่งดาวเหนืออยู่ใกล้ ๆทิศทางที่โลกหมุน คือ จากทิศตะวันตกไปทางทิศตะวันออก กล่าวคือหมุนจากทางประเทศพม่ามาทางประเทศไทย การหมุนรอบตัวเองของโลก จึงทำให้เกิดทิศ
โลกหมุนจากทิศตะวันตกไปทิศตะวันออก เพราะฉะนั้นทิศจึงไปกับโลกตลอดเวลา การหมุนรอบตัวเองของโลกนอกจากจะทำให้เกิดทิศแล้ว ยังทำให้เกิดการขึ้น-ตกของดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ ตลอดทั้งดวงดาวทั้งหลายบนฟ้าด้วย

การขึ้น-ตกของดวงดาวในประเทศไทย

เส้นทางการขึ้น-ตกของดวงดาวในประเทศไทยจะขนานกันทุกเส้นและไม่ตั้งฉากกับขอบฟ้า แต่จะเอียงไปทางทิศใต้ โดยเอียงมากที่สุดสำหรับเหนือสุดของประเทศ และเอียงน้อยที่สุดสำหรับใต้สุด ทั้งนี้เพราะความเอียงของเส้นทางขึ้น-ตกขึ้นอยู่กับละติจูด ถ้าอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรโลก เส้นทางจะตั้งฉากกับขอบฟ้า และดาวทุกดวงจะอยู่บนฟ้านาน 12 ชั่วโมงเท่ากัน ไม่ว่าจะขึ้นเฉียงไปทางใต้หรือเฉียงไปทางเหนือของจุดทิศตะวันออกเป็นมุมต่างกันก็ตาม

ในกรณีที่เราอยู่ทางเหนือของ เส้นศูนย์สูตรจะเห็นจุดที่ดาวขึ้นไปสูงสุดบนฟ้าอยู่ห่างไปทางใต้ของเส้นศูนย์สูตรเป็นมุมเท่ากับ
ละติจูดที่เราอยู่    เช่น เมื่ออยู่ที่เส้นศูนย์สูตรดาวที่ขึ้นตรงจุดทิศตะวันออกพอดี จะขึ้นไปสูงสุดตรงจุดเหนือศีรษะ    
และตกตรงจุดทิศตะวันตกพอดี แต่เมื่ออยู่ที่ละติจูด 15 องศาเหนือ (กลาง ๆ ประเทศไทย)    ดาวที่ขึ้นตรงจุดทิศตะวันออก
พอดีจะขึ้นไปสูงสุด ณ จุดที่อยู่ห่างไปทางใต้ของจุดเหนือศีรษะเป็นมุม 15 องศา ก่อนที่จะไปตกตรงจุดทิศตะวันตกพอดี 
รวมเวลาตั้งแต่ขึ้นถึงตก 12 ชั่วโมงพอดี 
ณ  ละติจูด 15 องศาเหนือ ดาวที่ขึ้นเฉียงไปทางใต้ของจุดทิศตะวันออกเป็นมุมเท่าใดจะตกเฉียงไปทางใต้ของจุดทิศตะวันตก
เป็นมุมเท่านั้น โดยดาวจะอยู่บนฟ้าสั้นกว่า 12 ชั่วโมง  ส่วนดาวที่ขึ้นเฉียงไปทางเหนือของจุดทิศตะวันออกเป็นมุมเท่าใด   
 จะตกเฉียงไปทางเหนือของจุดทิศตะวันตกเป็นมุมเท่านั้น  โดยจะอยู่บนฟ้ายาวกว่า 12    ชั่วโมง

เวลา

เมื่อโลกหมุนรอบตัวเองจะเห็นดวงดาวและดวงอาทิตย์ขึ้น-ตก เมื่อดวงอาทิตย์หรือดวงดาวกลับมาอยู่ตำแหน่งเดิม บอกให้ทราบว่าโลกได้หมุนรอบตัวเองแล้ว 1 รอบ หรือ 1 วัน แต่ประเทศต่าง ๆ ไม่เห็นดวงดาวหรือดวงอาทิตย์พร้อมกันเพราะโลกกลม ดังนั้นการกำหนดเวลาเทียบกับดวงอาทิตย์จึงไม่ตรงกัน โลกมีเส้นสมมติที่ใช้เปรียบเทียบเวลาระหว่างประเทศต่าง ๆ ได้ เส้นสมมติดังกล่าวเรียกว่าลองจิจูด ซึ่งเป็นเส้นตั้งฉากกับเส้นศูนย์สูตรโลก และตัดกันที่ขั้วโลก เส้นลองจิจูดวัดเป็นมุมโดยให้ลองจิจูด 0 องศา ผ่านประเทศอังกฤษ หรือลองจิจูดของกรีนิช ประเทศที่อยู่ทางทิศตะวันออกของอังกฤษอยู่บนเส้นลองจิจูดตะวันออก ตั้งแต่ 0 องศาถึง 180 องศาตะวันออก ประเทศที่อยู่ทางทิศตะวันตกของอังกฤษ อยู่บนเส้นลองจิจูด 0 องศาถึง 180 องศาตะวันตก
ลองจิจูด 360 องศา จึงเท่ากับ 24 ชั่วโมง15 องศา จึงเท่ากับ 1 ชั่วโมง หรือ 1 องศา จึงเท่ากับ 4 นาที
เวลามาตรฐานของประเทศไทย
เส้นลองจิจูดที่หารด้วย 15 ลงตัว และผ่านประเทศไทยคือ ลองจิจูด 105 องศาตะวันออก ซึ่งผ่านจังหวัดอุบลราชธานี ตามหลักสากล ประเทศไทยจึงกำหนดเวลามาตรฐานของประเทศตามเส้นลองจิจูด 105 องศาตะวันออก กล่าวคือ ทุกจังหวัดของประเทศไทยต้องตั้งนาฬิกาตามเวลามาตรฐานเดียวกัน คือ 105 องศาเหนือ 7 ชั่วโมงเร็วกว่าอังกฤษ ทั้งนี้เพราะเส้นลองจิจูด 105 องศาตะวันออกเร็วกว่าอังกฤษ 105/15 หรือ 7 ชั่วโมง
ดังนั้น ถ้าเวลามาตรฐานอังกฤษ (GMT) เป็น 05.00 น. จะตรงกับเวลาประเทศไทย 12.00 น.
ถ้าเราทราบลองจิจูดของตำบลต่าง ๆ เราสามารถเปรียบเทียบเวลาเห็นดวงอาทิตย์ของตำบลเหล่านั้นได้ เช่น กรุงเทพมหานครอยู่ที่ลองจิจูด 100.5 องศาตะวันออก จังหวัดอุบลราชธานีอยู่ที่ลองจิจูด 105 องศาตะวันออก เวลาเห็นดวงอาทิตย์ของคนจังหวัดอุบลราชธานี จึงเร็วกว่าคนในกรุงเทพ (105-100.5) X 4 นาที หรือ 18 นาที

การเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์

ขณะที่โลกหมุนรอบตัวเอง โลกก็เคลื่อนหรือโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปด้วย การเคลื่อนรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบใช้เวลา 1 ปี โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยความเร็วที่สูงกว่าจรวด ซึ่งส่งดาวเทียมออกไปนอกโลก ดังนั้นจึงอาจจะเปรียบเทียบได้ว่าโลกเป็นยานอวกาศลำใหญ่ที่โคจรอยู่ในอวกาศรอบดวงอาทิตย์
เมื่อโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์จะเกิด "ระนาบทางโคจรของโลก”ซึ่งหมายถึงพื้นราบที่มีดวงอาทิตย์และโลกอยู่บนพื้นราบเดียวกัน พื้นราบอาจแผ่ออกไปไกลถึงฟ้า เส้นโค้งซึ่งเกิดจากระนาบทางโคจรของโลกไปตัดท้องฟ้าเรียกว่า สุริยวิถี หรือ เส้นอิคลิปติก
แกนที่โลกหมุนรอบซึ่งผ่านขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ไม่ตั้งฉากกับระนาบทางโคจร แต่เอียงจากแนวตั้งฉากเป็นมุมประมาณ 23.5 องศา การเอียงของแกนโลกเช่นนี้จะทำให้ขั้วโลกเหนือหันเข้าหาดวงอาทิตย์ในเดือนมิถุนายน และหันออกจากดวงอาทิตย์ในเดือนธันวาคม
ผลสะท้อนที่เกิดจากการโคจรรอบดวงอาทิตย์ของโลกในลักษณะแกนเอียง
1. เกิดฤดูกาลต่าง ๆ ในซีกโลกเหนือ เดือนมิถุนายน เป็นฤดูร้อน เดือนกันยายน เป็นฤดูใบไม้ร่วง เดือนธันวาคม เป็นฤดูหนาว เดือนมีนาคม เป็นฤดูใบไม้ผลิ
2. กลางวัน กลางคืนยาวไม่เท่ากันตลอดทั้งปี ในซีกโลกเหนือ เดือนมิถุนายน กลางวันยาวกว่ากลางคืน เดือนกันยายน กลางวันเท่ากับกลางคืน เดือนธันวาคม กลางวันสั้นกว่ากลางคืน เดือนมีนาคม กลางวันเท่ากับกลางคืน
3. ดวงอาทิตย์ปรากฏเคลื่อนที่จากตะวันตกไปตะวันออกในหมู่ดาวจักรราศี
4. ดาวประจำที่จะขึ้นเร็วกว่าวันก่อนวันละประมาณ 4 นาที

การบอกตำแหน่งของวัตถุท้องฟ้าโดยอาศัยขอบฟ้าเป็นหลัก

ไม่ว่าเราจะอยู่ที่ใดในโลก เราจะมีขอบฟ้าเสมอซึ่งหมายถึงระดับสายตาที่จรดฟ้ารอบตัวเรา โดยมีจุดสำคัญ 4 จุดได้แก่ทิศทั้ง 4 อยู่ที่ระดับขอบฟ้า จุดสูงสุดของฟ้าอยู่ตรงศีรษะ จึงเรียกว่า จุดเหนือศีรษะ (Zenith)
การบอกตำแหน่งของวัตถุบนฟ้าจะต้องบอกทั้งทิศและความสูงหรือมุมเงยจากขอบฟ้า ในทางดาราศาสตร์มีคำเรียกทิศว่าแอซิมัท (Azimuth) โดยวัดเป็นมุม 0 องศาตรงจุดทิศเหนือ วนขนานกับขอบฟ้าไปทางตะวันออกเป็น 90 องศา วนไปถึงจุดทิศใต้เป็น 180 องศา ถึงจุดทิศตะวันตกเป็น 270 องศา และกลับถึงทิศเหนือ เป็น 360 องศา หรือ 0 องศา ดังนั้นทิศตะวันออกเฉียงเหนือจึงตรงกับแอซิมัท 45 องศา
ส่วนมุมเงยที่ขอบฟ้าเท่ากับ 0 องศา มุมเงยของจุดเหนือศีรษะเท่ากับ 90 องศา ดังนั้น ตำแหน่งทุกแห่งบนฟ้าจึงกำหนดได้ด้วยแอซิมัท และมุมเงย
มุมแอซิมัท หรือ ทิศ คือ มุมราบวัดจากจุดทิศเหนือ (มุมแอซิมัท 0 องศา) เวียนไปทางทิศตะวันออกตามแนวขนานกับขอบฟ้า หรือแนวราบตั้งแต่ 0 -360 องศา เช่นมุมแอซิมัท 45 องศา คือทิศตะวันออกเฉียงเหนือ
มุมเงย คือ มุมที่มองขึ้นสูงจากขอบฟ้า จุดสูงสุดของท้องฟ้า มีมุมเงย 90 องศา เรียกว่า จุดเหนือศีรษะ
เนื่องจากท้องฟ้าจริงมีลักษณะเหมือนครึ่งวงกลม ครอบผู้ดูดาวซึ่งยืนอยู่ที่จุดศูนย์กลาง แต่ในแผนที่ดาวเป็นเพียงแผ่นแบนราบ ทำให้ขอบฟ้าด้านทิศใต้ขยายถ่างออกจากกันมากจนดูเพี้ยนไปจากท้องฟ้าจริง ตรงข้ามกับขอบฟ้าด้านทิศเหนือ ซึ่งหดเข้าหากันเล็กน้อย แต่ดูใกล้เคียงกับฟ้าจริงกว่าทางใต้
แอซิมัท และมุมเงยของดวงดาวใดดวงหนึ่งจะไม่คงที่แต่จะเปลี่ยนแปลงตามเวลาและตำบลที่สังเกต ดังนั้นเมื่อบอกตำแหน่งของดาวเป็นแอซิมัทและมุมเงยต้องบอกสถานที่และเวลาที่เห็นด้วย