5 พ.ค. 2021 เวลา 07:44 • วิทยาศาสตร์ & เทคโนโลยี
การระบุตำแหน่งวัตถุท้องฟ้าอย่างเป็นระบบ
ในการเริ่มต้นศึกษาดาราศาสตร์อย่างจริงจัง การระบุตำแหน่งวัตถุท้องฟ้าอย่างถูกต้องเป็นสิ่งที่จำเป็นอย่างยิ่ง ทักษะดังกล่าวเปรียบได้กับการเริ่มต้นศึกษาภูมิศาสตร์บนโลกและการสำรวจด้วยการกางแผนที่ออกมาดูว่าสถานที่ใดอยู่ตรงไหน ห่างจากสถานที่อื่นๆเท่าใด เพื่อให้เห็นภาพรวมทั้งหมด
บทความนี้อาจจะไม่ได้อ่านสนุกเพลิดเพลินนัก แต่มีความจำเป็นอย่างยิ่งสำหรับผู้ที่เริ่มต้นศึกษาดาราศาสตร์ เพราะมันจะนำไปสู่การทำความเข้าใจวัตถุท้องฟ้าที่ลึกซึ้งขึ้นไปในอนาคต
วิธีที่เราใช้ในการบอกตำแหน่งบนโลก คือการใช้เส้นละติจูดและลองติจูด ซึ่งทุกคนน่าจะรู้จักกันดีอยู่แล้ว ระบบการบอกตำแหน่งวัตถุท้องฟ้าก็คล้ายๆกัน ด้วยการจินตนาการว่าเส้นละติจูดและลองติจูดบนโลกถูกขยายให้ใหญ่ขึ้นจนไปแปะอยู่บนทรงกลมท้องฟ้าที่ครอบโลกเราเอาไว้ เท่านี้ก็จะได้เส้นละติจูดและลองติจูดบนท้องฟ้า ซึ่งใช้ในการบอกตำแหน่งดาวในลักษณะเดียวกับการบอกตำแหน่งบนโลก
- เส้นละติจูดที่ขยายไปบนท้องฟ้า เรียกว่า เดคลิเนชัน (declination เรียกย่อๆว่า dec) จะระบุตำแหน่งเหนือ-ใต้ของทรงกลมท้องฟ้า
- เส้นลองติจูดที่ขยายไปบนท้องฟ้า เรียกว่า ไรต์แอสเซนชัน (Right ascension เรียกย่อๆว่า RA) จะระบุตำแหน่งตะวันออกตะวันตกของทรงกลมท้องฟ้า
ดังนั้น เดค จึงแบ่งทรงกลมท้องฟ้าออกเป็นส่วนๆโดยเริ่มจากเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าไปยังขั้วฟ้า (celestial pole) ซึ่งเส้นศูนย์สูตรฟ้า เป็นวงกลมที่อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรโลกพอดี ส่วนขั้วฟ้านั้นมีสองขั้วได้แก่ ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่เหนือขั้วโลกเหนือขึ้นไปพอดี และขั้วฟ้าใต้ก็จะอยู่เหนือขั้วโลกใต้พอดีเช่นกัน
ส่วน ไรต์แอสเซนชัน นั้นจะเริ่มจากศูนย์องศา วนไป จนครบ 360 องศา โดยตำแหน่ง 0 องศานั้นเป็นจุดพิเศษที่เรียกว่า วสันตวิษุวัต หรือ Vernal equinox
1
ในภาพนี้จะเห็นว่าบนท้องกลมท้องฟ้า มีกริดบอกตำแหน่ง ซึ่งเส้นศูนย์สูตรฟ้า อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรโลก
จุดวสันตวิษุวัต คืออะไร?
ดวงอาทิตย์นั้นมีการเปลี่ยนตำแหน่งไปตามกลุ่มดาวต่างๆ โดยแต่ละวันมันจะขยับไปราวๆ 1 องศา เหตุที่เราเห็นดวงอาทิตย์เปลี่ยนตำแหน่งไปตามกลุ่มดาวเป็นผลมาจากการที่โลกของเราโคจรรอบดวงอาทิตย์ เส้นทางที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนไปตามกลุ่มดาวต่างๆเรียกว่า เส้นสุริยะวิถี (ecliptic) ซึ่งมีลักษณะเป็นวงกลมอยู่บนทรงกลมท้องฟ้า
ระนาบของเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า จะทำมุมกับระนาบเส้นสุริยะวิถี 23.5 องศา ซึ่งมันก็คือมุมที่แกนหมุนของโลกเอียงนั่นเอง
ในช่วงเวลาหนึ่งปี ดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่มาอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า 2 ครั้ง โดยตำแหน่งทั้งสองก็คือ จุดตัดระหว่างเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้ากับเส้นสุริยะวิถี ถ้าดวงอาทิตย์มาอยู่บนเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้าและกำลังจะข้ามจากซีกฟ้าใต้มายังซีกฟ้าเหนือ จุดดังกล่าวเรียกว่า วสันตวิษุวัต (vernal equinox) หรือ spring equinox เพราะวันนั้นจะเป็นวันที่ซีกโลกเหนือเข้าสู่ฤดูใบไม้ผลิ
เนื่องจากจุดนี้เป็นจุดที่มีความพิเศษบนท้องฟ้า ทำให้มันถูกกำหนดให้เป็น Right ascension ที่ 0 และที่น่าสนใจคือ ในหลายๆวัฒนธรรมกำหนดให้วันนั้นเป็นวันขึ้นปีใหม่ด้วย
ส่วนอีกจุดเป็นจุดที่ดวงอาทิตย์จะเคลื่อนจากซีกฟ้าเหนือไปยังซีกฟ้าใต้ เรียกว่าจุด ศารทวิษุวัต(autumnal equinox) ซึ่งซีกโลกเหนือกำลังจะเข้าสู่ฤดูใบไม้ร่วง
อย่างไรก็ตามค่า ไรต์แอสเซนชัน อาจบอกเป็นมุมชั่วโมง (Hour angle) โดย 24 ชั่วโมง = 360 องศา ดังนั้น 1 มุมชั่วโมงจะเท่ากับ 15 องศา นั่นหมายความว่า เมื่อเวลาผ่านไป 1 ชั่วโมงวัตถุจะหมุนไปได้ 15 องศานั่นเอง
เส้นประในภาพคือ เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า ส่วนเส้นสีเหลืองคือเส้นทางการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ จะเห็นว่าวงกลมทั้งสองตัดกันสองจุด คือ  spring equinox หรือ autumnal equinox
เรามาดูตัวอย่างเพื่อทำความเข้าใจเพิ่มเติมกัน ครับ
- กรุงเทพ ฯ อยู่ที่ตำแหน่งละติจูดประมาณ 14 องศาเหนือ ดังนั้นคนที่กรุงเทพ ฯ จะสังเกตเห็นขั้วฟ้าเหนืออยู่สูงจากขอบฟ้า 14 องศา วัตถุท้องฟ้าหมุนไปรอบๆ ขั้วฟ้าเหนือ โดยที่วัตถุท้องฟ้าที่อยู่รอบๆขั้วฟ้าเหนือ 14 องศา จะไม่มีวันตกจากขอบฟ้าเลย บริเวณดังกล่าวเรียกว่า Circumpolar
- ถ้าเราอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรพอดีเป๊ะ เราจะเห็นขั้วฟ้าเหนืออยู่ที่ขอบฟ้าพอดี
- ถ้าเราอยู่ที่ขั้วโลกเหนือ เราจะเห็นขั้วฟ้าเหนือที่ตำแหน่งเหนือศีรษะพอดี
จะเห็นได้ว่าตำแหน่งของขั้วฟ้าเหนือนั้น แตกต่างกันไปตามละติจูดของผู้สังเกตบนโลก และถ้าผู้สังเกตอยู่ที่ละติจูดเดียวกัน แต่คนละลองติจูด ย่อมสังเกตเห็นขั้วฟ้าอยู่สูงจากขอบฟ้าขึ้นมาเท่ากันด้วย
ภาพซ้าย= ผู้สังเกตอยู่ขั้วโลกเหนือ เห็นขั้วฟ้าเหนือกลางศีรษะ , ภาพกลาง = ผู้สังเกตอยู่ที่เส้นศูนย์สูตร เห็นขั้วฟ้าเหนืออยู่ที่ขอบฟ้าพอดี , ภาพขวา ผู้สังเกตอยู่ที่ละติจูดใดๆ เห็นขั้วฟ้าเหนือสูงจากขอบฟ้าเท่าละติจูดนั้น
- ถ้าวัตถุท้องฟ้ามีค่า dec ตรงกับละติจูดของผู้สังเกตบนโลก จะมีบางเวลาที่วัตถุนั้นเคลื่อนมาอยู่ตำแหน่งเหนือศีรษะของผู้สังเกต(Zenith) เช่น กาแล็กซีแอนโดรเมดา อยู่ในตำแหน่งdec ราว +41 องศาเหนือนิดๆ ส่วนกรุงโรมที่อิตาลีอยู่ที่ละติจูด 42 องศาเหนือ ซึ่งใกล้เคียงกัน ดังนั้นจะมีบางเวลาที่คนที่กรุงโรมสังเกตเห็น กาแล็กซีแอนโดรเมดาอยู่เหนือศีรษะ
ผมหวังว่าถ้าอ่านแล้วทำความเข้าใจบทความนี้อย่างเต็มที่ย่อมช่วยในการระบุตำแหน่งวัตถุท้องฟ้าในแผนที่ดาวได้ จะให้ดีก็วาดภาพประกอบเหล่านี้ลงไปในสมุดเพื่อความเข้าใจเพิ่มขึ้นและชัดเจนยิ่งขึ้นครับ
โฆษณา