การเคลื่อนที่ของทรงกลมฟ้า

การเคลื่อนที่ของทรงกลมฟ้า

คนโบราณเชื่อว่า ดวงดาวทั้งหมดบนท้องฟ้าอยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางเท่าๆ กัน โดยดวงดาวเหล่านั้นถูกตรึงอยู่บนผิวของทรงกลมขนาดใหญ่เรียกว่า “ทรงกลมฟ้า” (Celestial sphere) โดยมีโลกอยู่ที่ศูนย์กลางของทรงกลม ทรงกลมฟ้าหมุนรอบโลกจากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก โดยที่โลกหยุดนิ่งอยู่กับที่ไม่เคลื่อนไหว  ปราชญ์ในยุคต่อมาทำการสังเกตได้ละเอียดขึ้นจึงพบว่า ดวงดาวบนท้องฟ้าอยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางที่แตกต่างกัน กลางวันและกลางคืนเกิดจากการหมุนรอบตัวเองของโลกมิใช่การหมุนของทรงกลมฟ้าดังที่เคยเชื่อกันในอดีต
อย่างไรก็ตามในปัจจุบันนักดาราศาสตร์ยังคงใช้ทรงกลมท้องฟ้า เป็นเครื่องมือในการระบุตำแหน่งทางดาราศาสตร์ ทั้งนี้เป็นเพราะหากเราจินตนาการให้โลกเป็นศูนย์กลาง โดยมีทรงกลมฟ้าเคลื่อนที่หมุนรอบ จะทำให้ง่ายต่อการระบุพิกัด หรือเปรียบเทียบตำแหน่งของวัตถุท้องฟ้า และสังเกตการเคลื่อนที่ของวัตถุเหล่านั้นได้ง่ายขึ้น

​พิจารณาภาพที่ 1 

• หากต่อแกนหมุนของโลกออกไปบนท้องฟ้าทั้งสองด้าน เราจะได้จุดสมมติเรียกว่า “ขั้วฟ้าเหนือ” (North celestial pole) และ “ขั้วฟ้าใต้” (South celestial pole) โดยขั้วฟ้าทั้งสองจะมีแกนเดียวกันกับแกนการหมุนรอบตัวเองของโลก และขั้วฟ้าเหนือจะชี้ไปประมาณตำแหน่งของดาวเหนือ ทำให้เรามองเห็นเหมือนว่า ดาวเหนือไม่มีการเคลื่อนที่

• ขยายเส้นศูนย์สูตรโลกออกไปบนท้องฟ้าโดยรอบ เราจะได้เส้นสมมติเรียกว่า “เส้นศูนย์สูตรฟ้า” (Celestial equator)   เส้นศูนย์สูตรฟ้าแบ่งท้องฟ้าออกเป็น “ซีกฟ้าเหนือ” (North hemisphere) และ “ซีกฟ้าใต้” (South hemisphere) เช่นเดียวกับที่เส้นศูนย์สูตรโลกแบ่งโลก 
  ออกเป็นซีกโลกเหนือ และซีกโลกใต้ 

​พิจารณาภาพที่ 2 

• ในความเป็นจริง เราไม่สามารถมองเห็นทรงกลมฟ้าได้ทั้งหมด  เนื่องจากเราอยู่บนพื้นผิวโลก จึงมองเห็นทรงกลมฟ้าได้เพียงครึ่งเดียว และเรียกแนวที่ท้องฟ้าสัมผัสกับพื้นโลกรอบตัวเราว่า “เส้นขอบฟ้า” (Horizon)  ซึ่งเป็นเสมือน เส้นรอบวงบนพื้นราบ ที่มีตัวเราเป็นจุดศูนย์กลาง

• หากลากเส้นโยงจากทิศเหนือมายังทิศใต้ โดยผ่านจุดเหนือศรีษะ จะได้เส้นสมมติซึ่งเรียกว่า “เส้นเมอริเดียน”  (Meridian) 

• หากลากเส้นเชื่อมทิศตะวันออก-ทิศตะวันตก โดยให้เส้นสมมตินั้นเอียงตั้งฉากกับขั้วฟ้าเหนือตลอดเวลา จะได้ “เส้นศูนย์สูตรฟ้า”  ซึ่งแบ่งท้องฟ้าออกเป็นซีกฟ้าเหนือและซีกฟ้าใต้  หากทำการสังเกตการณ์จากประเทศไทย ซึ่งอยู่บนซีกโลกเหนือ จะมองเห็นซีกฟ้าเหนือมีอาณาบริเวณมากกว่าซีกฟ้าใต้เสม

​  เมื่อมองจากพื้นโลกเราจะเห็นทรงกลมท้องฟ้าเคลื่อนที่จากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก  อย่างไรก็ตามเนื่องจากโลกของเราเป็นทรงกลม ดังนั้นมุมมองของการเคลื่อนที่ของทรงกลมท้องฟ้า ย่อมขึ้นอยู่กับตำแหน่งละติจูด (เส้นรุ้ง) ของผู้สังเกตการณ์  เป็นต้นว่า ถ้าผู้สังเกตการณ์อยู่บนเส้นศูนย์สูตร หรือละติจูด 0°    ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่ที่ขอบฟ้าด้านทิศเหนือพอดี

ถ้าผู้สังเกตการณ์อยู่ที่ละติจูดสูงขึ้นไป เช่น ละติจูด 13°    ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่สูงจากขอบฟ้า 13° (ซ่าย) ถ้าผู้สังเกตการณ์อยู่ที่ขั้วโลกเหนือ หรือละติจูด 90°   ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่สูงจากขอบฟ้า 90° (ขวา) เราสามารถสรุปได้ว่า ถ้าผู้สังเกตการณ์อยู่ที่ละติจูดเท่าใด  ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่สูงจากขอบฟ้าเท่ากับละติจูดนั้น

Multiple Choice

• ขยายเส้นศูนย์สูตรโลกออกไปบนท้องฟ้าโดยรอบ เราจะได้เส้นสมมติเรียกว่า

• • เส้นศูนย์สูตรฟ้า

• • รัศมีสูตรฟ้า

• • เส้นรอบวงสูตรฟ้า

• • เส้นผ่านศูนย์กลางสูตรฟ้า

Multiple Select

เมื่อแบ่งท้องฟ้าออกจะได้ (ตอบ 2 คำตอบ)

• • ซีกฟ้าเหนือ

• • ซีกฟ้าใต้

• • ซีกฟ้าตะวันออก

• • ซีกฟ้าตะวันตก

Multiple Choice

• แนวที่ท้องฟ้าสัมผัสกับพื้นโลกรอบตัวเราเรียกว่า

• • เส้นขอบฟ้า

• • เส้นศูนย์สูตรฟ้า

• • เส้นเมอริเดียน

• เส้นสัมผัสขอบฟ้า

Multiple Choice

มุมมองของการเคลื่อนที่ของทรงกลมท้องฟ้า ขึ้นอยู่กับตำแหน่งใดของผู้สังเกตุ

• ตำแหน่งละติจูด

• ตำแหน่งลองติจูด

• ตำแหน่งจุดเหนือหัว

• ตำแหน่งจุดใต้เท้า

Multiple Choice

ข้อใดสรุปผิด

•  เราสามารถสรุปได้ว่า ถ้าผู้สังเกตการณ์อยู่ที่ละติจูดเท่าใด  ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่สูงจากขอบฟ้าเท่ากับละติจูดนั้น

• ผู้สังเกตการณ์อยู่ที่ละติจูดสูงขึ้นไป 15° ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่สูงจากขอบฟ้า 15°

• ผู้สังเกตการณ์อยู่ที่ขั้วโลกเหนือ หรือละติจูด 90°   ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่สูงจากขอบฟ้า 90°

• ผู้สังเกตการณ์อยู่ที่ละติจูดสูงขึ้นไป 15° ขั้วฟ้าเหนือจะอยู่สูงจากขอบฟ้า 75°