การเคลื่อนที่ของทรงกลมฟ้าในรอบวัน


ตำแหน่งของดาวบนท้องฟ้าเปลี่ยนแปลง (การเคลื่อนที่ของทรงกลมฟ้า) เนื่องจากการหมุนรอบตัวเองของโลก และการที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์  มนุษย์พัฒนาความรู้ทางคณิตศาสตร์จากการสังเกตการณ์ท้องฟ้า   มาสร้างนาฬิกาและปฏิทินเพื่อบอกเวลา  ในบทนี้จะแสดงการคำนวณหาตำแหน่งของดาวอย่างคร่าวๆ ด้วยวิธีบัญญัติไตรยางศ์


การเปลี่ยนแปลงตำแหน่งดาวเนื่องจากโลกหมุนรอบตัวเอง

        โลกหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ ใช้เวลา 24 ชั่วโมง 

        24 ชั่วโมง ตำแหน่งของดาว (RA มุมที่ทำกับขั้วฟ้า) เปลี่ยนแปลง 360° 

        1 ชั่วโมง ตำแหน่งของดาวเปลี่ยนแปลง = 360° / 24 = 15°

        1 นาที ตำแหน่งของดาวเปลี่ยนแปลง = 15° / 60 = 0.25°


ตัวอย่างที่ 1: สมมติว่าวันนี้ดวงอาทิตย์ขึ้นเวลา 06.00 น. อยากทราบว่าเวลา 09.00 น.  ดวงอาทิตย์จะอยู่สูงจากขอบฟ้ากี่องศา 

        ดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออก เวลา 06.00 น. ไปตกยังทิศตะวันตก เวลา 18.00 น. ใช้เวลา 12 ชั่วโมง   คิดเป็นมุมได้ 180° 

        ดังนั้น 1 ชั่วโมง ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ = 180° / 12 = 15° 

        เพราะฉะนั้นเวลา 09.00 น. ดวงอาทิตย์จะอยู่สูงจากขอบฟ้า = (9 – 6) x 15° = 45°

ภาพประกอบคำอธิบายตัวอย่างที่ 1

ตัวอย่างที่ 2: กลุ่มดาวนายพรานอยู่เหนือศีรษะ เวลา 21.00 น. อยากทราบว่ากลุ่มดาวนายพรานจะตกเวลาอะไร 

        ใน 1 ชั่วโมง ดาวบนเส้นศูนย์สูตรฟ้าเคลื่อนที่ไปทางตะวันตก เป็นมุม = 180° / 12 = 15°

        จุดเหนือศีรษะ ทำมุมกับ ขอบฟ้าด้านทิศตะวันตก = 90° 

        ดังนั้นกลุ่มดาวนายพรานจะเคลื่อนไปอยู่ที่ขอบฟ้าด้านทิศตะวันตกใช้เวลา = 90°/15° = 6 ชั่วโมง

เพราะฉะนั้นกลุ่มดาวนายพรานจะตกเวลา = 21.00 + 6.00 (– 24.00) น. = 03.00 น. ของวันรุ่งขึ้น

ภาพประกอบคำอธิบายตัวอย่างที่ 2

ตัวอย่างที่ 3: ถ้ามองเห็นดาวอาทิตย์อยู่สูงเหนือขอบฟ้าด้านทิศตะวันตก เป็นระยะสูง 4 เท่า ของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางดวงอาทิตย์   อยากทราบว่า ดวงอาทิตย์จะสัมผัสขอบฟ้าภายในเวลากี่นาที

        ขนาดเชิงมุมของเส้นผ่านศูนย์กลางดวงอาทิตย์ = 0.5°

        ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไป 4 เท่าของขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง = 4 x 0.5° = 2° 

        1 ชั่วโมง ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ = 180° / 12 = 15° 

        ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ 1° ใช้เวลา = 60/15 นาที = 4 นาที 

ดังนั้น กว่าดวงอาทิตย์จะสัมผัสขอบฟ้าต้องใช้เวลา = 2 x 4 นาที = 8 นาที 

ภาพประกอบคำอธิบายตัวอย่างที่ 3