รวมเรื่องจักรวาล (3) สุริยุปราคา

จาก http://www.bloggang.com/viewdiary.php?id=sompop&month=07-2009&date=30&group=5&gblog=32




สาเหตุ 4 ประการที่ทำให้เกิดสุริยุปราคาเต็มดวงได้ยาวนานที่สุด

สุริยุปราคาเต็มดวง คือดวงจันทร์มีขนาดใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ จึงสามารถบังดวงอาทิตย์ได้มิดหมดทั้งดวง ในแต่ละครั้งที่เกิด มีระยะเวลาเต็มดวงนานไม่เท่ากัน สาเหตุมี 4 ประการ ซึ่งก็ขอเริ่มจากสิ่งที่ไกลตัวที่สุด มาหาสิ่งที่ใกล้ตัวที่สุดกัน

1. ดวงอาทิตย์ต้องอยู่ไกลโลกมากที่สุด
เป็นธรรมดาที่สิ่งใดยิ่งอยู่ไกล สิ่งนั้นย้อมมีขนาดเล็กลง ดวงอาทิตย์เป็นสิ่งที่สามารถเปลี่ยนแปลงระยะห่างใกล้ไกลโลกได้ ซึ่งจริงๆแล้วโลกต่างหาก ที่เป็นฝ่ายเปลี่ยนระยะห่างใกล้ไกลนั้น เพราะโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรี โดยโลกสามารถอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ได้ไกลที่สุดถึง 151,116,800 กิโลเมตร ในวันที่ 4 กรกฎาคม ของทุกปี และเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดที่ระยะ 146,145,600 กิโลเมตร ทุกวันที่ 3 มกราคม ของทุกปี โดยสองตำแหน่งนี้จะอยู่ตรงข้ามวงโคจรและตรงข้ามปีกัน


2. ดวงจันทร์ต้องอยู่ใกล้โลกมากที่สุด
ดวงจันทร์คือสิ่งที่ต้องใช้บดบังดวงอาทิตย์ ดังนั้น มันจะบังให้นานที่สุดได้ มันจะต้องมีขนาดใหญ่ที่สุด ซึ่งก็คือต้องอยู่ใกล้โลกที่สุดนั่นเอง ดวงจันทร์ก็โคจรรอบโลกเป็นวงรีเช่นกัน โดยดวงจันทร์สามารถใกล้โลกที่สุดได้ใกล้ 353,600 กิโลเมตร และไกลโลกได้มากที่สุด 404,800 กิโลเมตร วันที่ใกล้และไกลโลกที่สุดของดวงจันทร์ไม่สามารถระบุตายตัวได้ เพราะนับการใกล้โลกที่สุดครั้งนึง ไปหาใกล้โลกที่สุดอีกครั้งนึง ใช้เวลา 27.55455 วัน จึงอยู่ไม่คงที่ในปีปฏิทิน
อย่างไรก็ดี เมื่อดวงจันทร์โคจรมาใกล้โลกมากที่สุด ความเร็วในวงโคจรก็จะเร็วมากขึ้นไปด้วย แต่ระยะเวลาการเต็มดวงที่ระยะใกล้สุดนี้ ก็ยังยาวนานกว่าระยะห่างอื่นอยู่ดีครับ




แต่มันน่าแปลกมั้ยครับ ที่ขนาดปรากฏดวงจันทร์และดวงอาทิตย์บนฟ้า มีขนาดพอๆกัน บังเอิญหรือฟ้าลิขิต


3. แนวคราสต้องอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรมากที่สุด
ข้อนี้มีผลแยกเป็นสองประเด็นย่อยคือ
3.1 เพราะบริเวณเส้นศูนย์สูตรคือบริเวณของโลกที่ป่องออกไปใกล้ดวงจันทร์มากที่สุด จึงล่วงล้ำเข้าไปในกรวยเงามืดได้มากกว่า จึงได้สัมผัสความกว้างของเงามืดได้มากกว่าเล็กน้อย

3.2 เนื่องจากโลกนี้มีการหมุนรอบตัวเอง ทำให้แผ่นดินมีการเคลื่อนที่อยู่เสมอ โดยที่เส้นศูนย์สูตรคือบริเวณที่แผ่นดินเคลื่อนที่เร็วที่สุด คือเร็วถึง 27.9 กิโลเมตร ต่อนาที ในขณะที่ดวงจันทร์มีความเร็วในวงโคจรเฉลี่ยประมาณ 61.4 กิโลเมตร ต่อนาที และที่สำคัญ ทิศทางที่โลกหมุนรอบตัวเอง ก็เป็นทิศทางเดียวกับที่ดวงจันทร์กำลังโคจรไป จึงเป็นทิศทางเดียวกับที่เงามืดกำลังเคลื่อนที่ไปนั่นเอง การหมุนรอบตัวเองของโลกนี้ จึงช่วยให้เราได้แช่อยู่ในเงามืดได้นานที่สุด





4. เวลาเกิดใกล้เที่ยงวันเท่าไร ก็ยิ่งเห็นได้นาน
ในแนวคราสของสุริยุปราคาเส้นหนึ่งนั้น จะเริ่มจากเวลาเช้าของที่หนึ่ง ไปเวลาเที่ยงของอีกที่หนึ่ง และไปสิ้นสุด ณ เวลาเย็นของอีกที่หนึ่ง ที่บริเวณจุดกึ่งกลางของเส้นคราสนี้ จึงเกิดใกล้กับเวลาเที่ยงวันมากที่สุด สำหรับเหตุผลที่จุดกึ่งกลางใกล้เที่ยงวันนี้เกิดสุริยะคราสได้นาน ด้วยเหตุผล 2 ประการเช่นกัน
4.1 เหตุผลเหมือนกับข้อ 3.1 เพราะจุดที่เกิดบริเวณใกล้เที่ยงวันนั้น จะอยู่บริเวณกึ่งกลางของแนวคราส ซึ่งอยู่บนส่วนโค้งของโลกที่ป่องออกไปใกล้ดวงจันทร์มากที่สุด จึงได้สัมผัสกรวยเงามืดที่กว้างที่สุด
ส่วนจุดที่เกิดในเวลาเช้าและเวลาเย็นนั้น เป็นส่วนของโลกที่โค้งลงไป ทำให้ห่างไกลจากกรวยเงามืดลงไป เงามืดจึงแคบกว่า หนำซ้ำ ถ้าระยะห่างดวงจันทร์และดวงอาทิตย์ได้ที่พอดี ปลายแหลมของกรวยเงามืดอาจไปไม่ถึงผิวโลกส่วนนั้นได้ และเกิดเป็นสุริยุปราคาวงแหวนขึ้นมา เรียกว่าสุริยุปราคาแบบ วงแหวน-เต็มดวง ซึ่งเริ่มเกิดเป็นแบบวงแหวน และมาเป็นแบบเต็มดวง และจบด้วยแบบวงแหวนอีกครั้ง โอกาสเกิดสุริยุปราคาแบบนี้น้อยมาก ประมาณ 4% ของรูปแบบการเกิดทั้งหมด







สุริยุปราคาวงแหวน
เป็นปรากฏการณ์ที่จะต้องใช้แว่นส่องดูตลอดปรากฏการณ์ เพราะไม่สามารถดูด้วยตาเปล่าได้เลย จึงไม่น่าสนใจเท่าสุริยุปราคาเต็มดวง

4.2 เหตุผลเหมือนกับข้อ 3.2 เช่นกัน เพราะส่วนของโลกที่เกิดคราสใกล้เที่ยงวัน ผิวโลกส่วนนั้นเคลื่อนที่หมุนรอบตัวเองขนานกับแนวเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ไปในทิศทางเดียวกัน จึงพาเอาผู้สังเกตุแช่อยู่ในเงามืดได้นานที่สุด ในขณะที่ส่วนอื่นๆ ผิวโลกเคลื่อนที่ชี้ขึ้นและมุดลงตามคุณสมบัติของวงกลม แนวการหมุนรอบตัวเองแถวนั้นจึงตัดกับแนวเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ ผู้สังเกตจึงได้แช่อยู่ในคราสมืดตามความเร็วโคจรของดวงจันทร์ที่เป็นจริง แต่ถ้าอยากเห็นสุริยะคราสนานกว่านี้ สามารถขึ้นเครื่องบินไอพ่นติดตามเงามืดไปได้เช่นกัน
สำหรับสุริยุปราคาที่เกิดขึ้นเมื่อล่าสุดในจีนนี้ จีนจะเห็นเต็มดวงได้นานกว่าที่อินเดีย เพราะจีนอยู่ใกล้จุดกึ่งกลางของเส้นคราสมากกว่า โดยระยะเวลาของการเกิดดังที่ได้ขีดเส้นใต้สีแดงเอาไว้ให้ดูในภาพ เริ่มตั้งแต่เห็นนาน 4:06 นาที ไปจนถึง 6:12 นาที และนานที่สุดที่จุดกึ่งกลางคราส เมื่อเลยจุดกึ่งกลางคราสไปแล้ว ระยะเวลาเห็นเต็มดวงจะกลับมาสั้นลงอีก






แถมอีกข้อ ตัวผู้สังเกตุพยายามเดินทางไปใกล้เส้นกึ่งกลางแนวคราสให้มากที่สุดด้วยน่ะคร้าบบบ