วันพฤหัสบดีที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2556

กลางวันกลางคืน

       กลางวันกลางคืนเกิดขึ้นจากการหมุนรอบตัวเองของโลกจากทิศตะวันตกไปยังทิศตะวันออก ด้านที่หันรับแสงอาทิตย์เป็น “กลางวัน” และด้านตรงข้ามที่ไม่ได้รับแสงอาทิตย์เป็น “กลางคืน”
 
เราแบ่งพิกัดเส้นแวง (Longitude) ในแนวเหนือ-ใต้ ออกเป็น 360 เส้น โดยมี ลองจิจูดที่ 0°
อยู่ที่ ตำบล “กรีนิช” (Greenwich) ประเทศอังกฤษ และนับไปทางตะวันออกและตะวันตกข้างละ 180 อันได้แก่ ลองจิจูดที่ 1° - 180° ตะวันออก และลองจิจูดที่ 1° - 180° ตะวันตก เมื่อนำ 360° หารด้วย 24 ชั่วโมง เส้นลองจิจูดที่ 180° ตะวันออก และลองจิจูดที่ 180° ตะวันตก เป็นเส้นเดียวกันซึ่งเรียกว่า “เส้นแบ่งวันสากล” หรือ “International Date Line” (เส้นหนาทางขวามือของภาพที่ 2) หากเราเดินทางข้ามเส้นแบ่งวันจากทิศตะวันออกมายังทิศตะวันตก วันจะเพิ่มขึ้นหนึ่งวัน แต่ถ้าเราเดินทางข้ามเส้นแบ่งวันจากทิศตะวันตกมายังทิศตะวันออก วันจะลดลงหนึ่งวัน เวลาในแต่ละลองจิจูด จะมีความแตกต่างกันชั่วโมงละ 15° เวลามาตรฐานของประเทศไทยถือเอาเวลาลองจิจูดที่ 105° ตะวันออก (จังหวัดอุบลราชธานี) จึงเร็วกว่า “เวลาสากล” (Universal Time เขียนย่อว่า UT) ซึ่งเป็นเวลาที่ตำบลกรีนิช ไป 7 ชั่วโมง (105°/15° = 7) เวลามาตรฐานประเทศไทยจึงมีค่าเท่ากับ UT+7
เกร็ดความรู้เรื่องเวลา โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์หนึ่งรอบ ใช้เวลา 1 ปี หรือ 365 วัน
เราแบ่งเวลาหนึ่งปี ออกเป็น 12 เดือน ๆ ละ 30 หรือ31 วัน เพื่อให้สอดคล้องกับเดือนทางจันทรคติ ซึ่งดวงจันทร์โคจรรอบโลกหนึ่งรอบใช้เวลาประมาณ 30 วัน
โลกหมุนรอบตัวเองหนึ่งรอบ ใช้เวลา 1 วัน หรือ 24 ชั่วโมง โดยแต่ละชั่วโมงจะถูกแบ่งย่อยออกเป็น 60 นาที และแต่ละนาทีถูกแบ่งอีกเป็น 60 วินาที
 
 
 
ตัวอย่างที่ 1
ถาม: ในวันที่ 24 มกราคมเวลา 18:30 UT. เวลามาตรฐานของประเทศไทยจะเป็นเวลาอะไร
เวลามาตรฐานประเทศไทย = 18:30 + 7:00 = 25:30
ตอบ: เวลามาตรฐานของประเทศไทยจะเป็น วันที่ 25 มกราคม เวลา 01:30 นาฬิกา
ตัวอย่างที่ 2
ถาม: วันที่ 2 มกราคม เวลา 08:00 น. ของประเทศไทย (UT+7)คิดเป็นเวลาสากล (UT = 0) ได้เท่าไร
เวลาประเทศไทยเร็วกว่าเวลาสากล = 7 - 0 = 7 ชั่วโมง
ตอบ: เวลาสากลจะเป็น วันที่ 2 มกราคม เวลา 01:00 UT (08:00 – 07:00)
ตัวอย่างที่ 3
ถาม: วันที่ 2 มกราคม เวลา 08:00 น. ของไทย (UT+7) ตรงกับเวลาอะไรของประเทศญี่ปุ่น (UT+9)
เวลาประเทศญี่ปุ่นเร็วกว่าเวลาประเทศไทย = 9 - 7 = 2 ชั่วโมง
ตอบ: เวลาที่ประเทศญี่ปุ่นจะเป็น วันที่ 2 มกราคม เวลา 10:00 น. (08:00 + 02:00)
ตัวอย่างที่ 4
ถาม: วันที่ 2 มกราคม เวลา 08:00 น. ของไทย (UT+7) ตรงกับเวลาอะไรที่กรุงวอชิงตัน ดีซี (UT-5)
เวลาประเทศไทยเร็วกว่าเวลาที่กรุงวอชิงตัน ดีซี = (+7) - (-5) = 12 ชั่วโมง
ตอบ: เวลาที่กรุงวอชิงตันดีซี จะเป็น วันที่ 1 มกราคม เวลา 20:00 น. (24:00 + 08:00 – 12:00)
 
 
ที่มา :LESA Project
All rights reserved
01/02/2013
 

การเกิดน้ำขึ้นน้ำลง

               น้ำขึ้นน้ำลงคือปรากฏการณ์ที่ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น และลดลงเป็นช่วงๆในแต่ละวัน โดยเกิดจากแรงดึงดูดระหว่างมวลของดวงจันทร์และโลก น้ำขึ้นจะเกิดบนผิวโลกบริเวณที่มีตำแหน่งใกล้ดวงจันทร์และตรงกันข้ามกับตำแหน่งของดวงจันทร์ ส่วนน้ำลงเกิดในพื้นที่บนโลกที่มีพื้นที่ตั้งฉากกับตำแหน่งของดวงจันทร์ เมื่อโลกหมุนรอบตัวเองพื้นที่บนโลกที่มีตำแหน่ง ใกล้ ตรงกันข้าม หรือตั้งฉากกับดวงจันทร์จะมีการเปลี่ยนตำแหน่งไป จึงทำให้พื้นที่หนึ่งๆเกิดน้ำขึ้น น้ำลงวันละ 2 ครั้ง
โดยปกติน้ำทะเลขึ้นวันละ 2 ครั้งและลงวันละ 2 ครั้ง โดยมีช่วงเวลาระหว่างการขึ้น – การลงประมาณ 6 ชั่วโมง 12 นาที ทำให้น้ำขึ้นครั้งแรกถึงครั้งถัดไปห่างกันประมาณ 12 ชั่วโมง 25 นาที และวันถัดไปน้ำจะขึ้นช้าวันละประมาณ 50 นาที เพราะดวงจันทร์เคลื่อนไปอยู่ทางตะวันออกของจุดเดิมเกือบ 13 องศา
การที่วัตถุใดๆจะเคลื่อนที่ได้จะต้องมีแรงมากระทำกับวัตถุนั้น ในกรณีนี้ น้ำในส่วนต่างๆของโลกถูกทำให้เคลื่อนที่โดยแรงโน้มถ่วง (Gravity) ที่เกิดขึ้นจากดวงจันทร์ แรงโน้มถ่วงจากทั้งโลกและดวงจันทร์กระทำซึ่งกันและกัน ทำให้ดวงจันทร์ (คล้ายกับ) โคจรรอบโลก หรือถ้าจะกล่าวให้ถูกต้องก็คือ ทำให้โลกและดวงจันทร์โคจรรอบศูนย์กลางมวลร่วมกัน แต่แรงโน้มถ่วงเป็นแรงที่มีขนาดแปรผกผันกับค่ากำลังสองของระยะห่างระหว่างวัตถุ ดังนั้น แรงโน้มถ่วงที่กระทำระหว่างโลกและดวงจันทร์จึงมีค่าไม่เท่ากันในแต่ละตำแหน่งบนพื้นผิวของโลกและดวงจันทร์ เรียกว่าเป็นแรงไทดัล (Tidal force)
 
รูปที่ 1 แรงโน้มถ่วงระหว่างโลกและดวงจันทร์มีค่าไม่เท่ากันในแต่ละตำแหน่งเรียกเป็นแรงไทดัล
 
 
แรงไทดัลทำให้รูปร่างของโลกและดวงจันทร์ไม่เป็นทรงกลมที่สมบูรณ์ ทำให้โลกมีรูปร่างแป้น คือมีรัศมีในแนวเส้นศูนย์สูตรมากกว่ารัศมีในแนวขั้วโลกเล็กน้อย และทำให้ดวงจันทร์หันด้านเดียวเข้าหาโลกตลอดเวลา มีแก่นกลางที่ไม่อยู่ในตำแหน่งใจกลาง แต่ค่อนมาทางโลกเล็กน้อย และด้วยเหตุนี้เอง น้ำ ซึ่งเป็นองค์ประกอบถึง 2 ใน 3 ของพื้นโลก และเป็นของไหล (Fluid) ที่เคลื่อนที่ไหลเวียนไปได้ทั่วทั้งโลก จึงแสดงผลกระทบจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ให้เห็นอย่างเด่นชัด น้ำที่อยู่ด้านใกล้กับดวงจันทร์จะถูกแรงดึงดูดดึงเข้าไปหาดวงจันทร์มากกว่าน้ำที่อยู่อีกซีกโลกหนึ่ง ดังแสดงในรูปที่ 2 และแสดงด้วยเส้นสีแดงในรูปที่ 3
 
รูปที่ 2 แรงไทดัลที่ตำแหน่ง A มีค่ามากกว่าที่ตำแหน่ง B และที่ตำแหน่ง C แรงไทดัลมีค่าน้อยที่สุด







รูปที่ 3 แรงน้ำขึ้นน้ำลงที่เกิดจากแรงโน้มถ่วงที่ดวงจันทร์กระทำต่อโลกในจุดต่างๆ แสดงด้วยเส้นสีแดง ความเฉื่อยของโลกที่เกิดจากการเคลื่อนที่รอบจุดศูนย์มวลของโลกซึ่งแสดงด้วยลูกศรสีน้ำเงินและผลลัพท์ของแรงทั้งสองทำให้เกิดน้ำขึ้นทั้งในด้านที่หันเข้าหาดวงจันทร์และด้านตรงกันข้าม

ทำให้ด้านที่อยู่ใกล้กับดวงจันทร์เกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้น (High tide) แต่ในขณะเดียวกัน ที่ด้านตรงข้ามกันบนโลก ก็จะเกิดปรากฏการณ์น้ำขึ้นเช่นกัน ทั้งนี้เพราะการเคลื่อนที่ของโลกรอบจุดศูนย์มวล (barycenter) ของระบบโลกและดวงจันทร์ ทำให้โลกเสมือนถูกกระทำด้วยแรงสู่ศูนย์กลางที่เท่ากันทุกตำแหน่งบนโลก (หรืออาจกล่าวได้ว่าเกิดจากความเฉื่อยของโลกเอง) แสดงแรงดังกล่าวด้วยลูกศรสีน้ำเงินในรูปที่ 3 เมื่อรวมผลลัพท์ของแรงทั้งสองจะได้ผลเป็นแรงที่แสดงด้วยลูกศรสีเขียวในรูปที่ 3 เป็นผลให้น้ำที่อยู่อีกด้านหนึ่งที่อยู่ไกลจากดวงจันทร์มากที่สุดเกิดน้ำขึ้นเช่นกัน
ในขณะที่น้ำขึ้นที่บริเวณที่อยู่ใกล้และไกลที่สุดจากดวงจันทร์ น้ำลง (Low tide) ก็เกิดขึ้นพร้อมๆกันที่อีกสองบริเวณบนโลกที่อยู่ในแนวเส้นตั้งฉากกับเส้นที่ลากระหว่างดวงจันทร์และ
ตำแหน่งที่น้ำขึ้นทั้งสองผ่านจุดศูนย์กลางของโลก ดังนั้น ในขณะที่ดวงจันทร์โคจรไปรอบโลก ตำแหน่งต่างๆบนโลกก็จะเกิดน้ำขึ้นสองครั้ง คือเมื่อดวงจันทร์อยู่เหนือบริเวณนั้น และอยู่ใต้บริเวณนั้นพอดี และ เกิดน้ำลงสองครั้งในช่วงเวลาระหว่างน้ำขึ้นแต่ละครั้ง โดยความแตกต่างของระดับน้ำระหว่างการเกิดน้ำขึ้นและน้ำลง อาจสูงถึง 15 เมตร ในทะเลเปิดที่มีลักษณะแคบและยาว หรือเพียงแค่ 1 เมตร ในทะเลทั่วไป
ดวงอาทิตย์ก็มีบทบาทต่อการเกิดน้ำขึ้นน้ำลงเช่นกัน เพราะดวงอาทิตย์ก็มีแรงโน้มถ่วง แต่เนื่องจากดวงอาทิตย์อยู่ไกลจากโลกมาก ผลของแรงไทดัลของดวงอาทิตย์ที่มีต่อการเกิดน้ำขึ้นน้ำลงบนโลกจึงมีแค่เพียงครึ่งหนึ่งของผลจากดวงจันทร์เท่านั้น ในวันเพ็ญ (ขึ้น 15 ค่ำ) หรือวันเดือนมืด (แรม 15 ค่ำ) ดวงจันทร์ โลกและดวงอาทิตย์จะอยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกัน ทำให้แรงไทดัลจากดวงจันทร์และดวงอาทิตย์เสริมหรือหักล้างกันมากที่สุด
ดังนั้น ในวันทั้งสองนี้ น้ำจึงขึ้นสูงที่สุดและลดลงต่ำที่สุด เรียกว่าเป็น น้ำเกิด (Spring tide) (คำว่า Spring ในชื่อภาษาอังกฤษ ไม่ได้หมายถึงฤดูใบไม่ผลิแต่อย่างใด แต่มาจากภาษาเยอรมัน Springen หมายถึง สูงขึ้น) น้ำจะขึ้นสูงสุดและลดลงต่ำสุดเดือนละสองวัน
ส่วนในวันขึ้น 7 (หรือ 8) ค่ำ และแรม 7 (หรือ 8) ค่ำ ดวงจันทร์จะทำมุมตั้งฉากกับดวงอาทิตย์เมื่อมองจากโลก ทำให้แรงไทดัลจากดวงจันทร์และดวงอาทิตย์หักล้างกัน น้ำจึงขึ้นต่ำที่สุดและลงน้อยที่สุด หรือมีความแตกต่างของระดับน้ำที่ขึ้นและลงน้อยที่สุด เรียกว่าเป็น น้ำตาย (Neap tide) ซึ่งจะเกิดขึ้นเดือนละสองวันเช่นกัน



แรงไทดัลไม่เพียงแต่ทำให้เกิดน้ำขึ้นน้ำลงเท่านั้น แต่ยังทำให้โลกหมุนช้าลงทุกวันด้วย เนื่องจากน้ำถูกแรงไทดัลดึงให้เคลื่อนที่ไปตามการโคจรของดวงจันทร์ ในขณะที่โลกก็โคจรรอบตัวเอง ทำให้เกิดแรงเสียดทานระหว่างเปลือกโลกและน้ำ แรงเสียดทานนี้ ทำให้ตำแหน่งที่จะเกิดน้ำขึ้นเลื่อนนำการเคลื่อนที่ของดวงจันทร์ไป ในขณะที่ดวงจันทร์ก็พยายามดึงให้ตำแหน่งน้ำขึ้นอยู่ใต้ดวงจันทร์ แรงดึงนี้ส่งผลให้โลกหมุนรอบตัวเองช้าลง ด้วยอัตราประมาณ 2 มิลลิวินาทีต่อศตวรรษ นั่นหมายถึง เมื่อประมาณ 500 ล้านปีมาแล้ว โลกหมุนรอบตัวเองใช้เวลาเพียง 21 ชั่วโมง และมีถึง 410 วันในหนึ่งปี และโลกในยุคเริ่มแรกนั้น 1 วันสั้นเพียง 6 ชั่วโมงเท่านั้น
ในอนาคตต่อจากนี้ไป โลกจะหมุนรอบตัวเองช้าลงเรื่อยๆ จนในที่สุด เมื่ออัตราการหมุนรอบตัวเองของโลกสอดคล้องกับการโคจรของดวงจันทร์ ที่ 47 วัน ดวงจันทร์จะปรากฏที่ตำแหน่งเดิมบนโลกเสมอ และจะเกิดความแตกต่างระหว่างน้ำขึ้นและน้ำลงเพียงเล็กน้อย เพราะได้รับแรงไทดัลจากดวงอาทิตย์เท่านั้น และเนื่องจากระบบโลกและดวงจันทร์จะต้องมีการอนุรักษ์พลังงานภายใน ทำให้ในขณะที่โลกโคจรช้าลงเรื่อยๆ ดวงจันทร์จะเคลื่อนที่ออกห่างจากโลกเรื่อยๆเช่นกัน

ที่มา: หลักสูตรอบรมครูกลุ่มสูง
เรียบเรียง:ข้อมูลบางส่วนจาก สารานุกรมดาราศาสตร์ออนไลน์

01/02/2013