Transcript การบอกตำแหน่งของวัตถุบนท้องฟ้า

การบอกตาแหน่ งของวัตถุท้องฟ้ า
จัดทาโดย
นาย กฤษณ์ อภิญญาวิศิษฐ์
53402601 เทคโนโลยีพลังงาน
การบอกตาแหน่ งวัตถุบนท้ องฟ้ า
การบอกตาแหน่ งบนผิวทรงกลมท้องฟ้ าใช้หลักการที่ คล้ายคลึ งกับการ
บอกตาแหน่ งบนโลก คือ ใช้ตาแหน่ งคงที่ บนทรงกลมท้องฟ้ าสาหรับเปรี ยบเทียบ
โดยคานึงถึงความสะดวก ความเหมาะสม ฯลฯ ระบบที่ใช้บอกตาแหน่งบนท้องฟ้ ามี
ดังนี้
- ระบบขอบฟ้ า (horizontal system)
- ระบบศูนย์สูตร (equatorial system)
- ระบบสุ ริยวิถี (ecliptic system)
1.ระบบขอบฟ้ า
ระบบขอบฟ้ า หรื อบางทีเรี ยกว่าระบบอัลติจูดและอะซิ มุท (Altitude and
Azimuth system) เป็ นการบอกตาแหน่ งดาวเพื่อให้รู้ว่าดาวอยู่เหนื อขอบฟ้ า
(celestial horizon) เป็ นระยะทางตามมุมเท่าใด และอยูห่ ่ างจากตาแหน่งเทียบบน
ขอบฟ้ ามากน้อยเพียงใดความหมายของคาที่ใช้ในระบบขอบฟ้ ามีดงั นี้
รู ป ทรงกลมท้องฟ้ าที่ครอบผูส้ ังเกต
รู ป แสดงค่าที่ใช้ในระบบท้องฟ้ า
1.เซนิ ท (zenith) เป็ นตาแหน่งบนทรงกลมท้องฟ้ าที่อยูใ่ นแนวตรงเหนื อศรี ษะ
ของผูส้ ังเกตพอดี
2.เนเดอร์ (nedir) เป็ นตาแหน่งบนทรงกลมท้องฟ้ าที่อยูต่ รงข้ามกับเซนิ ท
3.เส้นขอบฟ้ า (horizon) คือ วงกลมใหญ่บนทรงกลมท้องฟ้ าที่อยูห่ ่ างจากเซนิ ท
และเนเดอร์ เท่ากัน เท่ากับ 90 องศา หรื อ คือแนวระดับสายตา บางทีก็เรี ยกว่าแนวบรรจบ
ของ วงกลมท้องฟ้ าส่ วนบนกับท้องฟ้ าส่ วนล่าง
4.วงกลมดิ่ง (prime vertical) คือ วงกลมใหญ่บนทรงกลมท้องฟ้ าที่ลากผ่าน
เซนิ ทกับเนเดอร์ และตั้งได้ฉากกับเส้นขอบฟ้ าในทางปฏิบตั เราเห็นเพียงครึ่ งวงของวงกลม
ดิ่งเท่านั้น
5.เมริ เดียนท้องฟ้ า (celestial meridian) คื อ วงกลมดิ่ งที่ ผ่านเส้นขอบฟ้ า ณ
ตาแหน่งเหนื อและใต้ ซึ่ งเป็ นเส้นสมมติเส้นหนึ่ งบนท้องฟ้ า เริ่ มจากขอบฟ้ าทิศเหนื อลาก
ขึ้นไปจนถึงเหนือศรี ษะ (zenith) ลากต่อไปจนจรดขอบฟ้ าทิศใต้แบ่งครึ่ งท้องฟ้ าออกเป็ น 2
ส่ วน คือ ซี กตะวันออกและตะวันตก
6.วงกลมดิ่งต้น (prime vertical) คือ วงกลมดิ่งที่ผา่ นเส้นขอบฟ้ า ณ
ตาแหน่งตะวันออกและตะวันตก จะเห็นว่าเมริ เดียนท้องฟ้ าและวงกลมดิ่งต้น
อยูห่ ่ างกัน 90 องศา และวงกลมใหญ่ท้ งั สองก็แบ่งทรงกลมท้องฟ้ าออกเป็ น 4
ส่ วนเท่ากัน
7.อะซิ มุท (azimuth) เป็ นค่าของมุมที่ วดั จากทิ ศเหนื อไปทางทิ ศ
ตะวันออกตามแนวเส้นขอบฟ้ าถึงวงกลมดิ่งที่ลากผ่านดาว การวัดค่าอะซิ มุท
จะมีค่าตั้งแต่ 0 - 360 องศา ปั จจุบนั นิ ยมวัดได้ท้ งั สองทิศ คือ ถ้าตาแหน่ งดาว
อยู่ทางซี กท้องฟ้ าตะวันออกให้วดั มุ มจากทิ ศเหนื อไปทางทิ ศตะวันออกถึ ง
วงกลมดิ่งที่ผา่ นดาว เช่น ค่าอะซิ มุทของดาว A เท่ากับ 160° E แต่ในกรณี ที่
ตาแหน่ งของดาวอยู่ทางซี กท้อ งฟ้ าตะวันตก ให้วดั มุ มจากทิ ศ เหนื อไปทาง
ตะวันตกถึงวงกลมดิ่งที่ผา่ นดาว เป็ นค่าอะซิ มุธของดาว B เท่ากับ 130° W
รู ป แสดงมุมอัลติจูด และมุมอะซิ มุท
8.อัลติจูด (altitude) หรื อมุมเงยหรื อมุมสู งเป็ นระยะทางตามมุม
ที่วดั จากเส้นขอบฟ้ าขึ้นไปตามวงกลมดิ่งที่ผ่านดาวจนถึงดาวดวงนั้น มี
ค่าตั้งแต่ 0 - 90 องศา และมีค่าเฉพาะค่าบวกเท่านั้น (นิ ยมบอกตาแหน่ ง
ดาวที่อยูเ่ หนือเส้นขอบฟ้ าเท่านั้น)
9.ระยะทางจากเซนิท (zenith distance) เป็ นระยะทางตามมุมที่
วัดจากจุดเซนิ ทตามวงกลมดิ่งจนถึงดาว มีค่าตั้งแต่ 0 - 90 องศา ในบาง
กรณี แทนที่ เราจะบอกเป็ นอัลติ จูด เราอาจจะบอกระยะทางจากเซนิ ท
แทนก็ได้
รู ป ตัวอย่างการบอกตาแหน่งของดาว A และ B ในระบบขอบฟ้ า
สรุป ระบบขอบฟ้ า
การบอกตาแหน่ งด้วยวิธีน้ ี จะบอกเป็ นค่ามุ มอะซิ มุทและอัลติจูด
พร้ อ มกัน มี ห น่ วยเป็ นองศา และการบอกต าแหน่ งระบบนี้ จะใช้ได้กับ ผู ้
สังเกตที่อยูบ่ นเส้นละติจูดเดียวกันในเวลาเดียวกัน ระบบขอบฟ้ าเป็ นระบบที่
ง่าย สะดวกแก่การบอกตาแหน่งวัตถุทอ้ งฟ้ ามาก นิ ยมใช้กนั อย่างแพร่ หลาย
ในทางการเดินเรื อ การบิน การสารวจ และในวงการดาราศาสตร์ สมัครเล่น
แต่ยงั ให้ผลไม่ดีเท่าวิธีอื่น เพราะถ้ามีผสู ้ ังเกตการณ์มากกว่า 1 คนขึ้นไป ณ ที่
ต่างกัน จะได้ค่าอะซิ มุ ท และอัลติ จู ดของดวงดาวเดี ย วกันต่างกัน ถึ งแม้ผู้
สังเกตการณ์คนเดียวกัน ถ้าเวลาเปลี่ยนไปค่า อาซิ มุทกับอัลติจูดก็จะเปลี่ยน
ตามไปด้วย นอกจากนั้น ยังใช้ได้เฉพาะดาวที่อยูเ่ หนือขอบฟ้ าเท่านั้น จึงยัง
ไม่เหมาะที่จะใช้เป็ นระบบสากลโดยทัว่ ไป
2.ระบบศูนย์ สูตร
ตาแหน่ งต่าง ๆ บนทรงกลมท้องฟ้ า ดาวฤกษ์ ดวงอาทิ ตย์ ดวง
จันทร์ และดาวเคราะห์ (ยกเว้นโลก) มีการเคลื่อนที่ในรอบวันไปพร้อมกับ
การหมุนของทรงกลมท้องฟ้ า จึ งมี ตาแหน่ งอยู่นิ่งเที ยบกับเส้นศูนย์สูตร
ท้องฟ้ า เช่นเดียวกับตาแหน่งบนโลกที่อยูน่ ิ่ งเทียบกับเส้นศูนย์สูตร ดังนั้น
เราจึงใช้เส้นศูนย์สูตรท้องฟ้ าเป็ นวงกลมหลักวงหนึ่ ง และกาหนดวงกลม
หลักอีกวงหนึ่งพร้อมกับ วงกลมรองให้สอดคล้องกับกรรมวิธีทเี่ ราใช้บอก
ตาแหน่งบนโลก ความหมายของคาที่ใช้ในระบบศูนย์สูตรมีดงั นี้
รู ป ทรงท้องฟ้ าที่หุม้ โลกและทรงกลมท้องฟ้ าที่ครอบผูส้ ังเกต
1.วงกลมชั่ วโมง (hour circle) คือ วงกลมใหญ่ที่ผ่านขั้วเหนื อ
ท้องฟ้ าและขั้วใต้ทอ้ งฟ้ า และตั้งได้ฉากกับเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้ า ในทางปฏิบตั ิ
นิ ยมคิดเพียงครึ่ งวงกลม คื อ ระยะส่ วนโค้ง ของวงกลมจากขั้วเหนื อท้องฟ้ า
ผ่านเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้ าจนถึงขั้วใต้ทอ้ งฟ้ า กาหนดให้วงกลม ชัว่ โมงที่ผ่าน
จุดเวอร์ นลั อีควินอกซ์ เป็ นวงเริ่ มต้น
รู ป แสดงคาที่ใช้ในระบบศูนย์สูตร
2.เวอร์ นัล อีควินอกซ์ (vernal equinox) หรื อจุดแรกแห่งราศีเมษ (first point
of Aries) ใช้สัญลักษณ์ γ หมายถึงตาแหน่งที่ดวงอาทิตย์โคจรบนเส้นสุ ริยวิถี
(ecliptic) ตัดกับเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้ า ขณะที่เคลื่อนจากทางใต้ข้ นึ ไปทางเหนือ
ตาแหน่งนี้ตรงกับวันที่ 21 มีนาคม ซึ่ งเป็ นวันที่กลางวันและกลางคืนยาวเท่ากัน
รู ป แสดงจุดตัด Vernal equinox
3.ไรท์ แอสเซนชัน (right ascension R.A "α")
เป็ นระยะทางตามมุมที่วดั จากจุด เวอร์นลั อีควินอกซ์ไปทางตะวันออกตามเส้นศูนย์สูตร
ท้องฟ้ า จนถึงวงกลมชัว่ โมงที่ผา่ นดาวที่ตอ้ งการบอกตาแหน่ง มีหน่วยเป็ น องศาลิปดา
และฟิ ลิปดา หรื อชัว่ โมง นาที วินาที มีค่าตั้งแต่ 0-360 องศา หรื อ 0-24 ชัว่ โมง นิยมเขียน
เป็ น 0h-24h และหน่วยทั้งสองเทียบกันได้ดงั นี้
24 ชัว่ โมง = 360 องศา
1 ชัว่ โมง = 15 องศา
1 นาที = 15 ลิปดา
1 วินาที = 15 ฟิ ลิปดา
รู ป แสดงมุมไรท์แอสเซนชัน
4. เดคลิเนชัน (Declination; dec,δ) เป็ นระยะทางตามมุมวัดขึ้น
ไปทางเหนือ ตามวงกลมชัว่ โมงที่ผา่ นดาวที่ตอ้ งการบอกตาแหน่ง คิดเป็ นองศาเหนือ
หรื อใต้ หรื ออาจใช้เครื่ องหมาย + แทนตาแหน่งที่อยูท่ างเหนือ และเครื่ องหมาย แทนตาแหน่งที่อยูท่ างใต้ ของเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้ า
รู ป แสดงไรซ์แอสแซนซันและเดคลิเนชัน ของดาว x
สรุป ระบบศูนย์ สูตร
การบอกตาแหน่งด้วยระบบนี้ จะบอกเป็ นค่าเดคลิเดชัน และไรซ์แอสแซนชัน
การบอกตาแหน่งด้วยระบบนี้ เป็ นระบบสากลที่ใช้ได้ทวั่ โลกไม่จากัดว่าผูส้ ังเกตอยู่
ตาแหน่งใดและเวลาใด แต่กย็ งั มีขอ้ บกพร่ องเพราะตาแหน่งเวอร์ นลั อีควินอกซ์ที่ใช้
เป็ นจุดอ้างอิงนั้น จะมีการเลื่อนไปทางทิศตะวันตก หรื อถอยหลังอยูต่ ลอดเวลา
เนื่องจากแกนสมมุติของโลกส่ าย
ระบบสุริยะวิถี
สุ ริยวิถี (ecliptic) หมายถึง เส้นทางเดิ นปรากฏของดวงอาทิ ตย์ที่
เคลื่อนที่ผ่านกลุ่มดาวต่าง ๆ ในรอบปี ซึ่ งเป็ นผลมาจากการโคจรของโลกรอบ
ดวงอาทิ ตย์ ฉะนั้นผูส้ ังเกตบนโลกจะมองเห็ นดวงอาทิ ตย์เคลื่อนไปในทิศทาง
เดียวกับการเคลื่อนที่ของโลก แต่อยูใ่ นทางตรงกันข้ามกันของทรงกลมท้องฟ้ า
แนวทางการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ปรากฏเคลื่อนที่ไปบนทรงกลมท้ องฟ้ านี้
เรี ยกว่า เส้นสุ ริยวิถี (ecliptic) และกลุ่มดาวบนทรงกลมท้องฟ้ าที่ ดวงอาทิตย์
ปรากฏเคลื่อนที่ผา่ น เรี ยก กลุ่มดาวจักรราศี (zodiac) ในตอนเที่ยงคืนเรามองเห็น
กลุ่มดาวจักรราศี แสดงว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ผา่ นกลุ่มดาวจักรราศีที่อยูต่ รงข้าม
กันของทรงกลมท้องฟ้ า
รู ป แสดงความสัมพันธ์ระหว่างการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์
และการเคลื่อนปรากฏของดวงอาทิตย์ตามสุริยวิถีบนทรง
ระนาบของเส้นสุ ริยวิถีจะเอียงทามุมกับระนาบของเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้ าประมาณ
23 องศา จุดตัดของระนาบทั้งสอง เรี ยกว่า อีควินอกซ์ (equinox)มี 2 ตาแหน่ง คือ
เวอร์ นลั อีควินอกซ์ (vernal equinox ) เป็ นตาแหน่งที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่จากทาง
ใต้สู่เหนือตรงกับวันที่ 21 มีนาคม
ออตัมนัล อีควินอกซ์ (autumnal equinox ) เป็ นตาแหน่งที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่จาก
ทางเหนือลงใต้ตรงกับวันที่ 23 กันยายน
นอกจากจะเกิ ดจุ ดตัดขึ้น 2 จุดแล้ว ยังมีตาแหน่ งที่ ระนาบทั้งสองอยู่ห่างกัน
มากที่สุด
ซัมเมอร์ ซอลสทิซ (summer solstic) ตรงกับวันที่ 22 มิถุนายน
ตาแหน่งที่เส้นสุ ริยวิถีอยูห่ ่างจากเส้นศูนย์สูตรฟ้ าไปทางขั้วฟ้ าเหนือมากที่สุด
วินเทอร์ ซอลสทิซ (winter solstice) ตรงกับวันที่ 22 ธันวาคม
ตาแหน่งที่เส้นสุ ริยวิถีอยูห่ ่างจากเส้นศูนย์สูตรฟ้ า ไปทางขั้วฟ้ าใต้มากที่สุด
รู ป เส้นสุริยวิถีเอียงทามุมกับเส้นศูนย์สูตรฟ้ า ทาให้เรามองเห็นดวงอาทิตย์ข้ ึน-ตก ค่อนไปทางเหนือ
หรื อใต้ในรอบปี
การหาตาแหน่ งดาวในระบบนี้ คือเส้นสุ ริยวิถีเป็ นหลัก และจุดคงที่ๆใช้เป็ นจุด
หลักในการวัดคือ จุดเวอร์ นลั อีควินอกช์ โดยกาหนดความหมายของคาที่ใช้ในระบบ
1.ขั้วเหนื อสุ ริยวิถี (north ecliptic pole "NEP") และขั้วใต้สุริยวิถี (south ecliptic
pole "SEP") ถ้าแบ่งทรงกลมท้องฟ้ าออกเป็ น 2 ส่ วนตามสุ ริยวิถี ตรงส่ วนตัดจะเป็ น
ระนาบสุ ริ ยวิถีตรงผิว ทรงกลมจะมี 2 จุ ดที่ อ ยู่ห่ างจากระนาบสุ ริ ย วิถีเท่ ากับ 90 องศา
เท่ากัน คือ ขั้วเหนื อสุ ริยวิถี และขั้วใต้สุริยวิถี เนื่ องจากระนาบสุ ริยวิถีกบั ระนาบศูนย์สูตร
ท้องฟ้ าเอียงทามุมกันประมาณ 23 1/2 องศา ขั้วสุ ริยวิถีกจ็ ะอยูห่ ่ างจากขั้วท้องฟ้ าประมาณ
23 1/2 องศาด้วย
2.ลองจิจูดท้องฟ้ า (celestial longitude " λ ") เป็ นระยะทางตามมุมที่วดั จาก
ตาแหน่งเวอร์ นลั อีควินอกซ์ไปทางตะวันออก(ทิศทวนเข็มนาฬิกา)ตามแนวสุ ริยวิถี จนถึง
วงกลมใหญ่ที่ผา่ นขั้วสุ ริยวิถีท้ งั สองและผ่านดาวด้วย มีค่าตั้งแต่ 0-360 องศา
3.ละติจูดท้องฟ้ า (celestial latitude " β ") เป็ นระยะทางตามมุมที่วดั จาก
สุ ริยวิถีไปทางเหนื อหรื อใต้ ตามวงกลมใหญ่ที่ผ่านจากขั้วสุ ริยวิถีท้ งั สองและผ่าน
ตาแหน่งดาว มีค่าตั้งแต่ 0-90 องศาเหนือ และ 0-90 องศาใต้จากสุ ริยวิถี
รู ป แสดงลองจิจูดท้องฟ้ า (λ) และละติจูทอ้ งฟ้ า (β) ของดาว (X) ตามระบบสุ ริยะวิถี
ขอบคุณครับ
เอกสารอ้ างอิง
- http://dit.dru.ac.th
- www.science.cmu.ac.th/observatory/obv_bkup/.../chap01.pdf
- http://www.iastroclub.com/index.php?showtopic=886
-http://kanchanapisek.or.th/kp6/BOOK1/chapter3/t1-3-l2.htm