ความรีของวงโคจรโลก

โดย...วรเชษฐ์ บุญปลอด

วันที่ 4 ก.ค. 2560 เวลาประมาณ 3 นาฬิกา ตามเวลาประเทศไทย เป็นจังหวะที่โลกของเรามีระยะห่างจากดวงอาทิตย์มากที่สุดในรอบปี ซึ่งเป็นเหตุการณ์ปกติที่เกิดขึ้นเป็นประจำทุกปี เนื่องจากโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี

เราสามารถพูดได้ว่าไม่มีวัตถุใดในอวกาศที่โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลมสมบูรณ์ ดาวเคราะห์ทุกดวงต่างก็โคจรรอบดวงอาทิตย์ในวงโคจรเฉลี่ยเป็นรูปวงรี ทางคณิตศาสตร์เรียกว่าความเยื้องศูนย์กลาง (Eccentricity) ใช้กับเส้นโค้งที่เกิดจากการตัดกรวยในมุมต่างๆ วงกลมเกิดจากการตัดกรวยในแนวขนานกับฐานกรวย มีความเยื้องศูนย์กลางเท่ากับ 0 เมื่อตัดกรวยในมุมเฉียงมากขึ้น ค่านี้จะมีเพิ่มขึ้นและยิ่งมีความรีสูง หากความเยื้องศูนย์กลางเท่ากับ 1 เส้นโค้งนั้นจะกลายเป็นพาราโบลา และหากมากกว่า 1 เส้นโค้งนั้นจะกลายเป็นไฮเพอร์โบลา

ดาวเคราะห์แต่ละดวงมีความเยื้องศูนย์กลางหรืออาจเรียกว่าความรีของวงโคจรแตกต่างกัน ดาวพุธมีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรสูงที่ประมาณ 0.2056 ดาวพุธจึงมีความแตกต่างของระยะห่างที่จุดใกล้และไกลดวงอาทิตย์ที่สุดต่างกันมาก โดยเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดด้วยระยะห่าง 46 ล้านกิโลเมตร และห่างไกลดวงอาทิตย์ที่สุดด้วยระยะห่าง 70 ล้านกิโลเมตร

ดาวศุกร์ซึ่งอยู่ห่างดวงอาทิตย์เป็นลำดับถัดมากลับมีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรต่ำด้วยค่าประมาณ 0.0068 ดาวศุกร์จึงมีความแตกต่างของระยะห่างที่จุดใกล้และไกลดวงอาทิตย์ที่สุดไม่ต่างกันมาก โดยเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดด้วยระยะห่าง 107 ล้านกิโลเมตร และห่างไกลดวงอาทิตย์ที่สุดด้วยระยะห่าง 109 ล้านกิโลเมตร

โลกมีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรสูงกว่าดาวศุกร์ด้วยค่าประมาณ 0.0167 โลกเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดด้วยระยะห่าง 147 ล้านกิโลเมตร และห่างไกลดวงอาทิตย์ที่สุดด้วยระยะห่าง 152 ล้านกิโลเมตร ส่วนดวงจันทร์มีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรประมาณ 0.0549

ไทรทันซึ่งเป็นดาวบริวารของดาวเนปจูนมีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรต่ำเป็นอันดับต้นๆ ของบรรดาวัตถุในระบบสุริยะด้วยค่าประมาณ 0.00002 ส่วนวัตถุที่มีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรสูงมากคือวัตถุประเภทดาวหาง เช่น ดาวหางแฮลลีย์มีความเยื้องศูนย์กลางเท่ากับ 0.967 ดาวหางหลายดวงมีความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรเข้าใกล้ 1 มาก ดังนั้นเมื่อมีการค้นพบดาวหางดวงใหม่ นักดาราศาสตร์ที่คำนวณวงโคจรมักจะคาดไว้ก่อนในเบื้องต้นว่าดาวหางเหล่านั้นมีวงโคจรที่มีความเยื้องศูนย์กลางเท่ากับ 1

วัตถุต่างๆ ในระบบสุริยะส่งแรงโน้มถ่วงรบกวนซึ่งกันและกัน ค่าความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรจึงไม่คงที่ ดาวหางบางดวงพบว่ามีความเยื้องศูนย์กลางต่ำกว่า 1 ขณะเคลื่อนเข้ามา แต่หลังจากผ่านใกล้ดวงอาทิตย์ไปแล้ว วงโคจรของดาวหางเปลี่ยนไปจากเดิม กลายเป็นมีความเยื้องศูนย์กลางมากกว่า 1 แสดงว่าดาวหางดวงนั้นจะไม่กลับมาเข้าใกล้ดวงอาทิตย์อีก กรณีเช่นนี้ก็เคยพบมาแล้ว

วงโคจรของโลกก็มีค่าความเยื้องศูนย์กลางเปลี่ยนแปลงได้ ปัจจุบันค่าความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรโลกอยู่ที่ค่าเฉลี่ย 0.0167 แบบจำลองซึ่งใช้คำนวณวงโคจรของโลกและดาวเคราะห์ต่างๆ ย้อนไปในอดีตและพยากรณ์ต่อไปในอนาคตพบว่าแรงรบกวนจากวัตถุในระบบสุริยะ โดยเฉพาะอย่างยิ่งดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์ซึ่งมีมวลสูง ทำให้ค่าความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจรโลกแปรผันระหว่าง 0.000055 ถึง 0.0679 ด้วยคาบประมาณ 413,000 ปี ภายในคาบอันยาวนานนี้ยังมีการแกว่งเชิงคาบด้วยปริมาณและคาบเวลาที่น้อยกว่าผสมอยู่ด้วย

หลังการปฏิวัติอุตสาหกรรม กิจกรรมของมนุษย์ก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงต่อภูมิอากาศโลก แต่มีทฤษฎีที่เชื่อว่าการเปลี่ยนแปลงของวงโคจรของโลกอาจเป็นปัจจัยหนึ่งที่ส่งผลต่อภูมิอากาศโลกในระยะยาว วัฏจักรมิลานโควิตช์ซึ่งเสนอโดย มิลูติน มิลานโควิตช์ นักธรณีฟิสิกส์และนักดาราศาสตร์ชาวเซอร์เบีย อธิบายเมื่อทศวรรษ 1920 ว่าการเปลี่ยนแปลงของความเยื้องศูนย์กลางของวงโคจร ความเอียงของแกนหมุน และการหมุนควงของแกนหมุน ส่งผลต่อรูปแบบของภูมิอากาศภายในโลก

ปัจจุบันโลกผ่านจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดในต้นเดือน ม.ค.และผ่านจุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดในต้นเดือน ก.ค.ปีนี้ผ่านจุดใกล้ในวันที่ 4 ม.ค. และจุดไกลในวันที่ 4 ก.ค.ปีอื่นๆ อาจต่างไปจากนี้ได้เล็กน้อยราว 1-2 วัน ซึ่งนอกจากแรงรบกวนจากดาวเคราะห์อื่นแล้วก็เกิดจากแรงโน้มถ่วงของดวงจันทร์ วันที่โลกผ่านจุดดังกล่าวทั้งสองจุดมีแนวโน้มช้าลงประมาณ 1 วันใน 60 ปี อันเกิดจากการเลื่อนของจุดทั้งสองเมื่อเทียบกับฤดูกาลหรือปีปฏิทิน

เราอยู่ที่จุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดบนวงโคจรในช่วงนี้ แต่อากาศกลับร้อนระอุในประเทศไทยก็แสดงว่าตำแหน่งของโลกบนวงโคจรไม่ใช่ปัจจัยหลักที่ส่งผลต่ออุณหภูมิเหนือพื้นดินที่ระดับน้ำทะเล ปัจจัยหลักคือมุมของแสงอาทิตย์ที่ตกกระทบลงบนพื้นดินตามละติจูดต่างๆ

ปรากฏการณ์ท้องฟ้า (2-9 ก.ค.)

ท้องฟ้าเวลาหัวค่ำมีดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์สองดวงที่สังเกตได้ง่าย ขณะที่ดาวพุธทำมุมห่างดวงอาทิตย์มากขึ้นจนเริ่มปรากฏใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันตก

หลังดวงอาทิตย์ตกเราจะเห็นดาวพฤหัสบดีเป็นดาวสว่างเด่นอยู่สูงบนท้องฟ้าด้านทิศใต้ ดาวพฤหัสบดีมีตำแหน่งอยู่ในกลุ่มดาวหญิงสาว สังเกตได้นานจนกระทั่งตกลับขอบฟ้าทางทิศตะวันตกในเวลาประมาณเที่ยงคืน

ดาวเสาร์อยู่ในกลุ่มดาวคนแบกงู ซึ่งอยู่ระหว่างกลุ่มดาวแมงป่องกับคนยิงธนู เริ่มปรากฏทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ในเวลาหัวค่ำ จากนั้นผ่านจุดสูงสุดบนท้องฟ้าด้านทิศใต้ในเวลา 5 ทุ่ม และตกลับขอบฟ้าในเวลาตี 4 ครึ่ง

วันที่ 21 มิ.ย.ที่ผ่านมา ดาวพุธเคลื่อนไปอยู่ด้านตรงข้ามกับโลกโดยมีดวงอาทิตย์อยู่ตรงกลาง สัปดาห์นี้ดาวพุธทำมุมห่างดวงอาทิตย์มากขึ้นจนพอจะมีโอกาสสังเกตได้ในเวลาหัวค่ำ โดยปรากฏในทิศทางของกลุ่มดาวปูหรือกลุ่มดาวกรกฎในจักรราศี แต่อาจยังสังเกตได้ยากเนื่องจากอยู่ใกล้ขอบฟ้าและมีเวลาสังเกตได้ไม่นาน ครึ่งหลังของเดือน ก.ค.จะสังเกตได้ง่ายขึ้นเมื่อดาวพุธทำมุมห่างดวงอาทิตย์มากกว่านี้

ท้องฟ้าเวลาเช้ามืดมีดาวศุกร์เป็นดาวเคราะห์สว่างเห็นได้ง่ายเพียงดวงเดียว ดาวศุกร์ปรากฏอยู่บริเวณกลุ่มดาววัว เริ่มเห็นได้หลังจากขึ้นเหนือขอบฟ้าทิศตะวันออกในเวลาประมาณตี 3 หลังจากนั้นสองชั่วโมง เมื่อท้องฟ้าเริ่มสว่าง ดาวศุกร์จะเคลื่อนสูงขึ้นจนมีมุมเงยเหนือขอบฟ้าราว 30 องศา เช้ามืดวันที่ 5 และ 6 ก.ค. หากท้องฟ้าเปิดจะเห็นกระจุกดาวลูกไก่อยู่ทางซ้ายมือของดาวศุกร์ที่ระยะห่าง 6.7 องศา

ดวงจันทร์สว่างครึ่งดวงข้างขึ้นเมื่อวันที่ 1 ก.ค. 2560 สัปดาห์นี้จึงเข้าสู่ครึ่งหลังของข้างขึ้น ส่วนสว่างของดวงจันทร์เพิ่มขึ้นทุกวันจนสว่างเต็มดวงในวันที่ 9 ก.ค. โดยระหว่างช่วงดังกล่าว ดวงจันทร์จะผ่านใกล้ดาวรวงข้าวในกลุ่มดาวหญิงสาวในคืนวันที่ 2 ก.ค.ที่ระยะห่าง 7 องศา และผ่านใกล้ดาวเสาร์ในคืนวันที่ 7 ก.ค.ที่ระยะห่าง 6 องศา