การเกิดฤดูกาล (Season)

Share

หากเราเฝ้ามองการเปลี่ยนแปลงของกลางวันกลางคืนตลอดในช่วง 1 ปี จะเห็นความยาวนานของกลางวันและกลางคืนเปลี่ยนไปในแต่ละวัน เหตุที่เป็นเช่นนี้เป็นผลมาจากแกนหมุนของโลกเอียง ทำให้แต่ละส่วนบนผิวโลกรับแสงอาทิตย์ในปริมาณที่แตกต่างกัน ความยาวนานของกลางวันกลางคืนจึงต่างกันด้วย บางช่วงทางซีกโลกเหนือได้รับแสงอาทิตย์นานกว่า

แต่บางช่วงทางซีกโลกใต้ได้รับแสงอาทิตย์นานกว่า จึงเกิดฤดูกาลที่แตกต่างกันขึ้นบนโลก เราจะสังเกตได้ว่าในช่วงฤดูร้อน กลางวันจะยาวนานกว่ากลางคืน ดวงอาทิตย์จะขึ้นเร็วและตกช้า  ส่วนในช่วงฤดูหนาว  กลางคืนจะยาวนานกว่ากลางวัน  โดยดวงอาทิตย์จะขึ้นช้าและตกเร็ว ดังแสดงในรูปที่ 1

 

รูปที่ 1 แสดงตำแหน่งของโลกในช่วงฤดูร้อน (June หรือ Summer Solstice)
และช่วงฤดูหนาว (December หรือWinter Solstice)
(ที่มา: www.physicalgeography.net)

 

     ในหนึ่งปีจะมีกลางวันและกลางคืนที่ยาวนานเท่ากัน 2 ครั้งเท่านั้น คือ ยาวนาน 12 ชั่วโมงเท่ากัน  วันดังกล่าวเรียกว่า Equinox  คำว่า equinoxมีรากศัพท์มาจากภาษาละติน 2 คำ คือ aequus แปลว่า เท่ากัน และ nox แปลว่า กลางคืน ดังนั้นจึงแปลรวมกันว่า“กลางวันยาวนานเท่ากับกลางคืน” ส่วนไทยเราเรียกว่า “วิษุวัต”แปลว่า "จุดราตรีเสมอภาค" หมายถึงช่วงเวลากลางวัน เท่ากับกลางคืนพอดี โดยเกิดในช่วงเริ่มต้นของฤดูใบไม้ผลิและฤดูใบไม้ร่วง จึงเรียกว่า Vernal Equinox (วสันตวิษุวัต) และ Autumnal Equinox(ศารทวิษุวัต) ดังแสดงในรูปที่ 2

รูปที่ 2แสดงตำแหน่งของโลกในช่วงฤดูใบไม้ผลิ (March หรือ Vernal Equinox)
และช่วงฤดูใบไม้ร่วง (September หรือAutumnal Equinox)
(ที่มา:  www.physicalgeography.net)

 

     ในแต่ละวัน  เรามองเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นในตอนเช้าและตกในตอนเย็น  รวมทั้งมองเห็นการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เสมือนเคลื่อนอยู่ในเส้นทางเส้นหนึ่ง เส้นทางดังกล่าวในทางดาราศาสตร์เรียกว่า “เส้นสุริยะวิถี” (ecliptic) เกิดจากการที่โลกหมุนรอบตัวเองและหมุนรอบดวงอาทิตย์ ส่วนการที่แกนหมุนของโลกเอียงจะทำให้เส้นศูนย์สูตรของโลกไม่อยู่ในแนวเดียวกับระนาบวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์หรือระนาบสุริยะวิถี (ecliptic plane) แต่จะตัดกับเส้นสุริยะวิถี  เกิดจุดตัด 2 บริเวณ คือ vernal equinox และ autumnal equinox ดังแสดงในรูปที่ 3

รูปที่ 3แสดงการเคลื่อนที่ของโลกรอบดวงอาทิตย์บนระนาบสุริยะวิถี
(ที่มา: www.physicalgeography.net)

 

     เมื่อเรามองจากโลกจะเห็นเสมือนว่า ดวงอาทิตย์เคลื่อนจากจุด vernal equinoxช่วงวันที่ 20-21 มีนาคม ไปยังซีกโลกเหนือสุดที่จุด summer solstice ในช่วงวันที่ 20-21 มิถุนายน แล้วย้อนกลับลงมาที่จุดautumnal equinox ในช่วงวันที่ 22-23 กันยายนและเคลื่อนไปยังซีกโลกใต้สุดที่จุด winter solstice ในช่วงวันที่ 21-22 ธันวาคม  แล้วย้อนกลับไปที่จุด vernal equinoxช่วงวันที่ 20-21 มีนาคมของปีถัดไป โดยจะมองเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ซ้ำเส้นทางเดิมถือว่าครบหนึ่งรอบใช้เวลา 1 ปีหรือประมาณ 365 วัน เกิดฤดูใบไม้ผลิ(vernal หรือ spring) ฤดูร้อน(summer) ฤดูใบไม้ร่วง(autumnal หรือ fall) และฤดูหนาว(winter) ตามลำดับแล้วกลับมาที่ฤดูใบไม้ผลิอีกครั้งเป็นวัฏจักรเช่นนี้เรื่อยไป ดังแสดงในรูปที่ 4

รูปที่ 4กราฟแสดงการเคลื่อนที่ปรากฏของดวงอาทิตย์เมื่อมองจากโลกและการเกิดฤดูกาลในรอบปี

(ที่มา: www.physicalgeography.net)

 

     ตามที่ได้กล่าวไปข้างต้นว่าวัน equinox หรือ วิษุวัตจะมีกลางวันยาวนานเท่ากับกลางคืนในทุกพื้นที่บนผิวโลก แต่ในความเป็นจริงกลางวันจะยาวนานกว่ากลางคืนเสมอแม้จะมองจากพื้นที่ต่างๆบนโลกก็ตาม  ทั้งนี้เนื่องมาจากปัจจัย 2 อย่างคือ

1.      การหักเหของแสงที่ชั้นบรรยากาศโลก

2.      ตำแหน่งที่สังเกต (ลองจิจูดและละติจูด)

     โดยปกติเมื่อมองจากโลก เราจะถือว่าดวงอาทิตย์เป็นจานวงกลมและนิยามของเวลากลางวันจะพิจารณาจากจุดศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ที่โผล่พ้นขอบฟ้าในตอนเช้า จนจุดดังกล่าวตกลับจากขอบฟ้าในตอนเย็น แต่ในตอนรุ่งเช้านั้นขอบบนสุดของดวงอาทิตย์จะอยู่เหนือขอบฟ้าและในตอนหัวค่ำขอบสุดท้ายของดวงอาทิตย์ยังคงอยู่เหนือขอบฟ้าเช่นกัน ประมาณ 16 ลิปดา และเมื่อรวมกับผลจากการหักเหของแสงในชั้นบรรยากาศ จะทำให้ดวงอาทิตย์มีขนาดปรากฏใหญ่ขึ้นหรือมีรัศมีเพิ่มขึ้นอีกประมาณ 34 ลิปดา รวมเป็น 50 ลิปดา ทำให้ก่อนดวงอาทิตย์ขึ้นและหลังตกดินไม่กี่นาที  ท้องฟ้าจึงไม่ได้มืดสนิทและไม่สามารถนับเป็นช่วงเวลากลางคืนได้ ดังนั้นที่บริเวณเส้นศูนย์สูตร (Equator) และที่อื่นๆ ก็ยังคงเห็นช่วงเวลากลางวันยาวนานกว่ากลางคืน แม้จะเป็นวันวิษุวัตก็ตาม ดังแสดงในรูปที่ 5

 

รูปที่ 5 แสดงการหักเหแสงของดวงอาทิตย์เมื่อผ่านชั้นบรรยากาศโลกก่อนมาถึงตำแหน่งที่เราสังเกต
ทำให้เราเห็นแสงดวงอาทิตย์ก่อนที่ดวงอาทิตย์จะขึ้นจากขอบฟ้า และยังเห็นแสงดวงอาทิตย์แม้ดวงอาทิตย์จะตกจากขอบฟ้าไปเพียงไม่กี่นาที
(ที่มา: http://calgary.rasc.ca/horizon.htm)

 

     นอกจากนี้ เวลาที่ดวงอาทิตย์ขึ้นและตกก็ไม่เท่ากันในแต่ละส่วนบนผิวโลก ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับตำแหน่งลองจิจูดและละติจูดของผู้สังเกต  เช่น บริเวณที่อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรขึ้นไปทางซีกโลกเหนือ  จะเห็นกลางวันยาวนานเท่ากับกลางคืนก่อนถึงฤดูใบไม้ผลิ  และกลางวันจะยาวนานกว่ากลางคืนต่อเนื่องไปถึงหลังฤดูใบไม้ร่วง  ถ้าเราพิจารณาที่ช่วง equinox หรือ วิษุวัต  และเราอยู่ที่บริเวณเหนือเส้นศูนย์สูตรขึ้นไปทางซีกโลกเหนือ ประมาณ 25 องศา  เราจะเห็นกลางวันยาวนานกว่ากลางคืน ประมาณ 7นาที  และจะต่างกันมากขึ้นเมื่ออยู่บริเวณเหนือเส้นศูนย์สูตรตั้งแต่ 50 องศาขึ้นไป

 

แหล่งข้อมูลอ้างอิง

1. http://en.wikipedia.org/wiki/Autumnal_equinox

2.http://www.physicalgeography.net

3. http://calgary.rasc.ca/horizon.htm

 

เรียบเรียงโดย ทวิจรัส สาโรชสกุลชัย

สถาบันวิจัยดาราศาสตร์แห่งชาติ (องค์การมหาชน)