...ดาวอังคารใกล้โลก...
นิพนธ์ ทรายเพชร
ราชบัณฑิต ผู้เชี่ยวชาญพิเศษด้านดาราศาสตร์ สสวท.
ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ที่ปรากฏบนฟ้าเป็นสีส้มแดง จึงได้ชื่อว่าเป็นดาวเคราะห์แดง (red planet) เมื่อเอาชื่อมาตั้งเป็นวันอังคารและสีประจำวันอังคารคือ สีชมพู ก็นับว่าใกล้เคียงกับสีจริงของดาวเคราะห์
ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ชั้นในแต่เป็นดาวเคราะห์วงนอก
ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ชั้นใน (inner planets) เช่นเดียวกับโลก ดาวศุกร์ และดาวพุธ เพราะดาวเคราะห์เหล่านี้ล้วนอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มาก ส่วนดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูนเป็นดาวเคราะห์ชั้นนอก (outer planets) เพราะอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเคราะห์ชั้นใน
แต่เมื่อสังเกตดาวเคราะห์จากโลกจะเห็นว่าดาวพุธปรากฏอยู่ไม่ห่างจากดวงอาทิตย์เกิน 28๐ และดาวศุกร์อยู่ไม่ห่างเกิน 48๐ ทำให้เห็นดาวพุธ ดาวศุกร์ได้เฉพาะเวลาเช้ามืดใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันออก หรือเวลาหัวค่ำใกล้ขอบฟ้าทิศตะวันตกเท่านั้น ทั้งนี้เป็นเพราะขนาดวงโคจรของดาวพุธกับของดาวศุกร์เล็กกว่าของโลก แต่ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน อยู่ห่างดวงอาทิตย์ได้ตั้งแต่ 0๐ - 180 ๐ ทำให้สามารถสังเกตดาวเหล่านี้ได้ตลอดทั้งคืนเมื่อดาวอยู่ห่างดวงอาทิตย์ 180๐ หรืออยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ ทั้งนี้เพราะดาวเหล่านี้มีขนาดวงโคจรโตกว่าวงโคจรของโลก เพื่อความสะดวกในการติดตามดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ นักดาราศาสตร์จึงเรียกดาวพุธและดาวศุกร์ว่า ดาวเคราะห์วงใน (inferior planets) เรียกดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ว่า ดาวเคราะห์วงนอก (superior planets)
ดาวอังคารจึงเป็นทั้งดาวเคราะห์ชั้นในและดาวเคราะห์วงนอก
การสร้างวงโคจรของโลกและของดาวอังคาร
ดาวอังคารมีวงโคจรเป็นวงรีโดยมีความรี (e) เท่ากับ 0.0934 และความรีของวงโคจรของโลกเท่ากับ 0.0167 ระยะห่างเฉลี่ย (a) จากดวงอาทิตย์ของโลกและดาวอังคารเท่ากับ 1 และ 1.5 หน่วยดาราศาสตร์ตามลำดับ เราจึงสามารถสร้างวงโคจรย่อส่วนของดาวทั้งสองได้ใกล้เคียงกับของจริงดังรูปที่ 1
รูปที่ 1 แสดงวงโคจรของโลกเทียบกับของดาวอังคาร
C คือ จุดศูนย์กลางของวงรี
a คือ ครึ่งแกนยาวของรูปวงรี หรือระยะห่างเฉลี่ยของดาวเคราะห์จากดวงอาทิตย์
F1 F2 คือ โฟกัส 2 จุดของรูปวงรี เป็นตำแหน่งของตะปูที่อยู่ห่างกันเป็นระยะ F1 F2 เท่ากับ 2 ae
P เป็นปลายดินสอ
F1 P F2 คือ ความยาวของเส้นด้ายเท่ากับ 2a
รูปที่ 2 รูปวงรี
ในกรณีของโลก
ระยะระหว่างจุดโฟกัส 2 จุด คือ 2 ae เท่ากับ 2 x 1 x 0.0167 = 0.0334 หน่วยดาราศาสตร์
ความยาวของเส้นด้าย 2a = 2 หน่วยดาราศาสตร์
ในกรณีของดาวอังคาร
ระยะระหว่างจุดโฟกัส = 2 x 1.5 x 0.0934 หน่วยดาราศาสตร์
= 0.2802 หน่วยดาราศาสตร์
ความยาวของเส้นด้าย = 2 x 1.5 หน่วยดาราศาสตร์
= 3.0 หน่วยดาราศาสตร์
จากรูปที่ 1 วงรีวงในคือ วงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์
โลกอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ณ จุด P (perihelion) ในวันที่ 4 มกราคม (Jan.) โดยอยู่ห่าง a –ae เท่ากับ 0.9833 หน่วยดาราศาสตร์
โลกอยู่ไกลดวงอาทิตย์ที่สุด ณ จุด A (aphelion) ในวันที่ 4 กรกฎาคม (Jul.) โดยอยู่ห่าง a + ae เท่ากับ 1.0167 หน่วยดาราศาสตร์
สัญลักษณ์ r คือทิศทาง หรือตำแหน่งปรากฏของดวงอาทิตย์ในวันที่ 21 มีนาคม ซึ่งอยู่ในกลุ่มดาวปลา (Psc – Pisces)
วงรีวงนอก คือ วงโคจรของดาวอังคารรอบดวงอาทิตย์ ดาวอังคารอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุด ณ จุด P ในกลุ่มดาวคนแบกหม้อน้ำ (Aqr – Aquarius) โดยอยู่ห่าง 1.3599 หน่วยดาราศาสตร์ ดาวอังคารอยู่ไกลดวงอาทิตย์ที่สุด ณ จุด A ในกลุ่มดาวสิงโต (Leo) โดยอยู่ห่าง 1.6401 หน่วยดาราศาสตร์
คำย่อในภาษาอังกฤษ คือ กลุ่มดาวที่ดาวอังคารหรือดวงอาทิตย์ปรากฏผ่านได้แก่
Cap ย่อมาจาก Capricornus (กลุ่มดาวมกร หรือ แพะทะเล)
Aqr ย่อมาจาก Aqruarius (กลุ่มดาวกุมภ์ หรือ คนแบกห้อมน้ำ)
Psc ย่อมาจาก Pisces (กลุ่มดาวมีน หรือ ปลา)
Ari ย่อมาจาก Aries (กลุ่มดาวเมษ หรือ แกะ)
Tau ย่อมาจาก Taurus (กลุ่มดาวพฤษภ หรือ วัว)
Gem ย่อมาจาก Gemini (กลุ่มดาวมิถุน หรือ คนคู่)
Cnc ย่อมาจาก Cancer (กลุ่มดาวกรกฎ หรือ ปู)
Leo ย่อมาจาก (กลุ่มดาวสิงห์ หรือ สิงโต)
Vir ย่อมาจาก Virgo (กลุ่มดาวกันย์ หรือ หญิงสาว)
Lib ย่อมาจาก Libra (กลุ่มดาวตุล หรือ คันชั่ง)
Sco ย่อมาจาก Scorpius (กลุ่มดาวพฤศจิก หรือ แมงป่อง)
Goh ย่อมาจาก Gohiuchus (กลุ่มดาวคนแบกงู)
Sgr ย่อมาจาก Sagittarius (กลุ่มดาวคนยิงธนู)
ตัวเลขที่มีหน่วยเป็นองศา (๐) หมายถึงมุมห่างจากเส้นศูนย์สูตรฟ้าของดาวอังคารโดยประมาณ
ตัวเลขคร่อมเส้นระหว่างวงโคจรของโลกกับของดาวอังคารบอกปีค.ศ และระยะทางเป็นหน่วยดาราศาสตร์ที่ดาวอังคารอยู่ใกล้โลกที่สุด เช่น 2010 หมายถึงใน ค.ศ 2010 ดาวอังคารอยู่ใกล้โลก 0.66
ที่สุด 0.66 หน่วย ดาราศาสตร์ ปลายเส้นที่ชี้มาทางวงโคจรของโลกบอกวันที่บนโลก คือปลายเดือนมกราคม ปลายเส้นที่เล็งไปทางโคจรของดาวอังคารบอกกลุ่มดาวที่ดาวอังคารปรากฏซึ่งเป็นกลุ่มดาวปู และเป็นฤดูใบไม้ผลิ (Spring)ของดาวอังคาร
วงกลมที่สว่างครึ่งหนึ่งและมืดครึ่งหนึ่งพร้อมวงกลมเล็ก ๆ อยู่ข้างใน คือ ขนาดปรากฏของดาวอังคาร ขณะอยู่ไกลโลกที่สุด วงกลมเล็ก ๆ หมายถึงขั้วเหนือของดาวอังคาร แกนของดาวอังคารเอียง 25๐.2 เทียบกับ 23๐.4 สำหรับโลก จึงเกิดฤดูต่าง ๆ บนดาวอังคารเช่นเดียวกับฤดูต่าง ๆ บนโลก เช่นในขณะที่ดาวอังคารอยู่ในกลุ่มดาวปลา ขั้วเหนือเบนออกจากดวงอาทิตย์ จึงเป็นฤดูหนาว (Winter)
เมื่อดาวอังคารอยู่ตรงข้ามดวงอาทิตย์ในกลุ่มดาวคนคู่ ดาวอังคารหันด้านข้างเข้าหาดวงอาทิตย์ ซีกเหนือของดาวอังคารเป็นฤดูใบไม้ผลิ (Spring)
เมื่อดาวอังคารอยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ในกลุ่มดาวผู้หญิงสาว ดาวอังคารหันขั้วเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ จึงเป็นฤดูร้อน (Summer) ในซีกเหนือของดาวอังคาร
ดาวอังคารหันด้านข้างเข้าหาดวงอาทิตย์อีกครั้งหนึ่งเมื่อมาอยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ในกลุ่มดาวคนแบกงูจึงเป็นการเริ่มฤดูใบไม้ร่วง (Autumn) บนดาวอังคาร
ความยาวของแต่ละฤดูบนดาวอังคารจะยาวกว่าฤดูบนโลกเกือบ 2 เท่า เพราะ คาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์ยาวกว่าของโลกเกือบ 2 เท่า (1.88 ปี เทียบกับ 1 ปีสำหรับโลก)
ดาวอังคารใกล้โลกที่สุดในพ.ศ. 2553
ระยะเวลาระหว่างการอยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ครั้งแรกถึงครั้งถัดไปของดาวอังคารเรียกว่า คาบซินอดิก (Synodic) ซึ่งยาวนาน 780 วัน (2.135 ปี) หรือเกือบ 2 ปี 2 เดือน คาบซินอดิกของดาวอังคารยาวกว่าคาบดาราคติ (Sidereal) ซึ่งเป็นระยะเวลาที่ดาวอังคารโคจรรอบดวงอาทิตย์ 1 รอบ เทียบกับดาวฤกษ์ (1.88 ปี) เพราะภายหลังปรากฏอยู่ใกล้กันที่สุดแล้ว โลกจะโคจรห่างจากดาวอังคารมากขึ้น ทำให้ผู้สังเกตบนโลกเห็นดาวอังคารอยู่ห่างไปทางตะวันออกของดวงอาทิตย์ และมีมุมห่างดวงอาทิตย์ลดลงเรื่อย ๆ เป็นระยะเวลาที่เห็นดาวอังคารตั้งแต่เวลาหัวค่ำและปรากฏสว่างลดลง เมื่อครบ 1 ปี โลกจะกลับมายังจุดตั้งต้น แต่ผู้สังเกตจะเห็นดาวอังคารเริ่มห่างไปอยู่ทางทิศตะวันตกของดวงอาทิตย์เป็นมุมห่างน้อย ๆ แต่จะห่างมากขึ้นเรื่อย ๆ ตามจังหวะที่โลกวิ่งเข้าหาดาวอังคารด้วยความเร็วที่มากกว่า ดาวอังคารสว่างขึ้นในช่วงที่โลกวิ่งไล่ตาม เมื่อโลกเดินทางกลับมาถึงจุดเริ่มต้นเป็นครั้งที่ 2 หมายถึงเวลาผ่านไป 2 ปี ดาวอังคารจะอยู่เลยตำแหน่งตรงข้ามกับโลกไปทางตะวันออก เพราะดาวอังคารกลับมาถึงตำแหน่งตรงข้ามครั้งแรกในเวลา 1.88 ปี โลกวิ่งตามดาวอังคารต่อไปอีกประมาณ 50 วัน ก็จะอยู่ใกล้กันที่สุด โดยเห็นดาวอังคารอยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์อีกครั้งหนึ่ง ระยะเวลาระหว่างการเห็นดาวอังคารอยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ครั้งแรกถึงครั้งถัดไปจึงยาวนาน 2 ปี 50 วัน หรือ 780 วัน หรือ 2.135 ปี
ผู้สังเกตวัดคาบซินอดิกของดาวอังคารได้โดยตรงแต่ไม่อาจวัดคาบดาราคติ เพราะผู้สังเกตบนโลกบอกไม่ได้ว่าดาวอังคารกลับมาถึงตำแหน่งเดิมเทียบกับดาวฤกษ์เมื่อใด การหาคาบดาราคติของดาวอังคารจึงต้องวัดคาบซินอดิก (S) เพื่อคำนวณหาคาบดาราคติ (P) จากความสัมพันธ์ที่ว่า 1/S + 1/P = 1 เมื่อ P และ S มีหน่วย
เป็นปี
ในกรณีของดาวอังคาร S = 780 วัน
= 2.135 ปี
จะได้ 1/S = 1- 1/20135
= 1.135/ 2.135
P = 2.135/1.135 ปี
= 1.88 ปี
นอกจากนี้ยังอาจใช้กฎเคปเลอร์ข้อ 3 หา P ได้
จาก ความสัมพันธ์ P2 = a3 เมื่อหน่วยของ P เป็นปี และ a มีหน่วยเป็นหน่วยดาราศาสตร์
กรณีดาวอังคาร a = 1.5 หน่วยดาราศาสตร์
P2 = (1.5) 3
P = 1.5 1.5 ปี
= 1.84 ปี
อนึ่งระยะห่างเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ของดาวอังคารที่ละเอียดกว่านี้ คือ 1.523 หน่วยดาราศาสตร์ เมื่อคำนวณโดยให้ a = 1.523 หน่วยดาราศาสตร์ จะได้ P = 1.88 ปี
ในปีพ.ศ. 2553 ดาวอังคารอยู่ตรงข้ามกับดวงอาทิตย์ในวันที่ 30 มกราคม ในกลุ่มดาวปู มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางเชิงมุม 14.1 พิลิปดา มีโชติมาตร -1.3 และอยู่ห่างโลก 0.66 หน่วยดาราศาสตร์ หรือ 99 ล้านกิโลเมตร ระยะนี้จึงเห็นดาวอังคารสีแดงส้ม ปรากฏสว่างมากในกลุ่มดาวปู ซึ่งประกอบด้วยดาวริบหรี่ทั้งนั้น แต่สังเกตจากกลุ่มดาวข้างเคียง คือ ทางตะวันออกเป็นกลุ่มดาวสิงโต ซึ่งมีดาวหัวใจสิงห์(โชติมาตร 1.36) ปรากฏสว่างเห็นได้ชัดเจน และทางตะวันตกเป็นกลุ่มดาวคนคู่ ที่มี ดาวคาสเตอร์ (1.93) และ ดาวพอลลักซ์ (1.16) ปรากฏสว่างเห็นได้ชัดเจน ดาวอังคารขึ้นทางตะวันออกเฉียงไปทางเหนือเล็กน้อยในเวลาหัวค่ำ เมื่อขึ้นไปสูงสุดในเวลาเที่ยงคืนจะอยู่เกือบเหนือศีรษะและตกในเวลารุ่งเช้า
ขณะอยู่ใกล้โลกดาวอังคารจะปรากฏถอยหลัง ซึ่งเริ่มมาตั้งแต่วันที่ 20 ธันวาคม พ.ศ. 2552 จนถึงวันที่ 10 มีนาคม พ.ศ. 2553 หลังจากนั้นจึงจะปรากฏเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกตามปกติ ช่วงที่ปรากฏถอยหลังดาวอังคารขึ้นเร็วขึ้นทุกคืน ๆ ละ 4 นาที หรือ เดือนละ 2 ชั่วโมง เพราะโลกเคลื่อนรอบดวงอาทิตย์
ดาวอังคารจะอยู่ใกล้ดาวเสาร์มาก (1.9 องศา) ในวันที่ 2 สิงหาคม พ.ศ. 2553 เวลา 3 นาฬิกา ขณะทั้งคู่อยู่ห่างไปทางตะวันออกดวงอาทิตย์ 52 องศา
ในวันที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2553 ดาวอังคาร จะปรากฏอยู่ใกล้ ดาวศุกร์ (ดวงสว่างกว่า) โดยอยู่ห่างกัน 2.5 องศา เมื่อเวลา 4 นาฬิกา ขณะที่ดาวทั้ง 2 ดวงอยู่ห่างไปทางตะวันออกของดวงอาทิตย์ 46 องศา
อนึ่งในช่วงเวลาหัวค่ำของเดือนสิงหาคม พ.ศ. 2553 นอกจากดาวอังคารจะปรากฏอยู่ใกล้ดาวศุกร์ซึ่งเป็นดาวประจำเมืองอยู่ทางตะวันตกแล้วยังมีดาวเสาร์ อยู่ใกล้ ๆ ด้วย ดาวเคราะห์เหล่านี้อยู่ในกลุ่มดาวมกร
ดาวอังคารปรากฏใกล้ดาวศุกร์เป็นครั้งที่ 2 ในวันที่ 29 กันยายน 2553 โดยอยู่ห่างกัน 6.5๐ ขณะที่ดาวทั้งคู่อยู่ห่างดวงอาทิตย์ไปทางตะวันออก 36๐
ในเดือนพฤศจิกายน และ ธันวาคม พ.ศ. 2553 ดาวอังคารจะปรากฏใกล้ดาวพุธ 2 ครั้ง คือ วันที่ 21 พฤศจิกายน อยู่ห่างกัน 1.7 องศา ขณะอยู่ห่างดวงอาทิตย์ไปทางตะวันออก 19๐ และวันที่ 14 ธันวาคม อยู่ห่างกัน 1 องศา ขณะอยู่ห่างดวงอาทิตย์ไปทางตะวันออก 13๐ ในเดือนพฤศจิกายน – ธันวาคม พ.ศ. 2553 ดาวอังคารจะอยู่ในแสงพลบค่ำ
ปีหน้าดาวอังคารจะอยู่ทางทิศตะวันตกของดวงอาทิตย์และปรากฏสว่างลดลงเพราะโลกเคลื่อนที่ห่างจากดาวอังคารมากขึ้น
บรรณานุกรม
Kelly, Patrick ed. (2009). Ubserver’s Handbook. …………
สมาคมดาราศาสตร์ไทย. รอบรู้ดูดาว คู่มือชมฟ้าสำหรับคนไทย
สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) กระทรวงศึกษาธิการ เป็นหน่วยงานของรัฐที่ไม่แสวงหากำไร ได้จัดทำเว็บไซต์คลังความรู้ SciMath เพื่อส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์ คณิตศาสตร์และเทคโนโลยีทุกระดับการศึกษา โดยเน้นการศึกษาขั้นพื้นฐานเป็นหลัก หากท่านพบว่ามีข้อมูลหรือเนื้อหาใด ๆ ที่ละเมิดทรัพย์สินทางปัญญาปรากฏอยู่ในเว็บไซต์ โปรดแจ้งให้ทราบเพื่อดำเนินการแก้ปัญหาดังกล่าวโดยเร็วที่สุด
The Institute for the Promotion of Teaching Science and Technology (IPST), Ministry of Education, a non-profit organization under the Thai government, developed SciMath as a website that provides educational resources in Science, Mathematics and Technology. IPST invites visitors to use its online resources for personal, educational and other non-commercial purpose. If there are any problems, please contact us immediately.
Copyright © 2018 SCIMATH :: คลังความรู้ SciMath. Terms and Conditions. Privacy. , All Rights Reserved.
อีเมล: This email address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it. (ให้บริการในวันและเวลาราชการเท่านั้น)