ดวงอาทิตย์เป็นเครื่องบอกเวลา

เราใช้ดวงอาทิตย์เป็นเครื่องบอกเวลา เพราะทุกคนรู้จักดวงอาทิตย์ คนบนโลกมีดวงอาทิตย์ดวงเดียวกัน ดาวดวงอื่นรวมทั้งดวงจันทร์ก็บอกเวลาได้เหมือนกัน แต่มีดาวมากเหลือเกิน คนทั่วไปไม่ค่อยรู้จัก จึงใช้ดาวไม่สะดวก ดวงจันทร์ก็สู้ดวงอาทิตย์ไม่ได้ นอกจากวันขึ้น-แรมที่ต้องอาศัยดวงจันทร์เท่านั้น

เราทราบว่าโลกได้หมุนรอบตัวเองครบ 1 รอบ แล้ว โดยการดูดวงอาทิตย์หรือดวงดาว เช่น เวลาระหว่างการเห็นดวงอาทิตย์อยู่สูงสุดในวันนี้จนกระทั่งถึงเวลาที่เห็นดวงอาทิตย์อยู่สูงสุดในวันถัดไปเรียกว่า โลกได้หมุนรอบตัวเองแล้ว 1 รอบ หรือ 1 วัน เทียบกับดวงอาทิตย์ ซึ่งมีอยู่ 24 ชั่วโมง แต่เวลาระหว่างการเห็นดาวฤกษ์ดวงหนึ่งอยู่สูงสุดในวันนี้ถึงเวลาที่เห็นดาวดวงนี้อยู่สูงสุดในวันถัดไปเรียกว่า 1 วันเทียบกับดาวฤกษ์ ซึ่งสั้นกว่า 1 วัน เทียบกับดวงอาทิตย์อยู่ 4 นาที ทั้งนี้เพราะในระหว่างที่โลกหมุนรอบตัวเองนั้นโลกก็เคลื่อนไปรอบดวงอาทิตย์ด้วย ทำให้เราเห็นว่า ดวงอาทิตย์บนฟ้าเลื่อนไปทางตะวันออกของตำแหน่งเดิมวันละประมาณ 1 องศา ทิศทางการหมุนรอบตัวเองและทิศทางการเครบลื่อนรอบดวงอาทิตย์ของโลกไปทางเดียวกันคือจากตะวันตกไปตะวันออก ดังนั้นโลกจึงต้องหมุนไปอีกประมาณ 1 องศา หรือ 4 นาที จึงจะเห็นดวงอาทิตย์อยู่ที่เก่า

นี่คือสาเหตุที่ทำให้เราเห็นกลุ่มดาวฤกษ์ขึ้นเร็วขึ้นกว่าคืนก่อน คืนละ 4 นาที หรือเห็นอยู่ที่เก่าในเวลาที่เร็วขึ้นคืนละ 4 นาที

เส้นลองจิจูด 0 องศา เส้นลองจิจูด 105 องศาตะวันออก และเส้นแบ่งเขตวัน

โลกกลมและหมุนรอบตัวเองจากตะวันตกไปตะวันออก โดยหมุนรอบแกนสมมติที่ผ่านขั้วโลกเหลือและขั้วโลกใต้ ทำให้เราเห็นดวงอาทิตย์ ดวงดาวทั้งหลายขึ้นทางฟ้ากฟ้าตะวันออกและตกทางฟากฟ้าตะวันตก แต่เวลาที่ดาวขึ้นไม่ใช่เวลาเดียวกันสำหรับทุกประเทศ นอกจากนี้เวลาขึ้นของดวงอาทิตย์ในแต่ละวันของแต่ละสถานที่ก็ไม่คงที่ด้วย สาเหตุเป็นเพราะแกนโลกเอียงและโคจรรอบดวงอาทิตย์

เพื่อให้สามารถบอกตำแหน่งของสถานที่ต่าง ๆ บนโลก ตลอดทั้งเปรียบเทียบเวลาระหว่างกันได้จำเป็นต้องมีพิกัด เช่น กรุงเทพฯ อยู่ที่พิกัด 100.5 องศาตะวันออก และ 13.75 องศาเหนือ เส้นโค้งตามผิวโลกที่ผ่านกรุงเทพฯ ไปยังขั้วโลกทั้งสองเรียกว่า เส้นลองจิจูด (เส้นแวง) 100.5 องศาตะวันออก ส่วนเส้นโค้งรอบโลกที่ตั้งฉากกับเส้นลองจิจูดและผ่านกรุงเทพฯ คือ เส้นละติจูด (เส้นรุ้ง) 13.75 องศาเหนือ พิกัดบนผิวโลกต้องบอกทั้งลองจิจูดและละติจูด

ลองจิจูด (longitude) มักเขียนผิดเป็นลองติจูดอยู่บ่อย ๆ เดิมเรียกว่า แวง (ภาษาเขมรแปลว่า ยาว ตรงกับภาษาอังกฤษว่า long) ซึ่งน่าจะสั้นดี เช่นเดียวกับที่เดิมเราเรียกละติจูดว่า รุ้ง จึงมีคำกล่าวให้จำได้ง่ายดังนี้ "รุ้งตะแคง แวงตั้ง"

เส้นลองจิจูด 0 องศา คือ เส้นลองจิจูดที่ผ่านประเทศอังกฤษที่กรีนิช เป็นเส้นสำคัญที่ทุกประเทศต้องใช้เทียบเวลา ตามข้อตกลงระหว่างประเทศเมื่อ พ.ศ. 2427 ประเทศที่อยู่ทางทิศตะวันออกของอังกฤษจะอยู่บนลองจิจูดตะวันออก เช่น กรุงเทพฯ อยู่ที่ลองจิจูด 100.5 องศาตะวันออก ส่วนลองจิจูด 105 องศาตะวันออกผ่านอำเภอเมือง จังหวัดอุบลราชธานี และตะวันออกสุดประเทศไทยผ่านอำเภอโขงเจียม จังหวัดอุบลราชธานี (ลองจิจูด 105.54 องศาตะวันออก) ตะวันตกสุดผ่านอำเภอท้ายเหมือง จังหวัดพังงา (ลองจิจูด 98.3 องศาตะวันออก)

ลองจิจูดเกี่ยวข้องกับเวลา เวลามาตรฐานของประเทศไทย ตั้งตามลองจิจูด 105 องศาตะวันออก นั่นคือ เวลาของประเทศไทยจะเร็วกว่าเวลาที่อังกฤษอยู่ 105/15 หรือ 7 ชั่วโมง (15 องศา = 1 ชั่วโมง) เช่น ถ้าอังกฤษเป็นเวลา 0 นาฬิกาหรือเที่ยงคืน ประเทศไทยจะเป็นเวลา 7 นาฬิกา อำเภอหรือจังหวัดต่าง ๆ ของประเทศไทยที่อยู่ลองจิจูดเดี่ยวกันและไม่อยู่บนลองจิจูด 105 องศาตะวันออก จะมีเวลาท้องถิ่น หรือเวลาเห็นดวงอาทิตย์ขึ้น แตกต่างจากเวลามาตรฐานของประเทศ เช่น กรุงเทพฯ อยู่ที่ลองจิจูด 100.5 องศาตะวันออกจะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นช้ากว่า อุบลราชธานี (105 - 100.5) x 4 หรือ 18 นาที (1 องศา = 4 นาที) แต่อำเภอโขงเจียมจะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นเร็วกว่ามาตรฐานของประเทศ 0.54 x 4 หรือ 2.16 นาที เพราะโขงเจียมอยู่ที่ลองจิจูด 105.54 องศาตะวันออก

ประเทศที่อยู่ทางตะวันตกของอังกฤษจะอยู่บนลองจิจูดตะวันตก เช่น สหรัฐอเมริกาอยู่ระหว่างลองจิจูด 67 องศาตะวันตกถึงลองจิจูด 125 องศาตะวันตก เวลาเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นของแต่ละรัฐต่างกันมาก จึงจำเป็นต้องมีเวลามาตรฐานถึง 4 เขต แต่ละเขตต่างกัน 1 ชั่วโมง เช่น เขตตะวันออกด้านนิวยอร์คจะเร็วกว่าเขตตะวันตกด้านแคลิฟอร์เนียถึง 4 ชั่วโมง

เส้นแบ่งเขตวันสากล (international date line) ตรงกับเส้นลองจิจูด 180 องศา ยกเว้นบางส่วนที่อ้อมเกาะเพื่อให้หมู่เกาะเหล่านี้อยู่ในเขตวันเดียวกัน ลองจิจูดตะวันออกจะเร็วกว่าลองจิจูดตะวันตก เช่นที่ลองจิจูดตะวันตกเป็นวันอาทิตย์ พอข้ามเส้นเขตวันสากลไปทางลองจิจูดตะวันออกจะเป็นวันจันทร์ นั่นคือ การข้ามเขตวันไปทางตะวันตก ในทางกลับกัน ถ้าข้ามเขตวันไปทางลองจิจูดตะวันตก วันจะช้ากว่า จากวันจันทร์เป็นวันอาทิตย์ เป็นต้น

เวลาดวงอาทิตย์ขึ้น ณ ที่ต่าง ๆ ขึ้นอยู่กับอะไรบ้าง?

เวลาดวงอาทิตย์ขึ้นในที่ต่าง ๆ ในโลกขึ้นอยู่กับละติจูด และลองจิจูดของที่นั้น ๆ หากแกนโลกตั้งตรง เวลาขึ้นของดวงอาทิตย์จะเปลี่ยนแหลงตามลองจิจูดอย่างเดียว แต่แกนโลกเอียงเวลาขึ้นของดวงอาทิตย์จึงขึ้นอยู่กับละติจูดด้วย ในเดือนมกราคม ซึ่งอยู่ในช่วงฤดูหนาวของประเทศในซีกโลกเหนือ ขั้วโลกเหนือหันออกจากดวงอาทติย์ โดยหันออกมาที่สุดในวันที่ 22 ธันวาคม คนที่อยู่ทางใต้จะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นเร็วกว่าคนที่อยู่ทางเหนือ แต่ถ้าเป็นฤดูร้อนขั้วโลกเหนือหันเข้าหาดวงอาทิตย์ คนที่อยู่ทางเหนือจะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นเร็วกว่าคนที่อยู่ทางใต้

วันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 2000 ที่ใดในประเทศไทยเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นก่อน

เมื่อพิจารณาลองจิจูดและละติจูดของอำเภอต่าง ๆ ในประเทศไทยแล้ว จะพบว่า บ้านตาบา อำเภอตากใบ จังหวัดนราธิวาส (ละติจูด 6.24 องศาเหนือ ลองจิจูด 102.09 องศาตะวันออก) ในวันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 2000 ดวงอาทิตย์ขึ้นเวลา 6.21.56 (6 นาฬิกา 21 นาที 56 วินาที) เร็วกว่าอำเภอเมืองนราธิวาส (ละติจูด 6.42 องศาเหนือ ลองจิจูด 101.81 องศาตะวันออก) ซึ่งดวงอาทิตย์จะขึ้นเวลา 6 นาฬิกา 23 นาที 10 วินาที ในขณะที่ตะวันออกสุดของประเทศ ณ อำเภอโขงเจียม จังหวัดอุบลราชธานี ดวงอาทิตย์ขึ้นเวลา 6 นาฬิกา 24 นาที 41 วินาที

ส่วนกรุงเทพมหานครดวงอาทิตย์ในวันปีใหม่ขึ้นเวลา 6 นาฬิกา 41 นาที 45 วินาที

ดังนั้น บ้านตาบา อำเภอตากใบ จังหวัดนราธิวาส จึงเป็นสถานที่ที่จะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นก่อนที่อื่นในวันปีใหม่ โดยขึ้นเร็วกว่าอำเภอเมืองนราธิวาส 1 นาที

ในวันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 2000 ขณะที่อังกฤษเป็นเวลา 0 นาฬิกา ที่ใดบ้างเห็นดวงอาทิตย์กำลังขึ้น

เมื่อถึงเวลา 0 นาฬิกาของวันปีใหม่ ค.ศ. 2000 ที่อังกฤษ คนในประเทศไทยจะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นสูงแล้ว เพราะเวลาในประเทศไทยเร็วกว่าเวลาอังกฤษ 7 ชั่วโมง แต่จะมีบางประเทศและบางอำเภอในประเทศไทยที่เห็นดวงอาทิตย์กำลังขึ้นโดยประเทศเหล่านี้จะอยู่บนเส้นแบ่งกลางวัน-กลางคืน ด้านที่เห็นดวงอาทิตย์กำลังขึ้น ซึ่งจะไม่ขนานกับลองจิจูดใดลองจิจูดหนึ่ง เพราะเส้นนี้จะเอียงผ่านเลยขั้วโลกใต้ แต่ไม่ผ่านถึงขั้วโลกเหนือ ทำให้ผู้ที่อยู่บนลองจิจูดเดียวกันเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นไม่พร้อมกัน โดยผู้ที่อยู่ทางใต้เห็นก่อนผู้ที่อยู่ทางเหนือ

ขณะที่เป็นเวลา 0 นาฬิกาที่อังกฤษ ดวงอาทิตย์ขึ้นเวลา 6.00 น. ณ ลองจิจูด 90 องศาตะวันออก ละติจูด 0 องศา นั่นคือ ขณะเริ่มต้นวันใหม่ของโลกเส้นแบ่งกลางววันกลางคืนด้านดวงอาทิตย์ขึ้นจะผ่านเส้นศูนย์สูตรตรงลองจิจูด 90 องศาตะวันตก จากปฏิทินดาราศาสตร์ 2000 (The Astronomical Almanac 2000 ของ Nautical Almanac Office, U.S. Naval Observatory ร่วมกัน H.M.'s Nautical Almanac Office ประเทศอังกฤษ) เราสามารถคำนวณได้ว่า จุดอื่น ๆ ซึ่งจะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นขณะที่เป็นเวลา 0 นาฬิกาที่อังกฤษปรากฏดังตารางต่อไปนี้

ตารางแสดงเวลาดวงอาทิตย์ขึ้นขณะเป็นเวลา 0 นาฬิกาที่อังกฤษของวันที่ 1 มกราคม

สำหรับเขตประเทศไทยบริเวณที่อยู่บนเส้นตรงซึ่งผ่านบ้านสบเงา กิ่งอำเภอสบเมย จังหวัดตาก และบ้านแม่ยวมน้อย อำเภอแม่แจ่ม จังหวัดเชียงใหม่ คือ บริเวณที่จะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นในเวลา 0 นาฬิกา วันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 2000 ของอังกฤษ ตัวอำเภอที่อยู่ใกล้เส้นนี้คือ กิ่งอำเภอสบเมย จังหวัดแม่ฮ่องสอน และกิ่งอำเภอเวียงแหง จังหวัดเชียงใหม่ ส่วนบริเวณที่เส้นแบ่งกลางวันกลางคืนผ่านนอกจากสองกิ่งอำเภอนี้แล้วยังมีท้องที่อำเภอแม่แจ่ม จังหวัดเชียงใหม่ ท้องที่อำเภอฝาย จังหวัดแม่ฮ่องสอน

วันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 2000 ของประเทศใดที่เห็นดวงอาทิตย์ขึ้นเป็นประเทศแรก

ประเทศต่าง ๆ ในโลกเริ่มต้นวันใหม่เมื่อเวลา 0 นาฬิกา ตามเวลามาตรฐานของประเทศตน ซึ่งเมื่อเทียบกับเวลาที่อังกฤษแล้วจะไม่ตรงกัน เช่น 0 นาฬิกาที่อังกฤษตรงกับ 7 นาฬิกาของประเทศไทย หรือตรงกับ 12 นาฬิกาของประเทศนิวซีแลนด์

ประเทศที่อยู่ทางตะวันออกของอังกฤษ ซึ่งได้แก่ ประเทศที่อยู่บนลองจิจูดตะวันออกทั้งหลาย จะถึงวันปีใหม่ก่อนอังกฤษ ถ้าดูในแผนที่โลกจะพบว่า ประเทศใต้สุดที่อยู่ใกล้เส้นลองจิจูด 180 องศาตะวันออกที่สุด คือ ประเทศนิวซีแลนด์ ดังนั้น นิวซีแลนด์จึงจะเป็นประเทศแรกที่มีวันขึ้นใหม่ก่อนประเทศอื่น ๆ รวมถึงการเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นในวันใหม่เป็นประเทศแรกด้วย โดยเฉพาะเป็นช่วงฤดูร้อนของซีกโลกใต้ ซึ่งดวงอาทิตย์ขึ้นเร็วกว่าเดือนอื่น ๆ

ข้อเท็จจริงเกี่ยวกับตำแหน่งของโลกในทางโคจร

เราทราบแล้วว่าโลกเคลื่อนรอบดวงอาทิตย์รอบละ 1 ปี ในขณะเดียวกันดวงอาทิตย์ก็พาโลกและบริวารเคลื่อนที่รอบศูนย์กลางของดาราจักรทางช้างเผือกรอบละกว่า 200 ล้านปี เพราะฉะนั้น ตำแหน่งของโลกจึงเปลี่ยนอยู่ตลอดเวลาเมื่อเทียบกับดาวในดาราจักรทางช้างเผือก สำหรับตำแหน่งของโลกในระบบสุริยะอาจจะเรียกได้ว่ามีทางโคจรค่อนข้างคงที่เทียบกับดวงอาทิตย์ แต่เมื่อเราเอาจำนวนวันในรอบปีมาทำปฏิทินในยุคปัจจุบันซึ่งเรียกว่า ปฏิทินเกรกอรี เราใช้ 1 ปี = 365.2425 วัน ในขณะที่โลกใช้เวลา 365.2422 วันเคลื่อนรอบดวงอาทิตย์ นักดาราศาสตร์เรียก 365.2425 วันว่า 1 ปีปฏิทิน และเรียก 365.5422 วันว่า 1 ปีฤดูกาล ตัวเลขนี้บอกให้ทราบว่า โลกตามปฏิทินและโลกจริง ๆ ตอนสิ้นปีไม่ได้อยู่ที่เดียวกัน โดยเฉพาะเมื่อแต่ละปีมีจำนวนวันในปฏิทินเป็นเลขจำนวนเต็ม เช่น 365 วันสำหรับปีธรรมดา และ 366 วันสำหรับปีอธิกสุริทิน ทำให้เมื่อถึงเวลาสิ้นปีปฏิทินโลก จึงยังเดินทางกลับไม่ถึงที่เก่า หรือบางปีอาจเลยที่เก่าไปแล้ว


จากรูป สมมติว่าเริ่มต้นตอนสิ้นปี ค.ศ. 1996 ซึ่งเป็นปีที่มี 366 วัน เที่ยงคืนของ 31 ธันวาคม 1996 คือ 0 นาฬิกาของวันที่ 1 มกราคม 1997 ให้ทางโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ยาวเท่ากับโลกเดินทาง 365.2422 วัน โลกมาครบรอบวงโคจรตรงจุด X



ดังนั้นในวันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 2000 โลกจึงยังเดินทางไม่ครบวงโคจร ซึงจะครบเมื่อไปถึงจุด X นั่นคือ โลกต้องเดินทางไปอีก 3 X 0.2422 วัน หรือ 0.7266 วัน หรือเท่ากับหมุนไป 261.58 องศา (17.438 ชั่วโมง)

ถ้าจะเอาวันเวลาที่โลกกลับมาถึงจุดครบรอบพอดีก็ต้องเลยเวลา 0 นาฬิกาของวันที่ 1 มกราคม ค.ศ. 2000 ณ ลองจิจูด 0 ไปอีก ถึง 17.438 ชั่วโมง นับว่าไม่สะดวกอย่างยิ่ง เพราะเวลาที่ละเอียดเช่นนี้เกิดความยุ่งยากในทางปฏิบัติ เนื่องจากหลายประเทศที่อยู่ทางตะวันออก เช่น ประเทศนิวซีแลนด์จะกลายเป็นวันที่ 2 มกราคม ค.ศ. 2000 ไปแล้ว ดังนั้นเพื่อให้เป็นไปตามธรรมชาติของปฏิทิน จึงไม่ควรคิดละเอียดไปถึงจุดที่โลกกลับมาถึงจุดเดิมในวงโคจรในโอกาสที่จะฉลองวันขึ้นปีใหม่