การเข้าใกล้กันระหว่างดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์

ปลายเดือนธันวาคม 2563 จะเกิดปรากฏการณ์ท้องฟ้าที่ไม่ได้เกิดขึ้นมานานถึง 20 ปี นั่นคือการเข้าใกล้กันระหว่างดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์ ที่สำคัญยิ่งไปกว่านั้น คือ ดาวเคราะห์ทั้งสองดวงจะอยู่ใกล้กันจนสามารถมองเห็นดาวเคราะห์และดาวบริวารของทั้งสองดวงได้พร้อมกันในกล้องโทรทรรศน์กำลังขยายสูง ใกล้ที่สุดนับตั้งแต่ ค.ศ. 1623 หรือในรอบ 397 ปี เป็นการเข้าใกล้ที่สุดครั้งที่ 2 นับตั้งแต่กล้องโทรทรรศน์ถูกประดิษฐ์ขึ้นบนโลก

ดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์จะอยู่ใกล้กันที่สุดในคืนวันจันทร์ที่ 21 ธันวาคม 2563 ซึ่งตรงกับวันเหมายันหรือทักษิณายัน เป็นวันที่ขั้วโลกใต้หันเข้าหาดวงอาทิตย์มากที่สุด ทางดาราศาสตร์ถือว่าเป็นวันเริ่มต้นฤดูหนาวของซีกโลกเหนือ และวันเริ่มต้นฤดูร้อนของซีกโลกใต้ อย่างไรก็ตาม เราสามารถสังเกตการเข้าใกล้กันได้หลายวัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ระหว่างวันที่ 19-23 ธันวาคม 2563 ซึ่งดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์จะอยู่ใกล้กันภายในระยะ 0.3°

เกิดขึ้นบ่อยแค่ไหน

จากคาบการโคจรของดาวพฤหัสบดีที่ยาวนาน 11.86 ปี และคาบการโคจรของดาวเสาร์ที่ยาวนาน 29.5 ปี เราสามารถคำนวณได้ว่าในระยะเวลาหนึ่งปี ดาวพฤหัสบดีเคลื่อนไปเป็นมุม 30° ดาวเสาร์เคลื่อนไป 12° ผลต่างคือ 18° โดยเฉลี่ยแล้วดาวเคราะห์ทั้งสองจึงเคลื่อนมาอยู่แนวเดียวกันทุก ๆ ประมาณ 20 ปี (360/18) การปรากฏใกล้กันระหว่างวัตถุท้องฟ้าอย่างดาวเคราะห์สว่าง 2 ดวง มักได้รับความสนใจเป็นพิเศษ ยิ่งใกล้กันมากเท่าใด ก็ยิ่งน่าสนใจมากขึ้นเท่านั้น บางครั้งดาวเคราะห์อยู่ใกล้กันจนสามารถบังกันหรือซ้อนกันได้ แต่นานหลายปีจึงจะเกิดขึ้นสักครั้งหนึ่ง

การร่วมทิศ

นักดาราศาสตร์กำหนดให้ท้องฟ้าเป็นทรงกลม มีพิกัดบอกตำแหน่งในทำนองเดียวกับละติจูดและลองจิจูดบนพื้นโลก กำหนดให้เส้นศูนย์สูตรฟ้าอยู่แนวเดียวกับเส้นศูนย์สูตรโลก และเส้นสุริยวิถีอยู่ในแนวเดียวกับระนาบวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ ปรากฏการณ์ที่วัตถุท้องฟ้าโคจรมาอยู่แนวเส้นลองจิจูดเดียวกัน โดยมีเส้นศูนย์สูตรฟ้าหรือเส้นสุริยวิถีเป็นแนวอ้างอิง เรียกว่าการร่วมทิศ (conjunction)

การร่วมทิศระหว่างดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์เรียกกันว่าการร่วมทิศครั้งใหญ่ (great conjunction) เนื่องจากเป็นการร่วมทิศระหว่างดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลที่สุดและเห็นได้ง่ายด้วยเปล่า 2 ดวง ซึ่งต้องใช้เวลานานถึง 20 ปีจึงจะมีโอกาสเกิดขึ้น (ดาวยูเรนัสและเนปจูนอยู่ไกลกว่า แต่สว่างน้อยกว่ามาก)


ตารางต่อไปนี้แสดงการเข้าใกล้กันระหว่างดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์ในช่วง ค.ศ. 1901-2100 ตามเวลาสากล เวลาและระยะห่างที่แสดงในตารางนี้เป็นขณะใกล้กันที่สุด ไม่ใช่ขณะที่อยู่ร่วมทิศกัน (เวลาที่ใกล้ที่สุดกับเวลาร่วมทิศมักต่างกันเล็กน้อย) สังเกตได้ว่าส่วนใหญ่อยู่ห่างกันมากกว่า 1° และบางช่วงเกิด 3 ครั้งในปีใกล้เคียงกัน เพราะดาวเคราะห์มีการเคลื่อนที่ถอยหลังได้เมื่อสังเกตจากโลก การเข้าใกล้กันในวันที่ 21 ธันวาคมนี้ ที่ระยะห่างเพียง 6.1 ลิปดา พิเศษกว่าครั้งใด ๆ ในรอบกว่า 100 ปีที่ผ่านมา คนที่มีชีวิตอยู่ในปัจจุบันนี้จึงไม่มีใครเคยเห็นดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์อยู่ใกล้กันเท่าครั้งนี้

หมายเหตุ

1. คำนวณโดยใช้ศูนย์กลางโลกเป็นจุดอ้างอิง
2. วันและเวลา เป็นเวลาสากล (แปลงเป็นเวลาไทยได้โดยบวก 7 ชั่วโมง)
3. มุมห่างจากดวงอาทิตย์ หากอยู่ห่างไปทางทิศตะวันตกของดวงอาทิตย์ จะเห็นได้บนท้องฟ้าเวลาเช้ามืด หากอยู่ห่างไปทางทิศตะวันออกของดวงอาทิตย์ จะเห็นได้บนท้องฟ้าเวลาหัวค่ำ มุมห่างที่มีค่าต่ำกว่า 15° โดยประมาณ จะเริ่มสังเกตได้ยาก หรือสังเกตไม่ได้เพราะอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากเกินไป
4. ช่วงที่ใกล้กันที่สุดในปีนี้ (หลังเที่ยงคืนของคืนวันที่ 21 ธันวาคม เข้าสู่วันที่ 22 ธันวาคม ตามเวลาไทย) ประเทศไทยเป็นเวลาที่ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์ตกลับขอบฟ้าไปแล้ว จึงสังเกตก่อนหน้านั้น แต่ระยะห่างก็ไม่ได้แตกต่างจากช่วงที่ใกล้ที่สุดมากนัก (ขณะตกลับขอบฟ้าในค่ำวันที่ 21 ธันวาคม ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์อยู่ห่างกันประมาณ 6.4′)

การบังกัน

ดาวเคราะห์สามารถบังกันได้ แต่พบได้ไม่บ่อย นานหลายปีจึงจะมีให้เห็นสักครั้งหนึ่ง ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์สามารถบังกันได้เช่นกัน แต่ไม่เกิดขึ้นเลยในช่วงเวลา 3,000 ปี นับตั้งแต่เริ่มคริสต์ศักราช การบังกันระหว่างดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์ที่จะเกิดขึ้นในอนาคตมีโอกาสเกิดใน ค.ศ. 7541 และเกิดถึง 2 ครั้งในปีเดียวกัน คือ วันที่ 16 กุมภาพันธ์ และ 17 มิถุนายน 7541 ทั้งนี้การพยากรณ์ตำแหน่งดาวเคราะห์ที่ไกลจากปัจจุบันหลายพันปีมีโอกาสคลาดเคลื่อนได้ ผลการคำนวณดังกล่าวมาจากข้อมูลตำแหน่งดาวเคราะห์ที่พัฒนาโดยองค์การนาซา (JPL DE431) ซึ่งครอบคลุมระหว่าง 13201 ปีก่อน ค.ศ. จนถึง ค.ศ. 17191

การสังเกตในประเทศไทย

การสังเกตสามารถทำได้เฉพาะในเวลาหัวค่ำหลังจากดวงอาทิตย์ตกลับขอบฟ้าไปแล้ว จากนั้นมีเวลาสังเกตได้ไม่นานนัก เพราะเมื่อท้องฟ้าเริ่มมืดพอให้มองเห็นดาวเคราะห์ทั้งสองได้ การสังเกตจากประเทศไทย ดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์จะอยู่ไม่สูงจากขอบฟ้ามากนัก และตกลับขอบฟ้าหลังดวงอาทิตย์ตกไปแล้วประมาณ 2 ชั่วโมง แต่เราจะมีเวลาไม่มากถึงขนาดนั้น เพราะต้องรอให้ฟ้ามืดก่อน

ขณะสิ้นสุดแสงสนธยาทางการ (ดวงอาทิตย์อยู่ใต้ขอบฟ้าเป็นมุม 6°) ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์จะอยู่ที่มุมเงยไม่เกิน 25° เมื่อเวลาผ่านไป ดาวเคราะห์ทั้งสองจะเคลื่อนต่ำลง และเมื่อต่ำกว่า 10° จะสังเกตได้ยาก เนื่องจากเมฆหมอกและฝุ่นควันใกล้ขอบฟ้าอาจบดบังได้ ดังนั้นช่วงเวลาที่สามารถสังเกตได้จริงจะอยู่ที่ประมาณ 1 ชั่วโมง หรือไม่เกินจากนี้มากนัก

ใกล้กันแค่ไหนและดูได้อย่างไร

คืนวันที่ 21 ธันวาคม 2563 ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์อยู่ในกลุ่มดาวแพะทะเล จะใกล้กันที่สุดด้วยระยะห่าง 6.1′ หรือประมาณ 0.1° (1° = 60′) ดวงจันทร์เต็มดวงบนท้องฟ้ามีขนาดเชิงมุมประมาณ 0.5° ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์จึงอยู่ห่างกันราว 1/5 ของขนาดดวงจันทร์ วันนั้นดาวพฤหัสบดีสว่างที่โชติมาตร -2.0 ดาวเสาร์สว่างที่โชติมาตร +0.6 ดาวพฤหัสบดีจึงสว่างกว่าดาวเสาร์ ช่วงเวลาที่ใกล้กันที่สุด ตรงกับเวลา 01:21 น. ของวันที่ 22 ธันวาคม 2563 ตามเวลาประเทศไทย ซึ่งเวลานั้นดาวเคราะห์ทั้งสองตกลับขอบฟ้าไปแล้ว เราจึงไม่เห็นในช่วงที่ใกล้ที่สุดจริง ๆ อย่างไรก็ตาม ระยะห่างก็ไม่ต่างกันมากนัก โดยก่อนที่ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์จะตกลับขอบฟ้าในคืนวันที่ 21 ธันวาคม ดาวทั้งสองอยู่ห่างกันที่ระยะ 6.4′

คำถามที่หลายคนสงสัยคือดาวเคราะห์ทั้งสองจะใกล้กันขนาดไหน ใกล้พอที่ตาเปล่าจะเห็นรวมเป็นดวงเดียวกันได้หรือไม่ คำตอบค่อนข้างซับซ้อนและขึ้นกับปัจจัยที่เกี่ยวข้อง

ในทางทฤษฎี ดวงตาของคนสายตาปรกติสามารถแยกแยะจุด 2 จุดที่อยู่ห่างกันเป็นระยะทางเชิงมุม 1 ลิปดาได้ สำหรับวัตถุท้องฟ้าอย่างดาวเคราะห์ที่มีขนาดและมีความสว่าง โดยทั่วไป หากอยู่ห่างกัน 3 ลิปดา ก็สามารถแยกแยะได้แล้ว ดังนั้นจึงมีความเป็นไปได้ที่เมื่อมองดูปรากฏการณ์นี้ด้วยตาเปล่า คนสายตาปรกติจะสามารถแยกแยะดาวพฤหัสบดีกับดาวเสาร์ออกจากกันได้ คือมองเห็นใกล้กันมาก แต่หากสังเกตดี ๆ ก็อาจแยกเป็น 2 ดวงได้ สำหรับคนสายตาสั้น หากถอดแว่นตา ก็มีความเป็นได้ที่ในวันที่ 21 ธันวาคม อาจมองเห็นดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์รวมกันเป็นดวงเดียว ทั้งนี้เป็นสิ่งที่น่าจะพิสูจน์กันในวันที่เกิดปรากฏการณ์

หากสังเกตด้วยทัศนูปกรณ์ กล้องสองตาขนาด 20×80 มีกำลังขยายพอที่จะเห็นดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์เป็นดวงได้ รวมทั้งสามารถมองเห็นดาวบริวาร โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ดาวบริวารขนาดใหญ่ 4 ดวงของดาวพฤหัสบดี ได้แก่ ไอโอ ยูโรปา แกนีมีด และคัลลิสโต รวมไปถึงดาวบริวารขนาดใหญ่อย่างไททันของดาวเสาร์ โดยขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดาวบริวารในแต่ละวันด้วย แต่หากสามารถใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีกำลังขยายสูงและมีขนาดหน้ากล้องใหญ่กว่านั้นก็จะสามารถเห็นได้ชัดเจนขึ้น