2.1 การบอกตำแหน่งของวัตถุท้องฟ้า 2.2 กลุ่มดาว บทที่ 2 ดวงดาวในท้องฟ้า 2.1 การบอกตำแหน่งของวัตถุท้องฟ้า 2.2 กลุ่มดาว

บทที่ 2 ดวงดาวในท้องฟ้า บทที่ 2 ดวงดาวในท้องฟ้า จุดประสงค์การเรียนรู้ อธิบายการบอกตำแหน่งของวัตถุท้องฟ้า อธิบายการใช้แผนที่ดาวในการบอกตำแหน่งดาวฤกษ์และ กลุ่มดาว อธิบายการใช้ประโยชน์จากกลุ่มดาว สืบค้นและอธิบายองค์ประกอบของกาแล็กซี

บทที่ 2 ดวงดาวในท้องฟ้า บทที่ 2 ดวงดาวในท้องฟ้า 2.1 การบอกตำแหน่ง ของวัตถุท้องฟ้า

- ระบบศูนย์สูตร (equatorial system) - ระบบสุริยวิถี (ecliptic system) การบอกตำแหน่งวัตถุบนท้องฟ้า - ระบบขอบฟ้า (horizontal system) - ระบบศูนย์สูตร (equatorial system) - ระบบสุริยวิถี (ecliptic system)

การบอกตำแหน่งของสถานที่บนผิวโลก

การกำหนดสถานที่บนผิวโลก เส้นละติจูด - เป็นพิกัด ที่ใช้บอกตำแหน่งในแนว เหนือ – ใต้ เป็นเส้นสมมุติ ที่ลากมาขนานกับเส้นศูนย์สูตร โดยกำหนดให้ เส้นศูนย์สูตรเป็นเส้นละติจูดที่ 00 ค่าละติจูดบนซีกโลกเหนือจะมี ค่าตั้งแต่ 0 – 900 N ค่าละติจูดบนซีกโลกใต้จะมีค่า ตั้งแต่ 0 – 900 S เส้นลองจิจูด - เป็นพิกัดที่ใช้บอกตำแหน่ง ในแนว E – W โดยนับ 00 ที่เส้น ไพร์มเมอริเดียน ไปทาง E +1800 ไปทาง W – 1800 ลองจิจูด 00 ผ่านหอดูดาว royal observatory ณ เมืองกรีนิช อังกฤษ

1.ระบบขอบฟ้า ระบบขอบฟ้า หรือบางทีเรียกว่าระบบอัลติจูดและอะซิมุท (Altitude and Azimuth system) เป็นการบอกตำแหน่งดาวเพื่อให้รู้ว่าดาวอยู่เหนือขอบฟ้า (celestial horizon) เป็นระยะทางตามมุมเท่าใด และอยู่ห่างจากตำแหน่งเทียบบนขอบฟ้ามากน้อยเพียงใดความหมายของคำที่ใช้ในระบบขอบฟ้ามีดังนี้ รูป ทรงกลมท้องฟ้าที่ครอบผู้สังเกต

พิกัดขอบฟ้า         พิกัดขอบฟ้า (Horizontal coordinates) เป็นระบบพิกัดซึ่งใช้ในการวัดตำแหน่งของวัตถุท้องฟ้า โดยถือเอาตัวของผู้สังเกตเป็นศูนย์กลางของทรงกลมฟ้า โดยมีจุดและเส้นสมมติบนทรงกกลมฟ้าแสดงในภาพที่ 1

ทิศทั้งสี่ ประกอบด้วย ทิศเหนือ (North) ทิศตะวันออก (Earth) ทิศใต้ (South) ทิศตะวันตก (West) เมื่อหันหน้าเข้าหาทิศเหนือ ด้่านหลังเป็นทิศใต้ ซ้ายมือเป็นทิศตะวันตก ขวามือเป็นทิศตะวันออก จุดเหนือศีรษะ (Zenith) เป็นตำแหน่งสูงสุดของทรงกลมฟ้า ซึ่งอยู่เหนือผู้สังเกต  จุดใต้เท้า (Nadir) เป็นตำแหน่งต่ำสุดของทรงกลมฟ้า ซึ่งอยู่ใต้เท้าของผู้สังเกต    เส้นขอบฟ้า (Horizon) หมายถึง แนวเส้นขอบท้องฟ้าซึ่งมองเห็นจรดพื้นราบ หรืออีกนัยหนึ่งคือ  เส้นวงกลมใหญ่บนทรงกลมฟ้าที่อยู่ห่างจากจุดเหนือศีรษะ ทำมุม 90°  กับแกนหลักของระบบขอบฟ้า  เส้นเมอริเดียน (Meridian) เป็นเส้นสมมติบนทรงกลมฟ้าในแนวเหนือ-ใต้ ซึ่งลากผ่านจุดเหนือศีรษะ

การบอกตำแหน่งวัตถุบนท้องฟ้า     ในการบอกตำแหน่งเทหวัตถุท้องฟ้าอย่างง่าย โดยใช้ 1. ระยะเชิงมุม (Angular distance) และ มุมห่าง (Elongation) 2. มุมอาซิมุท (Azimuth) มุมทิศ เป็นมุมในแนวราบ นับจากทิศเหนือ ในทิศทางตามเข็มนาฬิกา ไปยังทิศตะวันออก ทิศใต้ ทิศตะวันตก และกลับมาทิศ เหนืออีกครั้งหนึ่ง มีค่าระหว่าง 0 - 360 องศา  มุมเงย (Altitude) เป็นมุมในแนวตั้ง นับจากเส้น ขอบฟ้าขึ้นไปสู่จุดเหนือศีรษะ มีค่าระหว่าง 0 - 90 องศา

ระยะเชิงมุม(Angular distance)           ในการวัดระยะห่างของดวงดาวและ เทหวัตถุต่าง ๆ บนท้องฟ้านั้น เราไม่สามารถวัด ระยะห่างออกมาเป็นหน่วยเมตร หรือกิโลเมตรได้ โดยตรง ถ้าเราไม่ทราบว่าวัตถุเหล่านั้นอยู่ห่างจาก เราเป็นระยะทางเท่าไร แต่วัดได้โดย..... ระยะเชิงมุม(Angular distance)

1. ระยะเชิงมุม (Angular distance) ตัวอย่างเช่น เราบอกว่า ดาว A อยู่ห่างจาก ดาว B เป็นระยะทาง 5 องศา หรือบอกว่า ดวงจันทร์มีขนาดกี่องศา ซึ่งเป็นการบอก ระยะห่าง และขนาด เป็นเชิงมุมทั้งสิ้น

การวัดระยะเชิงมุม ระยะห่างบนฟ้าสำหรับวัดระยะทางของดวงดาวบนท้องฟ้า ที่สังเกตเห็น เรียกว่า ระยะเชิงมุม

การวัดระยะเชิงมุมโดยใช้มือ นิ้วโป้งกับนิ้วก้อย 220 การวัดระยะเชิงมุมโดยใช้มือ

มุมห่าง (Elongation) มุมห่างสุดของดาวพุธ ประมาณ 280 เป็นระยะทางเชิงมุมระหว่างดวงอาทิตย์ กับดาวเคราะห์ หรือ ดวงจันทร์ที่มองจากโลก สำหรับดาวเคราะห์วงใน คือ พุธและศุกร์ มุมห่างมีช่วง จำกัด โดยมุมห่างสูงสุดไปทางตะวันออกหรือทาง ตะวันตกของดวงอาทิตย์ เรียกว่า มุมห่างสุด (greatest elongation) มุมห่างสุดของดาวพุธ ประมาณ 280 มุมห่างสุดดาวศุกร์ ประมาณ 470

กิจกรรม 2.1 ระยะเชิงมุม สรุปผลการทดลอง กิจกรรม 2.1 ระยะเชิงมุม จุดประสงค์ นักเรียนสามารถอธิบายระยะเชิงมุมและมุมห่างได้ ผลการทดลอง วัดระยะวัตถุที่ตำแหน่งเดิม ผู้สังเกต ระยะเชิงมุม (องศา) สรุปผลการทดลอง ค่าระยะเชิงมุมที่วัดได้ของวัตถุชิ้นเดียวกัน ณ ตำแหน่งเดียวกัน มีค่า................องศา ซึ่ง................................

ผลการทดลอง สรุปผลการทดลอง 2 วัดระยะวัตถุในตำแหน่งที่ผู้วัดแตกต่างกัน ผู้สังเกต ระยะเชิงมุม (องศา) พลอย 40 25 41 สรุปผลการทดลอง ค่าระยะเชิงมุมที่วัดได้ของวัตถุชิ้นเดียวกัน ณ ตำแหน่งที่ผู้วัดแตกต่างกัน มีค่า..40,25,41 องศา ซึ่งไม่เท่ากัน

เมื่อมองดาวพุธในช่วงหัวค่ำหรือเช้ามืด จะสูงจากขอบฟ้าไม่เกิน 280 จากข้อมูลที่ว่า ดาวพุธมีมุมห่าง 280 หมายความว่า เมื่อมองจากโลก ดาวพุธจะห่างจากดวงอาทิตย์ เป็นมุมห่างสุดไปทางตะวันออกหรือตะวันตกของ ดวงอาทิตย์ มีค่าเท่ากับ 280 นั่นหมายความว่า เมื่อมองดาวพุธในช่วงหัวค่ำหรือเช้ามืด จะสูงจากขอบฟ้าไม่เกิน 280

ระบบเส้นขอบฟ้า มุมทิศ มุมเงย

มุมทิศ หรือ มุมราบ (Azimuth) คือทิศที่บอกมุมราบตั้งแต่ 0 – 360 องศา โดยวัดจากจุดทิศเหนือ ไปทางตะวันออก ตามแนวขนานกับขอบฟ้าหรือแนวราบ

ทิศ 0 องศา = N ทิศ 45 องศา = NE ทิศ 90 องศา = E ทิศ 180 องศา = S ทิศ 270 องศา = W

มุมเงย หรือ มุมสูง (Altitude) คือ มุมที่มองขึ้นจากขอบฟ้า มุมเงยสูงสุดคือ 90 องศา จุดสูงสุดของขอบฟ้าที่มุมเงย 90 องศา เรียกว่า จุดเหนือศรีษะ หรือ เซนิท (Zenith)

โดยมุมเงยจะเพิ่มขึ้น 15 องศาต่อ ชั่วโมง การบอกมุมทิศและมุมเงยของดาว เป็นการบอกตำแหน่งดาว หรือ พิกัดของดาว (Co-ordinates) ในระบบขอบฟ้า โลกหมุนรอบตัวเองและรอบดวงอาทิตย์ตลอดเวลา ดังนั้น มุมทิศและมุมเงยของดาวที่เราสังเกตก็จะ เปลี่ยนตำแหน่งไปด้วย โดยมุมเงยจะเพิ่มขึ้น 15 องศาต่อ ชั่วโมง or

มุมเงยของดาวเหนือ ดาวเหนือใช้บอกทิศและบอกละติจูดของผู้สังเกต

ตำแหน่งผู้สังเกต มุมเงยของดาวเหนือ (องศา) คนที่อยู่ซีกโลกเหนือที่ละติจูดต่างกัน จะเห็นดาวเหนืออยู่สูงจากขอบฟ้าต่างกัน ตำแหน่งผู้สังเกต มุมเงยของดาวเหนือ (องศา) จังหวัด ละติจูด เชียงราย 20 เชียงใหม่ 18.4 กาญจนบุรี 14 กรุงเทพ 13.9 สุราษฎร์ธานี 8.5

การเคลื่อนที่ของดาวบนท้องฟ้า

ทรงกลมท้องฟ้า (Celestial sphere) The Horizon เมื่อแหงนหน้าไปบนท้องฟ้า จะเห็นท้องฟ้ามีลักษณะเป็นครึ่งวงกลม โดยมี จุดศูนย์กลางทรงกลมอยู่ที่ตัวเรา รัศมีไม่จำกัด เรียกว่า ทรงกลมท้องฟ้า

เมื่อแหงนหน้าไปบนท้องฟ้า จะเห็นท้องฟ้า มีลักษณะเป็นครึ่งวงกลม โดยมี จุดศูนย์กลาง ทรงกลมอยู่ที่ตัวเรา รัศมีไม่จำกัด เรียกว่า ทรงกลมท้องฟ้า เส้นรอบวงของทรงกลม อยู่ในระนาบเดียวกับ ผู้สังเกตการณ์ (Observe) เรียกว่า เส้นขอบฟ้า (Horizon)

เส้นขอบฟ้า (Horizon) คือแนวระดับสายตา บางทีก็เรียกว่าแนวบรรจบของทรงกลมท้องฟ้า ส่วนบนกับ ท้องฟ้าส่วนล่าง เส้นขอบฟ้า (Horizon) จะแบ่งทรงกลมท้องฟ้าออกเป็น 2 ส่วน คือ ส่วนบน - คือส่วนที่ผู้สังเกตมองเห็น ส่วนล่าง - คือส่วนที่ผู้สังเกตมองไม่เห็น

กฎเกณฑ์พื้นฐานของทรงกลมท้องฟ้า จุดศูนย์กลางทรงกลม คือจุดที่ผู้สังเกตยืนอยู่ มีรัศมียาวไม่จำกัด หรือ ระยะอนันต์ ลักษณะคล้ายทรงกลมกลวง มีดาวดาวต่าง ๆ ปรากฏอยู่ที่ผิวทรงกลม ผู้สังเกตซึ่งอยู่คนละตำบลกัน เมื่อสังเกต ดาวดวงเดียวกัน แนวจากผู้สังเกตไปยังดาว จะเป็นเส้นตรงขนานกัน

5. ทรงกลมท้องฟ้าในระบบศูนย์สูตร ท้องฟ้ามี สองขั้ว ตำแหน่งที่อยู่ทางขั้วฟ้าทางเหนือ เรียกว่า ขั้วเหนือท้องฟ้า หรือ ขั้วฟ้าเหนือ (North Celestial Pole) หรือ ย่อเป็น NCP ส่วนตำแหน่งที่อยู่ทางขั้วฟ้าทางใต้ เรียกว่า ขั้วใต้ท้องฟ้า หรือ ขั้วฟ้าใต้ (South Celestial Pole) หรือ ย่อเป็น SCP

เส้นสุริยะวิถี (Ecliptic line)

เส้นศูนย์สูตรฟ้า (Celestial Equator) ซีเรสเชียน อิเควเตอร์    เป็นเส้นที่ผ่านจุดทิศ ตะวันออกไปทิศตะวันตก เกิดขึ้นจากการที่โลก หมุนรอบตัวเอง ฉะนั้นเส้นนี้จะตั้งฉากกับแกนหมุน ของโลก และเป็นแนวเดียวกับเส้น ศูนย์สูตร โลกพอดี (Earth Equator) ซึ่งแนวการเคลื่อนที่ ของดาวก็จะขนานไปกับเส้นนี้ด้วย http://www.youtube.com/watch?v=pus1ojJluVE

เส้นสุริยะวิถี (Ecliptic line) คือเส้นทางที่ดวงอาทิตย์ปรากฏผ่านไปบนท้องฟ้า ครบรอบ หนึ่งปี โดยครึ่งหนึ่งของสุริยะวิถีจะอยู่ ทางใต้ของเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า ส่วนอีกครึ่งหนึ่ง จะอยู่ทางเหนือของเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า

เส้นเมอริเดียน (Meridian) คือเส้นตั้งฉากกับขอบฟ้า ตรงจุดขั้วฟ้าเหนือ จุดขั้วฟ้าใต้ และผ่านจุดเหนือศรีษะ เมื่อดาว ผ่านแนวเมอริเดียนจากทิศตะวันออกไปตะวันตก จะเป็นตำแหน่งที่ดาวขึ้นไปสูงสุด หลังจาก ดาวผ่านเมอริเดียนแล้ว ดาวจะคล้อยลงไป ทางตะวันตก

เส้นเมอริเดียน (Meridian)

ทรงกลมท้องฟ้าในระบบศูนย์สูตร http://www.youtube.com/watch?v=pus1ojJluVE

จุดเหนือศรีษะ หรือ จุดจอมฟ้า(Zenith) จุดสูงสุดของทรงกลมท้องฟ้าที่เรามองเห็น คือ จุดเหนือศรีษะ หรือ จุดจอมฟ้า(Zenith) จุดที่อยู่ใต้พื้นดิน ตรงข้ามกับ จุดเหนือศรีษะ เป็น จุดต่ำสุด หรือ จุดเนเดอร์ (Nader)

การหาดาวเหนือ ดาวเหนือจะอยู่ตรงตำแหน่งขั้วฟ้าเหนือ

กำหนดพิกัดดาวมุมอะซิมุท 450และมุมเงย 600 กำหนดพิกัดดาวมุมอะซิมุท 450และมุมเงย 600 เราจะสามารถสังเกตเห็นดาวดวงนี้ได้โดย หันหน้าไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือ และเงยหน้าขึ้นไป 600

พิกัดดาว อะซิมุท 2500 มุมอัลติจูด 600 พิกัดดาว อะซิมุท 2500 มุมอัลติจูด 600

พิกัดดาว อะซิมุท 2250 มุมอัลติจูด 500 พิกัดดาว อะซิมุท 2250 มุมอัลติจูด 500

พิกัดดาว อะซิมุท 2500 มุมอัลติจูด 600 พิกัดดาว อะซิมุท 2500 มุมอัลติจูด 600

พิกัดดาว อะซิมุท 450 มุมอัลติจูด 600 พิกัดดาว อะซิมุท 450 มุมอัลติจูด 600

ตัวอย่างการหาค่ามุมอาซีมุท จากรูป จะหามุมอาซิมุทของดาว A,B,C,D,E กำหนดให้ ดาว A มีมุมอาซิมุท = 0๐ หรือ 360๐

กำหนดให้ ดาว A มีมุมอาซีมุท = 0๐ หรือ 360 ๐ จากรูป หามุมอาซิมุทของดาว A,B,C,D,E ได้ดังนี้ ดาว B มีมุมอาซีมุท = 30 ๐ ดาว C มีมุมอาซีมุท = 180 ๐ (ทิศ S) ดาว D มีมุมอาซีมุท = 180 ๐ + 450 = 225๐ ดาว E มีมุมอาซีมุท = 270 ๐ ( ทิศ W)

เครื่องมือวัดมุมุมทิศ มุมเงยคือ เครื่องมือวัดมุมุมทิศ มุมเงยคือ แอสโตรแลป (Astrolabe) แอสโตรแลป (Astrolabe) เป็นเครื่องมือสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้า เพื่อวัดมุมทิศ (Azimuth) และมุมเงย (Altitude) ของวัตถุท้องฟ้า

การประดิษฐ์แอสโทรเลบ(Astrolabe) แอสโทรเลบอย่างง่ายที่ประดิษฐ์ขึ้น ประกอบด้วย 2 ส่วน คือ ส่วนฐาน ซึ่งแสดงค่ามุมทิศ ส่วนที่เป็นกล้องเล็ง จะเป็นส่วนที่มีเข็มชี้เพื่อบอกค่ามุมทิศและมุมเงย

2.1.3 แผนที่ดาว

การอ่านแผนที่ดาวและแผนที่ โลก การอ่านแผนที่ดาว ต้องนอน หงายหรือเงยหน้าอ่านโดยยก แผนที่ดาวขึ้นเหนือศรีษะ ตั้ง ทิศในแผนที่และทิศของ ท้องฟ้าให้ตรงกัน เมื่ออ่านจะ เห็นดาวบนท้องฟ้าและใน แผนที่มีตำแหน่งและทิศ ตรงกัน แต่ การอ่านแผนที่โลก เอาแผนที่ วางบนพื้นและหันทิศเหนือบน แผนที่ให้ตรงกับทิศเหนือทาง ภูมิศาสตร์ http://www.youtube.com/watch?feature=endscreen&v=W3QAZH3am1s&NR=1

การอ่านแผนที่ดาว ต้องยกแผนที่ขึ้นเหนือศรีษะ เปรียบเสมือน แผนที่นั้นคือท้องฟ้า ทิศแผนที่และทิศท้องฟ้า ต้องตรงกัน ในแผนที่ดาวจะไม่มีตำแหน่งของ ดวงจันทร์และดาวเคราะห์ เพราะมีการเปลี่ยน ตำแหน่งตลอดเวลาแต่ดาวฤกษ์อยู่ไกลมาก จึงเหมือนว่าปรากฏตำแหน่งเดิม

เรียงขนาดจากใหญ่ไปเล็ก จักรวาล กาแล็กซี่ เนบิวลา ระบบสุริยะ จักรวาล กาแล็กซี่ ระบบสุริยะ ดาวเคราะห์