การหมุนรอบตัวเองของทรงกลมท้องฟ้า

การหมุนรอบตัวเองของทรงกลมท้องฟ้า

สมมุติว่า นักบินอวกาศผู้หนึ่งเดินทางออกไปลอยอยู่นิ่งๆ ในที่ซึ่งห่างจากโลก ดวงจันทร์ ดาวฤกษ์ หรือดาวเคราะห์ใดๆ เมื่อเขามองไปโดยรอบนั้นอวกาศอันกว้างใหญ่ไพศาลซึ่งมีดวงดาว แผ่กระจายอยู่ลิบลับจนเห็นเป็นเพียงจุดสว่าง จะปรากฏต่อเขาประดุจทรงกลมมหึมาห่อหุ้มเขาไว้ โดยรอบ ดาวฤกษ์ที่เป็นจุดสว่างนั้น จะปรากฏสว่างมากน้อยตามความสว่างแท้จริงและระยะทาง ไกลของดาวนั้นๆ ประกอบกัน ถ้าเขาอยู่นิ่งจริงๆ ไม่มีการเคลื่อนที่หรือหมุนตัวใดๆ ทรงกลม ท้องฟ้าที่ปรากฏต่อเขาก็จะปรากฏนิ่งอยู่ตลอดไป ดังแสดงไว้ในภาพ ก และ ข

ถ้านักบินอวกาศนั้นแกว่งแขนขา หรือเคลื่อนไหวร่างกาย ในลักษณะที่ทำให้เขาเริ่มหมุนรอบตัวเอง หลักของการเคลื่อนที่สัมพันธ์ จะทำให้เขาไม่รู้สึกว่าตนเองหมุนไป แต่เขาจะกลับเห็น เหมือนกับว่า ทรงกลมท้องฟ้าซึ่งมีดาวเป็นจุดสว่างติดอยู่นั้นหมุนไปรอบตัวเขา ในทิศทางตรงข้ามกับที่เขามีการหมุนรอบตัวอยู่ ดังที่แสดงในภาพ ค และ ง

หลักเกณฑ์ดังกล่าวนี้ นำไปใช้อธิบายการที่ท้องฟ้าปรากฏหมุนไปรอบๆ ผู้สังเกตการณ์ที่ ยืนอยู่บนพื้นโลกได้ว่า เนื่องจาก การหมุนรอบตัวเองของโลกนั่นเอง เราได้ทราบกันอยู่แล้วว่า โลก ของเรามีสัณฐานเกือบเป็นทรงกลม ซึ่งมีรัศมีเฉลี่ย ๖,๓๗๑ กิโลเมตร มนุษย์และสิ่งมีชีวิตทั้งหลาย อุบัติขึ้นและดำเนินชีวิตอยู่บนพื้นผิวของทรงกลมนี้ ผู้สังเกตการณ์ยืนดูท้องฟ้า โดยตัวเองตั้งอยู่ในแนวสู่จุดศูนย์กลางของโลก (แนวดิ่ง) ตามรูปบนสุด การหมุนรอบตัวเองประจำวันของโลก จะพาผู้สังเกตการณ์ หมุนไปรอบแกนของโลกด้วย ผู้สังเกตการณ์จะถือว่าตัวเองและพื้นดินที่ตนยืนอยู่ ไม่มีการเคลื่อนที่ เพราะเป็นสิ่งที่ยากที่จะสังเกต และคิดเอาได้โดยตรง เขาจึงเห็นเป็นว่าทรงกลม ท้องฟ้าหมุนรอบตัวเขา และแกนซึ่งผ่านเขาและขนานกับแกนหมุนของโลก เท่ากับอัตราที่โลก หมุนรอบตัวเอง แต่ในทิศทางตรงกันข้าม ตามรูป

ในวันที่ ๒๑ มิถุนายน นี้ ดวงอาทิตย์จะปรากฏเดินทางข้ามเมริเดียนตอนเที่ยงวันในตำแหน่ง ที่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้า ๒๓° ๒๗' หรือห่างจากจุดเหนือศีรษะ ๒๓° ๒๗' -๑๕° = ๘° ๒๗' ไปทางทิศเหนือ 

สำหรับวันที่ ๒๒ ธันวาคม นั้น ตรงข้ามกับวันที่ ๒๑ มิถุนายน ดวงอาทิตย์ได้โคจรลงสู่ ภาคใต้ของท้องฟ้าและอยู่ห่างมากที่สุดจากเส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้าเป็นระยะทาง ๒๓° ๒๗' ใน วันนั้นดวงอาทิตย์จะปรากฏขึ้นจากขอบฟ้าทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ ผ่านเมริเดียนห่างจากจุดเหนือ ศีรษะ ๒๓° ๒๗' +๑๕° = ๓๘° ๒๗' ไปทางใต้ และลงสู่ขอบฟ้าทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ ทาง เดินปรากฏของดวงอาทิตย์ในวันนี้และในฤดูนี้เรียกว่า "ตะวันอ้อมข้าว" 

ถ้าผู้สังเกตการณ์ที่ละติจูด ๑๕°เหนือ นอนหงายเอาศีรษะหันไปทางทิศเหนือขอบฟ้า เขาก็อาจเขียนได้เป็นวงกลมตามภาพในหน้า ๖๐ ทรงกลมท้องฟ้าครึ่งซีกซึ่งอยู่เบื้องบนก็จะปรากฏ เป็นพื้นที่ภายในวงกลมนี้ ในภาพนี้ได้เขียนแนวทางเดินปรากฏของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าสำหรับ วันที่ ๒๑ มิถุนายน วันที่ ๒๑ มีนาคม กับวันที่ ๒๑ กันยายน และวันที่ ๒๓ ธันวาคม