เวลาดาราคติและเวลาสุริยคติ: ทำไมดาวขึ้นเร็วขึ้นวันละ 4 นาที

Sidereal time and solar time

อัปเดตล่าสุด 18 ต.ค. 2569

แสดงสูตรคณิตศาสตร์

โลกหมุนรอบตัวเองครบหนึ่งรอบเทียบกับดาวฤกษ์ในเวลา 23 ชั่วโมง 56 นาที ไม่ใช่ 24 ชั่วโมง ความต่างเพียงสี่นาทีนี้ทำให้ดาวขึ้นเร็วขึ้นทุกคืน และทำให้ท้องฟ้ายามค่ำเปลี่ยนไปตามฤดูกาล

เราตั้งนาฬิกาตามดวงอาทิตย์ หนึ่งวันคือช่วงเวลาที่ดวงอาทิตย์กลับมาอยู่ตำแหน่งเดิมบนท้องฟ้า เช่น ผ่านเมริเดียนครั้งหนึ่งถึงครั้งถัดไป เรียกว่าวันสุริยคติ ยาวเฉลี่ย 24 ชั่วโมง แต่ถ้าวัดว่าดาวฤกษ์ดวงหนึ่งกลับมาที่ตำแหน่งเดิม จะได้เพียงราว 23 ชั่วโมง 56 นาที 4 วินาที เรียกว่าวันดาราคติ

ทำไมต่างกัน

ระหว่างที่โลกหมุนรอบตัวเองหนึ่งรอบ โลกก็โคจรรอบดวงอาทิตย์ไปด้วยราว 1 องศา (360 องศาใน 365 วัน) เมื่อโลกหมุนครบ 360 องศาเทียบกับดาวฤกษ์แล้ว ดวงอาทิตย์ยังไม่กลับมาที่เดิม โลกต้องหมุนเพิ่มอีกราว 1 องศา ซึ่งใช้เวลาราว 4 นาที ในหนึ่งปี โลกจึงหมุนเทียบกับดาวฤกษ์มากกว่าเทียบกับดวงอาทิตย์หนึ่งรอบพอดี วันดาราคติจึงสั้นกว่าวันสุริยคติราว 4 นาที คือยาวราว 23 ชั่วโมง 56 นาที 4 วินาที

\frac{1}{P_{\text{sid}}} = \frac{1}{P_{\text{sol}}} + \frac{1}{P_{\text{year}}}\quad\Longrightarrow\quad P_{\text{sid}} \approx 24\ \text{ชม.}\times\frac{365.25}{366.25}\approx 23^{\mathrm h}56^{\mathrm m}4^{\mathrm s}

ผลที่เห็นบนท้องฟ้า

ดาวฤกษ์ขึ้น ผ่านเมริเดียน และตก เร็วขึ้นราววันละ 4 นาทีตามเวลานาฬิกา หรือราว 2 ชั่วโมงต่อเดือน
ดาวที่ผ่านเมริเดียนตอนสี่ทุ่มคืนนี้ อีกหนึ่งเดือนจะผ่านตอนสองทุ่ม และอีกครึ่งปีจะผ่านตอนกลางวันจนมองไม่เห็น ท้องฟ้ายามค่ำแต่ละฤดูจึงมีกลุ่มดาวต่างกัน กลุ่มดาวนายพรานจึงเป็นดาวของฤดูหนาวในประเทศไทย และกลุ่มดาวแมงป่องเป็นดาวของหน้าร้อนถึงฤดูฝน

เวลาดาราคติท้องถิ่น

นักดาราศาสตร์ใช้เวลาดาราคติท้องถิ่นซึ่งเท่ากับไรต์แอสเซนชันของดาวที่กำลังผ่านเมริเดียนพอดี เมื่อรู้เวลาดาราคติก็หามุมชั่วโมงของดาวใดก็ได้ทันที โดยลบไรต์แอสเซนชันของดาวออกจากเวลาดาราคติ

H = \mathrm{LST} - \alpha

ถ้ามุมชั่วโมงเป็นศูนย์ ดาวกำลังผ่านเมริเดียน ถ้าเป็นบวก ดาวผ่านไปแล้ว ถ้าเป็นลบ ยังไม่ผ่าน เวลาดาราคติท้องถิ่นเท่ากับศูนย์ราววันวสันตวิษุวัตตอนเที่ยงวัน และเร็วขึ้นราววันละ 4 นาที

เวลาสุริยคติจริงกับเวลาสุริยคติเฉลี่ย

ความยาวของวันสุริยคติจริงไม่เท่ากันทุกวัน เพราะวงโคจรของโลกเป็นวงรี และแกนโลกเอียง ดวงอาทิตย์จริงจึงผ่านเมริเดียนเร็วหรือช้ากว่าเที่ยงตามนาฬิกาได้ถึงราว 16 นาที ความต่างนี้เรียกว่าสมการเวลา นาฬิกาจึงใช้ดวงอาทิตย์สมมติที่เคลื่อนที่สม่ำเสมอ เรียกว่าเวลาสุริยคติเฉลี่ย

เขตเวลา

เวลาท้องถิ่นขึ้นกับลองจิจูด ลองจิจูดต่างกัน 1 องศา เวลาต่างกัน 4 นาที แต่ถ้าทุกเมืองใช้เวลาท้องถิ่นของตัวเองจะวุ่นวายมาก โลกจึงแบ่งเป็นเขตเวลา ประเทศไทยใช้เวลามาตรฐานตามลองจิจูด 105 องศาตะวันออก (UTC+7) กรุงเทพฯ ซึ่งอยู่ราว 100.5 องศาตะวันออก มีเวลาท้องถิ่นช้ากว่าเวลามาตรฐานราว 18 นาที ดวงอาทิตย์จึงผ่านเมริเดียนที่กรุงเทพฯ ราวเที่ยงสิบแปดนาทีโดยเฉลี่ย

เปิดในเว็บไซต์ NewTutorAstronomy ›

คำศัพท์ในบทความนี้

sidereal timeเวลาดาราคติ
sidereal dayวันดาราคติ
local sidereal timeเวลาดาราคติท้องถิ่น
mean solar timeเวลาสุริยะเฉลี่ย
equation of timeสมการเวลา
hour angleมุมชั่วโมง
time zoneเขตเวลา
Universal Timeเวลาสากล