การเกิดอุปราคา สาเหตุการเกิดอุปราคา อุปราคาเกิดขึ้นได้อย่างไร อุปราคา หมาย ถึง

การเกิดอุปราคา สาเหตุการเกิดอุปราคา อุปราคาเกิดขึ้นได้อย่างไร อุปราคา หมาย ถึง
การเกิดอุปราคา

อุปราคา หรือ Eclipse ในระบบที่ประกอบด้วย ดวงอาทิตย์-โลก-ดวงจันทร์นั้น เกิดขึ้นเมื่อโลกหรือดวงจันทร์ บังเงาตะวันจากกันและกัน

ดวงอาทิตย์ใหญ่กว่าดวงจันทร์มากถึง 400 เท่า แต่ด้วยความบังเอิญดวงอาทิตย์ก็อยู่ห่างจากโลกมากกว่าดวงจันทร์ประมาณ 400 เท่า เมื่อมองจากโลกแล้วขนาดของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์จะใกล้เคียงกัน เราจึงโชคดีได้เห็นปรากฏการณ์อุปราคาระหว่าง ตะวัน-จันทรา ได้

ถ้าเงาของโลกไปตกลงบนดวงจันทร์ ดวงจันทร์ก็จะมืดลงเรียกว่าเกิดจันทรุปราคา แต่คนทั้งโลกด้านกลางคืนจะมองเห็นจันทรุปราคาได้หมด

ในเมื่อดวงจันทร์โคจรรอบโลกประมาณรอบละเดือน ก็น่าที่จะเกิดอุปราคาทั้งสองอย่างเดือนละครั้ง แต่ในความเป็นจริงมันไม่เกิดเช่นนั้น แถมการเกิดอุปราคาแบบเต็มดวงก็ยังหาดูได้ยากเสียอีก ที่เป็นเช่นนั้นก็เพราะว่า

1 วงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ และวงโคจรของดวงจันทร์รอบโลก ไม่ได้อยู่ในระนาบเดียวกัน หากพื้นระนาบทั้งสอง ทำมุมประมาณ 5 องศาต่อกัน

แนวตัดของระนาบทั้งสองจะเป็นเส้นตรงเรียกว่า Line of nodes การจะเกิดอุปราคาได้นั้น นอกจากต้องเกิดเมื่อดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ เรียงตัวอยู่ในเส้นตรงเดียวกันแล้ว (คืนพระจันทร์เต็มดวงเท่านั้น) ยังต้องขึ้นอยู่กับเมื่อ แนวเรียงตัวของดาวทั้งสามตรงกันกับ line of nodes นี้ด้วย จึงจะเกิดอุปราคาขึ้นได้

ในขณะที่โลกโคจรอยู่ตลอดเวลาไปรอบดวงอาทิตย์นั้น ดวงจันทร์ก็หมุนรอบโลกตามไปด้วยคาบเวลาที่ต่างกัน ทำให้เส้นเชื่อมโหนดนั้นหมุนควงไปเรื่อยไม่คงที่ เวลาที่จะเกิดอุปราคาได้นั้น จะต้องเป็นยามที่เส้นเชื่อมโหนดหันตรงเข้าหาดวงอาทิตย์เท่านั้น จึงจะทำให้โลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ มาอยู่ในแนวเส้นตรงเดียวกันได้ ไม่เช่นนั้นดวงจันทร์จะอยู่สูงเกินไป หรือตำ่เกินไปเงาก็คลาดกันได้ ปัจจัยหลักที่จะทำให้เกิดอุปราคา จึงต้องเป็นเวลาที่ดวงจันทร์โคจรมาอยู่แถวๆโหนด ในเวลาที่เส้นเชื่อมโหนดหันเข้าหาดวงอาทิตย์ ระยะเวลาที่ดวงจันทร์โคจรอยู่แถวๆเส้นเชื่อมโหนดจะเรียกว่า eclipse season อุปราคาจึงจะเกิดขึ้นได้ นี่ก็คือเหตุผลที่ว่าทำไมจึงไม่มีอุปราคาเกิดขึ้นทุกๆเดือนนั่นเอง

เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนตัวมาระหว่างดวงอาทิตย์กับโลก บางครั้งดวงจันทร์ก็จะอยู่ต่ำกว่า หรือสูงกว่านิดหน่อย ทำให้เงาของดวงจันทร์ไม่ตกลงยังพื้นโลก จึงไม่เกิดสุริยุปราคาหรือจันทรุปราคาไปทุกเดือน

2 วงโคจรของดวงจันทร์รอบโลก เป็นวงรี ไม่ใช่วงกลม โดยมีโลกอยู่ที่จุดโฟกัสหนึ่ง เมื่อพระจันทร์อยู่ใกล้โลกมากที่สุด(perigee อ่านว่า แพรีจี้) จะอยู่ห่างจากโลก 363,260 กิโลเมตร และเมื่อดวงจันทร์อยู่ไกลจากโลกมากที่สุดจะอยู่ห่างจากโลก 405,540 กิโลเมตร

เมื่อวงโคจรของดวงจันทร์รอบโลกเป็นวงรีเช่นนี้ด้านยาวของวงรี ไม่ได้หันตรงสู่ดวงอาทิตย์เสมอไป ตามความเป็นจริงแล้ว จุดที่ดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกมากที่สุด (perigee) จะเคลื่อนไปถึงปีละ 40.7 องศา จึงเป็นสาเหตุที่การเกิดอุปราคาไม่อยู่ตรงวันเดียวกันตามปฏิทิน นอกจากนี้แล้ว line of nodes ก็ยังเคลื่อนไปปีละ 19.3 องศาอีกด้วย ฉะนั้นการคำนวณการเกิดอุปราคาไม่ใช่เรื่องกล้วยๆเสียแล้ว เพราะคนที่คำนวณจะต้องมีตารางการโคจรอย่างละเอียด จึงจะคำนวณตำแหน่งของการเกิดอุปราคาได้ นี่ยังไม่กล่าวรวมถึงปัจจัยอื่นที่จะทำให้การคาดการณ์ยากขึ้นไปอีก

 จันทรุปราคา

จันทรุปราคาเกิดขึ้นเมื่อโลกมาอยู่ระหว่างดวงอาทิตย์กับดวงจันทร์ โดยที่ดวงจันทร์จะต้องโคจรผ่าน ecliptic plane หรือแนวระนาบวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ เงาของทรงกลมเช่นโลกหรือดวงจันทร์ ที่ได้รับแสงจากแหล่งกำเนิดแสงใหญ่เช่น ดวงอาทิตย์จะมีลักษณะเป็นกรวย

ลักษณะเป็นกรวยเงามืด(Umbra อ่านว่า อัมบรา) และ เงาสว่าง (penumbra - อ่านว่า พีนัมบรา) หากสมมติว่ามันไปทาบจอในอวกาศ มองจากโลกจะเห็นเป็นวงกลมซ้อนกันสองวง วงในเป็นเงามืดและวงนอกเป็นเงาสว่าง เนื่องจากการที่พื้นระนาบของวงโคจรทั้งสองไม่ได้อยู่ร่วมพื้นเดียวกัน เงาจึงมีสูงมีต่ำมิได้เข้าเขตเงามืดเสมอไป จึงจัดจันทรุปราคาเป็นสามแบบคือ

1 จันทรุปราคาแบบเต็มดวง (Total Lunar Eclipse) เกิดขึ้นเมื่อ ดวงจันทร์ ผ่านเข้าเขตเงามืดดังกล่าวข้างบน

เมื่อดวงจันทร์ผ่านเข้าเงามืดของโลกนั้นดวงจันทร์จะไม่มืดสนิททีเดียว เพราะโลกมีชั้นบรรยากาศที่หนาพอสมควร บรรยากาศของโลกจะดูดซับแสงสีฟ้า (จึงเป็นเหตุที่เรามองเห็นท้องฟ้าเป็นสีฟ้า) แล้วปล่อยให้แสงสีส้มและแดงหักเหผ่านไป จึงไปจับดวงจันทร์ให้เห็นเป็น พระจันทร์สีเลือด หรือออกสีส้มๆไป

2 จันทรุปราคาแบบกึ่งเงามืด กึ่งเงาสว่าง (Partial Lunar Eclipse)

เกิดขึ้นเมื่อวงโคจรของดวงจันทร์ไม่ได้ทับกับระนาบวงโคจรของ โลก-ดวงอาทิตย์ได้สนิทนัก ดวงจันทร์จึงคลาดเงามืดไปหน่อย แต่ก็เข้าไปในเขตเงามืดเป็นบางส่วน ส่วนที่เข้าเงามืดนั้นจะดูเหมือนพระจันทร์แหว่งหายไปหน่อย

(ภาพที่ 13) ภาพถ่ายจันทรุปราคาแบบกึ่งมืดกึ่งสว่าง โดย Steven Henderson

3 จันทรุปราคาแบบกึ่งเงาสว่าง (Penumbral Eclipse)

จันทรุปราคาแบบนี้ เกิดขึ้นเมื่อดวงจันทร์คลาดเงามืด แต่ผ่านเข้าเงาสว่างส่วนหนึ่งหรือทั้งดวง จะปรากฏว่าดวงจันทร์มืดลงหน่อย ถ้าตาไม่ดี หรือไม่ทราบล่วงหน้ามาก่อนก็พลาดไปได้

สุริยุปราคา

สุริยุปราคาเกิดขึ้นได้ในคืนเดือนมืดแรมสิบห้าค่ำ เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนมาอยู่ระหว่างดวงอาทิตย์และโลก บนแนวเส้นตรงเดียวกัน ในยามนั้นเงาของดวงจันทร์จะกวาดผ่านพื้นโลกบางส่วน 
ทำให้คนบนโลกที่อยู่บริเวณที่เงาของดวงจันทร์พาดผ่านไปนั้น จะเห็นดวงอาทิตย์ถูกบังโดยดวงจันทร์ อย่างที่คนโบราณเรียกว่า "ราหูอมตะวัน" จะเห็นได้โดยคนส่วนหนึ่งบนพื้นโลก ด้านที่เป็นตอนกลางวันเท่านั้น

สภาพที่เส้นเชื่อมโหนดหันเข้าหาดวงอาทิตย์ หากจะมองจากมุมที่ต่างกันเพื่อช่วยให้เข้าใจได้ชัดเจนยิ่งขึ้นดังรูปข้างล่างนี้

จากรูปข้างบนนี้จะเห็นได้ว่า สุริยุปราคาจะเกิดขึ้นได้เมื่อดวงจันทร์มาอยู่แถวๆ descending node และจะเกิดจันทรุปราคา เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนตัวอยู่แถวๆ ascending node เขาคำนวณมาว่าหากดวงจันทร์มาอยู่ก่อนหรือหลัง descending node เป็นเวลา 18 3/4 วัน ก็จะทำให้เกิดสุริยุปราคาได้ ช่วงเวลาก่อนหลังที่รวมกันแล้วเป็นเวลา 37 วันครึ่งจึงเรียกว่า eclipse season

ดวงอาทิตย์นั้นใหญ่กว่าดวงจันทร์ 400 เท่า โดยคิดจากเส้นผ่าศูนย์กลาง ดวงจันทร์ย่อมไม่สามารถบังดวงอาทิตย์ได้ แต่โดยความบังเอิญดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกกว่าดวงอาทิตย์ประมาณ 400 เท่า ด้วยเหตุที่วัตถุที่อยู่ใกล้ย่อมดูใหญ่กว่าวัตถุที่อยู่ไกล โดยทั่วไปแล้วดวงจันทร์จึงสามารถบังดวงอาทิตย์ จนเกิดสุริยุปราคาแบบเต็มดวงได้

แต่เนื่องจากวงโคจรรอบโลกของดวงจันทร์เป็นวงรี และวงโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ก็เป็นวงรีเช่นกัน ระยะห่างจึงยืดหยุ่นต่างกันบ้างเล็กน้อย ยามอยู่ใกล้หน่อยก็มีผลทำให้ขนาดของเงาของดวงจันทร์ ใหญ่พอที่จะบังดวงอาทิตย์เกิดเป็นสุริยุปราคาแบบเต็มดวง หรือ Total eclipse ได้ หรือเมื่ออยู่ห่างออกไปหน่อย เงาของดวงจันทร์ก็เล็กลงหน่อยก็บังดวงอาทิตย์อย่างหมิ่นเหม่ไม่มิดดีนัก เกิดเป็นสุริยุปราคาแบบวงแหวน หรือ annular eclipse ขึ้น

ในบางครั้งเมื่อเกิดสุริยุปราคาเมื่อดวงจันทร์ห่างจากโหนดไปมาก แต่ยังอยู่ในeclipse seasonอยู่ ดวงจันทร์ก็เคลื่อนอยู่สูง หรือต่ำกว่าโลกจนเงาเกือบไม่ตกถึงโลก มีเพียงบางส่วนเท่านั้น ทำให้เห็นดวงอาทิตย์เป็นเสี้ยวเรียกว่า Partial Solar Eclipse

ภาพทั้งสามข้างบนที่เป็น Diagram โดย Juan Parada; ภาพถ่ายโดย Fred Espanek แห่ง NASA's GSFC

อ้างอิง

NASA's Goddard Space Flight Center(GSFC)'s Eclipse Homepage by Fred Espenakhttps://sunearth.gsfc.nasa.gov/eclipse/eclipse.html

Bengst Ask https://www.df.lth.se/~bengt/index.shtml
Brian Brewer จากหนังสือ Eclipse https://www.earthview.com/book/bookorder.htm 
Steven Henderson https://www.steven.dimitri.henderson.org/
Juan Parada https://members.xoom.com/juan_parada/eclipse/guia/guide2.html
Dr. Nick Strobel, "Astronomynotes.com" https://www.astronomynotes.com/nakedeye/nakedeyc.htm

แหล่งที่มา : vcharkarn.com