ย้อนเส้นทางปราชญ์...ใช้ “จันทรคราส” หาระยะทางโลก-ดวงจันทร์

ในขณะที่เพื่อนๆ กำลังชื่นชมเงาโลกบังดวงจันทร์นั้น ตัวแทนนักเรียนจากเมืองแกลงก็มีหน้าที่จดบันทึก สังเกตและถ่ายภาพปรากฏการณ์จันทรุปราคาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งอุปราคาล่าสุดในคืนวันรัฐธรรมนูญที่ผ่านมานั้นเป็นโอกาสให้เด็กไทยและญี่ปุ่นได้ร่วมกันคำนวณหาระยะทางระหว่างโลกและดวงจันทร์ ตามรอยนักปราชญ์โบราณในยุคที่ยังไม่มีเทคโนโลยีเอื้ออำนวยและความรู้คณิตศาสตร์ไม่เกินเด็ก ม.ต้นยุคนี้

เป็นครั้งแรกที่ ด.ญ.อัญชนา ไหมแพง และ ด.ญ.สราลี แสงพรต และ ด.ช.นัทธ์วัฒน์ พฤทธพงศ์ เพื่อนร่วมชั้น ม.2 อีกสองคนจากโรงเรียนมัธยมตากสินระยอง จ.ระยอง ได้เฝ้าสังเกตปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวงตั้งแต่เริ่มสัมผัสเงามัว จนกระทั่งดวงจันทร์ออกจากเงามืดของโลก และระหว่างนั้นยังต้องบันทึกลักษณะที่คราสบังดวงจันทร์และบันทึกภาพทุกๆ 20 นาที เพื่อรวมข้อมูลสำหรับแบ่งปันแก่เพื่อนนักเรียนที่ญี่ปุ่นสำหรับหาระยะทางระหว่างโลกและดวงจันทร์

กิจกรรมดังกล่าวเป็นส่วนหนึ่งของความร่วมมือระหว่างหอดูดาวเกิดแก้วและศูนย์สังเกตการณ์โลกและอวกาศเพื่อการเรียนรู้ หรือลีซา (LESA) กับหอสังเกตการณ์ดาราศาสตร์นิชิ-ฮาริมะ (Nishi-Harima Astronomical Observatory: NHAO) ญี่ปุ่น ซึ่งเปิดโอกาสให้นักเรียนไทยและนักเรียนญี่ปุ่นได้แลกเปลี่ยนข้อมูลการสังเกตจันทรุปราคาเต็มดวงเมื่อวันที่ 10 ธ.ค.54 ที่ผ่านมา เพื่อคำนวณหาระยะทางระหว่างโลกและดวงจันทร์

นายธีรศักดิ์ ท่าหลวง เจ้าหน้าที่ฝ่ายวิชาการของลีซาอธิบายกับทีมข่าววิทยาศาสตร์ ASTV-ผู้จัดการออนไลน์ว่า การหาระยะทางระหว่างโลกและดวงจันทร์ด้วยปรากฏการณ์จันทรุปราคานี้เป็นการตามรอยนักดาราศาสตร์สมัยก่อนตั้งแต่ยุคอริสโตเติล (Aristotle) และอีราโททิเนส (Eratosthenes) ปราชญ์ในยุคก่อนคริสตกาล ซึ่งความรู้คณิตศาสตร์ในยุคนั้นไม่เกินระดับชั้นมัธยมศึกษาในสมัยนี้ แม้ในปัจจุบันเราจะเปิดหนังสือเพื่อหาระยะทางจากโลกไปถึงดวงจันทร์ได้แต่วิธีการดังกล่าวก็ไม่ใช่แนวทางของนักวิทยาศาสตร์

การคำนวณวิธีแรกคือการแทนตำแหน่งดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์เป็นรูปเรขาคณิต โดยเมื่อลำดับวัตถุทั้ง 3 ดวงเรียงกันแล้วจะได้รูปสามเหลี่ยมซ้อนกัน 3 รูป สามเหลี่ยมแรกเป็นสามเหลี่ยมใหญ่ที่มีด้านสูงเป็นรัศมีของดวงอาทิตย์และฐานเป็นระยะจากศูนย์กลางดวงอาทิตย์ไปถึงปลายเงาโลกที่ทอดไปในอวกาศ สามเหลี่ยมที่สองซ้อนอยู่ในสามเหลี่ยมใหญ่มีด้านสูงเป็นรัศมีโลก และสามเหลี่ยมสุดท้ายซึ่งเล็กที่มีด้านสูงเป็นรัศมีของเงาโลกที่ทาบบนดวงจันทร์ ซึ่งสามเหลี่ยมทั้งหมดเป็นสามเหลี่ยมคล้ายที่นำมาคำนวณหาระยะต่างๆ ที่ต้องการได้ด้วยหลักตรีโกณมิติ ซึ่งวิธีนี้สามารถทดลองคนเดียวได้

สำหรับวิธีที่อัญชนา, สราลี และนัทธ์วัฒน์ใช้ในการคำนวณคือวิธีแบบพารัลแลกซ์ (Parallax) ซึ่งต้องอาศัยการสังเกตวัตถุเดียวกันจาก 2 ตำแหน่ง ซึ่งสิ่งที่ผู้สังเกตจะเห็นต่างกันคือตำแหน่งของดวงดาวที่อยู่เบื้องหลัง และมุมของตำแหน่งดวงดาวที่แตกต่างกันนี้จะเป็นข้อมูลหนึ่งสำหรับใช้คำนวณหาระยะระหว่างโลกและดวงจันทร์ โดยช่วงที่เกิดจันทรุปราคานั้นแสงจันทร์จะลดลงและแสงดาวจะสว่างขึ้น จึงเป็นเหตุผลที่ต้องอาศัยช่วงเกิดอุปราคาครั้งนี้ในการทดลอง

ด.ญ.อัญชนากล่าวว่าก่อนหน้านี้เคยเข้าใจว่าจันทรุปราคาจะมืดเหมือนสุริยุปราคา แต่เมื่อได้สังเกตด้วยตัวเองถึงได้ทราบว่าจันทรุปราคาเต็มดวงจะเปลี่ยนเป็นสีแดงอิฐ ซึ่งเป็นผลจากการที่แสงสีแดงของดวงอาทิตย์หักเหผ่านชั้นบรรยากาศโลกไปตกกระทบบนดวงจันทร์ ทั้งนี้เธอและเพื่อนอีก 2 คนได้รับคัดเลือกให้เป็นตัวแทนโลกเรียนในการทำกิจกรรมครั้งนี้ ในขณะที่เพื่อนๆ อีกกว่า 30 คนที่ร่วมสังเกตปรากฏการณ์เดียวกันที่หอดูดาวเกิดแก้วไม่ต้องบันทึกผลและคำนวณหาระยะทางระหว่างโลกและดวงจันทร์ ถึงแม้ว่าทั้งสามคนจะไม่เคยทำวิจัยมาก่อนแต่ก็คิดว่าไม่น่ายากนัก

ทั้งนี้ นักเรียนไทยและญี่ปุ่นได้ร่วมกันทำกิจกรรมหาระยะทางระหว่างโลกและดวงจันทร์โดยอาศัยจันทรุปราคานี้เป็นครั้งที่สองแล้ว โดยครั้งแรกคือเมื่อครั้งเกิดจันทรุปราคาเต็มดวงเมื่อวันที่ 16มิ.ย.55 แต่ครั้งนั้นที่เมืองไทยฟ้าปิดจึงไม่สามารถสังเกตปรากฏการณ์ได้ ส่วนทางญี่ปุ่นก็มีฝนตกจึงสังเกตปรากฏการณ์ไม่ได้เช่นกัน ในครั้งนี้นักเรียนไทยนั้นได้สังเกตปรากฏการณ์ที่หอดูดาวเกิดแก้ว อ.บ่อพลอย จ.กาญจนบุรี ส่วนนักเรียนญี่ปุ่นสังเกตการณ์จาก จ.เฮียวโงะ ญี่ปุ่น

“เราเห็นจันทรุปราคาได้พร้อมกันทั่วโลก แต่เวลาที่เห็นอาจแตกต่างกันไป ถ้าฟ้ามืดในช่วงเวลาที่เกิดก็จะได้เห็น เพราะดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกจึงเห็นเป็นดวงใหญ่และเห็นได้หลายพื้นที่มากกว่าสุริยุปราคา โลกในซีกกลางคืนจะเห็นจันทรุปราคาได้หมด ประเทศที่เห็นจันทร์ในเวลาที่ดวงจันทร์เข้าไปในเงาโลกจะได้เห็นปรากฏการณ์อย่างแน่นอน แต่กรณีสุริยุปราคานั้นเงาดวงจันทร์มีขนาดเล็ก และพาดผ่านจุดเล็กๆ บางส่วนของโลกเท่านั้น จึงเห็นได้ในบางบริเวณ” ธีรศักดิ์ให้ข้อมูลเพิ่มเติม

นอกจากกิจกรรมหาระยะทางระหว่างโลกและดวงจันทร์แล้ว ทางลีซายังมีกิจกรรมร่วมกับญี่ปุ่นอีกหลายกิจกรรม ซึ่ง น.ส.กีรติกา สุขสีทอง นักศึกษาชั้นปีที่ 3 สาขาสถิติ คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี มหาวิทยาลัยธรรมศาสตร์ เคยเดินทางไปนำเสนอผลงานวิจัยที่ญี่ปุ่นเมื่อครั้งยังเป็นยุววิจัยของลีซา และเล่าว่างานวิจัยที่เธอทำนั้นเป็นการศึกษาประชากรดาวในกระจุกดาวเปิด เช่น กระจุกดาวลูกไก่ เป็นต้น

ทั้งนี้ เธอได้ศึกษากระจุกดาวเปิดทั้งจำนวนและความสว่างของดาว ซึ่งกระจุกดาวที่ศึกษานี้มีประชากรไม่มาก และทราบจำนวนประชากรที่แน่นอน ต่างจากกระจุกดาวทรงกลมที่มีประชากรดาวเป็นหมื่นและนับได้ยาก จากนั้นนำข้อมูลที่ได้ไปเทียบกับนักดาราศาสตร์อื่นๆ ว่ามีการศึกษาหรือยัง หากยังไม่มีการศึกษามาก่อนข้อมูลที่ได้ก็จะกลายเป็นฐานข้อมูลสำหรับคนอื่นๆ ต่อไป

“การทำวิจัยของเด็กไทยและญี่ปุ่นนั้นต่างกัน ของไทยเราทำวิจัยที่ลึกซึ้งกว่า แต่ในแง่การใช้ประโยชน์แล้วของญี่ปุ่นมีประโยชน์กว่าและจับต้องได้มากกว่า เขามีจินตนาการมากกว่า และสามารถเอาสิ่งรอบๆ ตัวมาทำวิจัยได้หมด บางงานวิจัยมีการวางแผนสร้างโรงแรมบนดาวอังคาร ซึ่งญี่ปุ่นไม่ได้มองว่าเป็นไปไม่ได้ เพราะสักวันหนึ่งอาจเป็นจริงก็ได้ และถึงเป็นไปไม่ได้ แต่เขาก็ได้คิดได้เห็นด้วยตัวเอง และเด็กๆ จะทำวิจัยโดยไม่ต้องมีใครสนับสนุน ไม่มีใครคุม ไม่มีใครบังคับ เขาเรียนด้วยตัวเองได้ ถ้าเขาสนใจงานวิจัยเรื่องหนึ่งเขาก็นั่งรถไปศึกษาถึงที่เลย ซึ่งเราค่อนข้างจะด้อยกว่าเขาในเรื่องนี้” น.ส.กีรติกาเล่าประสบการณ์

*******
สำหรับระยะทางเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงจันทร์ คือ 380,000 กิโลเมตร ซึ่งลักษณะการโคจรรอบโลกของจันทร์นั้นจะเป็นวงรี ในแต่ละเดือนจึงมีระยะที่ดวงจันทร์เข้าใกล้โลกมากที่สุดและอยู่ไกลโลกมากที่สุด และในปีนี้ดวงจันทร์เข้าใกล้โลกมากที่สุดในรอบ 18 ปี ที่ระยะ 356,577 กิโลเมตร และนักโหราศาสตร์เรียกปรากฏการณ์ที่ดวงจันทร์เข้าใกล้โลกนี้ว่า “ซูเปอร์มูน” (supermoon)