หมายถึง ทรงกลมสมมติขนาดใหญ่ มีรัศมีอนันต์ โดยมีโลกอยู่ที่จุดศูนย์กลาง มนุษย์ในอดีตจินตนาการว่า โลกถูกห่อหุ้มด้วยทรงกลมฟ้า ซึ่งประดับด้วยดาวฤกษ์ (Star) และ ดาวฤกษ์เหล่านี้อยู่ห่างจากโลกด้วยระยะทางเท่ากัน ทว่า นักปราชญ์ในยุคต่อๆมา ทำการศึกษาดาราศาสตร์กันมากขึ้น จึงพบว่า ดวงดาวบนท้องฟ้าอยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางที่แตกต่างกัน กลางวันและกลางคืนเกิดจากการหมุนรอบตัวเองของโลก มิใช่การหมุนของทรงกลมท้องฟ้า ดังที่เคยเชื่อกันในอดีต
การเคลื่อนที่ของทรงกลมฟ้า (celestial motion) จะใช้เวลาหมุนรอบโลก 1 รอบต่อ 1 วัน ทำให้เรามองเห็นดาวฤกษ์เคลื่อนที่ไปตามทรงกลมท้องฟ้าด้วยอัตรา 15 องศา/ชั่วโมง (360°/24 ชั่วโมง = 15° , 1 ลิปดา = 1/60 องศา)
ทิศ เป็นสิ่งที่คนเราสมมุติขึ้นโดย กำหนดตามตำแหน่งที่มองเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นจากขอบฟ้า และตำแหน่งที่มองเห็นดวงอาทิตย์ลับขอบฟ้าไป ในขณะที่โลกหมุนรอบตัวเองเราจะหันเข้าหาและหันออกจากดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดวงดาว โดยที่เราไม่รู้สึกว่ากำลังเคลื่อนที่แต่รู้สึกว่าบนท้องฟ้ากำลังเคลื่อนที่ การขึ้นและตกของดวงดาว และการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์เกิดจากการที่โลกหมุนรอบตัวเอง
เมื่อผู้สังเกตยืนอยู่ ณ ตำแหน่งหนึ่งบนโลก เราจะมองเห็นทรงกลมฟ้าครบผู้สังเกตไว้ โดยไม่สามารถเห็นทรงกลมฟ้าทั้งหมด มองเห็นทรงกลมท้องฟ้าได้เพียงครึ่งเดียว และเรียกแนวที่ท้องฟ้าสัมผัสกับพื้นโลกรอบตัวเราว่า เส้นขอบฟ้า (Horizon) ซึ่งเป็นเสมือนเส้นรอบวงบนพื้นราบ ที่มีตัวเราเป็นจุดศูนย์กลาง
ละติจูด 15 องศาเหนือ
หากลากเส้นโยงจาก ทิศ N ไป S โดยผ่าน จุดเหนือศรีษะ (Zenith) จะได้เส้นสมมติซึ่งเรียกว่า เส้นเมอริเดียนฟ้า (Celestial Meridian) แต่หากลากเส้นเชื่อม ทิศ E ไป W โดยให้เส้นสมมตินั้น เอียงตั้งฉากกับ แกนโลก (Earth axis) จะได้ เส้นศูนย์สูตรฟ้า (Celestial equatorial) ซึ่งแบ่งท้องฟ้าออกเป็น ซีกฟ้าเหนือ และ ซีกฟ้าใต้
เส้นทางการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า เรียกว่า สุริยะวิถี (ecliptic) เกิดจากการที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรี โดยที่แกนของโลกเอียง 23.5° ทำให้มุมตกกระทบของลำแสงจากดวงอาทิตย์บนพื้นผิวโลกขยับเปลี่ยนมุมไปทีละเล็กทีละน้อยทุกขณะที่โลกโคจรไป และพื้นที่ที่ได้รับลำแสงทำมุมตั้งฉากกับพื้นผิวโลกก็อยู่ภายใต้พื้นที่ระหว่าง 23 องศา 30 ลิปดาเหนือ ถึง 23 องศา 30 ลิปดาใต้เท่านั้น ส่วนพื้นที่อื่นที่อยู่บนเส้นรุ้งที่มากกว่านี้ไม่มีโอกาสได้รับแสงอาทิตย์ทำมุมตั้งฉากได้ ยิ่งอยู่บนเส้นรุ้งที่สูงมากขึ้นไปมุมตกระทบของแสงก็ยิ่งแคบลงเรื่อยๆ และนี่คือเหตุสำคัญทำให้การกระจายอุณหภูมิของโลกร้อนมากที่ศูนย์สูตรและค่อยๆ เย็นลงๆ จนเป็นน้ำแข็งที่ขั้วโลกเหนือและใต้นั่นเอง อีกทั้งเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดฤดูกาลบนโลกของเราอีกด้วย
เส้นทางการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า เรียกว่า สุริยะวิถี (ecliptic) เกิดจากการที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นรูปวงรี โดยที่แกนของโลกเอียง 23.5° ทำให้มุมตกกระทบของลำแสงจากดวงอาทิตย์บนพื้นผิวโลกขยับเปลี่ยนมุมไปทีละเล็กทีละน้อยทุกขณะที่โลกโคจรไป และพื้นที่ที่ได้รับลำแสงทำมุมตั้งฉากกับพื้นผิวโลกก็อยู่ภายใต้พื้นที่ระหว่าง 23 องศา 30 ลิปดาเหนือ ถึง 23 องศา 30 ลิปดาใต้เท่านั้น ส่วนพื้นที่อื่นที่อยู่บนเส้นรุ้งที่มากกว่านี้ไม่มีโอกาสได้รับแสงอาทิตย์ทำมุมตั้งฉากได้ ยิ่งอยู่บนเส้นรุ้งที่สูงมากขึ้นไปมุมตกระทบของแสงก็ยิ่งแคบลงเรื่อยๆ และนี่คือเหตุสำคัญทำให้การกระจายอุณหภูมิของโลกร้อนมากที่ศูนย์สูตรและค่อยๆ เย็นลงๆ จนเป็นน้ำแข็งที่ขั้วโลกเหนือและใต้นั่นเอง อีกทั้งเป็นสาเหตุสำคัญของการเกิดฤดูกาลบนโลกของเราอีกด้วย
แสงอาทิตย์เคลื่อนย้ายไปในแต่ละวันนั้น พื้นที่ใดที่หนึ่งบนพื้นโลกสามารถหาค่ามุมตกกระทบของแสงอาทิตย์ในเวลาเที่ยงวันได้ โดยการใช้กราฟ Analemma ที่บอกตำแหน่งแสงอาทิตย์ตั้งฉากกับพื้นผิวโลกที่เส้นรุ้งต่างๆ ของวันนั้นๆ ร่วมกับตำแหน่งเส้นรุ้งที่ตั้งของสถานที่นั้น ในปัจจุบันเห็นค่าได้สะดวกจากแผนที่ของกูเกิ้ลโดยการคลิ๊กเมาท์ขวาสถานที่ต้องการทราบตำแหน่ง แล้วเลือกที่ “คืออะไร” เท่านั้นก็จะได้ค่าเส้นรุ้งเส้นแวงของสถานที่นั้นๆ แล้ว นำมาคำนวณหาง่ายๆ จากความรู้เรขาคณิตพื้นๆ เรื่องคุณสมบัติของมุมภายนอกมุมภายในที่เกิดจากเส้นตรงตัดเส้นขนาน
จุดตัดของระนาบทั้งสอง คือ ระนาบเส้นสุริยวิถี (ecliptic plane) กับระนาบเส้นศูนย์สูตรฟ้า (Celestial equatorial plane) เรียกว่า อีควินอกซ์ (equinox) เป็นลักษณะที่แสงอาทิตย์ตั้งฉากที่เส้นศูนย์สูตร เป็นปรากฏการณ์ที่โลกได้รับแสงอาทิตย์เท่ากันทั้งซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ และ มีกลางวันยาวเท่ากับกลางคืน
เกิดขึ้นปีละ 2 ครั้ง ได้แก่
- เวอร์นัล อีควินอกซ์ (vernal equinox) หรือ วันวสันตวิษุวัต เป็นตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่จากทางใต้สู่เหนือตรงกับวันที่ 21 มีนาคม
- ออตัมนัล อีควินอกซ์ (autumnal equinox) หรือ วันศารทวิษุวัต เป็นตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่จากทางเหนือลงใต้ตรงกับวันที่ 23 กันยายน
นอกจากจะเกิดจุดตัดขึ้น 2 จุดแล้ว ยังมีตำแหน่งที่ระนาบทั้งสองอยู่ห่างกันมากที่สุด เป็นลักษณะที่แสงอาทิตย์ตั้งฉากที่รุ้ง 23 องศา 30 ลิปดา เป็นปรากฏการณ์ที่โลกได้รับแสงอาทิตย์ไม่เท่ากันของซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้มากที่สุด และ มีกลางวันกับกลางคืนยาวไม่เท่ากันมากที่สุดในรอบปีอีกด้วย
เกิดขึ้นปีละ 2 ครั้งเช่นกัน ได้แก่
- ซัมเมอร์ ซอลสทิซ (summer solstice) หรือ วันครีษมายัน ตรงกับวันที่ 22 มิถุนายน ตำแหน่งที่เส้นสุริยวิถีอยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรฟ้าไปทางขั้วฟ้าเหนือมากที่สุด
- วินเทอร์ ซอลสทิซ (winter solstice) หรือ วันเหมายัน ตรงกับวันที่ 22 ธันวาคม ตำแหน่งที่เส้นสุริยวิถีอยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรฟ้า ไปทางขั้วฟ้าใต้มากที่สุด ในประเทศไทย ดวงอาทิตย์จะปรากฏขึ้นจากขอบฟ้าทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ ผ่านเมริเดียนห่างจากจุดเหนือ ไปทางใต้ และลงสู่ขอบฟ้าทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ เรียกว่า "ตะวันอ้อมข้าว"
หากทำการสังเกตการณ์จากประเทศไทย ซึ่งอยู่บนซีกโลกเหนือ (ละติจูด 15° N, ดาวเหนืออยู่สูงเหนือเส้นขอบฟ้า 15°) จะมองเห็นซีกฟ้าเหนือมีอาณาบริเวณมากกว่าซีกฟ้าใต้เสมอ
โดย วันวิษุวัต (equinox) ดวงอาทิตย์จะอยู่ในตำแหน่งตรงตั้งฉากกับเส้นศูนย์สูตรโลก เราจึงเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนตามแนวเส้นศูนย์สูตรฟ้า โดยขึ้นทางทิศตะวันออก และตกทางทิศตะวันตกพอดี ดังนั้น เมื่อเปลี่ยนตำแหน่งละติจูด ดวงอาทิตย์จะขึ้นทางทิศตะวันออก แล้วเคลื่อนตามแนวเส้นศูนย์สูตรฟ้าโดยทำมุมเอียงกับจุดเหนือศีรษะ (Zenith) ตามแนวองศาของละติจูดนั้น เช่น ที่ขั้วโลกเหนือ จะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออกแล้วเคลื่อนไปตาม เส้นขอบฟ้า (Horizon) (ซึ่งที่ขั้วโลกเหนือจะเห็นขอบฟ้าอยู่แนวเดียวกับเส้นศูนย์สูตรฟ้า) จนกระทั่งตกทางทิศตะวันตก
ส่วนในช่วง วันครีษมายัน (summer solstice) จะขึ้นและตกห่างจากทิศตะวันออกและตะวันตกไปทางขั้วฟ้าเหนือ และในช่วงวันเหมายัน (winter solstice) จะขึ้นและตกห่างจากทิศตะวันออกและตะวันตกไปทางขั้วฟ้าใต้
เพิ่มเติม :
