ปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวง

Share

ปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวง

        ปรากฏการณ์จันทรุปราคาหรืออุปราคาของดวงจันทร์ เป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติที่เกิดขึ้นในวันที่ดวงจันทร์เต็มดวง ซึ่งปรากฏการณ์นี้ทำให้แสงจากดวงอาทิตย์ที่สะท้อนผิวของดวงจันทร์ มืด หรือจางลงในชั่วเวลาหนึ่ง ขณะที่ดวงจันทร์เคลื่อนที่เข้าไปในเงาของโลก ซึ่งทำให้ผู้สังเกตบนโลกเห็นดวงจันทร์เป็นสีค่อนข้างคล้ำออกแดง หรือน้ำตาล ทั้งยังเป็นปรากฏการณ์ที่มนุษย์ให้ความสำคัญมาเป็นเวลาช้านานแล้ว และได้มีการศึกษาบันทึกปรากฏการณ์ดังกล่าวไว้อย่างละเอียดชัดเจน นับตั้งแต่ยุคสมัยบาบิโลนเฟื่องฟู (อยู่ในแถบตะวันออกกลางปัจจุบัน) นักดาราศาสตร์โบราณของบาบิโลนได้ทำการศึกษาปรากฏการณ์จันทรุปราคา และสามารถคำนวณการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาได้ และที่น่าแปลกใจมากกว่านั้นยังมีการค้นพบรอบการเกิดของปรากฏการณ์จันทรุปราคา ที่เรียกกันในปัจจุบันว่าชุดการเกิดจันทรุปราคา หรือ ซารอส (Saros) จากบันทึกของชาวบาบิโลนทำให้เราสามารถคำนวณปรากฏการณ์จันทรุปราคาได้ล่วงหน้า หรือย้อนกลับไปในอดีตได้ จนถึงบริเวณที่สามารถสังเกตเห็นปรากฏการณ์ได้อย่างแม่นยำ (ในที่นี้ผู้เขียนจะไม่กล่าวถึงหลักการคำนวณการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา) 

ปรากฏการณ์จันทรุปราคาและความเชื่อของประเทศไทย

        คนไทยในอดีตมีความเชื่อเกี่ยวกับดวงจันทร์ที่เกิดเป็นสีแดงคล้ำนี้แตกต่างกันไปตามความเชื่อของท้องถิ่น แต่ก็มีบางส่วนที่คลายๆ กันก็ถือว่าเป็นลางบอกเหตุที่ไม่ดีทั้งสิ้น และจะต้องช่วยกันไล่ให้พระราหู (เงาของโลก) หรือกบนั้นคายดวงจันทร์ออกมา โดยการตีปีบ เคาะไม้ หรือทำเสียงดัง บางท้องถิ่นก็เชื่อว่าในระหว่างที่เกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาให้เอามีดพร้าเฉาะลงบนเปลือกไม้ เพื่อให้ต้นไม้ออกลูกผลดี แต่การที่ดวงจันทร์มีสีแดงคล้ำนี้สามารถอธิบายได้ด้วยหลักการทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ทางธรรมชาติทั่วไป และปรากฏการณ์จันทรุปราคายังมีชื่อเรียกอื่นอีก เช่น จันทรคราส หรือ จันทรคาธ และยังถูกเรียกในแต่ละท้องถิ่นที่แตกต่างกันออกไปตามตารางที่ 1 

 

ตารางที่ 1 ชื่อของปรากฏการณ์จันทรุปราคาตามท้องที่ต่าง ๆ ในประเทศไทย

ภาค

ชื่อเรียก

หมายเหตุ

เหนือ

จคาสกิ๋นเดือน*

กบกิ๋นเดือน

กลาง

ราหูอมจันทร์

จันทรุปราคา

ตะวันออกเฉียงเหนือ

กบกินอีเกิ้น**

กบกินเดือน

ใต้

เดือนเป็นจันทร์***

 

 

หมายเหตุ :  

* ผู้เขียนเคยได้ยินมาจากปู กับ ย่า ซึ่งเป็นคนยองที่อาศัยในอำเภอป่าซาง จังหวัดลำพูน

** ผู้เขียนได้ข้อมูลมาจากการสอบถาม อ. บูลวัชร ไชยเดช ครูสอนที่โรงเรียนบ้านบรบือ (บรบือราษฎร์ผดุง) จังหวัดมหาสารคาม

*** ผู้เขียนได้ข้อมูลมาจาก อ.เฉลิมชน วรรณทอง ประธานโปรแกรมวิชาฟิกส์ และวิทยาศาสตร์ทั่วไป มหาวิทยาลัยราชภัฏสงขลา 

 

และยังมีหลายคนเรียกว่า “ดวงจันทร์สีเลือด หรือพระจันทร์สีเลือด” อยู่บ้าง

 

การเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา และปัจจัยต่างๆ 

        ปรากฏการณ์จันทรุปราคา และปรากฏการณ์สุริยุปราคานั้นมีหลักการเกิดคล้ายๆ กันก็คือ เกิดจากการที่ดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์เรียงอยู่ในแนวระนาบเดียวกันพอดี โดยปรากฏการณ์จันทรุปราคานั้น โลกจะอยู่ตรงกลางระหว่างดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ ซึ่งปรากฏการณ์จันทรุปราคาจะเกิดในช่วงที่ดวงจันทร์เต็มดวง โดยปรากฏการณ์จันทรุปราคาเกิดขึ้นขณะที่ดวงจันทร์เคลื่อนที่ผ่านเข้าไปในเงาของโลก และเมื่อดวงจันทร์โคจรผ่านเข้าไปในเงามืดของโลกแล้วดวงจันทร์จะค่อยๆ แหว่งไปทีละน้อยจนมืดทั้งดวง และเริ่มโผล่อีกครั้งเมื่อดวงจันทร์เคลื่อนที่ผ่านพ้นออกมาจากเงาของโลก

 

รูปที่ 1 แสดงตำแหน่งของดวงอาทิตย์ โลก และดวงจันทร์ ขณะเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา

 

ปัจจัยในการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา

วงโคจรของดวงจันทร์รอบโลก

        วงโคจรของดวงจันทร์ขณะโคจรรอบโลกมีลักษณะเป็นวงรี ซึ่งระยะห่างระหว่างตำแหน่งของดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกที่สุด (Perigee) โดยเฉลี่ยประมาณ 362,570 กิโลเมตร (356,400 – 370,400 กิโลเมตร) และระยะห่างระหว่างตำแหน่งของดวงจันทร์อยู่ไกลโลกที่สุด (Apogee) โดยเฉลี่ยประมาณ 405,410 กิโลเมตร (404,000 – 406,700 กิโลเมตร) จากจุดทั้ง 2 มีระยะทางต่างกันประมาณ 42,840 กิโลเมตร ความแตกต่างของระยะทางนี้เองที่ทำให้เงาของโลกที่ทอดบนผิวของดวงจันทร์มีความแตกต่างกันในแต่ละครั้งที่เกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา เช่น ในกรณีที่โลกและดวงจันทร์อยู่ใกล้กัน เงาที่เกิดขึ้นจะมีขนาดใหญ่ และมีเงามืดเป็นบริเวณกว้าง ทำให้การเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาในแต่ละครั้งไม่เหมือนกัน และมีค่าความสว่างของดวงจันทร์ขณะเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวงมีค่าแตกต่างกันไป

        นอกจากนี้หากดวงจันทร์อยู่ในตำแหน่งที่ห่างจากโลกมากที่สุด จะทำให้ระยะเวลาในการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคานานขึ้น ด้วยเหตุผล 2 ประการ คือ

        1. ณ ตำแหน่งที่ดวงจันทร์อยู่ไกลโลกมากที่สุด ดวงจันทร์จะเคลื่อนที่ช้ากว่าตำแหน่งอื่นๆ เพราะตำแน่งนี้เป็นตำแหน่งที่ดวงจันทร์เคลื่อนที่ช้าที่สุดในวงโคจรรอบโลก (ตามกฏของเคปเลอร์)

        2. ขณะที่ดวงจันทร์อยู่ที่ตำแหน่งไกลโลกมากที่สุด เราจะสังเกตมองเห็นดวงจันทร์มีขนาดเล็กกว่า ตำแหน่งขณะที่ดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกที่สุด ดวงจันทร์จะเคลื่อนที่ผ่านเงาของโลกไปอย่างช้า ทำให้อยู่ในเงามืดนานขึ้น

 

(ก)                                                                (ข)

รูปที่ 2 แสดงการเปรียบเทียบขนาดของดวงจันทร์ (ก) ตำแหน่งที่ดวงจันทร์อยู่ไกลโลกที่สุด (Apogee) และ (ข) ตำแหน่งที่ดวงจันทร์อยู่ใกล้โลกที่สุด (Perigee) (ภาพถ่ายโดย คุณศุภฤกษ์ คฤหานนท์)

 

วงโคจรของดวงจันทร์ขณะที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์

        คาบการโคจรของดวงจันทร์รอบโลกใช้เวลา 27.322 วัน และคาบการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ใช้เวลา 365.256 วัน ในรอบ 1 เดือน จะเกิดดวงจันทร์เต็มดวง 1 ครั้ง และใน 1 ปี จะมีดวงจันทร์เต็มดวง 12 ครั้ง บางปี ก็มีดวงจันทร์เต็มดวงถึง 13 ครั้ง ซึ่งบางเดือนที่มีดวงจันทร์เต็มดวง 2 ครั้ง เรียกว่า บูลมูน (Blue moon) ในปีนั้นจะเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคามากถึง 4 ครั้ง และส่วนใหญ่เป็นปรากฏการณ์จันทรุปราคาบางส่วน และปรากฏการณ์จันทรุปราคาเงามัว แต่ไม่เกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวง

 

 

(ก)                                                           (ข)

รูปที่ 3 แสดงวงโคจรของดวงจันทร์ขณะโคจรรอบโลก และดวงอาทิตย์ 

(ก) วงโคจรของดวงจันทร์ขณะโคจรรอบดวงอาทิตย์เมื่อมองจากด้านบน (2 มิติ)

(ข) วงโคจรของดวงจันทร์ขณะโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้านข้าง (3 มิติ)

 

เงาของโลก

        การเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา องค์ประกอบที่สำคัญประกอบด้วย 3 วัตถุ คือ ดวงอาทิตย์ (แหล่งกำเนิดแสง) โลก (เงาของโลก) และดวงจันทร์ (ฉากรับ) เงาของโลกคือ ส่วนสำคัญที่ทำให้เกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคานี้ ซึ่งเงานี้เกิดจากแสงจากดวงอาทิตย์ที่ส่องมายังโลก และทำให้เกิดเงาทอดไปในอวกาศ ซึ่งไม่มีฉากรับ จึงทำให้เราไม่สามารถสังเกตเห็นเงาของโลกได้โดยตรง และเมื่อดวงจันทร์เคลื่อนที่ผ่านเข้าไปในเงาของโลกซึ่งทำให้เราสามารถมองเห็นเงาของโลกได้บางส่วน (เงาในส่วนที่ทอดลงบนผิวของดวงจันทร์) ในการเกิดเงาของโลกนั้นก็มีอยู่ด้วยกัน 2 ส่วนคือ เงาส่วนที่เป็นเงามืด (Umbra Shadow) เงาของโลกส่วนที่เป็นเงามืด มีลักษณะเป็นกรวยแหลมทอดยาวไปในอวกาศ และเงาส่วนที่เป็นเงามัว (Penumbra Shadow) เงาของโลกส่วนที่เป็นเงามัว ยังสามารถแบ่งออกได้อีก 2 เขต คือ เงามัวส่วนนอก และเงามัวส่วนใน ซึ่งทั้ง 2 เกิดขึ้นเป็นบริเวณกว้าง ดังรูปที่ 5

 

รูปที่ 4 แสดงเรขาคณิตในการเกิดเงาส่วนที่เป็นเงามัว และเงาส่วนที่เป็นเงามืด

 

ลำดับความสว่างจันทรุปราคาของแดนจอน

        นักดาราศาสตร์ชาวฝรั่งเศสชื่อ แอนเดร์ หลุยส์ แดนจอน (André-Louis Danjon) ได้เสนอการจัดเรียงลำดับของจันทรุปราคาไว้ 5 ระดับ เพื่อใช้ในการเปรียบเทียบความสว่างของดวงจันทร์ในช่วงขณะที่เกิดจันทรุปราคาเต็มดวง โดยใช้สัญลักษณ์ความสว่าง (Luminosities) เป็นตัวแอล “L” สำหรับค่าความสว่างต่างๆ มีการกำหนดดังต่อไปนี้

        โดยเมื่อค่า

                L = 0 จันทรุปราคาเต็มดวงมีความมืดมากเกือบจะมองไม่เห็นดวงจันทร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งที่บริเวณตรงกลางของจันทรุปราคาเต็มดวง

                L = 1 จันทรุปราคาเต็มดวงมีความมืด เห็นเป็นสีเทาหรือสีน้ำตาลอ่อนในการแยกนั้นค่อนข้างลำบาก

                L = 2 จันทรุปราคาเต็มดวงเห็นเป็นสีแดงเข้มหรือสีสนิมคราส บริเวณศูนย์กลาง เงาสีเข้มมาก ในขณะที่ขอบนอกของเงามัว ค่อนข้างสดใส

                L = 3 จันทรุปราคาเต็มดวงเห็นเป็นสีแดงอิฐ เงามัวมักจะมีขอบหรือสีเหลืองสดใส

                L = 4 จันทรุปราคาเต็มดวงที่เห็นจะสว่างมาก มีสีทองแดงหรือสีส้ม เงามัวมีสีฟ้า ขอบของดวงจันทร์มีความสว่างมาก

 

 

L = 0                                                 L = 1

 

 

L = 2                                                  L = 3

 

L = 4

รูปที่ 5 แสดงลำดับความสว่างของปรากฏการณ์จันทรุปราคาของแดนจอน ที่ลำดับค่า L ต่างๆ

 

        การกำหนดของค่าความสว่าง “L” ของจันทรุปราคานั้นจะทำได้ดีที่สุดด้วยตาเปล่า กล้องสองตาหรือกล้องโทรทรรศน์ขนาดเล็ก เมื่อเวลาที่ดวงจันทร์เกิดอุปราคาเต็มดวง และดวงจันทร์เคลื่อนที่เข้าใกล้ศูนย์กลางเงาของโลก นอกจากนี้ยังมีประโยชน์ในการตรวจสอบลักษณะที่ปรากฏของดวงจันทร์ หลังจากจุดเริ่มต้นและก่อนสิ้นปรากฏการณ์ ดวงจันทร์จะอยู่ใกล้ขอบของเงา และเปิดโอกาสให้ผู้สังเกตกำหนดค่า “L” ของค่าเงามัว ด้านนอกได้

        ในการประเมินผลใดๆ ที่เราบันทึกทั้งจากเครื่องมือและเวลา นอกจากนี้เราต้องทราบรูปแบบการเกิดของปรากฏการณ์จันทรุปราคาใดๆ สีและความสว่างในส่วนต่างๆ ของเงา รวมทั้งความคมชัดของขอบเงาที่เกิดบนผิวของดวงจัทร์ การสังเกตปรากฏการณ์จันทรุปราคานั้นเราควรให้ความสำคัญกับคุณสมบัติของเงาขณะที่เกิดอุปราคา

 

ลำดับการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวง

        ปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวงจะเริ่มต้นด้วยปรากฏการณ์จันทรุปราคาเงามัวก่อน และตามมาด้วยปรากฏการณ์จันทรุปราคาบางส่วน เมื่อดวงจันทร์เคลื่อนที่เข้าไปอยู่ในเงามืดของโลกหมดทั้งดวง เรียกว่าเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวง เมื่อดวงจันทร์เริ่มออกจากเงามืด ดวงจันทร์ก็จะเริ่มสว่างขึ้นทีละน้อยจนสว่างทั้งดวง และเมื่อดวงจันทร์เคลื่อนที่ผ่านพ้นเงามืดของโลก ปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวงก็สิ้นสุดลง โดย ลำดับการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาจะกำหนดจากระยะเวลาในช่วงระหว่างขณะการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา และปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวงสามารถแบ่งออกเป็น 7 ช่วง ด้วยกัน คือ

        1. P1 สัมผัสที่ 1 (First contact) เป็นจุดเริ่มต้นของการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา ดวงจันทร์เริ่มสัมผัสเงามัวของโลกครั้งแรก และเริ่มเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาบางส่วนเงามัว ซึ่งเป็นช่วงที่สังเกตยากมากที่สุด เพราะแสงสว่างจากดวงจันทร์แทบจะไม่มีการลดลงเลย

        2. U1 สัมผัสที่ 2 (Second Contact) จุดเริ่มต้นของการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาบางส่วน ดวงจันทร์เริ่มสัมผัสขอบด้านนอกเงามืดของโลกครั้งแรก และเริ่มเกิดจันทรุปราคาบางส่วนเงามืด ในช่วงนี้ดวงจันทร์จะเริ่มแหว่งไปช้าๆ

        3. U2 สัมผัสที่ 3 (Third Contact) จุดเริ่มต้นของปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวง ดวงจันทร์จะอยู่ภายในเงามืดของโลกอย่างสมบูรณ์ แสงสว่างจากดวงจันทร์จะลงลดจากเดิมอย่างเห็นได้ชัด 

        4. กึ่งกลางอุปราคา (Greatest eclipse) เป็นจุดที่ดวงจันทร์เข้าไปอยู่กึ่งกลางเงามืดของโลก ซึ่งในการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาในแต่ละครั้งจุดกึ่งกลางอุปราคา จะแตกต่างกันออกไป ขึ้นอยู่กับ ว่าอยู่ในช่วงไหนของซารอสนั้นๆ และยังเป็นบริเวณที่แสงจากดวงจันทร์ลดลงมากที่สุด

        5. U3 สัมผัสที่ 4 (Fourth Contact) จุดสุดท้ายของปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวง เป็นจุดที่ดวงจันทร์จะเริ่มออกจากเงามืดของโลก แสงสว่างของดวงจันทร์เริ่มปรากฏขึ้น และกลายเป็นปรากฏการณ์จันทรุปราคาบางส่วนอีกครั้ง

        6. U4 สัมผัสที่ 5 (Fifth contact) จุดสิ้นสุดของปรากฏการณ์จันทรุปราคาบางส่วน ดวงจันทร์ออกจากเงามืดของโลกทั้งดวง และเริ่มเห็นดวงจันทร์เต็มดวงอีกครั้ง

        7. P2 สัมผัสที่ 6 (Sixth contact) จุดสุดท้ายของปรากฏการณ์จันทรุปราคาบางส่วนเงามัว เป็นจุดที่ดวงจันทร์จะผ่านพ้นเงามัวของโลกหมดทั้งดวงอย่างสมบูรณ์ และดวงจันทร์จะสว่างขึ้นดังเดิม

 

รูปที่ 6 ภาพจำลองลำดับการเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา เมื่อปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวง

 

ปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวง ในวันที่ 4 เมษายน 2558

        ปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวงครั้งแรกและครั้งเดียวที่คนไทยจะได้เห็นในปี พ.ศ. 2558 นี้ ซึ่งจะเกิดขึ้นในช่วงหัวค่ำของวันที่ 4 เมษายน 2558 โดยปรากฏการณ์จันทรุปราคาครั้งนี้ เป็นชุดซารอสที่ 132 ซึ่งเกิดเป็นครั้งที่ 30 ของซารอส จากทั้งหมด 71 ครั้ง โดยปรากฏการณ์จันทรุปราคาชุดซารอสที่ 132 เกิดครั้งล่าสุดเมื่อ วันที่ 24 มีนาคม 2540 หรือเมื่อ 18 ปีก่อน สำหรับในปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มดวงครั้งนี้ใช้เวลารวมหมดในการเกิดอุปราคาทั้งหมดประมาณ 209 นาที หรือ 3 ชั่วโมง 31 นาที ขณะที่ดวงจันทร์อยู่ในเงามืดของโลกกินเวลาเวลาถึง 96 นาที หรือ 1 ชั่วโมง 36 นาที และในครั้งนี้ (16 มิถุนายน 2554) จะเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคา โดยใช้เวลารวมทั้งหมดในการเกิดอุปราคาประมาณ 3 ชั่วโมง 29 นาที และขณะที่ดวงจันทร์จะอยู่ในเงามืดของโลกนานประมาณ 5 นาที ความสว่างของดวงจันทร์จะลดลงเหลือเพียง 1.0008 

        ซึ่งปรากฏการณ์จันทรุปราคาเต็มในวันที่ 4 เมษายน 2558 นี้ เกิดขึ้นก่อนที่ดวงจันทร์จะขึ้นโผล่พ่นจากจขอบฟ้า

 

ตารางที่ 2 เวลาเกิดปรากฏการณ์จันทรุปราคาในประเทศไทย วันที่ 4 เมษายน 2558

เหตุการณ์

เวลา (น.)

หมายเหตุ

เริ่มเกิดอุปราคาเงามัว (P1)

16:01

ไม่เห็น

เริ่มเกิดอุปราคาบางส่วน (U1)

17:15

ไม่เห็น

เริ่มเกิดอุปราคาเต็มดวง (U2)

18:57

ไม่เห็น

ดวงจันทร์อยู่กึ่งกลางคลาส

19:00

เห็น

สิ้นสุดอุปราคาเต็มดวง (U3)

19:03

เห็น

สิ้นสุดอุปราคาบางส่วน (U4)

20:44

เห็น

สิ้นสุดอุปราคาเงามัว (P4)

21:58

เห็น

 

รูปที่ 7 แสดงตำแหน่งของดวงจันทร์ในระหว่างการเกิดจันทรุปราคา ในวันที่ 4 เมษายน 2558

 

รูปที่ 8 แสดงตำแหน่งต่างๆ บนโลกที่สามารถสังเกตเห็นปรากฏการณ์จันทรุปราคา (ทั่วทั้งประเทศไทยสามารถสังเกตได้ทั้งเหตุการณ์) ในวันที่ 4 เมษายน 2558