ประวัติศาสตร์ของโลกกลมๆ

---

แนวคิดว่าโลกนี้มีสันฐานกลม มีมาแล้วโดยย้อนหลังไปได้ไม่ต่ำกว่า 2600 ปี โดยเป็นแนวคิดเชิงปรัชญา จนมีการจัดระเบียบองค์ความรู้โดยอริสโตเติล ที่ถือว่าสันฐานของโลกกลมนั้นเป็นข้อเท็จจริง การรับรู้ว่าโลกกลมในสมัยนั้น เกิดจากากรสังเกต เช่นกรณีของการเดินเรือ เราสังเกตได้ว่าแผ่นดินมีการลับหายไปที่เส้นขอบฟ้า ซึ่งถ้าโลกแบน^{แก้ตามคห 13} การลับหายไปนั้นจะไม่เกิด การลับหายไปในเส้นขอบฟ้านั้นเป็นเพราะส่วนโค้งของโลกมาบดบัง นอกเหนือจากนี้ อริสโตเติลยังมีข้อสังเกตเพิ่มเติมอีกเช่น ดาวบางดวง ที่เห็นที่อียิปต์ จะไม่สามารถเห็นที่ไซปรัส เพราะถูกบังด้วยเส้นขอบฟ้า รวมไปถึงการที่เราสามารถมองเห็นได้ไกลกว่าเมื่อขึ้นไปยังที่สูง ถ้าหากโลกนั้นแบน ที่โล่ง ไม่มีอะไรบดบัง ระยะการมองเห็นของที่ต่ำและที่สูงก็ย่อมจะเท่ากันไปจนถึงขอบโลก แต่เพราะโลกกลม การมองจากที่สูงกว่า เช่นยอดเขา ก็จะสามารถมองข้ามขอบโค้งของโลกไปได้ไกลกว่าการมองจากที่ต่ำ

การรู้ขนาดของโลกเป็นครั้งแรก
มนุษย์ คำนวณรู้ขนาดของโลกเป็นครั้งแรกเมื่อ 2,200 ปี ที่แล้ว อาศัยวิธีทางตรีโกณมิติ โดย เอราทอสเทนีส เกิดเมื่อ 276 ปีก่อนคริสตกาล



เอราทอสเทนีสได้รับการศึกษาหลากหลายสาขา เป็นต้นว่า นิรุกติศาสตร์ คณิตศาสตร์ และปรัชญา เชื่อกันว่าเขาได้เข้าศึกษาทั้งใน academy ของ Plato และ Lyceam ของ Aristotle เขาเกิดในอาณาจักรกรีกที่ Cyrene ในลิเบีย ต่อมาจึงย้ายไปอยู่ในเอเธนส์ ในปี 244 ก่อนคริสตกาล เขาได้รับเชิญจากกษัตริย์อียิปต์ให้ทำหน้าที่เป็นผู้สอนส่วนพระองค์ (royal tutor) และต่อมาได้เข้าทำงานใน Alexandria ศูนย์รวมวิทยากรสมัยกรีก ในฐานะหัวหน้างานบรรณารักษ์ นานถึง 42 ปี (ระหว่าง ปี 234 – 192 ก่อนคริสตกาล)



สิ่งที่เขารับทราบคือ เมือง Syene  ที่อยู่ทางตอนใต้ของเมือง Alexandria ไป 5000 Stadia (787 กิโลเมตร) พระอาทิตย์จะอยู่ตรงกลางหัว ในวันครีษมายัน (Summer Solstice หรือวันที่ 21 มิถุนายนของทุกปี) ส่วนในเมือง Alexandria วันครีษมายัน เงาของพระอาทิตย์ จะทำมุมน้อยที่สุดคือ 7 องศา 12 ลิปดา (7.2 องศา) โดยวัดจากเงาแดดของอนุสาวรีย์ที่ตั้งอยู่ที่พิพิธภัณฑ์ของ Alexandria ในยุคที่ยังไม่มีนาฬิกาดิจิทัล คนโบราณรู้ว่า เงาที่ทำมุมน้อยที่สุดของดวงอาทิตย์ หมายถึงเวลาเที่ยงวัน เป็นเวลาเดียวกัน



ตำแหน่งของเมือง Alexandria และ Syene จุดสีเขียว คือจุดศูนย์กลางของโลก มุม แรด้วยสีฟ้า จะเท่ากับมุมภายในของสามเหลี่ยม Alexandria-O-Syene ด้วยกฎทางเรขาคณิต เรารู้ว่า มุมตรงข้ามของเส้นที่มาตัดเส้นคู่ขนานจะเท่ากันเสมอ โดยสรุปได้ตามรูป



แสงจากดวงอาทิตย์ที่ส่องมายังโลก เสมือนเป็นเส้นตรงขนานกัน เพราะระยะจากโลกถึงดวงอาทิตย์นั้นไกลมาก ที่เมือง Alexandria หรือ Syene วันเวลาเดียวกัน แสงอาทิตย์ ทำมุมกับผิวโลกที่สองพื้นที่ไม่เท่ากัน และมุมของแสงอาทิตย์ที่ Alexandria คือ มุมภายในของส่วนของเส้นรอบวงโลก จาก Syene ไป Alexandria มุมของแดดที่วัดที่เมือง Alexandria เป็มุมที่ทำระยะทาง 5000 stadia บนผิวโลก และ เรารู้ว่ามุมภายในของวงกลมคือ 360 องศา ดังนั้น เมื่อเทียบบัญญัติยางค์ ให้ 5000 stadia เท่ากับมุมภายใน 7.2 องศา เราจะได้เส้นรอบวงโลกคือ



การคำนวณของเอราทอสเทนีสนี้มีข้อผิดพลาดอยู่บ้างคือ เมืองทั้งสองนี้เยื้องกันอยู่เล็กน้อย แต่นี่คือการคำนวณขนาดของโลก ที่เกิดขึ้นครั้งแรก เมื่อ 2,200 ปีที่แล้ว

อีกด้านหนึ่งในโลกอาหรับ



หลังจากการคำนวณของเอราทอสเทนีส ก็มีการทวนซ้ำอยู่หลายครั้ง ด้วยหลักการวัดมุมองศาของดวงอาทิตย์ต่อระยะทางเพื่อหาว่า 1 องศาของมุมจากดวงอาทิตย์นั้นจะครอบคลุมระยะทางเท่าใด และค่ามาตรฐานสมัยนั้นคือ 111.747 กิโลเมตรต่อองศา แต่การทวนสอบลักษณะดังกล่าวต้องใช้ค่าใช้จ่ายมาก รวมไปถึงความเสี่ยงต่อภยันตรายโดยเฉพาะการสำรวจในทะเลทรายอันร้อนระอุ บิรูนี (Abū Rayḥān al-Bīrūnī พ.ศ. 1516 – 1591) ได้พบวิธีการวัดขนาดของโลกแบบใหม่โดยอาศัยหลักทางตรีโกณมิติขั้นสูงขึ้น เขาเลือกใช้การวัดมุมจากที่สูงไปยังเส้นขอบฟ้า และเมื่อเขารู้มุมหนึ่ง และด้านหนึ่งของสามเหลี่ยมมุมฉากที่มีด้านซ้อนกัน เขาสามารถคำนวณหาด้านทั้งหมดของสามเหลี่ยมทั้ง 2 ได้ หรือคือเขาหารัศมีของโลกและคำนวณออกมาเป็นเส้นรอบวงของโลก



บิรูนี วัดขนาดของโลกครั้งแรกที่ป้อม  นันดด์นา (Nandana) ประเทศปากีสถาน ณ ปัจจุบัน และคำนวณรัศมีของโลกไว้ที่ 6339.9 กิโลเมตร ใกล้เคียงค่ามาตรฐานปัจจุบันกว่าค่ามาตรฐานที่ยอมรับในสมัยของเบรูนี และ มันเป็นการตรวจวัดที่สามารถทำได้โดยง่าย ปลอดภัย โดยอาศัยคนแค่คนเดียว





การรับรู้ว่า ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ

---

ความเชื่อเดิมทีทางดาราศาสตร์ ตั้งแต่สมัยของพลาโต จะเชื่อว่า โลกเป็นจุดศูนย์กลางของจักรวาล (Geocentric) และดวงดาวต่างๆโคจรรอบโลก การค้นพบข้อเท็จจริงว่า ดวงอาทิตย์ เป็นศูนย์กลาง (Heliocentric) นี้ มาจากการสังเกตวงโคจรของดวงดาว ในภาษาโหราศาสตร์ เราคงจะเคยได้ยินคำว่า ดาวโคจรวิปริตถอยหลัง ซึ่งตามรูป มันก็จะเป็นแบบนี้



ในโมเดลทางดาราศาสตร์โบราณ แบบปโตเลมี การเคลื่อนไหวของดวงดาว จะใช้การอธิบายว่ามันมีวงโคจรซ้อนอยู่ 2 วง เป็นเหมือนเกียร์คู่เรียกว่า Epicyclic ซึ่งหน้าตามันจะเป็นตามรูป มันโคจรเป็นวงกลมบนเส้นวงกลมอีกทีหนึ่งทำให้เราเห็นว่ามันเคลื่อนที่ย้อนหลัง



นิโคลัส คอเปอร์นิคัส (Nicolaus Copernicus) ได้พบว่า การอธิบายการโคจรของดวงดาวนั้นจะง่ายกว่ามาก ถ้าหากเอาดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลาง การโคจรย้อนหลัง มันเกิดขึ้นก็แค่เพราะว่า ความเร็วในการโคจรของโลก สูงกว่าความเร็วในการโคจรของดาวอังคาร จากมุมมองของโลก เราเห็นการโคจรย้อนหลัง ขณะ ที่เรากำลังแซงดาวอังคาร



แน่นอน สิ่งนี้ เป็นแค่คำอธิบายที่ดีกว่า แต่มันยังไม่ใช่จุดชี้ขาดของการที่โลกไม่ใช่ศูนย์กลาง มันมีประเด็นอื่นๆที่ระบบโลกเป็นศูนย์กลางอธิบายไม่ได้ นั่นคือ การที่ดาวศุกร์ มีข้างขึ้นข้างแรมครบ



เรารู้กันในปัจจุบันว่า ดาวศุกร์อยู่ในวงโคจรชั้นใน การปรากฏของดาวศุกร์บนท้องฟ้าจะอยู่ในช่วงแค่หัวค่ำกับย่ำรุ่ง ในโมเดลโลกเป็นศูนย์กลาง ดาวศุกร์ จะวิ่งวนอยู่บริเวณด้านหน้าของดวงอาทิตย์เป็นส่วนใหญ่ มิฉะนั้นเราจะเห็นมันตลอดทั้งคืน มันต้องวิ่งวนดักหน้าดวงอาทิตย์ แล้วรอให้ดวงอาทิตย์ขึ้น แล้วค่อยวิ่งแซงไปอีกที ซึ่งถ้าเป็นอย่างนั้นแล้ว เราจะเห็นดาวศุกร์ได้เฉพาะข้างแรมเท่านั้น



แต่ ในปี พ.ศ. 2153 ด้วยการเกิดขึ้นมาของกล้องดูดาว กาลิเลโอ (Galileo Galilei) สังเกตพบว่า ดาวศุกร์ มีครบทั้งข้างขึ้นข้างแรม และเป็นไปตามโมเดลการทำนายของคอเปอนิคัส และยังมีกรณีที่ดาวที่สังเกตมีขนาดใหญ่เล็กเหมือนเคลื่อนตัวออกห่างและเข้าใกล้โลกอย่างมากที่โมเดลโลกเป็นศูนย์กลางอธิบายไม่ได้ ทางโบสถ์ไม่เห็นชอบกับทฤษฎีนี้และพยายามกลบเกลื่อนลบล้าง โดยเห็นเป็นการท้าทายศาสนา แต่นั่นก็ทำให้วงการวิทยาศาสตร์ และ ดาราศาสตร์ แตกออกมาจากศาสนา กลายเป็นวิทยาศาสตร์อย่างที่เรารู้จักในยุคปัจจุบัน

เรารู้ว่าโลกกลมมากว่า 2000 ปี และ รู้ว่าโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เมื่อ 400 ปีที่แล้ว แต่ เรารู้ได้อย่างไร ว่าจักรวาลเกิดมาจาก Big Bang บทต่อไป จะกล่าวถึงปรากฎการณ์ Doppler Effect ที่ทำให้เราสามารถรู้ถึงทิศทาง การเคลื่อนไหว ของดาวดาวที่อยู่ห่างไกลไปจากเรานับร้อยนับพันปีแสง