เห็นหัวข้อกระทู้แล้วคงแปลกใจละซิว่ามันหมายถึงอะไร หรือว่าโลกหมุนรอบตัวเองไม่เท่ากันในแต่ละวันของปี

ก่อนอื่นต้องขออธิบายก่อนว่า 1 วัน ที่เราใช้กันนั้น ไม่ใช่เป็นเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเองครบรอบอย่างที่หลายคนเข้าใจ แต่จะหมายถึงเวลาที่เราเห็นดวงอาทิตย์ผ่านเส้นเมอริเดียนจากครั้งหนึ่งไปยังอีกครั้งหนึ่ง

แล้วมันต่างจากเวลาที่โลกหมุนรอบตัวครบรอบอย่างไร

ตอบคือ...ต่าง เพราะโลกของเราไม่ได้หมุนรอบตัวเองอยู่กับที่ แต่ว่ามีการโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปด้วย ซึ่งถ้ามองจากโลกก็จะเห็นเหมือนว่า ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกวันละเล็กน้อย ซึ่งทำให้เวลาที่ดวงอาทิตย์จะผ่านเมอริเดียนยาวนานกว่าเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเองครบรอบเล็กน้อยไปด้วย ตามรูป


โดยเฉลี่ยแล้ว ดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่ไปทางตะวันออกได้วันละประมาณ 0.9856 องศา ดังนั้นเวลา 1 วันที่ใช้ จึงยาวกว่าเวลาที่โลกหมุนรอบตัวเองประมาณ 4 นาที เวลาที่โลกหมุนรอบตัวเองครบ 1 รอบใช้เวลา 23 ชั่วโมง 56 นาที เวลา 1 วันจึงยาว 24 ชั่วโมง

แต่...มาถึงเรื่องตามหัวข้อกระทู้แล้ว ทำไมถึงบอกว่าวันนี้จึงเป็นวันที่สั้นที่สุดในรอบปี

คำตอบคือ อย่างที่บอกไปแล้วว่า ตัวเลขดังกล่าวคือ "โดยเฉลี่ยแล้ว" แต่ความจริงคือ ระยะทางที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปทางตะวันออกในแต่ละวันนั้นไม่เท่ากันพอดี บางวันก็จะเคลื่อนที่ไปได้ไกลกว่านั้น บางวันก็สั้นกว่าค่าเฉลี่ย ทำให้ระยะเวลาที่ดวงอาทิตย์ผ่านเมอริเดียนในแต่ละวันก็ไม่เท่ากันไปด้วย

สาเหตุที่ทำให้ระยะทางที่ดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปทางตะวันออกในแต่ละวันไม่เท่ากันนั้น มี 2 ประการ คือ

1. โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี ทำให้ความเร็วในการเคลื่อนที่ของโลกในแต่ละจุดของวงโคจรจึงแตกต่างกัน โดยในช่วงต้นปี โลกอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด คนบนโลกจึงจะเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปทางตะวันออกเป็นมุมกว้างกว่าในช่วงกลางปี ซึ่งเป็นช่วงที่โลกอยู่ไกลดวงอาทิตย์มากที่สุด


2. การเอียงของแกนโลก ซึ่งทำให้เมื่อมองจากโลก ดวงอาทิตย์จะไม่ได้เคลื่อนไปบนท้องฟ้าตามเส้นศูนย์สูตรฟ้าพอดี แต่เส้นทางการเคลื่อนที่เมื่อเทียบกับเส้นศูนย์สูตรฟ้า จะมีลักษณะเป็นรูปลูกคลื่น ดังรูป



ในช่วงใกล้ equinox คือประมาณปลายเดือนมีนาคมกับปลายกันยายน เป็นช่วงที่เส้นทางเดินของดวงอาทิตย์เฉียงไปในแนวเหนือใต้มากที่สุด ดังนั้นในช่วงนี้ระยะขจัดในทิศตะวันตก-ออก ก็จะน้อยที่สุดไปด้วย เมื่อเทียบกับในช่วงใกล้ solstice คือประมาณปลายเดือนมิถุนายนกับปลายเดือนธันวาคม ซึ่งเส้นทางเดินของดวงอาทิตย์จะเกือบขนานไปเส้นศูนย์สูตรฟ้า จึงทำให้ระยะขจัดในทิศทางตะวันตก-ออกมากที่สุดไปด้วย


จากผลทั้ง 2 ประการนี้ เมื่อรวมกันแล้ว จึงทำให้ความยาวของวันตามดวงอาทิตย์ในแต่ละวันไม่เท่ากันไปด้วย โดยในช่วงปลายปี ซึ่งผลด้านบวกทั้งสองเสริมกันในพอดี จึงเป็นช่วงที่มีความยาวของวันตามดวงอาทิตย์ยาวที่สุดในรอบปี ตรงข้ามกับในเดือนกันยายน ซึ่งเป็นช่วงที่ผลด้านลบทั้งสองเสริมกันพอดีเช่นกัน จึงเป็นช่วงที่มีความยาวของวันสั้นที่สุด โดยความแตกต่างของวันจะอยู่ระหว่าง +/- 30 วินาที



ส่วนช่วงที่ 1 วันจะเท่ากับ 24 ชั่วโมงพอดี จะมี 4 วัน คือประมาณวันที่ 11 กุมภาพันธ์ 14 พฤษภาคม 25 กรกฎาคม และ 2 พฤศจิกายน


สำหรับในปัจจุบัน เราใช้เวลา 1 วันเป็น 24 ชั่วโมง โดยเฉลี่ยจากวันตามดวงอาทิตย์ที่แตกต่างกันไปในแต่ละปี



ข้อมูลจาก
https://thesciencegeek.org/2015/08/24/september-18-the-shortest-day/
http://mb-soft.com/public3/equatime.html