วันพฤหัสบดีที่ 12 สิงหาคม พ.ศ. 2564

82) การเกิดแผ่นดินไหวในโลกแบน

#ตอบคำถามเรื่องการเกิดแผ่นดินไหว
บริเวณที่เกิดแผ่นดินไหวบนโลกเรียกว่า Ring of Fire คือแถบบริเวณริมฝั่งมหาสมุทรแปซิฟิก มีความยาวประมาณ 40,000 กม.และกว้างประมาณ 500 กม. 90% ของการเกิดแผ่นดินไหวและ 81% ของการเกิดแผ่นดินไหวใหญ่ ๆ บนโลกเกิดบนแนวเส้นทาง Ring of Fire ดังกล่าว 

คำว่า "โลกแบน" ที่กล่าวถึงคือลักษณะของโลกในแผนที่ที่เรียกว่า Azimuthal Equidistant เมื่อเอาเส้นทางการเกิดแผ่นดินไหวตาม Ring of Fire มาพล็อตลงในแผนที่โลกแบบทรงนี้ก็จะได้ลักษณะเป็นเส้นแนวตรง แต่ถ้าอยู่ในโลกทรงกลมมันจะเป็นเส้นโค้งเหมือนเกือกม้า




Ring of Fire มีภูเขาไฟตั้งอยู่เรียงกันหลายลูก ในภาพนี้คือภูเขาไฟที่อยู่ในแนวเส้น Ring of Fire ลูกที่เราเห็นอยู่ใกล้ที่สุดคือ South Sister มีความสูง 3,157 เมตร และลูกที่อยู่ไกลที่สุดคือ Mt. Rainier มีความสูง 4,392 เมตร 



ทีนี้เราลองมาคำนวณความโค้งของโลกจากแนวภูเขาไฟพวกนี้กันซะหน่อย เผื่อได้ข้อมูลอะไรดี ๆ

1) การคำนวณความโค้งของโลกแบบง่าย
ภูเขา Mt. Rainier และ South Sister อยู่ห่างกัน 305.671 กม. คำนวณความโค้งของโลกเท่ากับ 7.33141 กม. แต่ทำไมเรายังสามารถมองเห็นภูเขาไฟที่สูง 4 กม.ได้ ทั้งที่โลกต้องโค้งลง 7 กม.??



2) การคำนวณความโค้งของโลกแบบละเอียด
การคำนวณระยะทางบนโลกกลมต้องมีเงื่อนไขอยู่ 3 เรื่องคือ 
1) การคำนวณความสูงของความโค้ง (Bulge Height) เพราะความโค้งของโลกผันแปรตามระยะทาง
2) การคำนวณระยะเชิงมุม (Angular Size) เพราะขนาดของสิ่งของผันแปรตามระยะทางและ
3) การคำนวณความเอียงของยอดเขา (Tilt Angle) เพราะโลกมีความโค้งที่ผันแปรตามระยะทางดังนั้นวัตถุจึงต้องเอียงไปตามความโค้ง ไม่ใช่ตั้งตรง 90 องศา



การคำนวณการมองเห็นภูเขาอย่างที่เรากำลังคิดอยู่นี้ก็ต้องมีอีก 3 เงื่อนไขนี้มาเกี่ยวข้อด้วย เมื่อคำนวณแล้วได้ตามนี้คือ 

1. การคำนวณความสูงของความโค้ง (Bulge Height) 
ในระยะทาง 305.671 กม. โลกโค้งลง 7.33 กม. ความสูงของความโค้งของโลก (bulge) เท่ากับ 1.83 กม.




2. การคำนวณระยะเชิงมุม (Angular Size)
ในระยะทาง 305.671 กม. การคำนวณระยะเชิงมุมทำให้ขนาดของภูเขา Mt. Rainier ต้องเล็กลงเหลือ 0.82323 องศา




3) การคำนวณความเอียงของยอดเขา (Tilt Angle) 
ในระยะทาง 305.671 กม. ยอดภูเขาจะต้องเอียง 2.748977 องศา



#ข้อสรุป
ภูเขา Mt. Rainier สูง 4.39 กม. โดนความโค้งของโลกบดบังไปเกือบครึ่งนึง (1.83 กม.) เหลือความสูง 2.56 กม. แล้วต้องมีขนาดเล็กลงเหลือแค่ ไม่ถึง 1 ดีกรี แถมต้องลบความเอียงอีก 2.748977 องศาออกไปอีก #แปลว่าเราไม่ควรจะมองเห็น Mt. Rainier ได้อีกบนโลกกลม


#ลองดูอีกภาพของแนวภูเขาไฟทั้งหมด #ความโค้งอยู่ไหนหาไม่เจอจริงๆ



#ข้อมูลเพิ่มเติม
วิธีการวัดระยะทางโดยการใช้การวัดมุมอะซิมุท (Azimuth/Distance Calculator) หรือเรียกว่ามุมทิศ (เส้นสีน้ำเงิน) ซึ่งเป็นพื้นฐานของการวัดตำแหน่งพิกัดพื้นที่ต่าง ๆ บนโลก เป็นวิธีที่พัฒนามาจากองค์ความรู้ของระบบดาราศาสตร์แบบโลกเป็นศูนย์กลาง (Geocentric) และใช้อุปกรณ์เครื่องมือที่พัฒนามาจากโลกที่มีลักษณะแบนราบเรียบ ไม่มีความโค้ง 




ในคู่มืออธิบายการทำ map projection ของอเมริกาที่ตีพิมพ์ตั้งแต่ปี 1987 ในหน้าที่ 8 ได้อธิบายถึงการระบุตำแหน่งบนโลกตามหลักการของพิกัดภูมิศาสตร์ (Geographic Coordinate System) โดยใช้การวัดเส้น longitude และ latitude นั้นเริ่มต้นมาจากนักดาราศาสตร์ชาวกรีกที่ชื่อว่า Hipparchus (ตั้งแต่ 2 ศตวรรษก่อนคริสตศักราช) และก็เป็นแนวคิดที่ Ptolemy ก็นำมาใช้ด้วยเช่นกัน

ตรงข้อความที่ขีดเส้นแดงระบุว่า "เป็นระยะเวลากว่า 2,000 ปีมาแล้วที่การวัดเส้น latitude บนโลกจะใช้วิธีการทางดาราศาสตร์ 2 วิธีคือ ในตอนกลางวันเราจะวัดมุมความสูงของดวงอาทิตย์กับเส้นขอบฟ้า ส่วนในตอนกลางคืนเราจะวัดมุมความสูงของดวงดาวโดยเฉพาะดาวเหนือ องศาของมุมที่เปลี่ยนไปจะบอกเวลา วัน และฤดูกาลได้ตามเส้น latitude ของตำแหน่งนั้น" "เครื่องมือที่ใช้ในการวัดมีหลายอย่าง เช่น cross-staff, astrolabe, back-staff, quadrant, sextant, and octant ซึ่งจะใช้ร่วมกับกล้องดูดาว




ในคลิปนี้ โปรเฟสเซอร์ John Huth จากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ด กำลังสาธิตวิธีการใช้อุปกรณ์ที่เรียกว่า sextant (คนไทยเรียกเครื่องวัดแดด) เพื่อใช้บอกตำแหน่งของดวงดาวบนท้องฟ้า ทุกวันนี้อุปกรณ์ sextant ก็ยังถูกใช้ในการเดินเรือเพื่อบอกทิศทางและตำแหน่งของเรือได้ ในนาทีที่ 0.21 โปรเฟสเซอร์อธิบายว่า

"You typically use them for water navigation because you're seeing a physical horizon, the sky is kind of like a dome. And you have the altitude of celestial object which the angle from the horizontal to however high it is and then the other angle is called the azimuth which is basically dividing up the horizon into 360 degrees. We use the information about this altitude and it's asking you to estimate location ."

"ปกติคุณจะใช้อุปกรณ์นี้เพื่อนำทางในการเดินทางทางน้ำเพราะคุณสามารถเห็นเส้นขอบฟ้าได้ และ "ท้องฟ้าก็เหมือนโดม" คุณจะเห็นความสูงของวัตถุต่าง ๆ บนท้องฟ้าซึ่งทำมุมกับเส้นแนวนอน (ก็คือเส้นขอบฟ้า) ว่าวัตถุนั้นอยู่สูงแค่ไหน และจะมีอีกมุมนึงที่เรียกว่ามุม azimuth ซึ่งเราจะแบ่งเส้นขอบฟ้าออกเป็น 360 องศา (เป็นวงกลม) เราสามารถใช้ข้อมูลระดับความสูงนี้เพื่อประมาณการณ์ตำแหน่งที่ตั้งของวัตถุได้"


How to use a sextant

------------------------------------------------------------

 #บทความเพิ่มเติม

56) วิธีการคำนวณความโค้งของโลก (How to calculate earth curvature)

41) การหาความโค้งของโลกบนทะเลเกลือที่ใหญ่ที่สุดในโลก Salt Flats Bolivia 

21) ต้นกำเนิดแผนที่แบบ Azimuthal Equidistant (AE) ของ Giovanni Domenico Cassini

32) หลักการทำแผนที่ Map Projections - A Working Manual (U.S. Geological Survey Professional Paper 1395

48) ตำราทางดาราศาสตร์ในระบบจักรวาลแบบ Geocentric ของ Ptolemy

36) ตอบคำถามจากใน inbox 'ทำไมโลกต้องแบนเป็นรูปวงกลม' (20 มี.ค. 2562)