มาตรดาราศาสตร์

ภาพประกอบของการใช้อินเตอร์เฟอโรมิเตอร์ในช่วงความยาวคลื่นแสงเพื่อตรวจสอบตำแหน่งที่แม่นยำของดาว ได้รับความอนุเคราะห์จาก NASA / JPL-Caltech

มาตรดาราศาสตร์ (อังกฤษ: Astrometry) หรือ วิชาวัดตำแหน่งดาว เป็นสาขาวิชาหนึ่งของดาราศาสตร์ เกี่ยวข้องกับการตรวจวัดและการอธิบายตำแหน่งและการเคลื่อนที่ของดวงดาวหรือวัตถุท้องฟ้าอื่นๆ ข้อมูลจากการศึกษาในสาขานี้มีความสำคัญอย่างมากในปัจจุบันสำหรับงานวิจัยด้านจลนศาสตร์และจุดกำเนิดของระบบสุริยะ ตลอดจนดาราจักรทางช้างเผือกของเรา

ประวัติ

ประวัติศาสตร์ของวิชาวัดตำแหน่งดาว เชื่อมโยงกับประวัติศาสตร์ของสารบัญแฟ้มดาวฤกษ์ ซึ่งทำให้นักดาราศาสตร์สามารถอ้างอิงกับวัตถุในท้องฟ้า เพื่อให้สามารถติดตามความเคลื่อนไหวของวัตถุเหล่านั้นได้ ย้อนหลังไปถึงฮิปปาร์คอสผู้ซึ่งมีชีวิตอยู่ในช่วงประมาณ 190 BC ได้ใช้สารบัญแฟ้มดาวฤกษ์ของทิโมคาริส และอริสติลลอส รุ่นก่อนหน้าเขาและการค้นพบว่าโลกมีการหมุนควง

โปรแกรมช่วยในการศึกษา

• Astrometrica
• MPO (computer program)

การนับจำนวนดาวด้วยตาเปล่า

ท้องฟ้านั้นกว้างใหญ่กับเวลากลางคืน ยิ่งแถบชนบทที่ไม่ค่อยมีไฟส่องในเวลากลางคืน ทำให้เห็นดวงดาวชัดเจน เราไม่สามารถระบุตำแหน่งที่แน่นอนของดาว เพราะดาวมีเคลื่อนที่เร็วแบบจำเพาะหรือการเคลื่อนที่ของทรงกลมฟ้า ซึ่งมีการทดลองให้เราสามารถทำการทดลองเองได้ เป็นการสังเกตการณ์ดวงดาวบนท้องฟ้าด้วยตาเปล่า เป็นวิธีง่าย ๆ ที่จะสามารถช่วยให้เราได้รู้ว่า แท้จริงแล้วบนท้องฟ้าที่เรามองเห็นนั้นมีดาว (ประมาณ) กี่ดวง โดยบทความของสสวท ซึ่งสามารถนำไปในการทดลองโดยใช้ตาเปล่ากับอุปกรณ์ที่ประดิษฐ์เองได้ง่าย ๆ ดังนี้

วัสดุ-อุปกรณ์

1. กระดาษแข็ง ขนาด 25 ซม.× 25 ซม.
2. แผ่นไม้ ขนาด กว้าง 4 ซม. × ยาว 60 ซม.
3. ไม้บรรทัด
4. กรรไกร
5. ลวดหนีบกระดาษ
6. เทปกาวใส

วิธีทำ

อุปกรณ์นับดาว

1. นำกระดาษแข็งขนาด 25 ซม. × 25 ซม. มาเจาะช่องตรงกลางออกให้มีขนาดประมาณ 15 ซม. × 15 ซม. ช่องว่างที่คล้ายหน้าต่างนี้จะใช้เป็นช่องสำหรับส่องเพื่อนับดาว
2. วัดความยาวจากปลายแผ่นไม้เข้ามาเป็นระยะ 10 ซม. แล้วขีดเส้นเพือทำเครื่องหมายตำแหน่งดังกล่าวบนแผ่นไม้
3. ง้างปลายลวดหนีบกระดาษด้านหนึ่งให้เปิดออก และงอลวดหนีบกระดาษให้เป็นมุมฉาก (90 องศา) ใช้เทปใสปิดทับปลายลวดด้านหนึ่งเข้ากับแผ่นไม้ที่ระยะ 10 ซม. และปิดเทปใสกับปลายลวดอีกด้านหนึ่งเข้ากับกระดาษแข็ง
4. นำอุปกรณ์ที่ประดิษฐ์ได้ไปใช้สังเกตดาว โดยพยายามเลือกบริเวณที่ไม่มีแสงไฟจากถนนหรือบ้านเรือนรบกวน เมื่อปรับสายตาให้ชินกับความมืดแล้วให้ถือปลายไม้ชิดกับดวงตาข้างหนึ่งแล้วสังเกตดาวผ่านช่องหน้าต่างที่เจาะไว้ นับดวงดาวที่สังเกตได้ภายในช่องหน้าต่าง บันทึกไว้
5. เลือกบริเวณที่จะนับดาวบริเวณอื่นอีก 2 แห่ง ทำเช่นเดียวกับข้อ 4. แล้วบันทึกจำนวนดาวที่สังเกตได้ ซึ่งท่านจะได้ข้อมูลจำนวนดาวรวมทั้งหมด 3 บริเวณ
6. นำค่าของจำนวนดาวที่บันทึกได้ทั้ง3แห่งมาหาค่าเฉลี่ย แล้วนำค่าเฉลี่ยมาคูณด้วย 70 ก็จะได้จำนวนของดวงดาวโดยประมาณที่เราสามารถมองเห็นบนท้องฟ้ายามค่ำคืน ตัวเลข 70 มาจากไหน พื้นที่ทั้งหมดบนท้องฟ้ารอบตัวเรามีลักษณะเป็นทรงกลม เมื่อเราใช้อุปกรณ์สำหรับส่องเพื่อนับดาว นั่นหมายถึงเราส่องดูแค่ส่วนหนึ่งของทรงกลมเท่านั้น ถ้าให้ความยาวของแผ่นไม้เป็นรัศมี (R) ของทรงกลมที่เราจะสามารถมองเห็นดาวบนท้องฟ้าได้ทั้งหมด

ดังนั้น พื้นที่ผิวทรงกลม $=4\pi r^{2}=4\times 50\times 50=31429$ ตารางเซนติเมตร

พื้นที่ของช่องหน้าต่างที่เราใช้ส่องดาว $=15\times 15=225$ ตาราเซนติเมตร

ดังนั้น ต้องใช้อุปกรณ์ส่องดาวจำนวนประมาณ = 140 อัน จึงจะส่องดาวได้เต็มพื้นที่ผิวทรงกลม แต่เราสามารถมองเห็นท้องฟ้าได้เพียงครึ่งวงกลม (อีกครึ่งนึงอยู่ใต้เท้าไม่สามารถมองเห็นได้) ดังนั้น จึงต้องใช้อุปกรณ์ส่องดาวจำนวน = 70 อัน จึงจะเห็นดาวทั้งครึ่งทรงกลมได้

ด้วยเหตุผลนี้ เมื่อเราใช้อุปกรณ์ส่องดาวตามที่ประดิษฐ์ได้ จึงต้องนำจำนวนดาวเฉลี่ยมาคูณด้วย 70 จึงจะเทียบเท่ากับจำนวนดาวบนท้องฟ้า (โดยประมาณ) ที่เรามองเห็นได้

ดูเพิ่ม

• ดาวเทียมฮิปปาร์คอส ขององค์การอวกาศยุโรป

หนังสืออ่านเพิ่มเติม

• Kovalevsky, Jean (2004). Fundamentals of Astrometry. Cambridge University Press. ISBN 0-521-64216-7. {{cite book}}: ไม่รู้จักพารามิเตอร์ |coauthor= ถูกละเว้น แนะนำ (|author=) (help)
• Walter, Hans G. (2000). Astrometry of fundamental catalogues: the evolution from optical to radio reference frames. New York: Springer. ISBN 3540674365.
• Kovalevsky, Jean (1995). Modern Astrometry. Berlin; New York: Springer. ISBN 354042380X.

แหล่งข้อมูลอื่น

• http://ad.usno.navy.mil/ Astrometry Department of the U.S. Naval Observatory
• "Hall of Precision Astrometry". University of Virginia Department of Astronomy. คลังข้อมูลเก่าเก็บจากแหล่งเดิมเมื่อ 2006-08-26. สืบค้นเมื่อ 2006-08-10.
• http://www.nasa.gov/vision/universe/solarsystem/planet_like_body.html เก็บถาวร 2007-11-30 ที่ เวย์แบ็กแมชชีน
• http://www.space.com/scienceastronomy/quaoar_discovery_021007.html
• http://www.gps.caltech.edu/~mbrown Mike Brown's Caltech Home Page
• http://www.gps.caltech.edu/%7Embrown/papers/ps/sedna.pdf Scientific Paper describing Sedna's discovery
• http://www.rssd.esa.int/index.php?project=HIPPARCOS