ฤดูกาล

การโคจรรอบดวงอาทิตย์ของโลก

ฤดูกาล (อังกฤษ: Season) เป็นช่วงเวลาในแต่ละปีที่แบ่งตามสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป เกิดขึ้นจากการที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ เนื่องจากแกนโลกเอียงเป็นมุม 23.5 องศา จึงทำให้ในแต่ละช่วงของปี แต่ละบริเวณจะได้รับแสงแดดไม่เท่ากัน ทำให้มีอุณหภูมิต่างกัน จึงเกิดเป็นฤดูกาลต่าง ๆ ขึ้น

ฤดูกาลของโลก

แหล่งพลังงานความร้อนที่สำคัญที่โลกได้รับคือดวงอาทิตย์ ซึ่งพลังงานความร้อนที่โลกได้รับนี้ ก่อให้เกิดกระบวนการต่าง ๆ ทางบรรยากาศของโลกมากมาย รวมตลอดถึงการเกิดฤดูกาลบนผิวพื้นโลกด้วย ทั้งนี้เนื่องจากแกนโลกเอียงจากแนวดิ่ง 23 องศา ตลอดเวลาที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์นั่นคือ ขณะที่โลกเคลื่อนที่ไปก็เอียงไปด้วย โดยจะหันขั้วโลกเหนือและใต้เข้าหาดวงอาทิตย์สลับกัน ทำให้พลังงานความร้อน จากดวงอาทิตย์ที่ตกลงบนผิวพื้นโลกในรอบปี ในแต่ละพื้นที่ไม่เท่าเทียมกัน ขั้วโลกที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์จะได้รับพลังงานความร้อน จากดวงอาทิตย์มากกว่า จะเป็นฤดูร้อน ส่วนขั้วโลกที่หันออกจากดวงอาทิตย์ จะได้รับพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์น้อยกว่า จะเป็นฤดูหนาว

ถ้าโลกไม่เอียง บริเวณขั้วโลกทั้ง 2 จะได้รับพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์น้อยมากตลอดปี ขณะที่ที่เส้นศูนย์สูตรจะได้รับสูงมากตลอดปี แต่เนื่องจากแกนโลกเอียงดังกล่าวแล้ว ทำให้การกระจายของพลังงานความร้อนจากดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงไปในรอบปี

แนวโคจรของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้ามีอิทธิพลต่อมุมของลำแสงที่ตกกระทบบนพื้นผิวโลก กล่าวคือบริเวณใดที่มีลำแสงตั้งฉากตกกระทบ บริเวณนั้นจะได้รับพลังงานความร้อน มากกว่าบริเวณที่มีลำแสงเฉียงตกกระทบ ทั้งนี้เพราะลำแสงเฉียงจะครอบคลุมพื้นที่ มากกว่าลำแสงตั้งฉากที่มีลำแสงขนาดเดียวกัน จึงทำให้ความเข้มของพลังงานความร้อน ในบริเวณที่มีลำแสงตั้งฉากตกกระทบ จะมากกว่าบริเวณที่มีลำแสงเฉียงตกกระทบ ดังแสดงในรูปที่ 2 นอกจากนี้ลำแสงเฉียง จะผ่านชั้นบรรยากาศที่หนากว่าลำแสงดิ่ง ดังนั้นฝุ่นละออง ไอน้ำในอากาศจะดูดกลืนความร้อนบางส่วนไว ้และสะท้อนความร้อนบางส่วนออกไปยังบรรยากาศภายนอก จึงทำให้ความเข้มของพลังงานความร้อนที่ตกกระทบผิวพื้นโลกของลำแสงเฉียงน้อยลง เพราะฉะนั้นในฤดูหนาวอากาศจึงหนาวเย็น เพราะความเข้มของแสงอาทิตย์น้อยกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับในฤดูร้อน เพราะได้รับแสงในแนวเฉียงตลอดเวลา

ลำแสงของดวงอาทิตย์ตกกระทบตั้งฉากกับผิวพื้นโลกได้ เฉพาะระหว่างเส้นละติจูด 23 องศา เหนือ ถึง 23 องศา ใต้เท่านั้น ดังนี้

วันที่ 21 - 22 มีนาคม	ลำแสงของดวงอาทิตย์จะตั้งฉากที่เส้นละติจูด 0 องศา (เส้นศูนย์สูตร)
วันที่ 21 - 22 มิถุนายน	ลำแสงของดวงอาทิตย์จะเลื่อนขึ้นไปตั้งฉากที่เส้นละติจูด 23 องศาเหนือ
วันที่ 22 - 23 กันยายน	ลำแสงของดวงอาทิตย์จะเลื่อนลงมาตั้งฉากที่เส้นละติจูด 0 องศา อีกครั้งหนึ่ง
วันที่ 21 - 22 ธันวาคม	ลำแสงของดวงอาทิตย์จะเลื่อนลงไปตั้งฉากที่เส้นละติจูด 23 องศา ใต้

ในเขตอบอุ่นและเขตหนาว จะแบ่งออกเป็น 4 ฤดู ได้แก่ ฤดูใบไม้ผลิ ฤดูร้อน ฤดูใบไม้ร่วง และฤดูหนาว ซึ่งโดยทั่วไป ฤดูในเขตอบอุ่นของซีกโลกเหนือจะมีระยะเวลาดังนี้

• วสันตฤดู หรือฤดูใบไม้ผลิ: 21 มีนาคม - 20 มิถุนายน
• คิมหันตฤดู หรือฤดูร้อน: 21 มิถุนายน - 21 กันยายน
• สารทฤดู หรือฤดูใบไม้ร่วง: 22 กันยายน - 21 ธันวาคม
• เหมันตฤดู หรือฤดูหนาว : 22 ธันวาคม - 20 มีนาคม เขตภูมิอากาศ 1)เขตภูมิอากาศแบบเมดิเตอร์เรเนียนเ   ณหภูมิของอากาศโดยเฉลี่ยตลอดปีเท่าหรือสูงก ว่า 22 องศาเซลเซียส จะเป็นเขตภูมิอากาศแบบเมดิเตอร์เรเนียนร้อน  แต่ถ้าหากอุณหภูมิของอากาศโดยเฉลี่ยตลอดปีต่ำกว่า 22 องศาเซลเซียส จะเป็นเขตภูมิอากาศแบบเมดิเตอร์เรเนียนอบอุ่น   เฉลี่ยตลอดปีมีค่าประมาณ 27 องศาเซลเซียส 2) ภูมิอากาศแบบมรสุมเขตอบอุ่น อยู่ในเขตอบอุ่นแต่ได้รับอิทธิพลของลมมรสุม มีฝนตกในฤดูร้อน  ฤดูหนาวค่อนข้างหนาว ได้แก่ บริเวณภาคตะวันตกของจีน ภาคใต้ของญี่ปุ่น คาบสมุทรเกาหลี ฮ่องกง ตอนเหนือของอินเดีย ในลาว และตอนเหนือของเวียตนาม 3)ภูมิอากาศแบบอบอุ่นภาคพื้นทวีป  ได้แก่ทางเหนือและตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศจีน เกาหลีเหนือ ภาคเหนือของญี่ปุ่น และตะวันออกเฉียงใต้ของไซบีเรีย มีฤดูร้อนที่อากาศร้อน กลางวันยาวกว่ากลางคืน นาน 5-6 เดือน เป็นเขตปลูกข้าวโพดได้ดี เพราะมีฝนตกในฤดูร้อน ประมาณ 750-1,000  มม.(30-40)นิ้วต่อปี ฤดูหนาวอุณหภูมิเฉลี่ยถึง 7 องศาเซลเซียส (18 องศาฟาเรนไฮต์) เป็นเขตที่ความแตกต่างระหว่างอุณหภูมิมีมาก

ในเขตร้อน จะแบ่งออกเป็น 3 ฤดู ได้แก่ ฤดูร้อน ฤดูหนาว (รวมกันเรียกว่า "ฤดูแล้ง") และฤดูฝน

ฤดูกาลของประเทศไทย

เนื่องจากประเทศไทยตั้งอยู่ในเขตอิทธิพลของมรสุม จึงทำให้ประเทศไทยมีฤดูกาลที่เด่นชัด 2 ฤดู คือ ฤดูฝนกับฤดูแล้ง (Wet and Dry Seasons) สลับกัน และสำหรับฤดูแล้งนั้น ถ้าพิจารณาให้ละเอียดลงไปสามารถแยกออกได้เป็น 2 ฤดู คือ ฤดูร้อนกับฤดูหนาว ดังนั้นฤดูกาลของประเทศไทยสามารถแบ่งได้เป็น 3 ฤดู คือ 

ฤดูร้อน (summer) อากาศฤดูร้อนเราจะร้อนอบอ้าวมากขึ้น ถ้าอยู่ในเมืองที่มีแต่ตึกรามบ้านช่อง

ฤดูร้อนอย่างเป็นทางการของประเทศไทยจะเริ่มตั้งแต่ต้นเดือนมีนาคมของทุกปีไปจนถึงกลางเดือนพฤษภาคม กินระยะเวลาราว 2 เดือนครึ่ง โดยในช่วงนี้เป็นช่วงที่โลกเคลื่อนที่เข้าใกล้ดวงอาทิตย์และประเทศไทยทำมุมตั้งฉากกับดวงอาทิตย์พอดี (เนื่องจากเราอยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรมาก) ช่วงหน้าร้อนนี้มักจะไม่มีลมจากฝั่งใดเข้ามาในประเทศไทยเลย ทำให้อากาศค่อนข้างร้อนอบอ้าว

จากฤดูทั้ง 3 ของไทยจะเห็นได้ว่าฤดูร้อนนั้นสั้นที่สุดเพียง 2 เดือนครึ่ง แต่ทำไมทุกคนถึงบอกว่าประเทศไทยมี 3 ฤดูคือ ฝน ร้อน และร้อนมาก สาเหตุก็เพราะช่วงหน้าหนาวของไทยนั้นมีหนาวจริงๆไม่กี่วัน นอกนั้นอากาศร้อนเข้ามาแทน ส่วนหน้าฝนก็เช่นกันวันไหนฝนไม่ตกก็มีอากาศร้อนเข้ามาแทน ซึ่งถ้านับวันกันจริงๆ ในหนึ่งปี จะมีวันที่ร้อนมากที่สุด ไม่น้อยกว่า 250 วันต่อปีเลยทีเดียว

2. ฤดูฝน

เริ่มประมาณกลางเดือนพฤษภาคมถึงประมาณกลางเดือนตุลาคม ฤดูนี้จะเริ่มเมื่อมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ซึ่งเป็นลมชื้นพัดปกคลุมประเทศไทย ขณะที่ร่องความกดอากาศต่ำ (แนวร่องที่ก่อให้เกิดฝน) พาดผ่านประเทศไทยทำให้มีฝนชุกทั่วไป ร่องความกดอากาศต่ำนี้ปกติจะเริ่มพาดผ่านภาคใต้ในเดือนเมษายน แล้วจึงเลื่อนขึ้นไปพาดผ่านภาคกลางและภาคตะวันออก ภาคเหนือ และตะวันออกเฉียงเหนือ ในเดือนพฤษภาคมและมิถุนายนตามลำดับ ประมาณปลายเดือนมิถุนายนจะเลื่อนขึ้นไปพาดผ่านบริเวณประเทศจีนตอนใต้ ทำให้ฝนในประเทศไทยลดลงระยะหนึ่งและเรียกว่าเป็น "ช่วงฝนทิ้ง" ซึ่งอาจนานประมาณ 1 - 2 สัปดาห์ หรือบางปีอาจเกิดขึ้นรุนแรงและมีฝนน้อยนานนับเดือนได้ ประมาณเดือนสิงหาคมถึงพฤศจิกายนร่องความกดอากาศต่ำจ ะเลื่อนกลับลงมาทางใต้พาดผ่านบริเวณประเทศไทยอีกครั้งหนึ่ง โดยจะพาดผ่านตามลำดับจากภาคเหนือลงไปภาคใต้ ทำให้ช่วงเวลาดังกล่าวประเทศไทยจะมีฝนชุกต่อเนื่อง โดยประเทศไทยตอนบนจะตกชุกช่วงเดือนสิงหาคมถึงกันยายน และภาคใต้จะตกชุกช่วงเดือนตุลาคมถึงพฤศจิกายน ตลอดช่วงเวลาที่ร่องความกดอากาศต่ำเลื่อนขึ้นลงนี้ ประเทศไทยก็จะได้รับอิทธิพลของมรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ที่พัดปกคลุมอยู่ตลอดเวลา เพียงแต่บางระยะอาจมีกำลังแรง บางระยะอาจมีกำลังอ่อน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของแนวร่องความกดอากาศต่ำ ประมาณกลางเดือนตุลาคมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ ซึ่งเป็นลมหนาวจะเริ่มพัดเข้ามาปกคลุม ประเทศไทยแทนที่มรสุมตะวันตกเฉียงใต้ ซึ่งเป็นสัญญาณว่าได้เริ่มฤดูหนาวของประเทศไทยตอนบน เว้นแต่ทางภาคใต้จะยังคงมีฝนตกชุกต่อไปจนถึงเดือนธันวาคม ทั้งนี้เนื่องจากมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ ที่พัดลงมาจากประเทศจีนจะพัดผ่านทะเลจีนใต้ และอ่าวไทยก่อนลงไปถึงภาคใต้ ซึ่งจะนำความชื้นลงไปด้วย เมื่อถึงภาคใต้ โดยเฉพาะภาคใต้ฝั่งตะวันออกจึงก่อให้เกิดฝนตกชุกดังกล่าวข้างต้น

3. ฤดูหนาว

เริ่มประมาณกลางเดือนตุลาคมถึงประมาณกลางเดือนกุมภาพันธ์ เมื่อมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือเริ่มพัดปกคลุมประเทศไทยประมาณกลางเดือนตุลาคม ซึ่งจะนำความหนาวเย็นมาสู่ประเทศไทย เป็นระยะที่ขั้วโลกใต้หันเข้าหาดวงอาทิตย์ ตำแหน่งลำแสงของดวงอาทิตย์ทำมุมฉากกับผิวพื้นโลกขณะเที่ยงวันจะอยู่ทางซีกโลกใต้ ทำให้ลำแสงที่ตกกระทบกับพื้นที่ในประเทศไทยเป็นลำแสงเฉียงตลอดเวลา

สาเหตุในการเกิดฤดูกาล

ภาพแสดงให้เห็นโลกในฤดูต่างๆ

เหตุผลที่ถูกต้องของการเกิดฤดูกาลคือการที่แกนหมุนของโลกเอียงทำมุม 23.5º กับเส้นตั้งฉากของระนาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์

1: แผนภาพแสดงการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์แบบง่ายๆ

แสดงการเกิดฤดูกาลจากการเอียง 23.5º ของแกนโลกเมื่อเทียบกับระนาบการโคจร

(ระยะทางและขนาดไม่ได้วาดให้ถูกสัดส่วน)

ในวันครีษมายัน (Summer Solstice) ซึ่งตรงกับช่วงวันที่ 21-22 มิถุนายน จะเป็นวันที่แกนหมุนของโลกชี้เข้าหาดวงอาทิตย์ ทำให้ประเทศที่อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตร รวมทั้งประเทศไทย ได้รับแสงอาทิตย์มาตกกระทบมาก และมีกลางวันยาวนานที่สุด (บางประเทศที่อยู่ใกล้ขั้วโลกเหนือมาก จะไม่มีเวลากลางคืนเลย) จึงเกิดเป็นฤดูร้อนในซีกโลกเหนือ ในขณะที่ซีกโลกใต้ได้รับแสงอาทิตย์น้อยกว่าและมีกลางคืนที่ยาวนานที่สุด (เช่นกัน พื้นที่ที่อยู่ใกล้ขั้วโลกใต้มาก จะไม่มีเวลากลางวันเลย) จึงกลายเป็นฤดูหนาวในซีกโลกใต้ สถานการณ์กลับกันจะเกิดในช่วงวันที่ 22-23 ธันวาคม ในวันเหมายัน (เห-มา-ยัน หรือ Winter Solstice) เมื่อแกนหมุนของโลกชี้ออกจากดวงอาทิตย์ ทำให้ประเทศทางซีกโลกเหนือกลายเป็นฤดูหนาว ในขณะที่ซีกโลกใต้จะเป็นฤดูร้อน  สำหรับประเทศไทยซึ่งตั้งอยู่ระหว่างเส้นรุ้ง (Latitude) ที่ 6º-19º เหนือเส้นศูนย์สูตร ในช่วงฤดูร้อน แดดจะส่องเข้ามาจากทางทิศเหนือเล็กน้อย ดังรูปครีษมายันในด้านขวาของภาพที่ 1 ในทางตรงกันข้าม ในช่วงฤดูหนาว แดดจะส่องเข้ามาจากทางทิศใต้อย่างมาก ดังรูปเหมายันในด้านซ้ายของภาพที่ 1 ความรู้นี้อาจเป็นประโยชน์ต่อการเลือกที่อยู่อาศัยของเรา

ช่วงเวลากึ่งกลางระหว่างครีษมายันและเหมายัน จะเกิดวันที่เรียกว่าวิษุวัต (Equinox) ซึ่งเป็นวันที่กลางวันกับกลางคืนของทุกที่ทั่วโลกมีระยะเวลาเท่ากันพอดี วันนี้จะเกิดขึ้นเมื่อแกนหมุนของโลกตั้งฉากกับเส้นที่เชื่อมระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ หรือก็คือแกนโลกไม่ได้ทั้งชี้เข้าหาหรือชี้ออกจากดวงอาทิตย์ ในหนึ่งปีเหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นสองครั้ง คือในช่วงวันที่ 20-21 มีนาคม ที่เรียกว่าวสันตวิษุวัต (Vernal Equinox) และในช่วง 22-23 กันยายน ที่เรียกว่าศารทวิษุวัต (Autumnal Equinox) มนุษย์เรารับรู้ถึงวันวิษุวัตนี้มานานแล้ว ดังจะเห็นได้จากที่โบราณสถานมากมายหลายที่จะสร้างให้เกิดความพิเศษในวันนี้ ตัวอย่างใกล้ตัวก็คือ นครวัดในประเทศกัมพูชา ซึ่งมีอายุเก่าแก่กว่า 900 ปี เมื่อมองจากทางเข้าหลักที่อยู่ฝั่งตะวันตกของปราสาท ในช่วงวันวิษุวัตทั้งสองวันนี้ ดวงอาทิตย์จะขึ้นมาแตะบนยอดปราสาทกลาง ทำให้เกิดภาพอันสวยงามดังภาพที่ 2 ถ้าอยากได้รูปสวยๆ แบบนี้ เราก็วางแผนไปเที่ยวนครวัดให้ถูกช่วงเวลา  หลายคนอาจเคยได้ยินคำเล่าลือที่ว่าวันวสันตวิษุวัตเป็นเพียงวันเดียวที่เราตั้งไข่ดิบได้ เนื่องจากแรงโน้มถ่วงจากดวงอาทิตย์ได้ระนาบกับโลกพอดี เรื่องนี้ไม่จริงแต่อย่างใด ถ้าเราฝึกฝนมากพอ เราก็สามารถตั้งไข่ดิบในวันใดก็ได้ทั้งปี

2: ดวงอาทิตย์ขึ้นในช่วงวันวสันตวิษุวัตในปี พ.ศ. 2555 โดยขึ้นไปแตะปราสาทใหญ่ของนครวัด

จะเห็นได้ว่าดาราศาสตร์ไม่ได้เป็นเรื่องไกลตัวสำหรับเราเลย ความเข้าใจในปรากฏการณ์ต่างๆ ในเชิงดาราศาสตร์สามารถเป็นประโยชน์ในชีวิตประจำวันของเราได้ตลอดเวลา ยังมีเรื่องน่ารู้น่าสนใจอีกมาก เช่น ปรากฏการณ์น้ำขึ้นน้ำลง ทำไมโลกหมุนรอบตัวเองในทิศทางเดียวกับที่โลกและดาวเคราะห์อื่นๆ ทุกดวงโคจรรอบดวงอาทิตย์และยังเป็นทิศทางเดียวกันกับที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลก ด้วยอนุภาคพลังงานสูงในอวกาศและผลกระทบต่อสภาพภูมิอากาศของโลก ต่อระบบสื่อสาร และต่อสุขภาพของผู้โดยสารเครื่องบิน รวมถึงเรื่องอื่นๆ อีกมากมาย ในบางคำถามเราก็ทราบเหตุผลนำมาประยุกต์ใช้ประโยชน์แล้ว แต่บางเรื่องก็ยังเป็นสิ่งที่เรายังต้องศึกษาค้นคว้ากันต่อไปเพื่อทำความเข้าใจกับจักรวาลอันกว้างใหญ่นี้

Fig. 1
This is a diagram of the seasons. Regardless of the time of day (i.e. the Earth's rotation on its axis), the North Pole will be dark, and the South Pole will be illuminated; see also arctic winter. In addition to the density of incident light, the dissipation of light in the atmosphere is greater when it falls at a shallow angle.

ฤดูกาลเกิดขึ้นเนื่องจากการเอียงของแกนโลกที่เอียงทำมุมประมาณ 23.5 องศากับระนาบการหมุนของโลก ส่งผลให้ระยะเวลาในช่วงกลางวันและกลางคืน รวมถึงการดูดซับพลังงานจากดวงอาทิตย์แตกต่างกันไปในแต่ละช่วงของปี นั่นคือในช่วงที่ซีกโลกเหนือหันเข้าหาดวงอาทิตย์ซึ่งถือว่าเป็นช่วงฤดูร้อนของซีกโลกเหนือเนื่องจากได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์มากที่สุดและมีกลางวันที่ยาวนานที่สุด ทางซีกโลกใต้จะห่างจากดวงอาทิตย์มากที่สุด นั่นคือเป็นฤดูหนาวของซีกโลกใต้ซึ่งมีกลางวันที่สั้นที่สุด

สาเหตุการเกิดฤดูกาล

1. ได้รับอิทธิพลจากลมมรสุมตะวันออกเฉียงเหนือ ซึ่งมีผลทำให้มีอากาศหนาวเย็นกว่าภาคอื่น ๆ    

2. ลมพายุหมุน ส่วนใหญ่เป็นพายุดีเปรสชันจากทะเลจีนใต้จังทำให้มีฝนตกเป็นบริเวณกว้าง     

3. ระยะใกล้ไกลทะเล จะทำให้อากาศมีความแตกต่างกันระหว่างฤดูร้อนและฤดูหนาวมาก เนื่องจากไม่มีพื้นที่ติดต่อกับทะเล    

4. การวางตัวของภูเขาดงพญาเย็นและสันกำแพง ซึ่งวางตัวในแนวเหนือ-ใต้กั้นลมฝนจากมรสุมตะวันตกเฉียงใต้