การทำ Star Drift

     
              ธรมมชาติของการเคลื่อนที่ของวัตถุบนท้องฟ้า อย่างเช่น ดาวฤกษ์  ดาวเคราะห์ นั้นเกิดขึ้นจากการหมุนรอบตัวเองของโลกจากทิศตะวันตกไปหาทิศตะวันออก ทำให้วัตถุท้องฟ้าเหล่านั้นซึ่งจริงๆค่อนข้างนิ่งอยู่กับที่บนท้องฟ้า  จะเคลื่อนที่ในทิศตรงกันข้าม คือจากทิศตะวันออกไปหาทิศตะวันตก แนวการเคลื่อนที่นี้จะขนานไปกับแนวเส้นที่เรียกว่า "เส้นศูนย์สูตรฟ้า (Celestial Equator)" ซึ่งจะลากเชื่อมต่อระหว่างทิศตะวันออกกับทิศตะวันตกโดยที่แนวของเส้นศูนย์สูตรฟ้านี้ จะพาดผ่านตำแหน่งบนท้องฟ้าแตกต่างกันตามตำแหน่งที่ผู้สังเกตอยู่ เช่นถ้าเราอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรโลก แนวของเส้นศูนย์สูตรฟ้าจะผ่านจุดกลางศีรษะ(Zenith) เราพอดี แต่ถ้าเราอยู่ทางแถบซีกโลกใต้ (อยู่ต่ำกว่าเส้นศูนย์สูตร) แนวของเส้นศูนย์สูตรฟ้าจะค่อนไปทางทิศเหนือ  และถ้าเราอยู่ทางซีกโลกเหนือ แนวของเส้นศูนย์สูตรฟ้าก็จะค่อนไปทางทิศใต้ด้วยเช่นกัน  ตัวอย่างเช่นประเทศไทย อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรโดยเฉลี่ยที่กรุงเทพมหานคร 13.5 องศาเหนือ เส้นศูนย์สูตรฟ้าจะค่อนไปทางใต้ห่างจุด Zenith ประมาณ 13.5 องศาด้วยเช่นกัน  และแนวเส้นสมมุติที่ลากขนานไปกับเส้นศูนย์สูตรฟ้าตลอดแนวจากขั้วฟ้าเหนือไปจรดขั้วฟ้าใต้เราเรียกว่าแนวองศาเดคลิเนชั่น มีค่าตั้งแต่ +90 ที่จุดขั้วฟ้าเหนือ(North Celestial Pole ย่อว่า NCP )จนถึง 0 องศาที่เส้นศูนย์สูตรฟ้า และ -90 องศาที่จุดขั้วฟ้าใต้ (South Celestial Pole ย่อว่า SCP)
               แนวแกนที่โลกของเราหมุนรอบตัวเองนี้จะเชื่อมระหว่างขั้วฟ้าเหนือและขั้วฟ้าใต้ ซึ่งปัจจุบันขั้วฟ้าเหนือจะชี้อยู่ที่ดาวเหนือหรือดาวโพลาลิสในกลุ่มดาวหมีเล็ก (Ursa Minor) โดยประมาณ เราจึงนิยมใช้ดาวเหนือเป็นดาวบอกตำแหน่งขั้วฟ้าเหนือโดยประมาณในปัจจุบัน โดยมีเส้นที่ลากจากขั้วฟ้าเหนือไปขั้วฟ้าใต้ ผ่านจุดกลางศีรษะเราเรียกว่า "เส้นเมอริเดียน"  
              ดังนั้นการติดตามการเคลื่อนที่ของดาวได้เป็นธรรมชาติที่สุดจะต้องทำให้กล้องดูดาวนั้นสามารถเคลื่อนที่ไปรอบๆแกนหมุนของโลกได้ดีที่สุด ขาตั้งกล้องแบบอิเควทอเรียลจึงถูกออกแบบมาให้ใช้ประโยชน์ในการตามดาว โดยจะต้องให้มีแกนของกล้องอยู่ 2 แกน คือแกนหนึ่งจะต้องขนานไปกับแนวแกนหมุนของโลก แนวแกนนี้เราเรียกว่า "แนวแกน Right Ascention เรียกย่อๆว่า RA "  เป็นแนวแกนที่สำคัญมากเพราะกล้องจะต้องหมุนตามดาวรอบแกนนี้  อีกแกนหนึ่งจะเป็นแนวแกนที่ตั้งฉากกับแกน RA แกนหมุนจะเคลื่อนที่ไปมาระหว่างขั้วฟ้าเหนือและขั้วฟ้าใต้ เราเรียกแนวแกนนี้ว่า "แนวแกน Declination เรียกย่อๆว่า DEC "  รายละเอียดการทำงานของขาตั้งกล้องแบบอิเควทอเรียลหาอ่านได้จากบทความเรื่อง การตั้งขาตั้งกล้องแบบอิเควทอเรียล
              ขาตั้งกล้องแบบอิเควทอเรียลจึงมักมีมอเตอร์ควบคุมการหมุนของทั้งสองแกนติดมาด้วย โดยเฉพาะมอเตอร์หมุนแกน RA จะมีความสำคัญมากที่สุด ที่จะต้องทำให้ความเร็วในการหมุนรอบแกนเท่ากับโลกหมุนรอบตัวเองหรือ 1 รอบกินเวลา 23 ชั่วโมง 56 นาที 04.091 วินาที  หรือที่เราเรียกว่า Sidereal Rate นั่นเอง ความเที่ยงตรงแม่นยำของการหมุนรอบแกนกล้องถูกกำหนดและควบคุมด้วยชุดเฟืองที่ต้องสามารถทดแรงบิดของมอเตอร์ไม่ให้ทำงานหนัก จึงเกิดความคาดเคลื่อนในการออกแบบชุดเฟืองที่เราเรียกว่า Periodic Error (PE) มีหน่วยเป็น arcsecond (1/3600 องศา) แต่ในที่นี้เราจะไม่พูดถึงเรื่อง PE แต่เราจะมาหาวิธีที่จะทำให้แนวแกนของกล้องที่เรียกว่าแนวแกน RA ขนานและใกล้เคียงกับแนวแกนหมุนของโลกมากที่สุด โดยผู้ที่อยู่ทางซีกโลกเหนือจะให้แนวกล้องชี้ไปทางขั้วฟ้าเหนือ (บริเวณดาวเหนือ) และผู้ที่อยู่ทางซีกใต้ก็จะชี้ไปทางขั้วฟ้าใต้แทน (ปัจจุบันไม่มีดาวสว่างเทียบเคียงตำแหน่ง)



โครงสร้างทั่วไปของขาตั้งกล้องแบบอิเควทอเรียล


หน้าตาแบบหนึ่งของขาตั้งกล้องแบบอิเควทอเรียลที่ใช้กันทั่วไป

        ถ้าหากนักดูดาวทั้งหลายตั้งขาตั้งกล้องแบบอิเควทอเรียลได้ขนานกับแนวแกนหมุนของจริงๆ แนวการเคลื่อนที่ของกล้อง (แทนด้วยเส้นสีแดง) จะขนานไปกับแนวเส้นเดคิลเนชั่นด้วย (แทนด้วยเส้นสีขาว) ดังรูปข้างล่าง

                 
เมื่อมองด้านข้างกล้องไปทางทิศตะวันออก

 
เมื่อมองด้านหลังไปทางทิศเหนือ


           แต่ในทางปฏิบัติจริงโอกาสที่เราจะตั้งกล้องให้แกนกล้องขนานไปกับแกนหมุนของโลกนั้นจะเป็นไปได้ยาก เพราะบางครั้งเราอาจจะเงยแกนกล้องมากไปหรือน้อยไป  หรืออาจจะหันกล้องไปทางทิศตะวันออกมากไปหรือทิศตะวันตกมากไปด้วยซ้ำ

รูปที่ 1 กรณีที่เราเงยกล้องสูงหรือต่ำกว่าแกนหมุนของโลก
             แนวแกนหมุนของโลกแทนด้วลูกศรสีน้ำเงินทำให้เกิดแนวการเคลื่อนที่ของดาวจริงๆ ตามเส้นสีขาวเป็นแนวเดคิเนชั่น แต่แนวกล้องต่ำกว่าความเป็นจริง ทำให้ภาพจากกล้องเคลื่อนที่ตามแนวลูกศรสีแดง ดาวฤกษ์ซึ่งเคยอยู่ในฟิลด์กล้องตามเส้นสีแดง จะกลับไปรักษาแนวการเคลื่อนที่เดิมคือแนวเส้นสีขาว ทำให้เราเห็นดาวจากฟิลด์กล้องค่อยๆเคลื่อน(drift)ไปทางทิศใต้ 
             ในทางตรงกันข้ามถ้าเราเราเงยกล้องมากเกินไป เราจะเห็นดาวเคลื่อนในฟิลด์ไปทางทิศเหนือ

รูปที่ 2 กรณีเราหันกล้องไปทางทิศตะวันออกหรือตะวันตกมากไป
           จากรูปเป็นตำแหน่งที่เราอยู่ด้านหลังกล้องและกำลังหันหน้าไปทางทิศเหนือ ดาวที่เคลื่อนที่จริงๆจะอยู่รอบขั้วฟ้าตามแนวเส้นสีขาว แต่เราหันกล้องไปทางทิศตะวันตกมากไป เกิดแนวการเคลื่อนที่ของกล้องตามเส้นสีแดง ทำให้ดาวในฟิลด์เคลื่อนที่(drift)เข้าหาแนวเส้นสีขาวไปทางด้านทิศเหนือ
           ในทางตรงกันข้ามถ้าหันกล้องไปทางทิศตะวันออกมากไป ดาวในฟิลด์กล้องจะเคลื่อนไปทางทิศใต้

    รู้จักปุ่มปรับต่างๆบน Mount
ก่อนที่เราจะทำ Star Drift นั้น เราจะต้องรู้จักปุ่มปรับต่างๆบน Mount กันก่อน 
    การปรับหรือหมุนแกน RA และแกน Dec มักจะมีมอเตอร์ขับอยู่การปรับตรงส่วนนี้เราจะใช้การควบคุมจากแผง Control ของชุดมอเตอร์ตามดาว การปรับแกน RA จะทำให้กล้องเคลื่อนที่ไปมาระหว่างทิศตะวันออกกับตะวันตก ส่วนการปรับแกน Dec จะเป็นการปรับกล้องไปมาระหว่างทิศเหนือและใต้
    การปรับแกนกล้องในแนวตั้งหรือ Altitude เป็นการปรับมุมเงยของกล้องให้ใกล้เคียงกับค่าตำแหน่งละติจูดของผู้สังเกตบนโลก เช่นอยู่ที่กรุงเทพฯ ละติจูด 13.5 องศาเหนือ เราก็ปรับมุมเงยของกล้องให้อยู่ที่ 13.5 องศาโดยประมาณ โดยทั่วไปการปรับตรงส่วนนี้จะมีแกนเกลียวที่คอยยันให้กล้องเงยขึ้นหรือต่ำลง (Altitude Knob)
    การปรับแกนกล้องแนวราบหรือ Azimuth  เป็นการปรับแกนกล้องในแนวราบโดยทั่วไปเราจะชี้ให้กล้องชี้ไปทางทิศเหนือในเข็มทิศ แต่ขั้วฟ้าเหนือจริงๆบนประเทศไทยจะเคลื่อนไปทางทิศตะวันออกราว 5 องศา  การปรับละเอียดตรงส่วนนี้จะมีแกนสกรูอยู่ 2 ด้านโดยการคลายออกด้านหนึ่งและขันเข้าอีกด้าน (Azimuth Knob)
   

      Rectical Eyepiece
         อุปกรณ์ที่สำคัญอีกตัวหนึ่งก็คือเลนซ์ตาที่มีเครื่องหมายกากบาท (Cross Hair) อยู่ในฟิลด์ที่เราเรียกว่า "Rectical Eyepiece" และยังมี LED ให้แสงสีแดงกับกากบาททำให้มองเห็นได้ชัดเจนในตอนกลางคืนอีกด้วย
           การใช้งาน Rectical Eyepiece ก็คล้ายกับเลนซ์ตาทั่วไปมีทั้งขนาดความยาวโฟกัส 25 มม. และ 9 มม. การเลือกใช้แต่ละขนาดความยาวจะมีผลกับความเที่ยงตรงของการปรับด้วย การใช้กำลังขยายมากๆ(ความยาวโฟกัสน้อยๆ)จะทำให้เห็นผลในการทำ Stardrift เร็วขึ้น 
           เราจะใช้ Rectical Eyepiece ในการบอกทิศบนฟิลด์ที่เราเห็น ดังนั้นเราจะต้องหมุน Cross Hair ให้ถูกทิศทางก่อน โดยการหมุนแกน Dec ไปมาแล้วสังเกตแนวการเคลื่อนที่ของดาวบนฟิลด์กล้อง แนวนี้จะเป็นแนวเหนือใต้ ให้เราหมุน Rectical Eyepiece ให้ Cross Hair แกนใดแกนหนึ่งขนานกับแนวนี้ก่อนแกนที่เหลือจะเป็นแนวตะวันออกตะวันตก ขอให้สังเกตทิศจากรูปด้านซ้ายมือ กล้องแต่ละประเภทที่เราใช้งานจะมีทิศบนฟิลด์ภาพไม่เหมือนกัน กล้องแบบนิวโทเนียนก็แบบหนึ่ง หักแหแสงที่ติดไดอะกอนัลก็อีกแบบหนึ่ง เพราะอาจจะทำให้เกิดภาพกลับหัวหรือกลับซ้ายขวา การหาทิศเหนือใต้ออกตกบนฟิลด์จะหาง่ายๆโดยการหมุนแกน RA และแกน Dec โดยสังเกตการเคลื่อนที่ของดาวบนฟิลด์กล้อง ถ้าเราหันกล้องทางทิศเหนือ ทิศในฟิลด์ที่ดาวเคลื่อนที่ไปหาจะเป็นทิศใต้  และถ้าเราหันกล้องไปทางทิศตะวันตกทิศในฟิลด์ที่ดาวเคลื่อนที่ไปหาจะเป็นทิศตะวันออก 
หมายเหตุ: การรู้ทิศในฟิลด์กล้องเป็นสิ่งสำคัญมากไม่เช่นเราจะไม่รู้เลยว่าดาวกำลังเคลื่อน (Drift) ไปทางทิศไหน
   

        เริ่มทำ Star Drift 
        
       เมื่อเรารู้จักหลักการเบื้องต้นและการปรับกล้องแล้ว เราจะมาเริ่มทำ Star Drift กันเลย หลังจากที่เรา Balance กล้องและตั้งกล้องแบบคร่าวๆแล้ว ปล่อยให้มอเตอร์ตามดาวทำงานที่ความเร็ว Sidereal Rate โดยสังเกตว่าถ้าความเร็วของมอเตอร์ปกติ ดาวจะเคลื่อน (drift) เพียงแนวแกนเหนือใต้เท่านั้น ถ้าความเร็วของกล้องไม่สัมพันธ์กับความเร็วของการหมุนรอบตัวเองของโลก เราจะเห็นดาวในฟิลด์มีการ Drift ไปทั้งสองแกนคือเริ่มเห็นดาวเริ่มเคลื่อนในแนวทะแยง 
      ถ้ามอเตอร์ช้ากว่าเราจะเห็นดาว Drift ไปทางทิศตะวันตก แต่ถ้ามอเตอร์เร็วกว่าเราจะเห็นดาว Drift ไปทางทิศตะวันออกด้วย
      
   รูปที่ 1 ดาวมีการ drift ไปทางทิศตะวันออกทางเดียว  หมายความว่าการทำ Star Drift เสร็จสิ้นแล้ว แต่ความเร็วของกล้องเคลื่อนที่เร็วไป
   รูปที่ 2  ดาวมีการ drift ไปทางทิศเหนือทางเดียว หมายความว่า ความเร็วของกล้องนั้นถูกต้องแล้วแต่การทำ Star Alignment ยังไม่ถูกต้อง อาจจะเงยกล้องมากไปหรือ หันกล้องไปทางทิศตะวันตกมากไป
   รูปที่ 3  ดาวมีการ drift ไปทั้งสองแกนคือไปทางทิศตะวันออกและทิศใต้  หมายความว่า ความเร็วของกล้องมากไปและการทำ Star Alignment ยังไม่ถูกต้อง

     การปรับกล้องในมุมเงย (Altitude)
    จากรูปด้านล่าง เราจะเห็นว่า ดาวที่อยู่บริเวณขอบฟ้าจะมีผลกับมุมเงยของกล้องมากที่สุด โดยทั่วไปเรามักใช้ดาวที่ขอบฟ้าด้านทิศตะวันออกสูงจากขอบฟ้า 20-30 องศา จากรูปด้านล่างจะหมายถึงดาวสีเหลือง  

1) ถ้าเราเงยกล้องมากไป 
    จากรูปด้านบนเมื่อแกนสีเทาคือแนวแกนปกติที่ชี้ไปทางขั้วฟ้าเหนือ แนวการเคลื่อนที่ของดาวจะตั้งฉากกับแนวแกนโลกนี้ สีแดงคือแนวแกนของกล้องที่เงยมากเกินไป ฟิลด์การเคลื่อนที่ของกล้องจะตั้งฉากกับแกนนี้เช่นกัน 
    ฟิลด์ของกล้องเคลื่อนที่ตามแล้วแกนสีแดงจะเฉียงไปทางทิศใต้ ขณะที่ดาวเองจะเคลื่อนตามแนวปกติสีเท่า เราจะเห็นดาว Drift ไปทางทิศเหนือเรื่อยๆ

2) ถ้าเราเงยกล้องน้อยไป 
    จากรูปด้านบนเช่นกัน ถ้าเราเงยกล้องน้อยเกินไปฟิลด์ของกล้องจะเคลื่อนไปทางทิศเหนือ เราจะเห็นดาว Drift ไปทางทิศใต้

    จากทั้งสองกรณีเราจะแก้ปัญหาด้วยการเพิ่มหรือลดมุมเงยของกล้องด้วย Altitude Knob จนดาวนั้นกลับเข้ามาอยู่ที่ Center ของ Cross Hair อีกครั้งโดยไม่ต้องยุ่งอะไรกับแกน Dec ของกล้องเลย แต่อาจจะต้องใช้แกน RA ช่วยบ้างเล็กน้อย ใช้เวลาอยู่กับจุดนี้ประมาณ 5 นาทีจนดาว drift น้อยที่สุด แต่อย่าลืมว่ามันยังมีการเบี่ยงเบนของกล้องทางแนวราบอีกที่เรายังไม่ได้ปรับ 

     ตรงจุดนี้เราจะโน๊ตไว้สั้นๆว่า "กล้องเงยสูงเกินไป Drift เหนือเงยต่ำเกินไป Drift ใต้" 

หมายเหตุ ในทางกลับกัน ผู้ที่อยู่ทางซีกฟ้าใต้ เราจะใช้ขั้วฟ้าใต้เป็นหลัก ผลที่ได้จะตรงข้ามกันนั่นคือ  "ถ้าเงยสูงเกินไปจะ Drift ใต้ แต่ถ้าต่ำเกินไปจะ Drift เหนือ"

    การปรับกล้องในแนวราบ(Azimuth)
   จากรูปแรกข้างบนจะเห็นว่าดาวที่แนวเส้นเมอริเดียนจะเห็นผลจากการเบี่ยงเบนของกล้องตามแนวราบมากที่สุดในที่นี้หมายถึงดาวสีฟ้า (แนวเส้นเมอริเดียน เป็นเส้นที่ลากจากขั้วฟ้าเหนือไปขั้วฟ้าใต้ผ่านจุดกลางศีรษะ) หลังจากที่เราปรับมุมเงยของกล้องจนดาว Drift น้อยที่สุดแล้ว เราก็จะมาเลือกดาวบนกลางฟ้าบ้าง หลังจากที่เลือกดาวได้แล้ว เราควรหาทิศจากฟิลด์ของกล้องอีกครั้ง โดยการปรับแกน RA และ DEC ไปมาแล้วหมุน Cross Hair ให้ถูกต้องจำทิศให้ได้ว่าเหนือใต้ออกตก อยู่ด้านใดของฟิลด์ภาพ เพราะการเปลี่ยนตำแหน่งดาวอาจจะทำให้ผู้ใช้สับสนทิศได้

3)  ถ้าเราหันกล้องไปทางทิศตะวันออกมากไป
จากรูปด้านบน สีเทาเป็นแนวฟ้าจริงดาวจะเคลื่อนที่ตามแนวเส้นนี้  ขณะที่สีแดงคือแนวของกล้องที่เราหันไปทางด้านทิศตะวันออกมากไป  เมื่อเวลาผ่านไป ดาวจะเริ่มเคลื่อนออก center ของ Cross Hair ไปทางทิศใต้

4)  ถ้าเราหันกล้องไปทางทิศตะวันตกมากไป 
เช่นเดียวกันถ้าเราหันกล้องไปทางทิศตะวันตกมากไป เราจะเห็นดาวเคลื่อนออกจาก center ของ Cross Hair ไปทางทิศเหนือ

     ทางแก้ไขคือการปรับแนวกล้องกลับมาทางทิศตะวันออกหรือตะวันตก ด้วยปุ่มปรับแนว Azimuth โดยไม่ต้องไปยุ่งอะไรกับปุ่ม Control แกน Dec เลย แต่อาจจะต้องปรับแกน RA ช่วยเล็กน้อยเพื่อให้ดาวนั้นกลับมาอยู่ที่ Center ของ Cross Hair อีกครั้ง  สังเกตที่จุดนี้ไม่เกิน 5 นาทีจนดาวเริ่ม Drift น้อยที่สุด

ตรงจุดนี้เราอาจจะโน๊ตไว้สั้นๆว่า "กล้องหันตะวันออกมากไป Drift ใต้  หันตะวันตกมากไป Drift เหนือ" 

หมายเหตุ  ในทางกลับกันผู้สังเกตที่อยู่ทางซีกฟ้าใต้ ซึ่งใช้ขั้วฟ้าใต้เป็นหลัก ผลที่ได้จะตรงข้ามกันคือ "หันออกมาไป Drift เหนือ หันตกมากไป Drift ใต้"

 

       การทำ Star Drift นี้เราจะทำกลับไปกลับมาระหว่างดาวทางขอบฟ้า กับดาวบนเส้นเมอริเดียน 2 ถึง 3 รอบ จนเห็นว่าดาวนั่น Drift ไปทางเหนือหรือใต้ น้อยที่สุด  การเลือกดาวทำครั้งที่สองและสาม ควรจะเลือกดาวดวงเดิมยกเว้นกรณีที่เป็นมือใหม่ไม่ชำนาญ และใช้เวลาอยู่กับดาวแต่ละจุดนานเกินไป จนทำให้ดาวทางขอบฟ้าสูงเกินไป หรือ ดาวทางแนวเมอริเดียนเปลี่ยนไปมาก ก็ควรที่จะใช้ดาวดวงอื่นแทน

    โดย: Skywatcher (20 พย.46)