เครดิตภาพ: ShutterStock
...........................................
ตอนเรียนมัธยมเราคงเคยได้ยินเข้าหูมาบ้างว่า โลกของเราอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 93 ล้านไมล์
ซึ่งเป็นระยะทางที่ไกลมากๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆ
ตอนนั้นก็ไม่ได้คิดอะไรต่อหรอกครับ รู้แค่นั้น จบแค่นั้น แต่พอโตมาหน่อยเวลานั่งอยู่ว่างๆเลยมาคิดต่อว่า แล้วถ้ามันไกลขนาดนั้น แสงจากดวงอาทิตย์จะใช้เวลานานแค่ไหนถึงจะเดินทางมาถึงโลกของเรา หรือความหมายอีกนัยหนึ่งก็คือ แสดงว่าแสงแรกของดวงอาทิตย์ที่เราเห็นกันนั้นคือแสงในอดีต
ก็เพราะว่าแสงต้องใช้เวลาเดินทางไงครับ ส่วนจะใช้เวลามากน้อยแค่ไหน เดี๋ยวเราจะมาคำนวณกันแบบบ้านๆดูให้รู้กันไปเลยวันนี้
ถ้าพร้อมแล้ว เรามาเริ่มคำนวณทีละขั้นตอนกันเลยครับ
ก่อนคำนวณมีตัวเลขที่เราต้องทราบดังต่อไปนี้
1.ค่าความเร็วของแสง นักวิทยาศาสตร์บอกเราว่า แสงมีความเร็วเท่ากับ 3 x 10^8 m/s.
(สามคูณด้วยสิบยกกำลังแปด)
หมายความว่า ใน 1 วินาที แสงเดินทางได้ 300 ล้านเมตรครับ เป็นไงครับเร็วมากเลยใช่หรือไม่
2.เขาเล่าต่อๆกันมาว่า โลกของเราอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นระยะทางประมาณ 93 ล้านไมล์
ถ้าคิดเป็นกิโลเมตรก็ให้เอา 1.60934 คูณเข้าไปครับ เพราะ 1 ไมล์มีค่าเท่ากับ 1.60934 กิโลเมตร
เอาล่ะ เมื่อรู้ 2 ค่าข้างต้นในรูปแบบบรรยายอักษรกันไปแล้ว ทีนี้เราจะมาเข้าสู่รูปแบบตัวเลขเชิงคณิตศาสตร์บวกกับความรู้ทางด้านฟิสิกส์เล็กน้อย
ผมจะเขียนสมการแบบบ้านๆจากความเข้าใจ(ของผม)ก่อนดังนี้
จากความเร็วแสง และ ระยะทาง ที่เราทราบ ผมจะเขียนเป็นสมการดังนี้
ให้ t แทนเวลาที่เราต้องการหา หน่วยเป็นวินาที (Second)
s แทนระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงโลกของเราซึ่งเทากับ 93 ล้านไมล์
v แทนความเร็วแสงซึ่งเท่ากับ 3 x 10^8 m/s (เมตรต่อวินาที)
จากนั้นเราจะมาแปลงค่าให้คำนวณง่ายขึ้นกันสักเล็กน้อย
เตรียมเครื่องคิดเลขเลยครับ ถ้าไม่อยากเปลืองกระดาษทด 555
เริ่มที่เราจะแปลงระยะทางจาก 93 ล้านไมล์ให้เป็น กิโลเมตรและแปลงเป็นเมตร อีกทีนึง
93 ล้านไมล์ = 93 x 10^6 Miles
= 93 x 10^6 x 1.60934 Kilometers (1 Mile = 1.60934 Kilometers)
= 93 x 10^6 x 1.60934 x 10^3 Meters (1 Km.=1000 m. = 10^3 m.)
= 149,668,620,000 Meters.
= 1496.69 x 10^8 Meters.
โอเคครับ เราจะหยุดตัวเลขของค่าระยะทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกไว้ที่ค่าที่ลงท้ายด้วย 10^8 เพื่อให้สมการสวยงามและง่ายต่อการคำนวณครับ
ทีนี้ขอนอกเรื่องนิดนึง สมมติถ้าเราอยากรู้ว่ารถเราของเราวิ่งได้เร็วเท่าไหร่ เราสามารถคิดได้ง่ายๆโดยการเอาระยะทางที่รถเราวิ่งไปแล้วจับเวลา เอาระยะทางที่ได้มาหารด้วยเวลา เราก็จะทราบว่ารถเราวิ่งด้วยความเร็วเท่าไหร่
ตามสมการ v=s/t
เมื่อ v คือความเร็ว s คือระยะทางที่รถเราวิ่งได้ และ t คือเวลาทั้งหมดที่รถเราวิ่งจนได้ระยะทางดังกล่าว พอนึกภาพออกใช่มั้ยครับ
กลับมาที่ความเร็วแสงกับเวลาที่แสงจะใช้เดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลก
จากสมการง่ายๆ v=s/t
ทีนี้ที่เราอยากรู้คือ เวลา สมการนี้จึงเปลี่ยนรูปเป็น t=s/v
เพราะเราอยากจะรู้ว่า เวลา(t) ที่แสงจากดวงอาทิตย์ที่เดินทางด้วยความเร็ว v (ในตำราฟิสิกส์เราแทนความเร็วแสงด้วยตัว c คือ c= 3 x 10^8 m/s) ซึ่งอยู่ห่างออกไปด้วยระยะทาง (s) เท่ากับ 1496.69 x 10^8 เมตรนั้นจะใช้เวลาเท่าไหร่
เอาค่าที่เราทดในกระดาษ A4 จนเต็มหน้านั้นมาแทนค่าดังนี้
t= s/v
= 1496.69 x 10^8 / 3 x 10^8
= 1496.69 / 3
= 498.896 Seconds
= 8.3149 Minutes
*เห็นรึยังว่าที่ผมทำให้ระยะทางลงท้ายด้วย 10^ 8 นั้นจะทำให้เราหารเลขได้ง่ายขึ้น
จะเห็นว่าเราได้ค่าเวลาที่แสงจากดวงอาทิตย์ใช้เดินทางมายังโลกแล้วคือ 498.896 วินาที หรือคิดเป็นเวลาประมาณ 8.315 นาทีนั่นเองครับ
[CIY] : Calculated It Yourself เมื่ออยากรู้ว่าแสงจากดวงอาทิตย์ใช้เวลาเดินทางมายังโลกกี่นาที ???
เครดิตภาพ: ShutterStock
...........................................
ตอนเรียนมัธยมเราคงเคยได้ยินเข้าหูมาบ้างว่า โลกของเราอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 93 ล้านไมล์
ซึ่งเป็นระยะทางที่ไกลมากๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆๆ
ตอนนั้นก็ไม่ได้คิดอะไรต่อหรอกครับ รู้แค่นั้น จบแค่นั้น แต่พอโตมาหน่อยเวลานั่งอยู่ว่างๆเลยมาคิดต่อว่า แล้วถ้ามันไกลขนาดนั้น แสงจากดวงอาทิตย์จะใช้เวลานานแค่ไหนถึงจะเดินทางมาถึงโลกของเรา หรือความหมายอีกนัยหนึ่งก็คือ แสดงว่าแสงแรกของดวงอาทิตย์ที่เราเห็นกันนั้นคือแสงในอดีต
ก็เพราะว่าแสงต้องใช้เวลาเดินทางไงครับ ส่วนจะใช้เวลามากน้อยแค่ไหน เดี๋ยวเราจะมาคำนวณกันแบบบ้านๆดูให้รู้กันไปเลยวันนี้
ถ้าพร้อมแล้ว เรามาเริ่มคำนวณทีละขั้นตอนกันเลยครับ
ก่อนคำนวณมีตัวเลขที่เราต้องทราบดังต่อไปนี้
1.ค่าความเร็วของแสง นักวิทยาศาสตร์บอกเราว่า แสงมีความเร็วเท่ากับ 3 x 10^8 m/s.
(สามคูณด้วยสิบยกกำลังแปด)
หมายความว่า ใน 1 วินาที แสงเดินทางได้ 300 ล้านเมตรครับ เป็นไงครับเร็วมากเลยใช่หรือไม่
2.เขาเล่าต่อๆกันมาว่า โลกของเราอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นระยะทางประมาณ 93 ล้านไมล์
ถ้าคิดเป็นกิโลเมตรก็ให้เอา 1.60934 คูณเข้าไปครับ เพราะ 1 ไมล์มีค่าเท่ากับ 1.60934 กิโลเมตร
เอาล่ะ เมื่อรู้ 2 ค่าข้างต้นในรูปแบบบรรยายอักษรกันไปแล้ว ทีนี้เราจะมาเข้าสู่รูปแบบตัวเลขเชิงคณิตศาสตร์บวกกับความรู้ทางด้านฟิสิกส์เล็กน้อย
ผมจะเขียนสมการแบบบ้านๆจากความเข้าใจ(ของผม)ก่อนดังนี้
จากความเร็วแสง และ ระยะทาง ที่เราทราบ ผมจะเขียนเป็นสมการดังนี้
ให้ t แทนเวลาที่เราต้องการหา หน่วยเป็นวินาที (Second)
s แทนระยะทางจากดวงอาทิตย์ถึงโลกของเราซึ่งเทากับ 93 ล้านไมล์
v แทนความเร็วแสงซึ่งเท่ากับ 3 x 10^8 m/s (เมตรต่อวินาที)
จากนั้นเราจะมาแปลงค่าให้คำนวณง่ายขึ้นกันสักเล็กน้อย
เตรียมเครื่องคิดเลขเลยครับ ถ้าไม่อยากเปลืองกระดาษทด 555
เริ่มที่เราจะแปลงระยะทางจาก 93 ล้านไมล์ให้เป็น กิโลเมตรและแปลงเป็นเมตร อีกทีนึง
93 ล้านไมล์ = 93 x 10^6 Miles
= 93 x 10^6 x 1.60934 Kilometers (1 Mile = 1.60934 Kilometers)
= 93 x 10^6 x 1.60934 x 10^3 Meters (1 Km.=1000 m. = 10^3 m.)
= 149,668,620,000 Meters.
= 1496.69 x 10^8 Meters.
โอเคครับ เราจะหยุดตัวเลขของค่าระยะทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกไว้ที่ค่าที่ลงท้ายด้วย 10^8 เพื่อให้สมการสวยงามและง่ายต่อการคำนวณครับ
ทีนี้ขอนอกเรื่องนิดนึง สมมติถ้าเราอยากรู้ว่ารถเราของเราวิ่งได้เร็วเท่าไหร่ เราสามารถคิดได้ง่ายๆโดยการเอาระยะทางที่รถเราวิ่งไปแล้วจับเวลา เอาระยะทางที่ได้มาหารด้วยเวลา เราก็จะทราบว่ารถเราวิ่งด้วยความเร็วเท่าไหร่
ตามสมการ v=s/t
เมื่อ v คือความเร็ว s คือระยะทางที่รถเราวิ่งได้ และ t คือเวลาทั้งหมดที่รถเราวิ่งจนได้ระยะทางดังกล่าว พอนึกภาพออกใช่มั้ยครับ
กลับมาที่ความเร็วแสงกับเวลาที่แสงจะใช้เดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลก
จากสมการง่ายๆ v=s/t
ทีนี้ที่เราอยากรู้คือ เวลา สมการนี้จึงเปลี่ยนรูปเป็น t=s/v
เพราะเราอยากจะรู้ว่า เวลา(t) ที่แสงจากดวงอาทิตย์ที่เดินทางด้วยความเร็ว v (ในตำราฟิสิกส์เราแทนความเร็วแสงด้วยตัว c คือ c= 3 x 10^8 m/s) ซึ่งอยู่ห่างออกไปด้วยระยะทาง (s) เท่ากับ 1496.69 x 10^8 เมตรนั้นจะใช้เวลาเท่าไหร่
เอาค่าที่เราทดในกระดาษ A4 จนเต็มหน้านั้นมาแทนค่าดังนี้
t= s/v
= 1496.69 x 10^8 / 3 x 10^8
= 1496.69 / 3
= 498.896 Seconds
= 8.3149 Minutes
*เห็นรึยังว่าที่ผมทำให้ระยะทางลงท้ายด้วย 10^ 8 นั้นจะทำให้เราหารเลขได้ง่ายขึ้น
จะเห็นว่าเราได้ค่าเวลาที่แสงจากดวงอาทิตย์ใช้เดินทางมายังโลกแล้วคือ 498.896 วินาที หรือคิดเป็นเวลาประมาณ 8.315 นาทีนั่นเองครับ