บทความโดย : Capt. Nemo - กัปตัน นีโม

การพัฒนาเครื่องมือเดินเรือดาราศาสตร์รุ่นต่อมา

เครื่องมือเดินเรือดาราศาสตร์ในยุคของโคลัมบัสและแมเจลแลนต้องอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลกในการวัดมุมสูงของวัตถุท้องฟ้า จึงทำให้การวัดมุมบนเรือที่โคลงทำได้ไม่เที่ยงตรงนัก อย่างไรก็ดี นักดาราศาสตร์บนบกได้คิดค้นเครื่องมือวัดดาวที่ไม่ต้องอาศัยแรงโน้มถ่วงของโลกได้หลายสิบปีก่อนการเดินทางของโคลัมบัส เครื่องมือดังกล่าวคือ CROSS STAFF ซึ่งใช้หลักการตรีโกณในการวัดมุมระหว่างดาวสองดวง หรือระหว่างดาวกับขอบฟ้า โดย CROSS STAFF ประกอบด้วยไม้สองชิ้นวางเป็นมุมตั้งฉาก ไม้ชิ้นสั้นเป็นแขนหรือฐานของสามเหลี่ยมด้านเท่า และไม้ชิ้นยาวเป็นแกนหรือความสูงของสามเหลี่ยม ซึ่งทำเครื่องหมายบอกมุมไว้ตามความยาวของแกน CROSS STAFF ใช้วัดมุมระหว่าง ดาวสองดวงหรือมุมสูงของดาวโดยการเล็งแกนไปที่ตรงกลางระหว่างดาวสองดวง หรือระหว่างดาวกับขอบฟ้า แล้วเลื่อนแขนไปจนกว่าจุด สองจุดที่ต้องการวัดอยู่ตรงปลายแขนทั้งสองข้าง และอ่านค่ามุมจากตำแหน่งของแขนบนแกน

นักเดินเรือเริ่มใช้ CROSS STAFF บนเรืออย่างแพร่หลายในช่วงกลางศตวรรษที่ ๑๖ แต่เครื่องมือทั้งหมดที่กล่าวถึงยังมีปัญหาอีกประการหนึ่ง คือเมื่อจะใช้วัดมุมสูงของดวงอาทิตย์ ผู้ใช้งานจะต้องเล็งเครื่องมือไปที่ดวงอาทิตย์โดยตรง ซึ่งอาจทำให้ตาบอดได้ จึงได้มีการพยายามคิดประดิษฐ์เครื่องมือที่ผู้ใช้ไม่ต้องเล็งไปที่ดวงอาทิตย์โดยตรง ในปี ๑๕๙๕ จอห์น เดวิส ชาวอังกฤษ ได้ประดิษฐ์เครื่องวัดมุมสูงของดวงอาทิตย์ขึ้น โดยใช้หลักการตรีโกณเช่นเดียวกับ CROSS STAFF แต่ดัดแปลงให้ผู้ใช้งานหันหลังให้ดวงอาทิตย์ และเล็งแกนไปที่ขอบฟ้า กับเลื่อนแขนให้เงาของปลายแขนตรงกับปลายแกน โดยเรียกเครื่องมือใหม่นี้ว่า BACK STAFF (ต่อมานิยมเรียกเครื่องมือนี้ว่า DAVIS QUADRANT ตามชื่อของจอห์น เดวิส)

กว่าจะมาเป็นแผนที่เดินเรือยุคใหม่

จนกระทั่งในยุค เรเนซอง ความรู้ต่างๆ ในสมัยกรีกได้ถูกฟื้นฟูขึ้นอีกครั้ง ในสมัยนั้นชาวโปรตุเกสมีชื่อเสียงทางด้านการทำแผนที่ แต่แผนที่ในยุคนั้นยังมีปัญหาในการแสดงพื้นผิวทรงกลมลงบนระนาบแผ่นกระดาษ จนกระทั่งในปี ค.ศ.๑๕๖๙ (เกือบ ๕๐ ปีหลังจากการเดินทางรอบโลกของแมเจลแลน - ตรงกับช่วงเสียกรุงศรีอยุธยาครั้งที่หนึ่ง) เจอร์ราด เครเมอร์ (GERRARD KREMER) หรือเจอร์ราด เมอร์เคเตอร์ (GERARD MERCATOR) ได้คิดค้นการฉายภาพจากทรงกลมลงบนพื้นราบ โดยวิธีการฉายภาพดังกล่าวแสดงเส้นเกลียว (RHUMB LINE) เป็นเส้นตรงบนแผนที่ ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างมากในการเดินเรือ ถึงแม้ว่าเส้นเกลียวจะมีระยะทางมากกว่าเส้นวงใหญ่ (GREAT CIRCLE) แต่การเดินเรือตามเส้นเกลียวทำได้ง่ายกว่าด้วยการถือเข็มคงที่ จึงเหมาะสำหรับการนำเรือด้วยเข็มทิศ (เส้นเกลียวคือเส้นที่ทำมุมคงที่กับเส้นละติจูดและลองจิจูด และจะวนเป็นเกลียวเข้าไปหาขั้วโลก) แผนที่แบบนี้เรียกว่าแผนที่เมอร์เคเตอร์ (MERCATOR PROJECTION) ซึ่งยังคงใช้เป็นแผนที่เดินเรืออยู่ในปัจจุบัน

กล้องส่องทางไกลและเซ็กส์แตนท์

ช่วงศตวรรษที่ ๑๗-๑๘ นับได้ว่าเป็นยุคทองของการพัฒนาทางฟิสิกส์ ดาราศาสตร์ และวิทยาศาสตร์ ผลงานของนักวิทยาศาสตร์และนักดาราศาสตร์เช่น กาลิเลโอ (GALILEO GALILEI), เคปเลอร์ (JOHANNES KEPLER), เดคารต์ (RENE’ DESCARTES) และนิวตัน (ISAAC NEWTON) ทำให้การพัฒนาเครื่องมือเดินเรือในยุคนี้เป็นไปอย่างรวดเร็ว

ในปี ค.ศ.๑๖๐๘ (พ.ศ.๒๑๕๑ – สมัยสมเด็จ พระเอกาทศรถ) ช่างทำแว่นชาวเนเธอร์แลนด์ชื่อ HANS LIPPERHY ได้ยื่นขอจดทะเบียนลิขสิทธิ์กล้องส่องทางไกลแบบหักเหด้วยการประกอบเลนส์นูน (CONVEX LENSE) และเลนส์เว้า (CONCAVE LENSE) เข้าด้วยกันในกระบอก แต่ LIPPERHY ไม่ได้รับลิขสิทธิ์ เนื่องจากมีผู้อ้างว่าตนเป็นคนคิดประดิษฐ์กล้องส่องทางไกลหลายคนในเวลาไล่เลี่ยกัน ความไม่ยุ่งยากซับซ้อนในการผลิตทำให้กล้องส่องทางไกลแพร่กระจายไปทั่วยุโรปภายในเวลาไม่ถึงหนึ่งปี ต่อมาในปี ค.ศ.๑๖๐๙ กาลิเลโอ ได้ประดิษฐ์กล้องส่องทางไกลกำลังสูง (กล้องโทรทัศน์) ขึ้น กาลิเลโอใช้กล้องดังกล่าวส่องดูวัตถุท้องฟ้าและเขียนบรรยายภาพพื้นผิวดวงจันทร์และอธิบายการค้นพบดวงจันทร์ของดาวพฤหัสเป็นคนแรก ในปี ค.ศ.๑๖๑๑ เคปเลอร์ได้แสดงให้เห็นว่าสามารถใช้เลนส์นูนสองชิ้นประกอบกันเป็นกล้องส่องทางไกลได้ อย่างไรก็ดี การพัฒนากล้องส่องทางไกลและกล้องโทรทัศน์แบบหักเหได้มาถึงทางตันในอีกไม่กี่ปีต่อมาเนื่องจากปัญหาของการเกิดปรากฏการณ์ ABERRATION (ปรากฏการณ์ที่แสงที่มีความยาวคลื่นไม่เท่ากันทำมุมหักเหผ่านตัวกลางไม่เท่ากัน ซึ่งเป็นหลักการเดียวกันกับการใช้ปริซึมแยกแสงออกเป็นสีรุ้ง) ทำให้ต้องใช้เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสูงเพื่อลดปัญหาปรากฏการณ์ ABERRATION แต่การใช้เลนส์ที่มีความยาวโฟกัสสูงทำให้ตัวกล้องมีขนาดความยาวมากไปด้วย ต่อมาเดคารต์ได้ใช้กฎของสเนล (WILLEBRORD SNELL) ว่าด้วยการหักเหของแสงและดัชนีหักเห อธิบายปรากฏการณ์ ABERRATION ในกล้องโทรทัศน์แบบหักเหและเสนอวิธีแก้ไขด้วยการใช้เลนส์ที่มีส่วนโค้งแบบไฮเปอร์บอลิคแทนที่เลนส์ที่มีส่วนโค้งแบบทรงกลม แต่นักทำเลนส์ในสมัยนั้นยังไม่มีความสามารถในการผลิตเลนส์แบบไฮเปอร์บอลิคได้ จนกระทั่งในปี ค.ศ.๑๖๗๒ (พ.ศ.๒๒๑๕ – ตรงกับสมัยสมเด็จพระนารายณ์) นิวตันได้ตีพิมพ์ผลงานว่าด้วยสเปกตรัมและการหักเหของแสง และสร้างกล้องโทรทัศน์แบบสะท้อน โดยใช้กระจกสะท้อนสองชิ้น (DOUBLE REFLECTING MIRROR) ประกอบด้วยกระจกโค้งที่ปลายกล้องทำหน้าที่สะท้อนแสงเข้าสู่กระจกเรียบขนาดเล็ก ซึ่งช่วยแก้ปัญหา ABERRATION ในกล้องโทรทัศน์แบบหักเหได้

หลักการใช้กระจกสะท้อนสองชิ้นหรือ DOUBLE REFLECTING MIRROR ของนิวตันนอกจากจะแก้ปัญหาของกล้องโทรทัศน์แบบหักเหได้แล้ว ยังเป็นประโยชน์ต่อการพัฒนา เซ็กส์แตนท์หรือเครื่องวัดดาวในปัจจุบัน ในปี ค.ศ.๑๗๓๑ (พ.ศ.๒๒๗๔ – ตรงกับสมัยสมเด็จ พระเจ้าอยู่หัวท้ายสระในช่วงอยุธยาตอนปลาย) นักคณิตศาสตร์ชาวอังกฤษชื่อ จอห์น ฮาดลีย์ (JOHN HADLEY) ได้ประยุกต์หลักการ DOUBLE REFLECTING MIRROR ของนิวตันมาประดิษฐ์เครื่องวัดดาว OCTANT โดย HADLEY ใช้หลักที่ว่ากระจกสะท้อนสองชิ้นมีขนาดเป็นครึ่งหนึ่งของมุมระหว่างวัตถุสองชิ้นที่สะท้อนผ่านกระจกนั้น สร้างเครื่องวัดดาว OCTANT ที่มีขนาดมุมเพียง ๔๕ องศา (หรือหนึ่งในแปดของ วงกลม – OCTANT แปลว่าหนึ่งในแปด) แต่สามารถวัดมุมได้ถึง ๙๐ องศา หรือเท่ากับ QUADRANT และในปีเดียวกัน ทอมัส กอดเฟรย์ (THOMAS GODFREY) ชาวอเมริกันได้ประดิษฐ์เครื่องวัดดาวที่สามารถวัดมุมได้ถึง ๑๘๐ องศา โดยใช้หลักการ DOUBLE REFLECTING MIRROR เช่นเดียวกัน แต่เครื่องวัดดาวของ GODFREY ไม่เป็นที่นิยมเท่าของ HAHADLEY เนื่องจากมีขนาดใหญ่เทอะทะและมีน้ำหนักมาก

ต่อมาในปี ค.ศ.๑๗๕๗ จอห์น เบิร์ด (JOHN BIRD) ชาวอังกฤษ ได้ปรับปรุงเครื่องวัดดาว OCTANT โดยขยายขนาดมุมออกเป็น ๖๐ องศา (หรือหนึ่งในหกของวงกลม) ให้สามารถวัดมุมได้ถึง ๑๒๐ องศา เพื่อใช้วัดมุมระหว่างดวงจันทร์กับดาวฤกษ์หรือดาวเคราะห์อื่นๆ ในวิธีการหาลองจิจูดด้วยวิธี LUNAR DISTANCE (ซึ่งจะกล่าวถึงในหัวข้อต่อไป) เครื่องมือวัดดาวแบบของเบิร์ดก็คือต้นแบบของเซ็กส์แตนท์แบบที่มีใช้ในปัจจุบันนั่นเอง (เซ็กส์แตนท์แปลว่าหนึ่งในหก) ต่อมาถึงแม้ว่า เซ็กส์แตนท์ในปัจจุบันจะมีขนาดมุมมากกว่า ๖๐ องศา เพื่อให้สามารถวัดมุมได้กว้างขึ้น ชื่อเซ็กส์แตนท์ก็ยังคงใช้เรียกเครื่องมือวัดดาวแบบนี้อยู่

จะเห็นได้ว่า การเดินเรือในสมัยศตวรรษที่ ๑๒ – ๑๕ เริ่มมีความเป็นศาสตร์ขึ้นมาบ้าง แต่ก็ยังมีความเป็นศิลป์มากกว่าศาสตร์เนื่องจากขาดอุปกรณ์ที่เที่ยงตรง แต่ด้วยความต้องการเครื่องเทศและสินค้าจากเอเชีย การขยายอำนาจทางเศรษฐกิจและการเผยแผ่ศาสนาคริสต์ ทำให้มีนักเดินเรือจำนวนมากออกเดินทางเพื่อสำรวจและค้นหาเส้นทางใหม่ๆ และในยุคนี้ก็ได้มีเหตุการณ์สำคัญทางประวัติศาสตร์ของการเดินเรืออยู่สองเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นไล่เลี่ยกัน นั่นคือการเดินเรือข้ามมหาสมุทรแอตแลนติก และการเดินเรือรอบโลกเป็นครั้งแรก

:: หน้าที่ 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 ::