ปรับ 1 วินาที MO Memoir : วันพุธที่ ๗ มกราคม ๒๕๕๒

เมื่อวันที่ 31 ธันวาคม 2551 เวลา 23:59:59 น ตามเวลามาตรฐานกรีนิช (ตรงตำแหน่งเส้นแวง (ลองติจูด) ที่ 0 องศา) หรือตรงกับวันที่ 1 มกราคม 2552 เวลา 06:59:59 ของประเทศไทย ได้มีการเพิ่มเวลาอีก 1 วินาที โดยปรับเวลานาฬิกาให้เป็น 23:59:60 น ก่อนที่จะขึ้นปีใหม่เป็น 00:00:00 น ของวันที่ 1 มกราคม 2552 ตามเวลามาตรฐานกรีนิช (ตรงกับวันที่ 1 มกราคม 2552 เวลา 07:00:00 ของประเทศไทย) สาเหตุที่ต้องปรับเวลาดังกล่าวเป็นเพราะว่าโลกหมุนช้าลง

คำถามที่น่าถามกันคือ เวลาเพียงแค่ "1 วินาที" สำคัญแค่ไหน

ในการบอกพิกัดบนพื้นโลกนั้น เราจะบอกพิกัดเป็นเส้นรุ้ง (ละติจูด) โดยมีเส้นศูนย์สูตรเป็นเส้นรุ้งที่ 0 องศา และที่ขั้วโลกเหนือเป็นเส้นรุ้ง (จะว่าไปมันเป็นจุด) ที่ 90 องศาเหนือ (ประเทศไทยจะอยู่ประมาณเส้นรุ้งที่ 6 องศาเหนือถึงประมาณเส้นรุ้งที่ 20 องศาเหนือ) และที่ขั้วโลกใต้จะเป็นเส้นรุ้งที่ 90 องศาใต้

การหาตำแหน่งว่าเราอยู่บนเส้นรุ้งที่เท่าใดนั้น สำหรับผู้ที่อยู่ทางซีกโลกเหนือสามารถหาตำแหน่งละติจูดได้จากมุมมองระหว่างพื้นโลกกับดาวเหนือ โดยถ้าอยู่ที่ขั้วโลกเหนือจะเห็นดาวเหนือทำมุม 90 องศา (กล่าวคือมองดิ่งตรงขึ้นไป แต่จะว่าไปแล้วมันก็ไม่ได้อยู่ตรง 90 องศาพอดี) ยิ่งต้องแหงนคอมองดาวเหนือด้วยมุมที่สูงมากขึ้นก็แสดงว่าเข้าไปใกล้ขั้วโลกเหนือมากขึ้น ส่วนขั้วโลกใต้ไม่รู้เหมือนกันว่าใช้ดาวดวงไหน เพราะยังไม่มีประสบการณ์

การหาตำแหน่งของเส้นแวง (ลองติจูด) นั้นจะยากกว่า เพราะด้วยการหมุนของโลกจึงทำให้ไม่สามารถใช้ดาวดวงใดเป็นจุดอ้างอิงได้ (ประเทศไทยจะอยู่ประมาณเส้นแวงที่ 97.5 องศาตะวันออกถึง 105.5 องศาตะวันออก) วิธีการหาตำแหน่งของเส้นแวงนั้นจะใช้การเปรียบเทียบเวลาท้องถิ่นของสถานที่ 2 สถานที่ กล่าวคือถ้าสมมุติให้โลกกลม และแบ่งออกเป็นระยะเชิงมุม 360 องศา และเวลา 1 วันของโลกคือ 24 ชั่วโมง ถ้าเวลาท้องถิ่นต่างกัน 12 ชั่วโมงก็จะแสดงว่าตำแหน่งสองตำแหน่งนั้นอยู่คนละฟากของโลก (หรืออยู่ที่ตำแหน่งเส้นแวงต่างกัน 180 องศา) และถ้าเวลาท้องถิ่นต่างกัน 1 ชั่วโมงก็แสดงว่าตำแหน่งสองตำแหน่งนั้นอยู่ห่างกัน 15 องศา

สำหรับผู้ที่อยู่บนบกนั้น การหาตำแหน่งของตัวเองบนพื้นโลกทำได้ด้วยการเปรียบเทียบตำแหน่งที่ตัวเองอยู่ กับจุดอ้างอิงที่ทราบพิกัดแน่นอน (หรือที่มีการกำหนดไว้) ก็จะสามารถสร้างแผนที่หรือรู้ตำแหน่งตัวเองได้ แต่สำหรับผู้ที่อยู่ในทะเลนั้นจะไม่มีจุดอ้างอิงใด ๆ ให้สังเกต การใช้การเปรียบเทียบเวลาจึงเป็นเรื่องสำคัญอย่างยิ่งในการระบุตำแหน่งเส้นแวงของผู้ที่อยู่ในทะเล

ในอดีตนั้นประเทศมหาอำนาจแต่ละประเทศต่างก็มีเส้นแวงของตัวเอง กองเรือของแต่ละประเทศก็ใช้แผนที่ที่อ้างอิงจากตำแหน่งเส้นแวงของประเทศนั้น ๆ ในทางทฤษฎีแล้วก่อนที่เรือจะออกจากท่า ก็ต้องมีนาฬิกาเรือนหนึ่งซึ่งตั้งเวลาให้เดินตรงกับเวลาของจุดอ้างอิง การหาตำแหน่งเส้นแวงเมื่อเรือเดินทางออกทะเลไปก็จะหาได้จากความแตกต่างระหว่างเวลาท้องถิ่นและเวลาของนาฬิกาที่ตั้งให้ตรงกับเวลาของจุดอ้างอิง

แต่ปัญหาสำคัญที่แต่ละประเทศประสบกันอยู่ในสมัยนั้นคือการหาว่าเวลาท้องถิ่นที่ตัวเองอยู่นั้นเป็นเวลาเท่าใดไม่ใช่เรื่องยาก แต่การที่จะทราบว่าเวลาในขณะนั้นของจุดอ้างอิงเป็นเวลาเท่าใดกลับเป็นเรื่องที่ยากกว่ามาก (อย่าลืมว่าสมัยนั้นยังไม่มีไฟฟ้า โทรศัพท์ หรือวิทยุใช้กัน) แม้ว่านาฬิกาที่มีอยู่ในสมัยนั้นจะสามารถเดินได้เที่ยงตรงก็ตาม แต่ก็ทำงานได้ดีเมื่ออยู่นิ่ง ๆ ไม่สามารถใช้งานได้ดีในเรือที่โคลงเคลงไปมาได้

อังกฤษเป็นประเทศแรกที่สามารถประดิษฐ์นาฬิกาที่สามารถเดินได้เที่ยงตรงแม้ว่าจะนำติดเรือออกทะเลไปก็ตาม (และนาฬิกาเรือนดังกล่าวต้องเดินได้อย่างเที่ยงตรงได้เป็นระยะเวลานาน เพราะแต่ก่อนนั้นการเดินเรือใช้เวลาเดินทางนานหลายเดือนหรือเป็นปี) จึงทำให้อังกฤษสามารถทำแผนที่ต่าง ๆ ได้ถูกต้องมากกว่าประเทศอื่น กองเรืออังกฤษจึงสามารถเดินทางไปได้กว้างขวางกว่ากองเรือของประเทศอื่น

ทีนี้เราลองมาดูกันว่าถ้านาฬิกาบอกเวลาคลาดเคลื่อนไป 1 วินาทีจะเกิดอะไรขึ้นบ้าง

เส้นผ่านศูนย์กลางของโลกที่เส้นศูนย์สูตรคือ 12756 km (ในขณะที่วัดตามแนวขั้วโลกคือ 12713 km ทั้งนี้เป็นเพราะการหมุนของโลก จึงทำให้โลกมีการป่องออกตรงเส้นศูนย์สูตร) ดังนั้นเส้นรอบวงของโลกที่เส้นศูนย์สูตรจะมีค่าประมาณ 40074 km

จากข้างต้นที่ได้กล่าวไว้ว่าที่ตำแหน่งเส้นแวงห่างกัน 15 องศา เวลาจะแตกต่างกัน 1 ชั่วโมง ดังนั้นที่เส้นศูนย์สูตร ระยะทางที่ตำแหน่งเส้นแวงแตกต่างกัน 15 องศาคือ 40074  15/360 = 1700 km หรือกล่าวอีกนัยหนึ่งคือถ้าคุณอยู่ที่เส้นศูนย์สูตรแล้วเดินทางไปทางตะวันออกหรือตะวันตก (ทิศใดทิศหนึ่ง) เป็นระยะทาง 1700 km เวลาท้องถิ่น ณ ตำแหน่งที่คุณอยู่จะแตกต่างจากเวลาท้องถิ่นของตำแหน่งที่คุณเดินทางอยู่ 1 ชั่วโมง (ถ้าคุณเดินทางไปทางทิศตะวันตกด้วยความเร็ว 1700 km/hr คุณจะพบว่าเวลาท้องถิ่นที่คุณอยู่จะหยุดนิ่งไม่เปลี่ยนแปลง)

จากการที่ 1 ชั่วโมงมี 60 นาที ดังนั้นตำแหน่งที่เวลาท้องถิ่นแตกต่างกัน 1 นาทีจะอยู่ห่างกัน 1700 km/60 min = 27.83 km

จากการที่ 1 นาทีมี 60 วินาที ดังนั้นตำแหน่งที่เวลาท้องถิ่นแตกต่างกัน 1 วินาทีจะอยู่ห่างกัน 27.83 km/60 sec = 0.464 km หรือประมาณ 464 เมตร

ดังนั้นถ้านาฬิกาบอกเวลาผิดพลาดไปเพียง 1 วินาที ก็จะทำให้ระบุตำแหน่งบนผิวโลกผิดพลาดไปได้เป็นระยะทางประมาณ 464 เมตร

ระยะทาง 464 เมตรนั้น สำหรับคนที่อยู่บนบกอาจไม่รู้สึกอะไร เพราะสามารถปรับแก้ไขได้โดยการสังเกตกับภูมิประเทศรอบข้าง แต่สำหรับผู้ที่เดินเรือในทะเลแล้วอาจส่งผลถึงการเดินเรือเข้าร่องน้ำที่ผิดพลาด ด้วยเหตุนี้ความเที่ยงตรงของเวลาจึงเป็นสิ่งสำคัญของชาวเรือมาก (ทีนี้พอจะเดาได้หรือยังว่าทำไมจึงต้องให้กรมอุทกศาสตร์ กองทัพเรือเป็นผู้รักษาเวลามาตรฐานประเทศไทย) และยิ่งในปัจจุบันมีระบบบอกพิกัดด้วย GPS แล้ว ความเที่ยงตรงของนาฬิกาจึงเป็นสิ่งสำคัญมาก (หนังเจมส์ บอนด์ตอนหนึ่งก็เคยนำเรื่องการทำให้การบอกพิกัดด้วย GPS ผิดพลาดไปทำเป็นพล็อตเรื่อง)

มีอีกหน่วยหนึ่งที่ผู้ที่เกี่ยวข้องกับการเดินทางทางทะเลหรืออากาศยานใช้กันคือหน่วยความเร็วที่เรียกกันว่านอต (knot) ซึ่ง

1 knot = 1 nautical mile/hour และ
1 nautical mile (ไมล์ทะล) = 1.8520 km หรือ 1.1508 mile

ระยะทาง 1 ไมล์ทะเลคือระยะทางที่ตำแหน่งเส้นแวงบนผิวโลก ณ เส้นศูนย์สูตรแตกต่างกัน 1 ลิปดา (1 องศา (degree) มี 60 ลิปดา (minute) และ 1 ลิปดามี 60 ฟิลิปดา (second)) ซึ่งลองคำนวณได้จากการเอาค่าเส้นรอบวงของโลกที่เส้นศูนย์สูตร (40074 km) หารด้วย 360 องศา และหารต่อด้วย 60 ลิปดาก็จะได้ค่าตัวเลขข้างบน