สุริยวิถีหรือเส้นทางที่ดวงอาทิตย์ปรากฏเคลื่อนที่ไปบนวงกลมท้องฟ้า

            เป็นที่ทราบกันดีในปัจจุบันว่า โลกโคจรไปรอบดวงอาทิตย์โดยย้อนกลับมาถึงที่เดิมในเวลา ๑ ปี ทางโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี และดวงอาทิตย์อยู่ที่จุดโฟกัสอันหนึ่งของวงรีนี้ ซึ่ง เกือบจะเป็นวงกลม ในการพิจารณาเบื้องต้น เราอาจถือเอาว่าวงโคจรของโลกนี้เป็นวงกลมโดย ประมาณได้


            โลกโคจรไปรอบดวงอาทิตย์ตามเส้นทาง abcdea และในขณะ เดียวกันก็หมุนไปรอบตัวเองครบรอบในเวลา ๑ วัน ด้วยเส้นแกนของการหมุนรอบตัวเองนี้จะไม่ เปลี่ยนทิศทาง และจะชี้ไปในทิศทางเดิมในอวกาศอยู่เสมอในขณะที่โลกเคลื่อนที่ไปตามเส้นทาง รอบดวงอาทิตย์ นอกจากนั้นระนาบของวงทางโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ก็คงที่ด้วยแกนหมุน รอบตัวของโลกจะเอียงทำมุม ๖๖° ๓๓ข กับระนาบนี้คงที่ หมายความว่าระนาบเส้นศูนย์สูตรของ โลกจะเอียงทำมุม ๙๐° - ๖๖° ๓๓' = ๒๓° ๒๗' กับระนาบของวงทางโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ ซึ่งเราเรียกว่า ระนาบสุริยวิถี (ecliptic plane)

            สำหรับผู้สังเกตการณ์ซึ่งอยู่บนพื้นโลก และถือเอาว่าโลกอยู่นิ่ง การเคลื่อนที่ของโลกรอบ ดวงอาทิตย์ จะสะท้อนปรากฏบนทรงกลมท้องฟ้าเป็นการเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์ผ่านหมู่ดาวซึ่ง ปรากฏเป็นฉากหลัง (background stars) ไป และย้อนกลับมาครบรอบในเวลา ๑ ปี เส้นทางโคจร ปรากฏของดวงอาทิตย์บนทรงกลมท้องฟ้านี้เรียกว่า สุริยวิถี (ecliptic) ซึ่งเป็นวงกลมใหญ่ที่ตัดกับ ศูนย์สูตรท้องฟ้าที่จุดสองจุดห่างกัน ๑๘๐° เป็นมุม ๒๓° ๒๗'


            ในภาพกำหนดให้ ABCD เป็นสุริยวิถี บนทรงกลมท้องฟ้าที่เขียนขึ้นรอบผู้สังเกตการณ์ O ให้ C เป็นตำแหน่งปรากฏของดวงอาทิตย์ในขณะนั้น ในภาพนี้ได้ซ้อนภาพของวงทาง โคจรของโลกและผู้สังเกตการณ์ O รอบดวงอาทิตย์ไว้ด้วย โดยกำหนดให้ดวงอาทิตย์อยู่ตามแนว OC ที่ต่อออกมาทางขวามือ ทรงกลมท้องฟ้านั้นได้ย่อส่วนลงมาให้เล็กเขียนแผนภาพได้ สมมุติว่า ขณะนี้เป็นวันที่ ๒๒ มิถุนายน แกนหมุนของโลกเอียงเข้าหาดวงอาทิตย์เต็มที่ทำมุม ๖๖° ๓๓' กับ ระนาบสุริยวิถี โดยหันขั้วเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ ระนาบศูนย์สูตรของท้องฟ้า EBFD จะเอียงทำ มุม ๒๓° ๒๗' กับระนาบสุริยวิถี จะเห็นได้ว่าในวันนี้ดวงอาทิตย์จะปรากฏบนท้องฟ้าห่างจากเส้น ศูนย์สูตรของท้องฟ้ามากที่สุดวัดระยะทาง CF ได้เป็นมุม ๒๓° ๒๗'

            โลกโคจรไปรอบดวงอาทิตย์ในเวลาประมาณ ๓๖๕.๒๕ วัน ดังนั้น ในวันหนึ่งๆ จะโคจร ไปเป็นระยะทาง ๑° เมื่อถือเอาว่าโลกอยู่นิ่งผู้สังเกตการณ์บนโลกจะเห็นว่าดวงอาทิตย์มีการเคลื่อน ที่ปรากฏไปบนท้องฟ้าประมาณวันละ ๑° ในเวลา ๓ เดือน ดวงอาทิตย์จะปรากฏเคลื่อนที่ไปอยู่ที่ จุด D คือไปได้ ๙๐° จาก C ไป D ซึ่งอยู่บนเส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้าในวันที่ ๒๓ กันยายน ดวง อาทิตย์จะเคลื่อนถึงจุด A ซึ่งอยู่ตรงข้ามกับจุด C บนระนาบสุริยวิถีในวันที่ ๒๒ ธันวาคม ในวันนี้ ดวงอาทิตย์จะเคลื่อนที่ไปอยู่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้ามากที่สุดเป็นระยะ AE คือ ๒๓° ๒๗ข และอยู่ทางท้องฟ้าภาคใต้ และอีก ๓ เดือนต่อมา ดวงอาทิตย์ก็จะได้เคลื่อนที่มาตามเส้นทาง AB และมาถึงจุด B บนเส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้าในวันที่ ๒๑ มีนาคม เมื่อผ่านตำแหน่งนี้ไปแล้ว ดวง อาทิตย์ก็จะโคจรตามเส้นทาง CB กลับมาถึงจุด C ตามเดิมและครบรอบอีกในวันที่ ๒๒ มิถุนายน

            เราพิจารณาภาพข้างล่าง โดยยึดเอาระนาบขอบฟ้าของผู้สังเกตการณ์ซึ่งอยู่ที่ละติจูด ๑๕° เหนือเป็นหลัก ในกรณีนี้แกนของท้องฟ้าจะทำมุม ๑๕° กับระนาบขอบฟ้า และขั้วเหนือของท้อง ฟ้าจะสูงจากจุดเหนือ ๑๕° ภาพนี้กำหนดว่าเป็นวันที่ ๒๑ มีนาคม ดวงอาทิตย์ปรากฏอยู่ที่จุดตัดกันของสุริยวิถีกับเส้นศูนย์สูตรท้องฟ้า สำหรับผู้สังเกตการณ์ในตอนรุ่งเช้าของวันนี้ดวงอาทิตย์จะ ปรากฏขึ้นจากขอบฟ้าตรงจุดตะวันออกพอดี การหมุนรอบตัวเองของโลกจะให้ปรากฏเสมือนว่า ดวงอาทิตย์โคจรข้ามท้องฟ้าไปตามเส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้า และกลับลงสู่ขอบฟ้าตรงจุดตะวันตก พอดีในตอนเย็น ในวันนี้กลางวันและกลางคืนจะมีความยาวเท่ากัน

            การปรากฏเคลื่อนที่ของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้า สำหรับผู้ที่อยู่บริเวณละติจูด ๑๕°เหนือ อาจแสดงได้ตามภาพในหน้าถัดไป ซึ่งในภาพเรากำหนดให้ผู้สังเกตการณ์อยู่ที่จุดใจกลางของระนาบ ขอบฟ้าซึ่งได้แสดงทิศต่างๆ ไว้ด้วย ตามภาพนี้ทิศเหนืออยู่ทางขวามือของหน้ากระดาษ ในวันที่ ๒๑ มีนาคม และวันที่ ๒๓ กันยายน ดวงอาทิตย์อยู่ที่เส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้า จะปรากฏขึ้นที่ขอบ ฟ้าตรงจุดตะวันออกพอดี และเคลื่อนที่สูงขึ้นตามเส้นทางที่เขียนไว้ เมื่อถึงตอนเที่ยงวัน ดวง อาทิตย์จะขึ้นถึงเส้นเมริเดียนซึ่งเป็นวงกลมใหญ่ ผ่านจุดเหนือใต้ ขั้วเหนือใต้ของท้องฟ้า และจุด เหนือศีรษะ ในขณะนี้ดวงอาทิตย์จะอยู่ห่างจากจุดเหนือศีรษะไปทางใต้ ๑๕° เท่ากับที่ขั้วเหนือ ของท้องฟ้าอยู่สูงจากจุดเหนือที่ขอบฟ้า ๑๕° เช่นกัน

            ในวันที่ ๒๑ มิถุนายน ดวงอาทิตย์โคจรไปบนทรงกลมท้องฟ้าถึงจุดที่อยู่ห่างจากเส้นศูนย์ สูตรของท้องฟ้ามากที่สุด ในวันนี้ดวงอาทิตย์จะขึ้นจากขอบฟ้าทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือและ ปรากฏเคลื่อนที่ (เนื่องจากการหมุนรอบตัวเองของโลก) ไปตามวงกลมเล็กซึ่งขนานและอยู่ห่าง จากศูนย์สูตรของท้องฟ้า ๒๓° ๒๗ข โดยเหตุที่แกนหมุนของท้องฟ้าเอียงทำมุม ๑๕° กับระดับราบ มากกว่าครึ่งหนึ่งของเส้นรอบวงของวงกลมเล็กนี้จะอยู่เหนือระนาบขอบฟ้า ซึ่งหมายความว่าดวง อาทิตย์จะปรากฏอยู่เหนือขอบฟ้านานกว่า ๑๒ ชั่วโมง กล่าวคือกลางวันยาวกว่ากลางคืน


ในระหว่างวันที่ ๒๑ มีนาคม กับวันที่ ๒๑ มิถุนายน กับทั้งภายหลังวันที่ ๒๑ มิถุนายน จนถึงวันที่ ๒๓ กันยายน ดวงอาทิตย์จะปรากฏบนท้องฟ้าในระหว่างเส้นทางที่กล่าวมาแล้วทั้งสอง


ในวันที่ ๒๑ มิถุนายน นี้ ดวงอาทิตย์จะปรากฏเดินทางข้ามเมริเดียนตอนเที่ยงวันในตำแหน่ง ที่ห่างจากเส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้า ๒๓° ๒๗' หรือห่างจากจุดเหนือศีรษะ ๒๓° ๒๗' -๑๕° = ๘° ๒๗' ไปทางทิศเหนือ

            สำหรับวันที่ ๒๒ ธันวาคม นั้น ตรงข้ามกับวันที่ ๒๑ มิถุนายน ดวงอาทิตย์ได้โคจรลงสู่ ภาคใต้ของท้องฟ้าและอยู่ห่างมากที่สุดจากเส้นศูนย์สูตรของท้องฟ้าเป็นระยะทาง ๒๓° ๒๗' ใน วันนั้นดวงอาทิตย์จะปรากฏขึ้นจากขอบฟ้าทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ ผ่านเมริเดียนห่างจากจุดเหนือ ศีรษะ ๒๓° ๒๗' +๑๕° = ๓๘° ๒๗' ไปทางใต้ และลงสู่ขอบฟ้าทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ ทาง เดินปรากฏของดวงอาทิตย์ในวันนี้และในฤดูนี้เรียกว่า "ตะวันอ้อมข้าว"

ถ้าผู้สังเกตการณ์ที่ละติจูด ๑๕°เหนือ นอนหงายเอาศีรษะหันไปทางทิศเหนือขอบฟ้า เขาก็อาจเขียนได้เป็นวงกลมตามภาพในหน้า ๖๐ ทรงกลมท้องฟ้าครึ่งซีกซึ่งอยู่เบื้องบนก็จะปรากฏ เป็นพื้นที่ภายในวงกลมนี้ ในภาพนี้ได้เขียนแนวทางเดินปรากฏของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าสำหรับ วันที่ ๒๑ มิถุนายน วันที่ ๒๑ มีนาคม กับวันที่ ๒๑ กันยายน และวันที่ ๒๓ ธันวาคม