ถอดความมาจาก http://en.wikipedia.org/wiki/Longitude โดย Nicola

           คำถามก็คือ อยากรู้เรื่องเวลาของที่ต่าง ๆ บนโลก เราก็ต้องมาเรียนรู้ ความรู้เรื่องพื้นฐาน เพื่อจะได้ เอาไปใช้ ประยุกต์ใช้

            โลก เป็นลักษณะเกือบกลม เขาแบ่งพื้นที่ต่าง ๆ บนโลก โดยอาศัยลากเส้นในแนวนอน หรือที่เรียกว่า latitude (แลตติจูด -เส้นรุ้ง) ตรงเส้น ศูนย์สูตร มีค่าเป็นศูนย์(หรือเรียกว่า equator) เส้นที่ลากขนาน เหนือ ต่อเส้นศูนย์สูตร มีจำนวน 90 เส้น แต่ละเส้น ก็เรียกเป็นองศา คือ 1 - 90 องศาเหนือ (N) ที่ 90 เหนือ ก็คือ ขั้วโลกเหนือ ใต้ ต่อเส้น equator ก็เป็น 1 - 90 องศาใต้ (S) มีตัวเลขที่น่าจำก็คือว่า แต่ละ องศา เช่น
จาก 1 ไปยัง 2 องศานี้ จะเป็นระยะทาง เท่ากับ 60 ไมล์ทะเล (nautical mile) หรือ 111 กม.  มันคือ เส้นที่ลากขนานกับเส้น ศูนย์สูตร
(http://www.seal2thai.org/sara/sara062.htm)
(http://my.thaimail.com/mywebboard/readmess.php3?user=mr.neo&idroom=2&idforum=56&login=&keygen=&nick=)

(ภาพจาก academic.brooklyn.cuny.edu/.../longlatquiz1.html)

           

            แต่เส้นที่เราสนใจนี้ เรียกว่า เส้น longitude (ลองกิจูด - เส้นแวง) คือ เส้นที่ลากจากจุดยอดของเหนือสุดของโลก (ขั้วโลกเหนือ)
ลงล่าง มาจนจรดล่างสุดของโลก (ขั้วโลกใต้)

            เส้น longitude นี้ เขาใช้ภาษากรีกแทนด้วยอักษร ที่เรียกว่า lambda (แลมด้า) มันเป็นตัวบ่งบอกตำแหน่งบนพื้นโลก ในแนวตะวันตก-ตะวันออก ต่อเส้นเส้นมาตรฐาน หรือที่เรียกว่า Prime Meridian คือ เป็นเส้นที่ทุกคนยอมรับว่า ให้เป็นมาตรฐานว่า อยู่ที่ ตำแหน่ง 0 (ศูนย์) ซึ่งนานาชาติ ได้ตกลงยอมรับกันเมื่อ ปี 1884 โดยให้เส้นที่ลากผ่านเมือง Greenwich (อ่านว่า กรี(น)นิช) เป็นเส้น 0 มันบ่งว่า มีเส้นทางตะวันออก และ ตะวันตก ต่อเส้นนี้ จะมีเส้น ตะวันออก จาก 0 ถึง +180 (E) และ มีเส้นไปทางตะวันตกของ เส้น 0 คือ 0 ถึง -180 (W) ฉะนั้น เส้นที่ลากผ่าน 0 องศา ก็จะอยู่ตรงข้ามกับเส้น 180    กล่าวคือ เส้น longitude  0 (จะต้องเป็นเส้นที่ลากผ่านเมือง Greenwich ซึ่งจะอยู่แถวเมือง ลอนดอน) และ เส้น ที่ 180 (E หรือ W) นั้นอยู่ที่กลางมหาสมุทร แปซิฟิก และเส้น 180 นี้ คือเส้นแบ่งวัน (หรือ ที่เรียกว่า international date line)

            ยกตัวอย่าง กทม. อยู่ราว ประมาณ longitude 100 degree 30' E (แถมให้ด้วยว่า กทม. นั้น อยู่ เส้นแลตติจูด ที่ 13 degree 45' N)
ประเทศไทย ใช้ ตำแหน่ง 105 E เป็นหลัก

            ให้นึกถึงว่า เหมือนเรามองผลส้มที่ปอกเปลือกออก แต่ละกลีบของส้มนั้น มี รอยแยก นั่นก็เปรียบเสมือน เส้น longitude ที่ลาก จาก เหนือ ลง ใต้หากเรามองจากข้างบนของโลก จะเห็นว่ามันเป็น วงกลม ซึ่งมีเส้นแบ่งทั้งสิ้น 360 ( 180 + 180 ) เส้น (เหมือนเป็นกลีบส้ม แต่ ละเอียดกว่า)
ซึ่งเราเรียกว่า มี 360 degrees แต่ละ ดีกรี ก็แบ่งเป็น 60 minutes (ใช้ ' แทน minute) ในแต่ละ minute ก็แบ่งเป็น 60 seconds (ใช้ " แทน second)

            เส้นแบ่งนี้มันห่างจากกันมากที่สุด ที่ตรงเส้นศูนย์สูตร( ระยะทางตรงนี้ คือ 111 กม. ) และ จะแคบ คือมันสอบเข้าหากัน ตรงขั้วโลก (ระยะทาง คือ 0) การหาระยะทางระหว่างสองเส้นนี้ในระดับที่เหนือ หรือใต้ ต่อเส้นศูนย์สูตร อาศัย สูตร 111 คูณ cosine ณ latitude นั้น ดังนั้น คนที่อยู่บนเส้นนี้ จากเหนือถึงใต้ จะอยู่ในช่วงเวลาของวันเวลาเดียวกันหมดเลย

            เส้น longitude ณ จุดใดๆ สามารถคำนวณหาโดยหาเวลาแตกต่างระหว่าง จุดสองจุด เมื่อเรามี วงกลม ซึ่งแบ่ง ได้ 360 ดีกรี และหนึ่งวัน มี 24 ชม. (โลกหมุนรอบ หนึ่งรอบ ครบ 360 ดีกรี) ดังนั้น ดวงอาทิตย์ เดินทาง = 360 degrees / 24 hrs คือ 15 degree / ชม. นี่ คือ 1 time zone
หรือจะกล่าวอีกแนวหนึ่งว่า 60 นาที คลุม 15 degree ของเส้น latitude ฉะนั้น ความห่างกันระหว่าง หนึ่งเส้น latitude = 4 นาที (60 / 15 = 4)

            time zone คือ บริเวณของพื้นโลกที่ครอบคลุมโดยเส้นที่ ห่างกัน 15 ดีกรีที่ใช้เวลาเดียวกันยกตัวอย่างในแถบตะวันออกเฉียงใต้ นี้ พม่า ไทย ลาว เวียตนาม ก็จะอยู่ใน time zone เดียวกัน คือ เวลาเดียวกัน เนื่องจากครอบคลุม อยู่ใน ระยะ 15 ดีกรี ของเส้นแวง

            จากความรู้อันนี้ เราก็แบ่งเวลาบนโลก( time zone) ได้ ทางตะวันออก ได้ 12 time zones (คือ แบ่งได้ 12 ช่วงเวลา และ ทางตะวันตก ก็ได้ 12 time zones เช่นกัน (15 degrees คูณ 12 ชม. ก็จะได้ 180 องศา)

            ในทางกลับกัน หากเรารู้คร่าวๆ ว่าเมืองไทย (จากข้างบน กทม. อยู่ที่ 100 degrees E) เราอยากว่า เราอยู่ ที่ เวลาช่วงใหน( time zone ) เมื่อเทียบกับ มาตรฐาน เราก็พอหาได้ คร่าวๆ ว่า 100 / 15 = +6.xxx คือ หก ช่วงเวลา จาก เส้น 0 (คือ Greenwich Mean Time GMT)

            จากอันนี้เราก็พอสรุปได้ว่า หากทาง นคร London (หรือ Greenwich) เป็นเวลาเที่ยง เวลาของเมืองไทย ก็จะ เป็น เที่ยง + 6 นั่นก็คือ 18.00 น. (บวก แปลว่า ก่อน เวลามาตรฐาน คือ ที่ เส้น 0)

            หรือ อีกตัวอย่าง คือ นครชิคาโก อยู่ที่ 87 degrees 37' W ฉะนั้น - 87 / 15 = - 5.8 ( ที่ได้ ลบ เพราะ นครชิคาโกนั้นอยู่ทางฝั่งตะวันตกของเส้น 0 ซึ่งก็คือ เกือบ 6 time zones)

            ฉะนั้น ขณะที่เป็นเที่ยงวัน(12.00 น.) ที่ นคร London ที่นคร Chicago จะเป็น เวลา เกือบ 06.00 น. (หรือในเวลาเช้าตรู่) กทม. จะเป็น 18.00 น. ซึ่งก็หมายความว่า กทม. อยู่แทบตรงกันข้ามกับนครชิคาโกเลย

            ในทางตรงกันข้าม หากเรารู้เวลาท้องถิ่น ณ ที่ใดที่หนึ่งเมื่อเทียบกับเวลามาตรฐาน (เส้น 0) เราก็สามารถคำนวณหาตำแหน่งของเราในรูปแบบของ เส้น latitude ที่เท่าไรก็ได้ เช่นกัน   นั่นคือ ความรู้เรื่อง เส้น latitude

ประวัติ ความเป็นมา
            การคิดค้น ค้นหา วิธีแก้ปัญหา เรื่องการเดินทางในยุคบุกเบิก การวัดเส้น latitude นี้ มีความสำคัญ ในการสร้าง แผนที่ และการเดินเรือ เป็นอย่างยิ่ง ในประวัติศาสตร์ ความรู้ด้านนี้ ได้เอามาใช้เพื่อความปลอดภัยในด้านการเดินเรือ ซึ่งต้องอาศัยความรู้ในเรื่อง เส้นรุ้ง และ เส้นแวง   เส้นรุ้งหาได้ง่าย โดยอาศัยมุม เงย ที่ทำกับดาวเหนือ หรือ ตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ตอนเที่ยง ส่วนสำหรับเส้นแวงนั้น ใช้บอกตำแหน่งในแนวนอน เช่น ตำแหน่งของเรือในทะเล หรือ มหาสมุทร ที่ออกไปจากฝั่ง  ในการเดินเรือยุคบุกเบิกนั้น นักเดินเรือ อาศัยตำแหน่งที่คงที่ ที่สามารถหาได้ ตำแหน่งสุดท้าย เช่น กระโจมไฟ  หรือภูมิประเทศเป็นหลักอ้างอิง วิธีนี้เรียกว่า Dead reckoning (DR) (http://en.wikipedia.org/wiki/Dead_reckoning)
แล้วใช้ กะระยะทาง โดยใช้วิธีการ เช่น เวลา คูณ ความเร็ว ก็ทำให้พอทราบตำแหน่งของเรือ จะเห็นว่า นักเดินเรือ รุ่นบุกเบิก จะรู้ตำแหน่งของตนเอง พอคร่าวๆ ยิ่งการเดินทาง ระยะยาว ยิ่งมีความคลาดเคลื่อนสูงมาก ผลก็คือ ทำให้เรือล่มได้ เพราะไปชนหินโสโครก เนื่องจากไม่ทราบตำแหน่งตนเอง ในสภาพอากาศที่ไม่ดี

            การค้นพบการวัด หาตำแหน่งของ เส้นแวง อย่างถูกต้องนี้ นับเป็นการค้นพบที่สำคัญมากอันหนึ่งในสมัย ระหว่างปี ค.ศ. 1600 - 1700 ซึ่งค้นพบโดย จีโอแวนนี โดเมนิโก คาสซินี่ ( Giovanni Domenico Cassini ) ในปี ค.ศ. 1681 โดยอาศัยวิธีการของ กาลิเลโอ อย่างไรก็ดี การหาตำแหน่งเส้นแวง ( นั่นก็คือ ตำแหน่งของเรือ ใน มหาสมุทร ก็ยังยากอยู่) ผู้ที่แก้ปํญหานี้ คือ John Harrison

            การออกกฎหมายของรัฐสภาของอังกฤษ เรื่อง Longitude Act เพราะเนื่องมาจาก ในเดือน ตุลาคม ปี 1707 กองเรือของราชนาวีอังกฤษล่ม ที่แถว Scilly ทำให้กลาสีกองเรือและผู้การเรือ เสียชีวิตไป สองพันกว่าคน ทางสภาของอังกฤษ จึงออกกฎหมายประกาศให้รางวัล สำหรับคนที่คิดค้น หรือ หาวิธีแก้ ไม่ให้มีเหตุการณ์อย่างนี้อีก โดยตั้งรางวัลให้ สองหมื่นปอนด์ คณะกรรมการ มี จากหลาย ๆ หน่วย เช่น สมาคมดาราศาสตร์ สมาคมหลวง แม่ทัพเรือ ประธานรัฐสภา รวมถึง ศาสตราจารย์จาก มหาวิทยาลัย อ๊อกฟอร์ด และ เคมบริช

            มีกรรมการจากสมาคมดาราศาสตร์ ท่านหนึ่งคิดว่า การแก้ปัญหา น่าจะมาจากการใช้ ตาราง ที่บอกตำแหน่ง ดวงดาว และ พระจันทร์ มากกว่า จะใช้ เครื่องไม้ เครื่องมือในการวัด ซึ่งกรรมการท่านนี้ ต่อมาเป็นผู้ที่มีปัญหากับ John Harrison มาก

            John Harrison เป็นคนลูกช่างไม้ ไม่ได้รับการศึกษาสูง แต่เป็นคนที่สนใจ และมีความสามารถในทางช่างมาก สนใจเรื่องนาฬิกา เมื่อมีการประกาศรางวัลนี้ก็ทำให้สนใจ และได้ทุ่มเทในเรื่องนี้ตลอดชีวิตการทำงานของเขา

            จากในวัยหนุ่ม ก็เริ่มสร้างนาฬิกาที่เดินได้ 8 วัน (an eight day clock) โดยใช้ทำจากไม้หมดทุกชิ้นส่วน ต่อมาได้สร้างนาฬิกาที่ไม่ต้องใช้ น้ำมันหล่อลื่น นอกจากนี้ยังแก้ปัญหาความไม่เที่ยงตรงโดยสร้างก้านลูกตุ้มด้วยโลหะพิเศษ

            การแก้ปัญหา เรื่องการหาตำแหน่ง latitude นี้ John Harrison ใช้วิธีง่ายๆ คือ ให้เปรียบเทียบเวลาของตำแหน่งหนึ่ง กับเวลา ณ ตำแหน่งมาตรฐาน (ในที่นี้ เขาใช้ เวลา ที่ Greenwich) เพราะเมื่อรู้ความต่างของเวลา ก็สามารถ รู้ ว่าขณะนั้น เรืออยู่ที่ เส้นแวงไหน (อย่าลืมว่า หนึ่งเส้นแวง เวลาห่างกัน 4 นาที)

            ปัญหาก็คือ ต้องมีนาฬิกาที่เที่ยงตรง สิ่งที่ John Harrison ต้องการทำ ก็คือ สร้างนาฬิกาที่เอาไว้ใช้ในการเดินเรือที่เที่ยงตรง ในปี 1735 John สร้างเครื่องรุ่นแรก สร้างด้วยทองเหลือง และไม้ หนัก 72 ปอนด์ นาฬิกานี้ได้ทดสอบโดยใช้กับเรือที่เดินทางไปยังกรุงลิสบอนด์ ประเทศสเปน ทำให้ John ได้รางวัลมา 500 ปอนด์ ในฐานะที่ได้ค้นพบวิธี ต่อมา John ได้พยายามปรับปรุง และดัดแปลงให้ดีขึ้น เที่ยงตรงขึ้นและให้ขนาดเล็กลง

            ในปี 1739 ก็ได้ ตัวที่สองมา อยากไรก็ดีได้พยายามทำจนได้รุ่นที่สามในปี 1749 จากรุ่นนี้ทำให้เขาได้รับรางวัลจากราชสมาคมของอังกฤษ  ในปี 1759 John ได้ทำรุ่นที่สี่ขึ้นมา และตั้งใจจะเอาส่งเข้าเพื่อรับรางวัล   รุ่นนี้มีขนาดใส่กระเป๋าได้ นาฬิกานี้ได้ถูกนำไปทดสอบโดยเอาขึ้นเรือหลวง Deptford เดินทางจากเมือง Portsmouth ไปยัง Jamaica ลูกชายของ John Harrison ชือ William เป็นผู้ติดตามมาด้วยเพื่อให้แน่ใจว่านาฬิกาได้รับการไขลานทุกวัน   เรือออกเดินทางเดือนพฤศจิกายน 1761 ไปถึง Jamaica วันที่ 26 มีนาคม 1762 ระหว่างเดินทางลูกชายของ John Harrison ที่ชื่อ William ได้แสดงการหาตำแหน่งของเรือว่า อยู่ที่เส้นแวงที่เท่าไรโดยเทียบเวลาที่เที่ยงตรง ของที่ Greenwich ขณะเดียวกัน ก็อาศัย ตำแหน่งดวงดาว หรือ ดวงอาทิตย์ หาเวลาของตำแหน่งของเรือขณะนั้น จากนั้นก็ใช้ข้อมูลมาหาเส้นแวงได้

            เมื่อเรือมาถึงจุดหมายปลายทาง พบว่าการคำนวณตำแหน่งจากใช้นาฬิกา ผิดไปเพียง 1' 54" (1 ลิบดา 54 พิลิบดา) หรือ เท่ากับ 18 ไมล์ ซึ่งน้อยกว่า ที่กฎใน Latitude Act กำหนดไว้ ( ให้คลาดเคลื่อนได้ไม่มากกว่า 30 ไมล์) แต่เมื่อ John Harrison ไปขอรางวัล ปรากฏว่ากรรมการจากสมาคมดาราศาสตร์ คิดว่าเป็นความฟลุ้ก และไม่คิดว่าเครื่องมือจะสามารถทำงานได้ถูกต้อง John จึงไปร้องเรียนต่อรัฐสภา  ทางสภาของรัฐจึงออกกฎหมายออกมา ให้รางวัลเป็นจำนวน 5,000 ปอนด์ แต่ John ก็ยังไม่พอใจ เพราะคิดว่า ตนเองควรได้รางวัลทั้งหมด

            ดังนั้น ในปี 1764 เขาจึงทดลองอีกครั้ง เพื่อเป็นการพิสูจน์ว่าไม่ได้ฟลุ้ก โดยเป็นการเดินทางจากอังกฤษ ไปยังเกาะ Barbados ในทะเล
คาริบเบียน พบว่าการเดินทางครั้งนี้คลาดเคลื่อนน้อยกว่า 10 ไมล์ ซึ่งถือว่าแม่นยำมาก อย่างไรก็ดีคณะกรรมการก็ยังปฏิเสธที่จะให้รางวัล ต่อ John แม้จะรับว่า เครื่องของ John นั้นทำงานได้จริง แต่สภาก็เข้ามาช่วยโดยออกกฎหมายมาอีกฉบับ จ่ายเงินรางวัลให้ John อีก 10,000 ปอนด์ โดยตั้งข้อแม้ว่า John จะต้องเผยวิธีการสร้างเพื่อให้คนอื่นพิสูจน์ว่าเป็นไปได้จริง  มีผู้เอาแบบอย่างของไปสร้างรวมทั้งนักเดินเรือที่มีชื่อที่เรารู้จัก คือ กัปตัน James Cook ได้เอาไปใช้ ระหว่างปี 1772 - 1774

            ในขณะเดียวกัน เขายังได้เอา นาฬิกานี้ ไปให้  King William III ที่ครองราชย์อยู่ขณะนั้นใช้ทดลอง เพราะเป็นที่ทราบกันแล้วว่าพระเจ้าแผ่นดินองค์นี้ชอบและสนพระทัยในเรื่องทางวิทยาศาสตร์ ซึ่งพระองค์ก็พบว่ามันทำงานได้อย่างเที่ยงตรงจริง ๆ ดังนั้น ในปี 1773 พระองค์จึงได้ ไปขอร้องต่อนายกรัฐมนตรี Lord North ในนามของ John Harrison ทำให้เขาได้รางวัลมาอีก 8,750 ปอนด์ ซึ่งเท่ากับจำนวนเงินรางวัลทั้งหมด แต่ทางกรรมการ ก็ไม่ยอมรับว่า John Harrison เป็นผู้ชนะรางวัล

            เมื่อกัปตัน James Cook กลับมาจากการเดินทาง ในทะเลใต้ (คือ หมู่เกาะ ต่างๆ ในมหาสมุทรแปซิฟิก) เขาสามารถ กำหนดตำแหน่งของ เกาะต่างๆอย่างถูกต้องโดยอาศัยนาฬิกา ที John Harrison สร้างขึ้นมา เพราะในการเดินทางครั้งที่สาม และ ครั้งสุดท้าย เขาก็นำเครื่องมือเดียวกัน ไปใช้อีก ซึ่ง John Harrison ถือว่าเป็นการพิสูจน์เครื่องมือที่เขาประดิษฐ์ขึ้นมา