ปัญหาการขึ้นสู่ขอบฟ้าของดวงอาทิตย์

สมมติว่าท่านลุกขึ้นจากที่นอนเมือเวลาตีห้าตรงเพื่อสังเกตดวงอาทิตย์
ขึ้นสู่ขอบฟ้าเวลานั้น เนื่องจากว่าแสงไม่ได้เดินทางในช่วงเวลาเพียงพริบตาเดียว
แต่จะต้องใช้เวลาช่วงหนึ่งในการเดินทางจากต้นกำเนิดเข้าสู่ตาของเรา ดังนั้นคำถาม
ของข้าพเจ้าคือท่นจะสามารถเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นเมื่อเวลาใดทแสงสามารถเดินทาง
ในเวลาชั่วพริบตาเดียวหรื่อไม่
เนื่องจากแสงเดินทางจากดวงอาทิตย์มายังโลกในเวลา 8 นาที ดังนั้น
เราอาจคิดว่าถ้าแสงเดินทางไปชั่วพริบตาเดียว เราจะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นเร็วกว่าเดิม
8 นาที นั่นคือเวลา 4 นาฬิกา 52 นาที ถ้าท่านคิดเช่นนี้ท่านจะต้องแปลกใจ
เพราะว่า คำตอบนี้ผิดอย่างเช่นเชิง เพราะว่ดวงอาทิตย์ขึ้นสู่ขอบฟ้าเมื่อโลกหัน
ไปยังบรรยากาศในด้านที่มีแสงอาทิตย์อยู่ก่อนแล้ว ดังนั้นแม้ว่าถ้าแสงเดินทาง
ในชั่วพริบตาเดียว เราก็ยังคงเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นสู่ขอบฟ้าในเวลาตีห้าเหมือนเดิม
ถ้าหากคิดรวมถึงสิ่งที่เรียกว่า "การหักเหของบรรยากาศ" เราจะได้
ผลที่น่าทึ่งมากกว่านั้น การหักเหทำให้แสงเดินทางเป็นเส้นโค้ง ดังนั้นทำให้เราสามารถ
เห็นดวงอาทิตย์ก่อนที่ดวงอาทิตย์จะขึ้นสู่ขอบฟ้าจริงๆ แต้ถ้าหากแสงเดินทาง
ในเวลาชั่วพริบตาเดียว จะไม่มีการหักเหเกิดขึ้นเพราะการหักเหเกิดจากความเร็ว
ที่แตกต่างกันของแสงที่เคลื่อนที่ผ่านตัวกลางต่างๆกัน และถ้าไม่มีการหักเหเราจะเห็น
ดวงอาทิตย์ขึ้นสู่ขอบฟ้าช้ากว่าความจริงเล็กน้อย คือ จาก 2นาทีไปจนกระทั่งหลายๆนาที
หรือมากกว่านั้น (ในบริเวณละติจูดทางขั้วโลก) ทั้งนี้เพราะการเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นสู่
ขอบฟ้านั้นขึ้นอยู่กับเส้นรุ้ง อุณหภูมิของอากาศและปัจจัยอื่นๆอีกหลายอย่าง ดังนั้นถ้า
แสงเดินทางในชั่วเวลาเพียงพริบตาเดียว เราจะเห็นดวงอาทิตย์ขึ้นช้ากว่าที่เป็นอยู่ทุกวันนี้
ซึ่งจะเห็นว่าเป็นเรื่องขัดกันอย่างน่าประหลาด
ท่านจะพบสิ่งที่แตกต่างกันมากขึ้นถ้าท่านสังเกตดวงอาทิตย์โผล่จากขอบฟ้า
ด้วยกล้องโทรทรรศน์ และถ้าแสงเดินทางในเวลาชั่วพริบตาเดียวแล้ว ท่านจะเห็นดวงอาทิตย์
ก่อนความเป็นจริง 8 นาที
ที่มา สำนักงานคณะกรรมการวิจัยแห่งชาติ