“หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พุทธศักราช 2551” ได้กำหนดให้นักเรียนชั้น ป.6 มีความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับปรากฏการณ์ต่างๆ ทางดาราศาสตร์ ดังใจความตอนหนึ่งที่ระบุไว้ว่า (หน้าที่ 88)
(นักเรียนชั้น ป.6) สร้างแบบจำลองและอธิบายการเกิดฤดู ข้างขึ้นข้างแรม สุริยุปราคา จันทรุปราคา และนำความรู้ไปใช้ประโยชน์
อันที่จริง แนวคิดเหล่านี้มีความซับซ้อนมากนะครับ ผมจะลองวิเคราะห์สักแนวคิดหนึ่ง ผมเลือก “การเกิดฤดู” แล้วกันนะครับ
วิกีพีเดียอธิบายเกี่ยวกับฤดูไว้ดังนี้ครับ
(ฤดู)เป็นช่วงเวลาในแต่ละปี … ตามสภาพอากาศที่เปลี่ยนแปลงไป […] ฤดู…เกิดขึ้นเนื่องจากการเอียงของแกน(หมุนของ)โลก ที่เอียงทำมุมประมาณ 23.5 องศากับระนาบการ(โคจร)ของโลก(รอบดวงอาทิตย์) (ซึ่ง)ส่งผลให้…เวลาในช่วงกลางวันและ(ในช่วง)กลางคืน รวมถึงการดูดซับพลังงานจากดวงอาทิตย์ แตกต่างกันไปในแต่ละช่วงของปี นั่นคือ ในช่วงที่ซีกโลกเหนือหัน เข้าหาดวงอาทิตย์ ซึ่งถือว่าเป็นช่วงฤดูร้อนของซีกโลกเหนือ เนื่องจากได้รับพลังงานจากดวงอาทิตย์มากที่สุดและมีกลางวันที่ยาวนานที่สุด (ในขณะเดียวกัน) …ซีกโลกใต้จะห่างจากดวงอาทิตย์มากที่สุด นั่นคือเป็นฤดูหนาวของซีกโลกใต้ ซึ่งมีกลางวันที่สั้นที่สุด
ผมคิดว่า หากนักเรียนชั้น ป.6 จะเข้าใจการเกิดฤดูได้ นักเรียนเหล่านี้ต้องมีความเข้าใจพื้นฐานต่างๆ ดังนี้
- โลกหมุนรอบตัวเอง โดยใช้เวลาประมาณ 1 วัน/รอบ ในขณะเดียวกัน โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยใช้เวลาประมาณ 1 ปี/รอบ [อันนี้หมายความว่า นักเรียนต้องเข้าใจคำว่า “การหมุนรอบตัวเอง” และ “การโคจรของสิ่งหนึ่งรอบอีกสิ่งหนึ่ง”]
- แกนหมุนรอบตัวเองของโลกเอียงทำมุมประมาณ 23.5 องศา กับแนวตั้งฉากของระนาบการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ [อันนี้หมายความว่า นักเรียนต้องเข้าใจคำว่า “แกนหมุน” “วงโคจร” “ระนาบวงโคจร” “แนวตั้งฉากของระนาบวงโคจร” และ “การทำมุมใดๆ ระหว่างเส้นตรง 2 เส้น”]
- เนื่องจากดวงอาทิตย์เป็นแหล่งกำเนิดแสง แสงจากดวงอาทิตย์จึงเดินทางมายังโลก และสามารถเปลี่ยนไปเป็นความร้อนได้ [อันนี้หมายรวมถึงการเคลื่อนที่ของแสงที่เป็นเส้นตรง และการเปลี่ยนรูปพลังงาน]
- ในขณะที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ตำแหน่งของโลกในวงโคจรก็เปลี่ยนแปลงไป ความเอียงของแกนหมุนรอบตัวเองของโลก ทำให้ทั้งมุมและช่วงเวลาที่แสงอาทิตย์ตกกระทบ ณ บริเวณใดๆ บนโลก มีการเปลี่ยนแปลงไปตามแต่ละตำแหน่งของโลกในวงโคจร [อันนี้ต้องอาศัยความสามารถทางมิติสัมพันธ์ (Spatial Ability)]
- การเปลี่ยนแปลงของทั้งมุมและช่วงเวลาที่แสงอาทิตย์ตกกระทบ ณ บริเวณใดๆ บนโลก ทำให้อุณหภูมิ ณ บริเวณนั้น มีการเปลี่ยนแปลงไปตามแต่ละตำแหน่งของโลกในวงโคจร [อันนี้ต้องอาศัยความเข้าใจพื้นฐานเกี่ยวกับความสัมพันธ์ระหว่างความร้อนและอุณหภูมิ]
- การเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ ณ บริเวณใดๆ บนโลก ปรากฏเป็นฤดูต่างๆ ณ บริเวณนั้นบนโลก [อันนี้ต้องอาศัยการเชื่อมโยงระหว่างความเข้าใจต่างๆ ข้างต้นกับประสบการณ์ในชีวิตประจำวัน]
ตัวอย่างเช่น เมื่อเราพิจารณา ณ ตำแหน่ง A บนโลก เมื่อโลกโคจรอยู่ ณ ตำแหน่งที่ซึ่งดวงอาทิตย์อยู่ด้านขวามือ (ดังภาพข้างล่าง) แสงอาทิตย์จะตกกระทบ ณ ตำแหน่ง A ด้วยมุมค่าหนึ่ง ซึ่งมีค่าประมาณมุมฉากหรือมุม 90 องศา (เมื่อเรากำลังพิจารณาในขณะเวลาเที่ยงวันพอดี) นอกจากนี้ เมื่อพิจารณาช่วงเวลาที่ตำแหน่ง A ได้รับแสงอาทิตย์ เราจะพบว่า ในขณะที่โลกอยู่ ณ ตำแหน่งนี้ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ตำแหน่ง A จะมีช่วงเวลาที่ได้รับแสงอาิทิตย์ (กลางวัน) มากกว่าช่วงเวลาที่ไม่ได้รับแสงอาทิตย์ (กลางคืน) [ลูกศรสีแดงอยู่ในบริเวณสีฟ้าอ่อนมากกว่าในบริเวณสีฟ้าแก่] ด้วยเหตุนี้ ตำแหน่ง A จึงมีอุณหภูมิสูงกว่าปกติ นั่นหมายความว่า ตำแหน่ง A กำลังอยู่ในช่วงฤดูร้อน
แต่ ณ ตำแหน่ง A เดียวกัน เมื่อโลกโคจรอยู่ ณ ตำแหน่งที่ซึ่งดวงอาทิตย์อยู่ด้านซ้ายมือ (ดังภาพข้างล่าง) แสงอาทิตย์จะตกกระทบ ณ ตำแหน่ง A ด้วยมุมค่าหนึ่ง ซึ่งไม่ใช่มุมฉาก (เมื่อเรากำลังพิจารณาในขณะเวลาเที่ยงวันพอดีเช่นกัน) นอกจากนี้ เมื่อพิจารณาช่วงเวลาที่ตำแหน่ง A ได้รับแสงอาทิตย์ เราจะพบว่า ในขณะที่โลกอยู่ ณ ตำแหน่งนี้ในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ตำแหน่ง A จะมีช่วงเวลาที่ได้รับแสงอาิทิตย์ (กลางวัน) น้อยกว่าช่วงเวลาที่ไม่ได้รับแสงอาทิตย์ (กลางคืน) [ลูกศรสีแดงอยู่ในบริเวณสีฟ้าอ่อนน้อยกว่าในบริเวณสีฟ้าแก่] ด้วยเหตุนี้ ตำแหน่ง A จึงมีอุณหภูมิต่ำกว่าปกติ นั่นหมายความว่า ตำแหน่ง A กำลังอยู่ในช่วงฤดูหนาว
การที่นักเรียนชั้น ป. 6 จะเข้าใจการเกิดฤดูได้ นักเรียนเหล่านี้ต้องมีความเข้าใจพื้นฐานหลายอย่างเลยครับ ในมุมมองส่วนตัวของผม นี่ไม่ใช่เรื่องง่ายเลยสำหรับนักเรียนชั้น ป.6 ธรรมดาๆ คนหนึ่ง