โลกและท้องฟ้าเป็นส่วนพื้นฐานของโลกธรรมชาติของเรา บทเรียนนี้จะสำรวจแนวคิดเหล่านี้จากมุมมองของดาราศาสตร์และวิทยาศาสตร์โลก โดยอธิบายว่าแนวคิดเหล่านี้มีปฏิสัมพันธ์และส่งผลซึ่งกันและกันอย่างไร แม้ว่าโลกและท้องฟ้าอาจดูเหมือนเป็นโดเมนที่แยกจากกัน แต่ก็มีความเชื่อมโยงถึงกันในหลายด้านซึ่งส่งผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม ภูมิอากาศ และชีวิตบนโลก
โลกของเราเป็นหนึ่งในดาวเคราะห์แปดดวงในระบบสุริยะที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ทุกๆ 365.25 วัน แกนของโลกเอียงเป็นมุมประมาณ 23.5 องศา สัมพันธ์กับวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ การเอียงนี้รับผิดชอบต่อการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลเมื่อโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ ซีกโลกที่เอียงไปทางดวงอาทิตย์จะมีอุณหภูมิที่อุ่นขึ้นและมีวันที่ยาวนานขึ้น ถือเป็นฤดูร้อน ในขณะที่ซีกโลกตรงข้ามจะพบกับฤดูหนาว
ชั้นบรรยากาศของโลกเป็นชั้นก๊าซที่ล้อมรอบดาวเคราะห์ ปกป้องดาวเคราะห์จากรังสีที่เป็นอันตรายจากดวงอาทิตย์ และช่วยควบคุมอุณหภูมิ บรรยากาศส่วนใหญ่ประกอบด้วยไนโตรเจน (78%) และออกซิเจน (21%) พร้อมด้วยก๊าซอื่น ๆ เช่นอาร์กอนและคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อย บรรยากาศแบ่งออกเป็นหลายชั้นจากต่ำสุดไปสูงสุด: โทรโพสเฟียร์ สตราโตสเฟียร์ มีโซสเฟียร์ เทอร์โมสเฟียร์ และเอ็กโซสเฟียร์ แต่ละชั้นมีลักษณะและหน้าที่ของตัวเอง เช่น ชั้นโอโซนในชั้นสตราโตสเฟียร์ ซึ่งดูดซับและกระจายรังสีอัลตราไวโอเลตจากแสงอาทิตย์
ท้องฟ้าคือชั้นบรรยากาศของโลกเมื่อมองจากพื้นผิวดาวเคราะห์ เมื่อมองขึ้นไปเราจะเห็นท้องฟ้าสีครามในตอนกลางวันเนื่องจากการกระเจิงของแสงแดดตามชั้นบรรยากาศ การกระเจิงนี้มีประสิทธิภาพมากกว่าสำหรับความยาวคลื่นที่สั้นกว่า (สีน้ำเงิน) มากกว่าสำหรับความยาวคลื่นที่ยาวกว่า (สีแดง) เมื่อพระอาทิตย์ขึ้นและพระอาทิตย์ตก แสงจะต้องผ่านชั้นบรรยากาศของโลกมากขึ้น ส่งผลให้เกิดการกระเจิงของแสงสีน้ำเงินส่วนใหญ่ และปล่อยให้ท้องฟ้ากลายเป็นสีแดงหรือสีส้ม
ในตอนกลางคืน เมื่อส่วนของโลกที่คุณอยู่หันหน้าออกจากดวงอาทิตย์ คุณจะมองเห็นดวงดาว ดาวเคราะห์ และดวงจันทร์ ดวงดาวเป็นดวงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่อยู่ไกลออกไปซึ่งเปล่งแสง ในขณะที่ดาวเคราะห์ เช่น ดาวศุกร์และดาวอังคาร อยู่ใกล้โลกมากกว่าและส่องแสงจากการสะท้อนแสงอาทิตย์ รูปแบบที่ดวงดาวปรากฏขึ้นบนท้องฟ้าเรียกว่ากลุ่มดาว ซึ่งใช้ในการนำทางและบอกเล่าเรื่องราวตลอดประวัติศาสตร์ของมนุษย์
ดวงจันทร์ซึ่งเป็นดาวเทียมธรรมชาติเพียงดวงเดียวของโลก เคลื่อนผ่านระยะต่างๆ ตามตำแหน่งที่สัมพันธ์กับโลกและดวงอาทิตย์ ระยะเหล่านี้รวมถึงนิวมูนซึ่งอยู่ในแนวเดียวกันระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ พระจันทร์เต็มดวงเมื่อโลกอยู่ระหว่างดวงจันทร์กับดวงอาทิตย์ และไตรมาสแรกและไตรมาสสุดท้ายเมื่อเราเห็นพระจันทร์ครึ่งหนึ่งส่องสว่าง วงจรของเฟสจะเกิดซ้ำทุกๆ 29.5 วัน
ขณะที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ กลุ่มดาวที่มองเห็นได้ในท้องฟ้ายามค่ำคืนก็เปลี่ยนไป เนื่องจากด้านเวลากลางคืนของโลกหันหน้าไปทางพื้นที่ส่วนต่างๆ ในช่วงเวลาต่างๆ ของปี นอกจากนี้ ตำแหน่งของดวงอาทิตย์บนท้องฟ้าเปลี่ยนแปลงตลอดทั้งปี โดยขึ้นถึงจุดสูงสุดในช่วงครีษมายันและต่ำสุดในช่วงครีษมายัน
คราสเกิดขึ้นเมื่อโลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์เรียงตัวกัน ในระหว่างสุริยุปราคา ดวงจันทร์โคจรผ่านระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดเงาบนโลกและบังแสงของดวงอาทิตย์ในบางพื้นที่ชั่วคราว ในช่วงจันทรุปราคา โลกอยู่ระหว่างดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ และเงาของโลกตกบนดวงจันทร์ สุริยุปราคาสามารถเกิดขึ้นได้เฉพาะในช่วงพระจันทร์ใหม่เท่านั้น ในขณะที่จันทรุปราคาจะเกิดขึ้นในช่วงพระจันทร์เต็มดวง
มลพิษทางแสงที่เกิดจากแสงประดิษฐ์ที่มากเกินไปสามารถลดการมองเห็นดวงดาวในท้องฟ้ายามค่ำคืนได้อย่างมาก สิ่งนี้จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในเขตเมือง ซึ่งความเข้มข้นของแสงประดิษฐ์ทำให้ยากต่อการสังเกตทั้งหมด ยกเว้นดวงดาวและดาวเคราะห์ที่สว่างที่สุด
โลกและท้องฟ้ามีความสัมพันธ์กันอย่างใกล้ชิด ทำให้เรามองเห็นหน้าต่างสู่จักรวาลอันกว้างใหญ่และสถานที่ของเราภายในนั้น จากการทำความเข้าใจพื้นฐานของชั้นบรรยากาศของโลกและการเคลื่อนที่ในอวกาศไปจนถึงการสังเกตดวงดาว ดาวเคราะห์ และดวงจันทร์บนท้องฟ้า มีสิ่งใหม่ๆ ให้ค้นพบอยู่เสมอ แม้ว่ามลภาวะทางแสงจะทำให้การสังเกตท้องฟ้ายามค่ำคืนมีความท้าทายมากขึ้น แต่ก็ยังมีสถานที่และเวลาที่มองเห็นได้ด้วยตาเปล่าอีกมากมาย ทำให้เรานึกถึงความงามและความซับซ้อนของโลกที่เราอาศัยอยู่
