ดาวเสาร์

2 ดาววเเสสาราร์ :์ :รารชาชวงาวแหงวแนหแวหน่งรแะหบบ่งสรรุะบิยบะ สรุ ยิ ะ

ประวัตศิ าสตรก์ ารศกึ ษาดาวเสาร์ ในปี ค.ศ.1610 กาลเิ ลโอ กาลเิ ลอี นกั ดาราศาสตรช์ าวอิตาเลียน เริม่ ใชก้ ล้องโทรทรรศน์ สงั เกตวัตถุทอ้ งฟา้ ซ่งึ เขาเปน็ คนแรกที่สงั เกตเห็นวงแหวนของดาวเสาร์ แตเ่ นื่องจากกล้องโทรทรรศน์ ในยุคนัน้ มคี ณุ ภาพไม่ดพี อ กาลเิ ลโอจงึ คิดว่าวงแหวนของดาวเสารเ์ ปน็ “หจู บั ของดาวเสาร์” หรอื “คขู่ องดาวทีอ่ ยตู่ ิดกบั ดาวเสาร์” จนกระทั่งในปี ค.ศ.1655 คริสเตียน ฮอยเกนส์ นกั วิทยาศาสตรช์ าวดตั ช์ เปน็ คนแรกที่ อธิบายได้วา่ ส่ิงทก่ี าลเิ ลโอเหน็ เป็นโครงสร้างคลา้ ยแผนซีดที ีอ่ ยรู่ อบดาวเสาร์ ตอ่ มาในปี ค.ศ.1675 จิโอวันนี แคสสินี (Giovanni Cassini) นกั ดาราศาสตร์ชาวอิตาเลยี น-ฝร่งั เศสค้นพบชอ่ งแบง่ แคสสนิ ี ซึ่งเป็นชอ่ งแบ่งขนาดใหญข่ องวงแหวนดาวเสาร์ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ทราบว่าวงแหวนของดาวเสาร์เป็นระบบวงแหวนของดาวเคราะห์ ทใ่ี หญ่ท่สี ุดในระบบสุรยิ ะ ประกอบดว้ ยวัตถุที่มีขนาดตัง้ แต่ระดับไมครอน (ความกว้างของเสน้ ผม มนษุ ยค์ ือ 20 – 180 ไมครอน) ไปจนถงึ ในระดับเมตร องค์ประกอบสว่ นใหญ่เปน็ นำ้�แข็ง มีหินเจอื ปน อย่เู ลก็ น้อย นอกจากน้ยี งั มีชอ่ งแบ่งและโครงสร้างทีซ่ ับซ้อนกวา่ ที่นกั ดาราศาสตรส์ มัยโบราณคดิ ไว้ มาก ทำ�ไมวงแหวนของดาวเสารถ์ งึ โดดเด่นกวา่ วงแหวนของดาวเคราะห์ดวงอ่นื ในระบบสรุ ิยะ มีดาวเคราะห์ 4 ดวงที่มีระบบวงแหวน ไดแ้ ก่ ดาวพฤหสั บดี ดาวเสาร์ ดาว ยูเรนสั และดาวเนปจูน แต่วงแหวนของดาวเสารน์ ั้นมีองค์ประกอบสว่ นใหญ่เป็นน�้ำ แขง็ ซงึ่ สะทอ้ น แสงได้ดีต่างจากวงแหวนของดาวเคราะห์อ่ืนๆที่มีสัดส่วนฝุ่นของหินหรือสารประกอบคาร์บอน มากกว่าทำ�ใหส้ ะท้อนแสงได้ไม่ดเี ท่าวงแหวนดาวเสาร์ อีกท้ังระบบวงแหวนของดาวเสาร์ยงั มีมวล 3 x 1019 กิโลกรมั (3 หมน่ื ล้านล้านตนั ) ซง่ึ ถือว่ามากเมือ่ เทียบกบั มวลวงแหวนของดาวเคราะห์อ่นื ๆ อีกดว้ ย ดดาวาวเสเสาราร์ :์ :รราชาชาวาวงงแหแหววนนแหแหง่ ่งรระบะบบบสสรุ รุิยิยะ ะ 3

ภาพถา่ ยวงแหวนรอบดาวเคราะหท์ ้ัง 4 ดวง ทีม่ าของภาพ : http://www.astro.cornell.edu/specialprograms/reu2012/workshops/rings/ องคป์ ระกอบในระบบวงแหวนของดาวเสาร์ ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถสรุปได้ว่าวงแหวนท้ังหมดของดาวเสาร์เกิด ขนึ้ มาอย่างไร แต่การศึกษาระบบวงแหวนอย่างละเอียดท�ำ ใหน้ ักดาราศาสตรม์ ขี ้อมูลมากมายเพ่อื ทำ�ความเข้าใจกลศาสตร์ของวัตถุจำ�นวนมากและสร้างทฤษฎีเพ่ืออธิบายว่าวงแหวนส่วนต่างๆเกิดข้ึน มาได้อย่างไรกนั แน่ นักดาราศาสตรแ์ บง่ ระบบวงแหวนของดาวเสาร์ เป็น 2 ส่วนคอื 1. วงแหวนหลักของดาวเสาร์ (Main rings) เปน็ กลมุ่ ของวงแหวนทอ่ี ยูใ่ กล้กบั ตวั ดาวเสาร์ สงั เกตเหน็ ไดง้ ่ายดว้ ยกล้องโทรทรรศน์จาก โลก แบง่ ออกเป็นวงแหวนยอ่ ยๆได้น้ี 1.1 วงแหวน D เปน็ วงแหวนจางมาก ถูกค้นพบโดยยานวอยเอเจอร์ 1 เมื่อปี ค.ศ.1980 1.2 วงแหวน C เป็นวงแหวนจางๆ ถูกค้นพบโดยนกั ดาราศาสตร์ชาวยโุ รปในปี ค.ศ.1850 1.3 วงแหวน B เป็นวงแหวนย่อยของดาวเสารช์ นั้ ทใ่ี หญ่และกว้างท่ีสดุ สว่างท่สี ดุ และมี มวลมากท่สี ุด นอกจากน้ี เมอ่ื ยานวอยเอเจอรฝ์ าแฝดสำ�รวจดาวเสาร์ในปี ค.ศ.1980 ได้พบรอยคลา้ ย ซ่ีลอ้ จกั รยานพาดลงไปบนวงแหวน B เรียกว่า “Spokes” ดว้ ย 4 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสรุ ิยะ

ภาพแสดงรอยสีดำ� เรียกว่า spoke 1.4 ช่องแบ่งแคสสนิ ี (Cassini division) เป็นชอ่ งท่ีอยรู่ ะหวา่ งวงแหวน B กับวงแหวน A ค้นพบโดยโจวนั นี แคสสินี นกั ดาราศาสตร์ชาวอติ าเลียน-ฝรง่ั เศสในปี ค.ศ. 1675 ซึ่งหากมองด้วย กล้องโทรทรรศนข์ นาดเล็กจากบนโลกจะสังเกตเห็นเป็นชอ่ งแบง่ สีดำ� แต่ยานวอยเอเจอร์ฝาแฝดพบ ว่าในชอ่ งแบง่ นเี้ ต็มไปด้วยอนุภาคฝ่นุ ทมี่ คี วามหนาแน่นในระดบั พอๆกบั วงแหวน C 1.5 วงแหวน A เป็นวงแหวนย่อยของดาวเสารช์ ั้นท่สี ว่างเป็นอันดบั 2 ภายในวงแหวนนี้มี ช่องแคบเองเคอ (Encke gap) อยูต่ รงกบั วงโคจรของดวงจันทรแ์ พน ชอ่ งแคบเองเคอน้ีถกู ค้นพบโดย เจมส์ เอด็ วารด์ คีเลอร์ นกั ดาราศาสตรช์ าวอเมริกนั ในปี ค.ศ.1888 แตต่ ้งั ชอื่ ตามโยฮันน์ เองเคอ นกั ดาราศาสตร์ชาวเยอรมนั ทม่ี ผี ลงานสงั เกตการณ์วงแหวนดาวเสาร์ ในปี ค.ศ.1837 1.6 ชอ่ งแบ่งโรช (Roche division) เปน็ ช่องที่อยู่ระหว่างวงแหวน A กบั วงแหวน F ตง้ั ช่ือตามเอดอู าร์ โรช นกั ฟิสิกสช์ าวฝรั่งเศส (ชอ่ งแบง่ โรชเปน็ คนละอย่างกบั ขอบเขตโรช หรือ Roche limit ทเ่ี ปน็ ขอบเขตเชงิ ทฤษฎที างฟิสกิ ส์ทห่ี ากดวงจนั ทรเ์ ขา้ ใกลด้ าวเคราะหม์ ากกวา่ นี้ จะ ถกู แรงไทดลั ของดาวเคราะหฉ์ ีกออกเปน็ ชนิ้ ๆ) ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ิยะ 5

1.7 วงแหวน F เป็นวงแหวนบางๆทน่ี ักวทิ ยาศาสตรพ์ บว่าการกระจุกตวั ของอนภุ าคใน วงแหวนนีม้ คี วามเปล่ยี นแปลงในระดับช่วั โมงซง่ึ นับว่าเปน็ การเปล่ยี นแปลงท่ีรวดเรว็ มาก วงแหวนนี้ ถกู ค้นพบโดยทีมนกั วิทยาศาสตร์ประจำ�ยานไพโอเนยี ร์ 11 จากการส�ำ รวจดาวเสาร์ในปี ค.ศ.1979 แผนภาพแสดงส่วนประกอบต่างๆในกลุ่ม “วงแหวนหลัก” ของวงแหวนดาวเสาร์ (วงแหวน D ไลอ่ อกมา ถึงวงแหวน F) รวมถึงวงแหวน G และวงแหวน E ท่ีเป็น “วงแหวนรอบนอก” ของดาวเสาร์ [Credit ภาพ: NASA/JPL] ภาพเรยี งตอ่ (Mosaic) ในสตี ามธรรมชาตขิ องกลมุ่ “วงแหวนหลกั ” ของวงแหวนดาวเสาร(์ จากวงแหวน D ถงึ วงแหวน F เรยี งจากซา้ ยไปขวา) ที่ต่อจากภาพถา่ ยจากกล้องถ่ายภาพมมุ แคบบนยานกัสซีนี ถ่าย ภาพเมอื่ ปี ค.ศ.2007 [Credit ภาพ: NASA/JPL/SSI] 6 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ิยะ

2. วงแหวนรอบนอกของดาวเสาร์ (Outer rings) เปน็ วงแหวนจางๆ มคี วามหนาแนน่ น้อย ท่อี ยู่ หา่ งจากตัวดาวเสาร์ ประกอบไปดว้ ยวงแหวนยอ่ ยๆดังนี้ 2.1 วงแหวนดวงจันทรเ์ จนัส-เอพิมเี ทียส (Janus/Epimetheus ring) เปน็ วงแหวน ฝนุ่ จางๆทถ่ี กู คน้ พบจากภาพถา่ ยวงแหวนดาวเสารใ์ นมมุ ยอ้ นแสงอาทติ ย์ โดยยานอวกาศแคสสนิ ี ในปี ค.ศ.2006 2.2 วงแหวน G เปน็ วงแหวนจางๆ มีกลมุ่ ของอนภุ าคทีก่ ระจกุ ตวั กันเป็นสว่ นโค้ง คลา้ ยสว่ นโคง้ ของวงแหวน (Ring Arc) รอบดวงจนั ทรอ์ จี อี อน (Aegaeon) ซง่ึ โคจรอยใู่ นวงแหวน G นักวิทยาศาสตร์เช่ือว่าส่วนโค้งดังกล่าวเกิดจากเศษวัตถุที่สาดกระเด็นจากการพุ่งชนบนดวง จนั ทรอ์ จี ีออน 2.3 Ring Arc บริเวณดวงจนั ทร์มโี ธนีและดวงจนั ทรแ์ อนธี (Methone Ring Arc & Anthe Ring Arc) เปน็ กล่มุ ของอนภุ าคทก่ี ระจุกตวั เป็นสว่ นโค้งในบริเวณดวงจันทรม์ โี ธนีและ ดวงจันทรแ์ อนธี นกั วทิ ยาศาสตร์คาดว่า Ring arc เหล่านเี้ กดิ จากเศษวสั ดุสาดกระเด็นจากการ พุ่งชนบนดวงจนั ทร์ท้ังสองดวง ภาพถา่ ยจากยานแคสสนิ ีแสดง Ring Arc ของดวงจันทรแ์ อนธี (ลูกศรบน) และของดวงจนั ทรม์ ีโธนี (ลกู ศรลา่ ง) [Credit ภาพ: NASA/JPL/SSI] ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสรุ ิยะ 7

2.4 วงแหวนดวงจันทร์พัลลนี ี (Pallene ring) เปน็ วงแหวนฝนุ่ จางๆ ถกู ค้นพบจาก ภาพถ่ายวงแหวนดาวเสาร์ในมุมยอ้ นแสงอาทติ ย์ โดยยานแคสสนิ ีในปี ค.ศ.2006 นกั วิทยาศาสตร์ คาดว่าวงแหวนยอ่ ยวงน้ีเกิดจากเศษวัสดุสาดกระเดน็ จากการพุ่งชนบนดวงจันทรพ์ ัลลนี ี 2.5 วงแหวน E เป็นวงแหวนจางๆแผต่ ัวอยู่ระหวา่ งวงโคจรของดวงจันทรไ์ มมสั กบั ดวง จันทรไ์ ททนั วัตถุในวงแหวน E ประกอบดว้ ยน้ำ�แขง็ และฝ่นุ ที่ถูกพ่นออกมาจากพวยพบุ นพ้ืนผิวของ ดวงจนั ทร์เอนเซลาดสั 2.6 วงแหวนดวงจนั ทร์ฟบี ี (Phoebe ring) อนภุ าคในวงแหวนน้มี ีการฟงุ้ กระจายอย่าง เบาบางบรเิ วณวงโคจรของดวงจนั ทรฟ์ ีบีซง่ึ อยูห่ ่างจากดาวเสาร์มาก วงแหวนดงั กลา่ วมีขนาดปรากฏ ราวสองเท่าของดวงจันทร์ของโลกแต่ไม่สามารถสังเกตเห็นได้ด้วยตาเปล่าเน่ืองจากความหนาแน่น ของอนุภาคในวงแหวนน้ีน้อยเกินไปนักวิทยาศาสตร์ค้นพบวงแหวนย่อยวงนี้ผ่านกล้องโทรทรรศน์ อวกาศสปติ เซอร์ ซ่ึงเป็นกล้องโทรทรรศน์ทีส่ ังเกตการณร์ งั สอี ินฟราเรด ในปี ค.ศ.2009 แผนภาพแสดงวงแหวนดวงจนั ทรฟ์ บี ี และภาพถ่ายรังสอี นิ ฟราเรดของวงแหวนย่อยวงน้ี ซึ่งวางตวั เอยี งจากระนาบวงแหวนหลักและเสน้ ศูนย์สูตรของดาวเสาร์ แต่วางตวั ตามระนาบวงโคจรของ ดวงจนั ทร์พบี ี [Credit ภาพ : NASA/JPL/U.Virginia]ทร์ฟบี ี [Credit ภาพ: NASA/JPL/U. Virginia] 8 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ

โครงสรา้ งภายในดาวเสาร์ ดาวเสารม์ อี งค์ประกอบหลักเปน็ ไฮโดรเจน รองลงมาเปน็ ฮเี ลียม ซ่ึงอย่ใู นสถานะของเหลว (มีแกส๊ เป็นสว่ นน้อยมากๆ) ระดบั ความลึกจากผวิ ดาวยิ่งมากก็ยิ่งส่งผลให้อุณหภมู แิ ละความดนั บรเิ วณนน้ั มีค่าสูง ท�ำ ใหไ้ ฮโดรเจนทร่ี ะดบั ความลกึ ตา่ งๆมีธรรมชาตทิ ่ีแตกตา่ งกัน โดยนักดาราศาสตร์สามารถ สร้างแบบจ�ำ ลองโครงสรา้ งภายในของดาวเสาร์ได้จากการศกึ ษาปรมิ าณต่างๆ ได้แก่ การสง่ ยาน อวกาศไปโคจรรอบๆดาวเสาร์เพื่อศึกษาว่าความโน้มถ่วงรอบๆของดาวเสาร์ส่งผลต่อยานอย่างไร คา่ ความโน้มถว่ งทีไ่ ด้สามารถน�ำ มาสรา้ งแบบจำ�ลองสภาพโครงสรา้ งภายในของดาวเสารไ์ ด้ ใจกลางของดาวเสาร์คอื แก่น (Core) องค์ประกอบของแก่นมีความใกลเ้ คียงกบั โลก คอื เหล็ก นิเกลิ และหิน แต่แกน่ ของดาวเสารม์ คี วามหนาแนน่ มากกวา่ แกน่ โลก รอบๆแก่นของ ดาวเสาร์คอื ช้ันของโลหะไฮโดรเจน (liquid metallic hydrogen layer) ซง่ึ อะตอมไฮโดรเจนใน ชัน้ นี้ถูกบบี อัดด้วยความดนั สูงมากทำ�ให้มนั ประพฤติตวั เหมือนโลหะทีน่ �ำ ไฟฟา้ ได้ นักดาราศาสตร์ เชื่อว่ามนั เป็นแหลง่ ก�ำ เนดิ สนามแม่เหลก็ ของดาวเสาร์ ถดั ออกมาเป็นชัน้ ไฮโดรเจน-ฮีเลียมใน สถานะของเหลว และยงิ่ หา่ งจากแก่นออกมาเทา่ ใดก็ยงิ่ มีส่วนผสมของแกส๊ มากข้ึนเทา่ น้นั ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ 9

NARIT สนามแมเ่ หล็กของดาวเสาร์ ข้ัวแมเ่ หลก็ ของดาวเสารท์ �ำ มุมเอียงจากแกนหมุนของดาวเสาร์ประมาณ 1 องศา โดย เส้นแรงแม่เหล็กมีทิศทางพุ่งออกจากขั้วเหนือและวกกลับเข้ามายังขั้วใต้ของดาวเสาร์ซ่ึงแตกต่างกับ ทศิ ทางของสนามแม่เหลก็ โลก สนามแม่เหลก็ ดาวเสารเ์ กิดจากการไหลของโลหะรอ้ นรอบแกน่ ของดาว กล่าวคือ เมือ่ โลหะร้อนมีการไหลจะทำ�ให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นคล้ายกับการทำ�งานของไดนาโมและเม่ือกระแส ไฟฟ้ามกี ารไหลวน จึงเหน่ยี วนำ�ให้เกิดสนามแมเ่ หลก็ ขึ้น โดยสนามแม่เหลก็ ของดาวเสารม์ ลี ักษณะ คลา้ ยโดนทั แผ่ออกมารอบๆดาวเสาร์ แตล่ มสุริยะจะพัดและรั้งสนามแมเ่ หลก็ ไปยงั ทิศตรงกนั ขา้ มกับ ดวงอาทิตย์ จึงท�ำ ให้สนามแมเ่ หล็กของดาวเสาร์ถกู ดงึ ออกจนมีรูปร่างคลา้ ยกับหยดน้ำ�และยืดไกล ออกไปกวา่ 1.2 ลา้ นกิโลเมตร หรือ 20 เท่าของรัศมีดาวเสาร์ ทรงหยดนำ�้ ดังกล่าวมกี ารเปล่ยี นแปลง รูปร่างอยูต่ ลอดขน้ึ อยูก่ ับความรุนแรงของลมสรุ ิยะ ดาวเสารเ์ ป็นแหลง่ ก�ำ เนดิ ของคล่ืนวิทยคุ วามถ่ตี �ำ่ ที่เรยี กว่า Saturn kilometric radia- tion : SKR ซ่ึงเกดิ จากออโรราบริเวณละตจิ ูดสูงๆ เรยี กว่า cyclotron maser instability โดยความ เข้มของคลนื่ วิทยุ SKR จะสอดคลอ้ งกบั การหมุนรอบตวั เองของดาวเสาร์และอาจเปลยี่ นแปลงตาม ความรุนแรงของลมสุริยะทีป่ ะทะแนวสนามแมเ่ หล็กด้วยเช่นกัน การศกึ ษา SKR จะช่วยให้นกั ดาราศาสตร์สามารถทำ�นายลกั ษณะโครงสรา้ งภายในและ อัตราการหมุนรอบตวั เองของดาวเสาร์ได้ แต่เนอ่ื งจากสญั ญาณคล่นื วทิ ยดุ ังกล่าวมคี ่าอ่อนมากเมื่อ ตรวจวัดจากพ้นื โลก นักดาราศาสตรจ์ ึงต้องอาศยั ขอ้ มลู จากยานอวกาศแคสสนิ ที ีโ่ คจรรอบๆดาวเสาร์ ภาพแสดงลักษณะแกน สนามแม่เหล็กของดาว เสาร์ท่ีเอียงจากแกน หมุนเล็กน้อยและถูก พัดด้วยลมสุริยะออก ไปเปน็ รปู คล้ายหยดน้ำ� 10 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ

ออโอราบนดาวเสาร์ (Saturn’s Aurora) ภาพแสดงการเกิดออโรราที่ขั้วใต้ของดาวเสาร์ ดาวเสาร์มีปรากฏการณ์ออโรราเกิดข้ึนบริเวณข้ัวของดาวซึ่งออโรราเกิดจากอนุภาคที่มีประจุไฟฟ้า จากลมสรุ ยิ ะเข้าปะทะกับสนามแมเ่ หลก็ ของดาวเสาร์ แล้วเคล่ือนที่เบนไปตามเส้นแรงแมเ่ หล็กเข้าสู่ บริเวณข้วั ของดาวเสาร์ อนุภาคเหลา่ น้จี ะปะทะกับแก๊สในชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ทำ�ให้แกส๊ อยู่ ในสถานะกระตุน้ และปลดปล่อยพลงั งานออกมาเป็นแสงออโรราเช่นเดียวกบั แสงออโรราบนโลก ชั้นบรรยากาศของดาวเสาร์ ช้นั บรรยากาศของดาวเสาร์มีองคป์ ระกอบหลักเป็นแกส๊ ไฮโดรเจน แบง่ ออกไดเ้ ปน็ สอง ชนั้ ตามการเปล่ียนแปลงอณุ หภมู ิตามระดับความสูง ไดแ้ ก่ - ช้นั โทรโพสเฟียร์ อย่ทู ร่ี ะดับความสงู ไมม่ าก อณุ หภมู ิของบรรยากาศชั้นนี้จะลดลง ตามความสงู เนอ่ื งจากอากาศดา้ นลา่ งไดร้ บั ความร้อนจากภายในดาวเสาร์ ในบรรยากาศชัน้ นมี้ ีเมฆ หลกั ๆได้สามชนั้ โดยเมฆช้นั ล่างสดุ เป็นผลึกนำ�้ แข็ง เมฆช้นั กลางเป็นผลกึ ของแอมโมเนยี ไฮโดรซลั ไฟต์ และเมฆช้ันบนเป็นผลึกของแอมโมเนียท่ีมีสีเหลืองซีดซ่ึงเป็นสีของดาวเสาร์ที่สามารถสังเกตได้จาก ภาพถ่ายน่นั เอง - ช้ันสตราโทสเฟียร์ อยูท่ ร่ี ะดับความสงู มากๆ อณุ หภูมใิ นบรรยากาศชั้นสตราโทสเฟียร์ จะเพิ่มข้ึนตามความสูงเนือ่ งจากได้รบั พลงั งานจากดวงอาทติ ย์ ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ 11

การแบง่ ช้ันบรรยากาศบนดาวเสาร์ ที่มา : http://pages.uoregon.edu/jimbrau/BrauImNew/Chap12/7th/AT_7e_Fig- ure_12_03.jpg ลวดลายแถบสที ่ขี นานไปกบั เส้นศนู ยส์ ูตรของดาวเสาร์ คอื แถบเมฆ โดยแถบเมฆที่มสี ี ออ่ นจะเรียกวา่ แถบโซน (Zones) ซ่ึงเกดิ การยกตวั ของแกส๊ ส่วนแถบเมฆท่ีมสี เี ข้มจะเรยี กว่าแถบ เขม็ ขัด (Belts) ซ่งึ เกิดการจมตัวของแก๊ส การยกตัวของอากาศบรเิ วณแถบเข็มขดั ทำ�ให้เกิดสภาพ อากาศคลา้ ยกับพายุฝนฟ้าคะนอง (Thunder Storm) บนโลกได้ และบริเวณรอยตอ่ ระหวา่ งแถบ เข็มขดั กับแถบโซนจะเกิดกระแสหมุนวน (Eddies) ข้นึ ซง่ึ ทัง้ พายุฝนฟ้าคะนองและกระแสหมุนวนจะ น�ำ เอาความร้อนจากภายในดาวเสารข์ น้ึ มาท่ีช้ันบรรยากาศระดบั สงู ๆ 12 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ิยะ

ที่มา : http://www.astronomy.com/-/media/Images/News%20and%20Observing/ Observe%20the%20solar%20system/Observeplanets4.jpg?mw=600 การศึกษาการเคลื่อนที่ของเมฆในแถบเข็มขัดและแถบโซนทำ�ให้นักวิทยาศาสตร์พบว่าอัตราเร็ว ลมต่างกันไปตามละติจูด โดยลมท่ีมอี ตั ราเร็วมากท่ีสดุ จะอยู่บริเวณเส้นศูนยส์ ตู รโดยมคี า่ ประมาณ 1,500 กโิ ลเมตรต่อชวั่ โมง ที่มา : http://pages.uoregon.edu/jimbrau/BrauImNew/Chap12/7th/AT_7e_Figure_12_05.jpg ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ 13

พายรุ ูปหกเหล่ียม ในปี ค.ศ. 1980 ยานวอยเอเจอร์ (Voyager) ค้นพบพายุรูปหกเหลี่ยมบริเวณขั้วเหนือของดาวเสาร์ หลังจากนั้นได้มีการสำ�รวจบริเวณขั้วเหนือของดาวเสาร์ อกี คร้งั โดยยานแคสสนิ ี (Cassini) ในปี ค.ศ. 2006 พบ ว่าโครงสร้างหกเหล่ียมบนดาวเสาร์ยังคงปรากฏให้เห็น และแทบไม่มกี ารเปลยี่ นแปลงใดๆเลย นอกจากสขี องหก เหลย่ี มท่มี ีความแตกต่างกนั ภาพถา่ ยในปี ค.ศ. 2013 หก เหลย่ี มปรากฏเป็นสฟี ้าอ่อนในขณะท่ีภาพถา่ ยในปี ค.ศ. 2017 หกเหลี่ยมปรากฏเป็นสีเหลืองส้ม ภาพถา่ ยโครงสรา้ งหกเหลย่ี มในปี ค.ศ. 2013 (ซ้าย) และในปี ค.ศ. 2017 (ขวา) ท่ีมา : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/PIA21611_-_Saturn%27s_ Hexagon_as_Summer_Solstice_Approaches.gif โครงสรา้ งทป่ี รากฏให้เห็นเปน็ หกเหล่ียมคือเมฆทมี่ คี วามหนาไม่ต�ำ่ กวา่ 75 กิโลเมตร แต่ละดา้ นของหกเหลย่ี มมีความยาว 13,800 กิโลเมตร ใจกลางของหกเหล่ยี มคอื พายหุ มุนขนาดยกั ษ์ ท่อี าจมอี ัตราเร็วมากถงึ 530 กโิ ลเมตรตอ่ ชว่ั โมง บรเิ วณขอบของหกเหล่ียมเป็นกระแสลมกรด (Jet stream) ซง่ึ พัดด้วยอัตราเร็วถงึ 360 กโิ ลเมตรตอ่ ช่วั โมง 14 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสรุ ยิ ะ

พายุหมุนขนาดยักษบ์ ริเวณใจกลางโครงสรา้ งหกเหล่ียม ที่มา : http://imgur.com/WITWkpR ตลอดระยะเวลาหลายสบิ ปหี ลงั การคน้ พบหกเหลย่ี มบนดาวเสารน์ กั วทิ ยาศาสตรพ์ ยายาม หาคำ�อธิบายว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรในช่วงแรกนักวิทยาศาสตร์คิดว่าออโรราที่เกิดข้ึนบริเวณข้ัวของ ดาวเสารอ์ าจมีส่วนเกยี่ วขอ้ งกบั การเกดิ โครงสรา้ งหกเหล่ยี ม เน่ืองจากออโรราเกดิ ข้ึนเหนอื โครงสร้าง หกเหล่ียมพอดีแต่ต่อมานักวิทยาศาสตร์พบว่าแนวคิดน้ีไม่น่าเป็นจริงเพราะออโรราเกิดขึ้นท้ัง ขั้วเหนือและขั้วใต้ของดาวเสาร์แต่โครงสร้างหกเหล่ียมปรากฏให้เห็นอย่างยาวนานบนข้ัวเหนือแต่ที่ ขว้ั ใต้กลับไมป่ รากฏโครงสรา้ งรปู หกเหลย่ี ม ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ 15

นอกจากน้ีพลังงานจากดวงอาทิตย์ก็ไม่ส่งผลต่อการเกิดโครงสร้างหกเหล่ียมเช่นกัน เนื่องจากโครงสร้างหกเหลี่ยมมีความหนามากและไม่เปล่ียนแปลงตามฤดูกาลของดาวเสาร์ สมมติฐานต่อมาจึงมุ่งเน้นไปยังปัจจัยที่เกิดขึ้นภายใต้โครงสร้างหกเหลี่ยมโดยนักวิทยาศาสตร์คิดวา่ โครงสรา้ งหกเหลย่ี มอาจเปน็ คลน่ื ในชน้ั บรรยากาศของดาวเสารท์ อ่ี าศยั แรงจากกระแสไหลวน (Vortex) ช่วยให้หกเหลี่ยมสามารถคงรูปร่างอยู่ได้แต่ข้อมูลท่ีได้จากการสำ�รวจโดยยานแคสสินีพบว่ากระแส ไหลวนไมไ่ ด้ส่งผลกระทบตอ่ โครงสร้างหกเหลีย่ ม ในปัจจุบันแนวคิดที่สามารถอธิบายการเกิดโครงสร้างหกเหลี่ยมได้คือแนวคิดที่ว่า กระแสลมรอบๆข้ัวเหนือของดาวเสาร์ทำ�ให้เกิดแรงเฉือนซ่ึงรบกวนการไหลของชั้นบรรยากาศจน ทำ�ให้เกิดเป็นโครงสร้างหกเหลี่ยมโดยแนวคิดน้ีสามารถจำ�ลองโครงสร้างหกเหล่ียมให้เกิดข้ึนจริง ได้โดยใชถ้ งั ทรงกระบอกซ่ึงพน้ื และฝาของถงั ถกู แบ่งออกเป็นพนื้ ชน้ั ในและช้นั นอก เม่อื ใส่นำ้�ลงใน ถังและปรับให้พื้นแต่ละช้ันหมุนด้วยอัตราเร็วท่ีต่างกันจะทำ�ให้นำ้�หมุนวนจนเกิดเป็นโครงสร้างหก เหล่ยี ม 16 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสรุ ิยะ

ถังทรงกระบอกส�ำ หรบั จำ�ลองการ เกิดโครงสร้างหกเหลยี่ ม (Aguiar et al., 2010) โครงสรา้ งหกเหลีย่ มจากการ จำ�ลองโดยใชถ้ งั ทรงกระบอก (Aguiar et al., 2010) นอกจากนี้หากวิเคราะห์การไหลของอากาศบริเวณข้ัวใต้ของดาวเสาร์โดยใช้หลักการ เดียวกันจะพบว่าบริเวณข้ัวใต้ของดาวเสาร์สามารถเกิดโครงสร้างท่ีเป็นรูปหลายเหล่ียมได้เช่นกัน แต่ลักษณะการไหลของอากาศบริเวณขั้วใต้จะทำ�ให้เกิดเหลี่ยมเป็นจำ�นวนอนันต์จนทำ�การไหล มลี ักษณะเป็นวงกลม ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุริยะ 17

พายหุ มนุ บนดาวเสาร์ พายุหมุนสามารถเกิดข้ึนได้ท่ัวดาวเสาร์ท้ังแบบหมุนทวนเข็มนาฬิกาและหมุนตามเข็ม นาฬิกา การยกตัวของอากาศอุ่นจะท�ำ ให้เกดิ พายุขนาดใหญซ่ งึ่ มีท้งั สีขาวและสีนำ้�ตาล โดยสขี องพายุ จะขึน้ กบั องค์ประกอบและระดบั ความสงู ของเมฆ พายุหมุนขนาดเล็กจะเกิดขึ้นนานสองถึงสามวันส่วนพายุหมุนขนาดใหญ่บางลูก สามารถอยู่ได้นานถึง 9 เดือน นอกจากน้บี นดาวเสาร์ยังมพี ายุสขี าวขนาดใหญเ่ ปน็ แถบยาวขนาน กับเส้นศูนย์สูตรโดยพายุดังกล่าวเกิดข้ึนบริเวณรอยต่อของแถบกระแสลมที่พัดด้วยอัตราเร็วต่างกัน ทำ�ใหพ้ ายถุ กู พดั จนเกิดเป็นแถบยาว ในซกี เหนือของดาวเสารพ์ ายุดังกล่าวจะเกิดขึน้ ทกุ 30 ป ี ซ่ึง สัมพันธ์กับการเกิดฤดูร้อนบนซีกเหนือของดาวเสาร์อย่างไรก็ตามกลไกการเกิดพายุดังกล่าวยังคง เปน็ ส่งิ ท่นี ักวิทยาศาสตรพ์ ยายามหาค�ำ ตอบกันอยู่ การเกดิ พายุหมนุ สีขาวขนาดใหญบ่ นดาวเสาร์ ที่มา : https://www.nasa.gov/sites/default/files/thumbnails/image/pia14905_unla- beled.jpg 18 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุรยิ ะ

ดวงจนั ทร์ของดาวเสาร์ ดวงจันทรข์ องดาวเสาร์มที ั้งหมด 82 ดวง (ในปี ค.ศ. 2019) ซึ่งในจำ�นวนนี้ มี 53 ดวง ทไี่ ด้รับการตงั้ ช่ือแลว้ แต่ละดวงมขี นาดท่ีแตกตา่ งกนั ไป จากดวงจนั ทรข์ นาดเลก็ มาก (Moon- let) ทม่ี ีขนาดเล็กกว่า 1 กิโลเมตร ไปจนถึงดวงจันทร์ไททนั ที่มขี นาดใหญก่ วา่ ดาวพธุ ดาวเสาร์ มดี วงจนั ทร์ทนี่ ่าสนใจด้านชีวดาราศาสตร์ 2 ดวง เนอ่ื งจากมีสภาพแวดลอ้ มท่อี าจเอื้อตอ่ การอยู่ อาศัยของสิ่งมีชวี ติ ได้แก่ - ดวงจันทร์ไททนั (Titan) : ดวงจนั ทร์ทีม่ ขี นาดใหญเ่ ปน็ อันดับ 2 ในระบบสรุ ยิ ะ (รองจาก ดวงจันทร์แกนีมีดของดาวพฤหัสบดี)และเป็นดวงจันทร์ในระบบสุริยะเพียงดวงเดียวที่มี บรรยากาศหนาแน่นปกคลุมคล้ายกับบรรยากาศโลกเพราะองค์ประกอบหลักในบรรยากาศ ของไททนั เป็นแกส๊ ไนโตรเจนเชน่ เดยี วกับบรรยากาศโลกแต่แกส๊ มีเทนทมี่ ีอยู่เพียง 2% ในชนั้ บรรยากาศของไททันกลับมีบทบาทสำ�คัญในการเกิดเมฆและฝนบนไททันคล้ายกับน้ำ�มีบทบาท สำ�คัญในการเกิดเมฆและฝนในบรรยากาศของโลกถึงแม้ไอนำ้�จะไม่ใช่องค์ประกอบหลักก็ตาม นักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าบรรยากาศของไททันอาจคล้ายกับบรรยากาศของโลกในสมัย ดึกดำ�บรรพ์ก่อนท่ีสิ่งมีชีวิตยุคแรกๆจะเพิ่มปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศด้วยกระบวนการ สงั เคราะหแ์ สง สว่ นลักษณะภูมปิ ระเทศบนไททนั มีล�ำ ธาร ทะเลสาบและมหาสมทุ รของมีเทน และอเี ทนในสถานะของเหลว - ดวงจันทรเ์ อนเซลาดัส (Enceladus): เป็นดวงจนั ทรท์ ่มี ีองค์ประกอบหลกั เปน็ วตั ถุนำ�้ แขง็ คล้ายกับดาวหางดวงจันทร์ดวงน้ีมีพวยพุพ่นละอองน้ำ�แข็งและไอน้ำ�รวมถึงของแข็งอ่ืนๆเช่น ผลึกเกลอื ออกส่อู วกาศ ละอองน้�ำ แขง็ ท่ีพน่ ออกมาจากเอนเซลาดสั เปน็ ท่ีมาของวงแหวน E ของ ดาวเสาร์ และพวยพุบนดวงจนั ทร์เอนเซลาดสั ยังบง่ ชี้วา่ อาจมีมหาสมทุ รของน�ำ้ ใต้พ้ืนผวิ ดาว ด้วย แผนภาพเปรยี บเทยี บขนาดของดวงจนั ทรก์ ลมุ่ ทม่ี ขี นาดใหญท่ ส่ี ดุ ของดาวเสาร์ โดยเปรยี บเทยี บ ขนาดของดวงจันทรแ์ ตล่ ะดวง พร้อมกบั ขนาดของดาวเสาร์ Credit ภาพ: NASA/JPL-Caltech/David Seal ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสรุ ิยะ 19

ดวงจนั ทร์ของดาวเสารถ์ ูกแบ่งตามลักษณะวงโคจรได้เปน็ กลุม่ ใหญ่ๆ 2 กลุ่ม ไดแ้ ก่ 1. ดวงจนั ทร์แบบปกติ (Regular moons) จ�ำ นวน 27 ดวง มกี ารโคจรแบบปกติ (Prograde orbit) ในทศิ ทางเดียวกันกบั การหมนุ รอบตวั เองของดาวเสาร์ และมีระนาบวงโคจรใกลเ้ คยี งกบั ระนาบ เส้นศูนยส์ ูตรของดาวเสาร์ ชือ่ ของดวงจันทร์แบบปกตขิ องดาวเสารถ์ กู ตง้ั ตามเทพ-เทพกี ลุ่มไททนั และตวั ละครอนื่ ทเ่ี กีย่ วข้องกับต�ำ นานของเทพแซทเทริ ์น (Saturn) ของโรมัน 2. ดวงจันทรแ์ บบประหลาด (Irregular moons) เปน็ ดวงจนั ทร์กลุ่มท่ีโคจรรอบดาวเสารใ์ นบริเวณ ห่างไกลออกไปมีทิศทางการโคจรของดวงจันทร์ท้ังทิศทางเดียวกันและสวนทางกับการหมุนรอบ ตวั เองของดาวเสาร(์ การโคจรของดวงจนั ทรท์ ส่ี วนทางกบั การหมนุ รอบตวั เองของดาวเคราะหเ์ รยี กวา่ การโคจรแบบถอยหลัง (Retrograde orbit) วงโคจรของดวงจนั ทรแ์ บบประหลาดเหล่านม้ี รี ะนาบ วงโคจรท�ำ มมุ เอยี งจากระนาบเส้นศูนย์สตู รของดาวเสาร์มาก (ประมาณ 30-50 องศาในกรณี Prograde orbit และราว 140 องศา - เกือบ 180 องศาในกรณี Retrograde orbit) นักวิทยาศาสตร์คาดว่าดวงจันทร์แบบประหลาดเหล่าน้ีเป็นดาวเคราะห์น้อยท่ีโคจรเข้า มาใกล้ดาวเสาร์จนถูกความโน้มถ่วงของดาวเสาร์จับไว้หรือเป็นเศษช้ินส่วนท่ีแตกออกมาจากวัตถุที่ โดนดาวเสาร์จับเป็นบรวิ ารไว้ ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบดวงจันทร์ขนาดเล็กท่ฝี ังตัวในวงแหวนของดาวเสาร์ แล้วมากกวา่ 150 ดวง โดยอาศัยร่องรอยท่ีดวงจันทร์ขนาดเลก็ เหลา่ นร้ี บกวนวัตถใุ นวงแหวน นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากลุ่มของดวงจันทร์ขนาดเล็กเท่าท่ีตรวจพบแล้วเป็นเพียงส่วนน้อยของ จำ�นวนดวงจนั ทร์ขนาดเลก็ ท้งั หมด ดวงจนั ทร์ขนาดเลก็ (Moonlet) ขนาดประมาณ 400 เมตร ทโ่ี คจร รอบดาวเสาร์โดย “ฝังตวั ” ไปกบั วงแหวน A ภาพน้ถี า่ ยโดยยานแคส สนิ ี เมอ่ื ปี ค.ศ.2009 Credit ภาพ: NASA/JPL/SSI 20 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ

ยานสำ�รวจดาวเสาร์ ยานไพโอเนียร1์ 1 (Pioneer 11) ยานไพโอเนยี ร์11 เป็นยานอวกาศลำ�แรกทเ่ี ดินทางไปถึงดาวเสาร์ โดยถูกส่งออกจากโลก ในปี ค.ศ 1973 ใช้เวลาเดนิ ทาง 6 ปี เพอ่ื ให้ถึงดาวเสาร์ เปน็ ครั้งแรกท่มี นุษยชาติได้เห็นภาพดาวเสาร์ ในระยะใกล้ ยานไพโอเนียร์คน้ พบดวงจนั ทร์ของดาวเสารเ์ พม่ิ ขน้ึ อกี สองดวง และค้นพบวงแหวน F นอกจากนีย้ านไพโอเนยี รย์ งั เกบ็ ข้อมูลอ่นื ๆจากดาวเสาร์ไดด้ งั น้ี • โครงสร้างและทิศทางสนามแมเ่ หล็กของดาวเสาร์ • โครงสรา้ งของลมสรุ ิยะท่ีกระจายอยู่บริเวณของดาวเสาร์ • อณุ หภมู ิชั้นบรรยากาศดาวเสาร์และดวงจนั ทร์ไททนั • โครงสรา้ งและอุณหภมู ิของบรรยากาศช้ันบนของดาวเสาร์ • มวลของดาวเสาร์และบริวารขนาดใหญ ่ ยานไพโอเนยี ร์ 11 เปน็ โครงการน�ำ รอ่ งเพ่ือสำ�รวจสภาพแวดลอ้ มบริเวณระนาบของวงแหวนทอ่ี าจ ท�ำ ใหเ้ กิดอันตรายกับยานวอยเอเจอร์ ยานไพโอเนียร์ 11 ไดข้ าดการติดต่อในปี ค.ศ.1995 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ 21

ยานวอยเอเจอร์ (Voyager) ยานวอยเอเจอร์เปน็ ส่งิ ประดษิ ฐ์ของมนษุ ยท์ เี่ ดนิ ทางออกจากโลกได้ไกลมากทีส่ ดุ เริ่มเดนิ ทางจากโลกต้งั แต่ปี ค.ศ.1977 ไปถึงดาวเสารใ์ นปี ค.ศ 1980 ข้อมูลทไี่ ดจ้ ากยานวอยเอเจอร์เกี่ยวกบั ดาวเสารน์ ัน้ มากกว่าทีไ่ ด้ขอ้ มลู จากหอดูดาวบนโลกตลอดศตวรรษท่ผี า่ นมา การค้นพบท่ีส�ำ คญั ของ ยานวอยเอเจอร์ 1 และ 2 มดี ังน้ี • ค้นพบดวงจนั ทรข์ องดาวเสาร์เพิ่มหกดวง • คน้ พบองค์ประกอบของแก๊สในบรรยากาศชัน้ สูงๆของดาวเสาร์ • ข้อมูลภูมิประเทศและบรรยากาศของดวงจนั ทรด์ าวเสาร์ • ค้นพบปรากฏการณอ์ อโรราบนดาวเสาร์ • ค้นพบชอ่ งวา่ ง Keeler ในวงแหวน A (ถกู ตงั้ ชื่อเพอ่ื เปน็ เกยี รติแก่นกั ดาราศาสตร์นาม James Edward Keeler) • ยนื ยนั คน้ การค้นพบ spoke บนวงแหวน B (spoke คือ แถบดำ�บนวงแหวน B ลักษณะ คล้ายกับซล่ี ้อรถจักรยาน) • พบพายหุ กเหลีย่ มท่ขี วั้ เหนอื ของดาวเสาร์ ปัจจุบันยานวอยเอเจนร์ยังคงปฏิบัติงานอยู่ที่ขอบนอกของระบบสุริยะจนถึงปัจจุบัน (ค.ศ. 2017) 22 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ิยะ

ยานแคสสิน-ี ฮอยเกนส์ (Cassini–Huygens) ยานแคสสินีเป็นยานอวกาศลำ�แรกท่ีโคจรรอบดาวเสาร์ทำ�ให้มีเวลาในการสำ�รวจดาว เสาร์และดวงจันทร์ของดาวเสาร์อย่างละเอียด ยานแคสสนิ ี-ฮอยเกนส์ ถกู สง่ ออกจากโลกเมือ่ ปี ค.ศ. 1997 ใช้เวลาเดนิ ทางจากโลกถึงดาวเสาร์เปน็ เวลา 6 ปี และจบภารกิจอยา่ งสวยงามด้วยการทะยาน เขา้ สู่ชนั้ บรรยากาศของดาวเสาร์เพ่ือท�ำ ลายตัวเองในวันท่ี 15 กนั ยายน ค.ศ.2017 • ยานแคสสินคี น้ พบดวงจันทร์ของดาวเสารเ์ จ็ดดวง (Methone, Pallene,Polydeuces, Daphnis , Anthe, Aegaeon, S/2009 S 1 ) • ภาพพน้ื ผิวของดวงจันทร์ Phoebe ความละเอียดสูง • วัดการหมุนรอบตวั เองของดาวเสาร์ • ภาพดวงจันทร์ไททนั ความละเอียดสูงจนสามารถเห็นลกั ษณะภมู ิประเทศ และประสบ ความสำ�เรจ็ ในการส่งยานส�ำ รวจฮอยเกนส์ลงสูพ่ ้ืนผิวดวงจันทรไ์ ททันได้ • ศกึ ษาโครงสรา้ งของวงแหวนดาวเสาร์จากการกระจายตัวของอนุภาคในวงแหวน ดว้ ยคลืน่ วทิ ยุ • ถ่ายภาพปรากฏการณ์ Spoke ทลี่ ะเอียดกวา่ ภาพถา่ ยจากยานวอยเอเจอร์ • ค้นพบทะเลสาบไฮโดรคารบ์ อน (มีเทนและอเี ทน) ทด่ี วงจันทรไ์ ททนั ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ 23

• คน้ พบพายุขนาดใหญท่ ี่เรียกว่า Great White Spot • ถ่ายภาพพน้ื ผวิ ของดวงจันทร์ไอแอพิตสั จากระยะหา่ ง 1,600 กิโลเมตร • ในช่วงการขยายเวลาการปฏิบัตงิ านยานแคสสินไี ดผ้ ่านเขา้ ใกลแ้ ละถ่ายภาพความ ละเอียดสงู ของดวงจันทร์อกี หลายดวง (Rhea, Hyperion และ Dione) และติดตาม พายุ Great White Spot ดว้ ย • ถ่ายภาพการเปล่ยี นสขี องเมฆรปู หกเหลยี่ มทีป่ กคลมุ ขว้ั เหนือของดาวเสาร์ 24 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสรุ ยิ ะ

การสังเกตการณด์ าวเสาร์ ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลท่ีสุดท่ีมนุษย์สามารถเห็นได้ด้วยตาเปล่าซึ่งปรากฏเป็น สคี ่อนข้างเหลอื ง ในชว่ งปี พ.ศ. 2561- 2562 ดาวเสารจ์ ะโคจรเข้าไปอยู่ในกลุ่มดาวคนยิงธนู ในปี พ.ศ. 2563 ดาวเสาร์จะอยู่ระหวา่ งกล่มุ ดาวคนยิงธนูและกลมุ่ ดาวแพะทะเล ในปี พ.ศ. 2564-2565 ดาวเสาร์จะในกลมุ่ ดาวแพะทะเล ในปี พ.ศ. 2566 ดาวเสารจ์ ะอยกู่ ลมุ่ ดาวคนแบกหม้อน้�ำ (Aquarius) ต�ำ แหน่งดาวเสาร์ในช่วงปี พ.ศ.2560-2563 เหตกุ ารณท์ ี่นา่ สนใจเก่ยี วกับดาวเสาร์ ดาวเสาร์ใกล้โลก (Saturn Opposition) เป็นปรากฏการณท์ ดี่ าวเสาร์ โลก และดวง อาทิตย์โคจรมาเรียงเป็นเสน้ ตรงโดยมโี ลกอยู่ตรงกลาง ท�ำ ให้ดาวเสารเ์ ข้ามาใกลโ้ ลกมากทส่ี ดุ ภาพแสดงต�ำ แหนง่ Saturn Opposition ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ 25

แผนภาพแสดงจังหวะทด่ี าวเสารอ์ ยู่ไกลโลก เนื่องจากเม่อื มองจากโลกเราจะเหน็ ดาวเสาร์อย่หู ลงั ดวงอาทติ ย์ (ซา้ ย) และจงั หวะทดี่ าวเคราะห์อยูใ่ กลโ้ ลก เมือ่ โลกก�ำ ลังจะโคจรแซงดาวเสาร์ (ขวา) ในช่วงที่ดาวเสาร์ใกล้โลกน้ันเป็นโอกาสที่ดีสำ�หรับการสังเกตดาวเสาร์เพราะดาวเสาร์ มีขนาดปรากฏใหญก่ วา่ ปกตเิ ล็กนอ้ ย แตเ่ น่ืองจากดาวเสาร์โคจรรอบดวงอาทติ ย์เปน็ รูปวงรี ท�ำ ให้ ระยะห่างของดาวเสารใ์ นชว่ งท่ดี าวเสารใ์ กล้โลกแตล่ ะครั้งมีคา่ ไม่เทา่ กัน โดยจะอยูท่ ี่ประมาณ 8-9 หน่วยดาราศาสตร์ ซ่ึงดาวเสาร์จะใกลโ้ ลกทุกๆ 378 วัน นอกจากนร้ี ะนาบเสน้ ศนู ยส์ ูตรและวงแหวน ของดาวเสาร์ท่เี ปล่ยี นไปจะส่งผลใหล้ กั ษณะปรากฏของเสาร์ในแต่ละครัง้ ไม่เหมอื นกันอีกดว้ ย ตารางแสดงวันท่ีดาวเสาร์ใกลโ้ ลกทีส่ ุดในแต่ละปี 26 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ

ดาวเสาร์ไร้วงแหวน ระนาบวงแหวนของดาวเสารเ์ มอื่ มองจากโลกจะเปล่ยี นมมุ ไปเรื่อยๆ โดยทกุ ๆ 15 ปี โลก จะอย่ใู นตำ�แหนง่ ทเ่ี ห็นวงแหวนของดาวเสารบ์ ริเวณสันขอบพอดเี ราจึงเห็นวา่ “ดาวเสารไ์ ร้วงแหวน” เปน็ เหตกุ ารณท์ น่ี า่ สนใจเปน็ อยา่ งยง่ิ เพราะวงแหวนของดาวเสารม์ คี วามหนาโดยเฉลย่ี ไมถ่ งึ 1 กโิ ลเมตร ซึ่งนับวา่ บางมากเมื่อเทียบกบั ขนาดของวงแหวน ปรากฏการณ์ดาวเสารไ์ ร้วงแหวนจะเกิดในวันท่ี 21 กนั ยายน พ.ศ.2568 หลังจากนัน้ จะ สามารถสังเกตเหน็ ขว้ั ใตข้ องดาวเสาร์ไดเ้ พ่มิ มากขึน้ และจะเอียงทำ�มุมสงู สุด 27 องศาทำ�ให้เหน็ ขัว้ ใต้ของดาวเสาร์ได้มากทส่ี ดุ ในวันที่ 12 พฤษภาคม พ.ศ. 2575 ภาพดาวเสารไ์ ร้วงแหวนในชว่ งที่ดาวเสาร์หันระนาบวงแหวนเข้าหาโลก ในวนั ท่ี 4 กนั ยายน ค.ศ.2009 [ทม่ี าของภาพ : NASA] ดาวเสาร์ใกลด้ าวพฤหสั ฯ ในปี ค.ศ. 2020 (The Great Conjunction of Saturn and Jupiter in 2020) ปรากฏการณ์เสาร์ใกลด้ าวพฤหสั บดี เปน็ ปรากฏการณท์ ่ดี าวเสารแ์ ละดาวพฤหัสบดโี คจร มาอยู่ในต�ำ แหนง่ ทมี่ องจากโลกจะเหน็ ว่าดาวเคราะห์สองดวงน้อี ย่ชู ิดกนั มาก โดยมรี ะยะห่างเชงิ มมุ เพยี ง 0.6 องศา และหากผสู้ ังเกตใช้กล้องโทรทรรศนก์ �ำ ลังขยายไมเ่ กนิ 150 เทา่ ก็จะสามารถสังเกต เหน็ ดาวเสารแ์ ละดาวพฤหัสบดอี ยูใ่ นช่องมองภาพเดียวกันได้ ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ 27

ผสู้ งั เกตสามารถชมปรากฏการณน์ ไ้ี ด้ในวนั ท่ี 21 ธนั วาคม พ.ศ.2563 ช่วงหัวค่�ำ ทาง ทศิ ตะวนั ตก ดาวเสารแ์ ละดาวพฤหัสบดอี ยู่ระหว่างกล่มุ ดาวคนยงิ ธนู(Sagittarius) กับกลมุ่ ดาวแพะ ทะเล(Capricornus) ซ่งึ หาชมไดไ้ ม่บอ่ ยนัก เน่ืองจากปรากฏการณน์ ้ีจะเกิดขึ้นในทกุ ๆ 20ปี และ ครั้งนีน้ บั ว่าใกล้ที่สุดในรอบ 200 ปี ภาพจ�ำ ลองปรากฏการณ์ The Great Conjunction of Saturn and Jupiter in 2020 เมือ่ มองผ่านกลอ้ งโทรทรรศนก์ �ำ ลงั ขยายประมาณ 100 เท่า การสังเกตการณ์ดาวเสารด์ ้วยกล้องโทรทรรศน์ การสงั เกตการณ์ดาวเสาร์ ควรใช้กล้องโทรทรรศน์ที่มีขนาดหน้ากล้องใหญ่กว่า 6 น้ิว ขึ้นไป จึงจะเร่ิมสังเกตเหน็ แถบเข็มขัดและแถบโซนของดาวเสาร์ได้ โดยแถบเมฆทปี่ รากฏชัดเจนมาก ท่ีสุด คอื แถบโซนเส้นศูนย์สตู ร (EZ) ซึง่ จะปรากฏเป็นสีออ่ น, แถบเข็มขัดดา้ นเหนอื ของเส้นศูนย์สูตร (NEB) และแถบเขม็ ขัดดา้ นใต้ของเสน้ ศูนย์สูตร (SEB) ซ่งึ แถบเข็มขัดทัง้ สองจะปรากฏเขม้ กวา่ แถบ โซน 28 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุรยิ ะ

รูปแถบโซนเสน้ ศนู ยส์ ตู ร (EZ) แถบเขม็ ขดั ด้านเหนือของเสน้ ศนู ยส์ ตู ร (NEB) และแถบเขม็ ขดั ดา้ นใตข้ องเส้นศูนย์สตู ร (SEB) เมื่อใชก้ ล้องโทรทรรศนข์ นาดเล็กทม่ี ีก�ำ ลงั ขยายตั้งแต่ 25 เท่า จะเร่มิ เหน็ รปู รา่ งวงแหวน ดาวเสารไ์ ด้แบบหยาบๆ แต่จะยงั ไม่เหน็ รายละเอยี ดของวงแหวนหากใชก้ ล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ ขนาดหนา้ กลอ้ งต้งั แต่ 3 น้ิว ทีก่ �ำ ลังขยาย 50 เทา่ จงึ จะเร่มิ เหน็ วงแหวนของดาวเสารป์ รากฏแยกจาก ตวั ดาวเสารไ์ ดช้ ดั เจนแตถ่ า้ หากตอ้ งการเหน็ วงแหวน B (วงสวา่ งกวา่ อยดู่ า้ นใน) กบั วงแหวน A (วงคลำ้� กว่าอยู่ดา้ นนอก) โดยช่องแบง่ แคสสนิ ีอยรู่ ะหว่างกลางของวงแหวนทัง้ สอง ควรใชก้ ล้องโทรทรรศน์ท่ี มขี นาดหนา้ กล้อง 4 นว้ิ และกำ�ลังขยายมากกวา่ 50 เทา่ ขน้ึ ไป ภาพแสดงวงแหวนดาวเสาร์ที่แบง่ ออกเป็นวงแหวนหลัก (วงแหวน A, วงแหวน B และวงแหวน C) และชอ่ งแคบในวงแหวน (ช่องแบ่งแคสสินี และช่องแคบเองเก้) [ที่มาของภาพ : กล้องโทรทรรศน์ หอดูดาวแหง่ ชาติ] ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ 29

การสังเกตดวงจนั ทร์ไททนั ทสี่ วา่ งทส่ี ดุ มคี วามสวา่ งปรากฏประมาณ 8 (สวา่ งพอๆกับ ดาวเนปจนู ) และดวงจันทร์เอนเซลาดัสที่มคี วามสวา่ งปรากฏราว 11.5 ควรใชก้ ล้องโทรทรรศน์ท่ี มขี นาดหนา้ กลอ้ งต้งั แต่ 10 นิว้ ขึ้นไป โดยตำ�แหน่งปรากฏของดวงจันทรด์ วงหลกั ๆของดาวเสาร์ (เอนเซลาดสั ทที สิ ไดโอนี รีอา และไททัน) สามารถดไู ดจ้ ากเวบ็ ไซตแ์ ละแอปพลิเคชนั ในการดดู าว 30 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ

อ้างองิ : http://earthsky.org/?p=240846 http://earthsky.org/astronomy-essentials/give-me-five-minutes-ill-give-you-saturn https://www.windows2universe.org/saturn/saturn_polar_regions.html www.space.com/30608-mysterious-saturn-hexagon-explained.html Ana C. Barbosa Aguiar, Peter L. Read, Robin D. Wordsworth, Tara Salter, Y. Hiro Yamazaki. A laboratory model of saturn’s North Polar Hexagon. Icarus (2010) 755-763 Heather Couper, Robert Dinwiddie, John Farndon, Nigel Henbest, David W. Hughes, Giles Sparrow, Carole Stott, Colin Stuart. 2014. The Planets The Definitive Visual Guide to Our Solar System. China: Dorling Kindersley Limited (DK) Michael Seeds, Dana Backman. 2013. The Solar System. Canada: BROOKS/COLE Peter Bond. 2012. Exploring the Solar System. Malaysia: Wiley-Blackwell Tianlu Yuan. Exploration of a Hexagonal Structure on Saturn’s Northern Pole. University of Colorado Boulder ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ 31

พม� พค ร้ังที่ 4 ตลุ าคม 2563