สแกนเพ่อื อา่ น E-Book
ระบบสรุ ิยะ (Solar System) NASA/JPL กาํ เนดิ ระบบสรุ ิยะ ระบบสุรยิ ะประกอบดว ยดวงอาทติ ย ดาวเคราะห 9 ดวงและดวงจนั ทรบรวิ ารของดาวเคราะหรวมกวา 90 ดวง ดาวหาง และอุกกาบาต วัตถทุ ้ังหมดในระบบสุริยะลวนโคจรรอบดวงอาทิตยไ ปในทศิ ทางเดียวกันและมรี ะนาบทางโคจรเกือบตงั้ ฉากกับ แกนหมนุ ของดวงอาทิตย ท้ังนอ้ี าจเปน เพราะวามวลสารเหลานีเ้ กดิ มาพรอมกับดวงอาทิตย ดวงอาทติ ยม มี วลมากที่สดุ จึงเปนจุด ศนู ยกลางของระบบสุริยะ โดยมีแรงโนม ถว งยึดใหดาวเคราะหท ง้ั หลายโคจรอยโู ดยรอบ ดวงอาทติ ยกอ กําเนิดข้นึ จากกลุมกา ซและฝุน ทเ่ี รียกวา โซลารเนบวิ ลา (Solar Nebula) เมอื่ ประมาณ 4,600 ลานปท ี่ผา น มา ตามลาํ ดบั ข้ันตอนดังนี้ 1) ดว ยอทิ ธิพลของแรงโนมถวงของกลุม กาซและฝุนในโซลารเนบวิ ลาซึ่งหมนุ รอบตัวเองทําใหย ุบตัวลงอยางชาๆ 2) กา ซและฝนุ สวนใหญยบุ ตัวลงทําใหใจกลางของโซลารเนบวิ ลามีความกดดนั สูงขน้ึ และหมนุ รอบตวั เองเรว็ ขึน้ เร่ือยๆ เปน ผลใหเ ศษฝุนและกา ซท่เี หลอื โคจรรอบแกนหมนุ มีรูปรา งเหมือนเปน จานแบน ฝุนและกาซบางสวน ถูกเรง ออกมาจากแกนหมุน 3) เมอื่ มีอายไุ ดป ระมาณ 100,000 ป อณุ หภมู ทิ ใี่ จกลางสูงถงึ 15 ลา นเคลวิน จงึ เริ่มเกดิ ปฏิกิริยาเทอรโมนิวเคลียร ขน้ึ ที่แกนกลาง เกิดเปนดวงอาทติ ยที่มีอายุนอยสอ งสวางแตย ังถูกหอ มลอ มไปดวยกาซและฝุน ทเี่ หลือเปน จํานวนมาก 4) เมอ่ื เวลาผา นไปหลายสิบลา นป กา ซและฝนุ ทเี่ หลอื ชนกนั ไปมา ทําใหบ างสวนเกาะติดกันจนมีขนาดใหญขน้ึ โดยเฉพาะบรเิ วณที่อยูใกลดวงอาทิตยซ งึ่ มีอุณหภมู ิและแรงโนมถว งท่ีสงู กวา บริเวณท่หี า งออกไป 5) กาซและฝนุ บริเวณขอบนอกอยูในบริเวณทม่ี ีอุณหภูมติ ่ํากวา และไดรับอิทธิพลจากแรงโนม ถวงนอ ยกวาบริเวณที่ ใกลดวงอาทติ ย จึงยุบรวมตวั กันอยา งชา ๆ กอ ตวั เปนดาวเคราะหข นาดใหญท ่ีเต็มไปดวยกา ซเปน จํานวนมาก 6) ใชเ วลานบั รอ ยลานป ดาวเคราะหตา งๆ จงึ จะมีรูปรา งท่ีเกอื บสมบรู ณ เศษหินและฝุน ท่ีเหลือกลายเปนดาว เคราะหน อย ดวงจนั ทรบรวิ ารและวงแหวนของดาวเคราะห รวมทงั้ วตั ถุขนาดเล็กและดาวหาง lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 -1-
ภาพแสดงลําดับขัน้ ตอนการเกิดระบบสรุ ยิ ะจากจากกลุม กาซยุบตัวลงดว ยอิทธพิ ลของแรงโนมถว ง มาเปนดวงอาทิตยแ ละดาว เคราะหตางๆ (ภาพจากหนงั สือ Discovering the Universe 6th edition) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 -2-
ตารางท่ี 1 ขอ มูลทางกายภาพของดาวเคราะห ดาวเคราะห พุธ ศกุ ร โลก องั คาร พฤหสั บดี เสาร ยเู รนัส เนปจูน พลโู ต ขอมูล 57.9 108.2 149.6 227.9 778.3 1,431.9 2,877.4 4,497.8 5,914.7 ทางกายภาพ 0.39 0.72 1.00 1.52 5.20 9.57 19.19 30.07 39.54 0.24 0.62 1.00 1.88 11.86 29.37 84.10 164.86 248.60 ระยะทางเฉลี่ยจาก ดวงอาทติ ย 7.00 3.39 0.00 1.85 1.30 2.48 0.77 1.77 17.12 (ลา น กิโลเมตร) 4,880 12,104 12,756 6,794 142,984 120,536 51,118 49,528 2,300 ระยะทางเฉลีย่ จาก ดวงอาทิตย (หนวย 0.38 0.95 1.00 0.53 11.21 9.45 4.01 3.88 0.18 ดาราศาสตร:AU*) 3.30x1023 4.87x1024 5.97x1024 6.42x1023 1.90x1027 5.69x1026 8.68x1025 1.02x1026 1.31x1022 คาบการโคจรรอบ ดวงอาทติ ย (ป) 5,430 5,243 5,515 3,934 1,326 687 1,318 1,638 2,000 ระนาบทางโคจร 0 0 1 2 39 30 21 8 1 เอยี งทํามุมกบั ระนาบทางโคจรของ โลกรอบดวงอาทิตย (องศา) ขนาดเสนผาน ศนู ยกลาง (กโิ ลเมตร) ขนาดเสนผา น ศนู ยกลาง (เทา ของ เสน ผา นศูนยกลาง โลก) มวล (กิโลกรมั ) ความหนาแนนเฉลย่ี (กิโลกรมั ตอ ลูกบาศกเ มตร) จํานวนดวงจันทร บริวาร หมายเหตุ 1) * หนว ยดาราศาสตร (Astronomical Unit : AU) คอื ระยะทางเฉลี่ยระหวา งโลกกบั ดวงอาทิตย = 149.6 ลา นกโิ ลเมตร 2) ทีม่ าขอมูลจํานวนดวงจนั ทรบริวารของดาวเคราะห จาก Jet Propulsion Laboratory, NASA, 2002 lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 -3-
ดาวเคราะหใ นระบบสุริยะ © Calvin J. Hamilton คาํ วา ดาวเคราะห หรือ PLANET มาจากภาษากรีก ซง่ึ แปลวา นักเดินทางที่ไรจุดหมาย (wanderer) ตง้ั ขนึ้ เมือ่ ชาวกรีก สงั เกตพบวา ดาวเคราะหน้นั เคล่ือนทไี่ ปบนทอ งฟาโดยมีตําแหนงทไ่ี มค งท่ี เมอื่ เทียบกับดาวฤกษดวงอน่ื ๆ ดาวเคราะหทุกดวง เคลื่อนทรี่ อบดวงอาทิตยต ามเสนทางท่คี งท่ี เรียกวา เสนทางโคจรหรือ วงโคจร เม่ือไมนานมานมี้ กี ารคนพบวา ดาวฤกษท่ีอยหู าง จากเราออกไปนนั้ ก็มีดาวเคราะหเปนบรวิ ารอยูหลายดวงเชน เดียวกันกับดวงอาทติ ยของเรา ดาวเคราะหสวนใหญน้นั จะมดี วงจันทรบรวิ ารอยหู ลายดวง ดาวเคราะหขนาดใหญเปนดาวเคราะหกาซ มวี งแหวน ลอ มรอบไดแ ก ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร ดาวยูเรนสั และดาวเนปจูน วงแหวนดาวเสารนับวา มขี นาดใหญและสวยงามที่สุดในบรรดา ดาวเคราะหเหลานี้ เราสามารถสังเกตวงแหวนดาวเสารดวยกลอ งดูดาวขนาดเลก็ ได วงแหวนของดาวเคราะหนั้นประกอบไปดวย เศษหนิ และน้าํ แขง็ อยูเปน จาํ นวนมาก มีขนาดแตกตา งกนั ไป อาจมขี นาดเล็กเทากับผงฝนุ จนถงึ ขนาดเทากอนหนิ กอนโตเทาบา น เราสามารถจําแนกดาวเคราะหท ง้ั 9 ดวงออกเปน ดาวเคราะหช นั้ ใน ซง่ึ ไดแ ก ดาวพธุ ดาวศุกร โลก และดาวอังคาร ซ่งึ มี ขนาดคอ นขางเลก็ มีพ้นื ผวิ เปนของแข็ง และโคจรอยใู กลก บั ดวงอาทิตย เม่อื เทยี บกลับดาวเคราะหชน้ั นอก อนั ไดแก ดาว พฤหสั บดี ดาวเสาร ดาวยูเรนสั ดาวเนปจูน ดาวพลโู ต ที่มีขนาดใหญแ ละมีองคประกอบสว นใหญเปน กา ซ (ยกเวนดาวพลโู ต) และ โคจรอยูหา งจากดวงอาทิตยมาก ดาวเคราะหตา งๆ และดวงจนั ทรบรวิ ารของดาวเคราะหเ หลานีม้ ีพืน้ ผิวเปนของแขง็ จะเตม็ ไปดว ยหลมุ บออนั เนอ่ื งมาจาก การพุง ชนของดาวหางและอกุ กาบาต ดงั นั้นการศึกษาหลุมบอ เหลานี้ทําใหเราสามารถทราบถงึ อดตี ของดาวเคราะหแ ตละดวงได การสง ยานสํารวจอวกาศไปยังดาวเคราะหต างๆ ก็ยังชว ยใหเราคน พบวงแหวนของดาวเคราะหและดวงจนั ทรบริวารเพิ่มขึ้น และยัง สามารถถายภาพและทาํ แผนที่พื้นผิวของดาวเคราะห ตลอดทั้งดวงจันทรบรวิ ารไดอยา งละเอียด lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 -4-
วงโคจรของดาวเคราะห วงโคจรของดาวเคราะหมลี กั ษณะเปน รูปวงรีและอยูใ นระนาบทีเ่ กอื บต้ังฉากกับแกนหมุนของดวงอาทิตย (ยกเวนดาว พลูโตท่มี ีวงโคจรเอยี งทาํ มุมถึง 17 องศา) มีกอนวัตถุนับลานๆ ชิน้ โคจรอยรู ะหวา งวงโคจรของดาวองั คารและดาวพฤหสั บดี เรยี กวา แถบดาวเคราะหน อย (Asteroid Belt) แรงโนม ถวงของดาวพฤหัสบดีทําใหว ตั ถเุ หลา นไ้ี มส ามารถรวมตัวกนั และกลายเปน ดาวเคราะหได เราสามารถจินตนาการไดว า ระบบสุรยิ ะของเรากวางใหญเ พียงใด โดยเรมิ่ เปรยี บเทียบจากระยะทางระหวางโลกกับดวง อาทิตย ซง่ึ แสงอาทติ ยท เี่ ดินทางดว ยความเร็วถงึ 300,000 กโิ ลเมตรตอวนิ าที ตอ งใชเ วลาเดินทางประมาณ 8 นาทจี งึ จะมาถึงโลก แสงอาทิตยตองใชเวลาถงึ 43 นาทีในการเดนิ ทางถงึ ดาวพฤหัสบดี และใชเ วลาเกอื บ 7 ชว่ั โมงเพ่ือที่จะไปถึงดาวพลูโตที่อยูไ กล ท่สี ดุ จากดวงอาทิตย lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 -5-
ดวงอาทติ ย ดวงอาทติ ย เปนดาวฤกษทีอ่ ยูใกลโลกของเรามากท่สี ุด อยูหางประมาณ 150 ลานกโิ ลเมตร ดาวฤกษทอ่ี ยใู กลโ ลกเปน อนั ดับสองคือ ดาวพรอกซมิ าเซนทอรี ซ่งึ อยูไกลกวา ดวงอาทติ ยถ งึ 268,000 เทา พลังงานความรอนและแสงสวางจากดวง อาทิตยเกอ้ื กูลชีวติ บนโลก พชื สเี ขยี วที่เปน แหลง อาหารพน้ื ฐานของโลกใชแสงอาทิตยใ นกระบวนการสังเคราะหแสง (Photosynthesis) ความสัมพันธระหวา งโลกกับดวงอาทติ ยยังทาํ ใหเกิดฤดูกาล กระแสนา้ํ ในมหาสมุทร ตลอดจนการเปลี่ยนแปลง ของสภาพภูมอิ ากาศ โครงสรา งของดวงอาทิตย ดวงอาทติ ยม มี วลมหาศาลเม่ือเทียบกับโลก (มากกวา โลกถึง 333,400 เทา) อิทธพิ ลของแรงโนม ถวงทําใหแกนกลาง (Core) ของดวงอาทิตยม ีความดนั และอณุ หภูมิสงู มาก (มีความดันสงู เปน พันลานเทาของความดันบรรยากาศโลก และมีความ หนาแนน ประมาณ 160 เทา ของความหนาแนน ของนํ้า) อุณหภูมิทแ่ี กนกลางของดวงอาทติ ยส งู ถึง 16 ลานเคลวิน สูงพอสาํ หรบั การเกิดปฏกิ ิริยานิวเคลียรฟ วชัน (Nuclear Fusion) ซงึ่ หลอมไฮโดรเจนใหก ลายเปนฮีเลียม และปลดปลอยพลังงานออกมาอยา ง มหาศาล พลังงานทด่ี วงอาทิตยปลดปลอ ยออกมาในแตละวนิ าทีสูงถึง 383,000 ลา นลานลา น กิโลวตั ต หรอื เทา กบั การระเบิดของ ลูกระเบดิ ทเี อ็นทปี รมิ าณ 100,000 ลานตนั ภาพตดั ขวาง แสดงโครงสรางภายในและช้นั บรรยากาศของดวงอาทิตย lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 -6-
โครงสรางภายในของดวงอาทติ ยถดั จากแกนกลางออกมา คอื โซนการแผรังสี (Radiative Zone) และโซนการพารังสี (Convective Zone) ตามลาํ ดบั ซง่ึ อุณหภมู จิ ะคอ ยๆ ลดลงจาก 8 ลานเคลวิน เปน 7,000 เคลวิน โฟตอนท่เี กดิ ในแกนกลางของ ดวงอาทติ ยจะใชเ วลายาวนานถึง 200,000 ป ในการเดินทางผานโซนทง้ั สองออกมาสูพืน้ ผวิ ของดวงอาทิตยท่ีเรียกวา ช้นั โฟโตส เฟย ร (Photosphere) มีความหนาประมาณ 500 กิโลเมตร กาซรอ นในชัน้ โฟโตสเฟย รของดวงอาทติ ยมีอณุ หภมู ิประมาณ 5,500 องศาเซลเซยี ส เปน ตนกําเนดิ ของแสงอาทิตยท เ่ี ราเห็นจากโลก ในชั้นนยี้ งั มปี รากฏการณอ นื่ ๆ เชน การพงุ ของพวยกา ซ (Prominences) การลกุ จา (Flare) และการเกดิ จุดบนดวงอาทิตย (Sunspots) ซงึ่ สัมพันธกับการเปล่ยี นแปลงของสนามแมเ หล็ก บนดวงอาทิตย ถดั จากช้ันโฟโตสเฟยรขึน้ ไปถึง 10,000 กิโลเมตรเรียกวา ช้ันโครโมสเฟยร (Chromosphere) มีอุณหภมู ปิ ระมาณ 10,000 องศาเซลเซยี ส บรรยากาศชัน้ นอกสุดของดวงอาทิตยแผออกไปไกลหลายลา นกิโลเมตร เรียกวา คอโรนา (Corona) มี อณุ หภมู ิสูงถึง 2 ลานองศาเซลเซียส ภาพถาย บรรยากาศชัน้ โครโมสเฟยร (สแี ดง) ภาพถายบรรยากาศช้ันคอโรนาของดวงอาทติ ยที่แผออกไปไกลหลายลานกโิ ลเมตร สามารถสังเกตเหน็ ไดในขณะท่ีเกิดสุรยิ ุปราคาเตม็ ดวง lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 -7-
จดุ บนดวงอาทิตย (Sunspots) จากภาพถา ยของพ้ืนผวิ ดวงอาทิตย มบี ริเวณทเี่ ปนจดุ สีดาํ หรือทเ่ี รยี กวา จดุ บนดวงอาทิตย (Sunspots) ซ่งึ เกดิ จากการ เปล่ียนแปลงของสนามแมเหลก็ บนดวงอาทิตยที่ก้ันกาซรอนมิใหพ ุง ขน้ึ มาสูผ วิ ในบริเวณนน้ั จงึ ทาํ ใหบ ริเวณดงั กลาวมอี ุณหภมู ิตํ่า กวา บรเิ วณขา งเคยี ง จากภาพขยายจะเห็นวา บริเวณใจกลางของจุดบนดวงอาทติ ยจ ะมดื สนิท บริเวณนี้เรยี กวา อัมบรา (Umbra) สวนบริเวณขอบนอกของจุดบนดวงอาทติ ยนนั้ สวา งกวา บริเวณใจกลาง เรียกบรเิ วณน้วี า พีนัมบรา (Penumbra) จาก ภาพจะเห็นวา จุดบนดวงอาทิตยน ั้นบางจุดอาจมขี นาดใหญก วา โลกหลายเทา ภาพจุดบนดวงอาทิตย (Sunspots) แสดงบรเิ วณอมั บราและพีนัมบรา เปรยี บเทียบกับขนาดของโลก นกั ดาราศาสตรสงั เกตพบวาจุดบนดวงอาทติ ยเ ปลยี่ นแปลงอยูตลอดเวลาท้ังตําแหนงทป่ี รากฏและจาํ นวนจุด โดยมคี าบ การเปลีย่ นแปลงทุกๆ 11 ป เรียกวา รอบการเปลี่ยนแปลงของจดุ บนดวงอาทิตย (Sunspots cycle) ปรากฏการณอ ืน่ ๆ บนดวง อาทติ ยย ังมีรอบการเปลี่ยนแปลงสัมพันธกับรอบการเปล่ียนแปลงของจดุ บนดวงอาทติ ยดวย เชน การเกดิ การระเบดิ จา (Solar Flare) เปนตน กราฟแสดงรอบการเปลย่ี นแปลงของจดุ บนดวงอาทิตย แกนนอนแสดงป ค.ศ. แกนตัง้ แสดงจาํ นวนจุดบนดวงอาทิตย lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 -8-
ตารางท่ี 2 ขอมูลดวงอาทิตย ชนดิ สเปกตรัมของดาวฤกษ G2 V อายุ 4,500 ลานป ระยะหางเฉล่ยี จากโลก 150 ลา นกิโลเมตร อตั ราเรว็ ในการหมุนรอบตัวเอง (ที่เสนศูนยสูตร) อตั ราเรว็ ในการหมนุ รอบตัวเอง (ท่ีข้วั ) 26.8 วัน เสน ผานศนู ยก ลาง 36 วนั มวล สวนประกอบ 1.4 ลานกิโลเมตร อุณหภูมิทพ่ี ้นื ผิว (โฟโตสเฟยร) 1.99 x 1030 กิโลกรัม พลังงานที่ใหอ อกมา (กําลังสอ งสวา ง) ไฮโดรเจน 92.1%, ฮีเลยี ม 7.8% และธาตอุ ่ืนๆ 0.1% 5,780 เคลวนิ 3.83 x 1033 ergs/sec lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 -9-
ดาวพุธ (Mercury) ภาพถา ยดาวพุธ จากยานมารเี นอร 10 (NASA/JPL) ดาวพธุ เปน ดาวเคราะหท่อี ยูใกลด วงอาทิตยม ากทสี่ ุด จงึ ปรากฏใหเ ห็นบนทอ งฟาไมไ กลจากตําแหนงของดวงอาทติ ย ดังนัน้ เราจงึ สงั เกตเหน็ ดาวพธุ ไดในชว งเวลาใกลคํา่ หรอื รงุ เชา เราจะเหน็ ดาวพธุ ไดด ีท่ีสดุ เม่อื มันอยูใ นตําแหนง ทไี่ กลที่สดุ จากดวง อาทติ ย นอกจากน้ใี นบางโอกาส เราสามารถมองเห็นดาวพุธได เมือ่ มนั โคจรผานทางดา นหนาของดวงอาทิตย ดาวพธุ มแี กนหมนุ ทีเ่ กือบตั้งฉากกบั ระนาบการโคจรรอบดวงอาทติ ย ดาวพุธหมนุ รอบตัวเองชา มาก โดยจะหมุนรอบตวั เองครบ 3 รอบเมือ่ โคจรรอบดวงอาทิตยค รบ 2 รอบ วงโคจรของดาวพุธจงึ แปลกประหลาดจากดาวเคราะหอ นื่ ๆ การหมนุ รอบตวั เองที่ชา มากน้ี ทาํ ใหด าวพุธไมมีชัน้ บรรยากาศหอหมุ ซึง่ สงผลใหพ้ืนผิวดาวพธุ มกี ารเปล่ยี นแปลงอุณหภมู ิอยางมาก ต้ังแต –183 ถงึ 427 องศาเซลเซียส (มีอณุ หภูมติ า่ํ สุดในดา นมืด และมีอณุ หภูมิสูงสุดในดานทรี่ บั แสงอาทิตย) มนษุ ยไดสงยานอวกาศ มารีเนอร 10 ไปสาํ รวจและทาํ แผนท่ีพ้นื ผิวดาวพุธเปนครั้งแรก ในป พ.ศ. 2517 แตเพราะการท่ี มันอยใู กลดวงอาทิตยม ากจึงสามารถทําแผนทไ่ี ดเพยี งรอยละ 45 ของพ้ืนท่ีท้ังหมด โครงสรา งภายในของดาวพุธ ดาวพุธมีขนาดใหญกวา ดวงจนั ทรของโลกเพียงเล็กนอ ย ไมมชี ั้นบรรยากาศหอหมุ แหงแลง และเตม็ ไปดวยหลุมอกุ กาบาต มากมาย สว นใหญจ ะเปน หลมุ ท่มี อี ายุมากแลว แสดงวาท่ผี า นมาไมคอยมกี ารระเบิดของภเู ขาไฟ มิฉะนน้ั หลุมเหลา น้ตี องปกคลมุ ไปดวยเถาถานและลาวา แกนกลางของดาวพุธเปน แกนเหล็กขนาดใหญ มีเสนผา นศนู ยกลางถึง 3,700 กิโลเมตร (ประมาณ 42 % ของปรมิ าตรดาวเคราะหท ้งั ดวง) รอบแกนกลางมีแมนเทลิ (หนาประมาณ 600 กิโลเมตร) และมเี ปลอื กแข็งหมุ ซงึ่ มี องคประกอบเปนทรายซลิ ิเกตเชน เดยี วกบั ทพี่ บบนโลกของเรา lesson-solarsystem.doc © Calvin J. Hamilton 7/15/2004 - 10 - ภาพตัดขวางแสดงโครงสรางภายใน Busaba Kramer
พ้นื ผวิ ดาวพธุ ดาวพธุ มีพนื้ ผวิ ทคี่ ลายคลงึ กับพืน้ ผิวดวงจันทร เตม็ ไปดวยหลุมอกุ กาบาตมากมาย มบี างบรเิ วณมลี ักษณะเปน แอง ที่ ราบขนาดใหญซ่ึงสันนษิ ฐานวาเกิดจากการพงุ ชนของอุกกาบาตในยุคเริม่ แรกของระบบสรุ ิยะ ทําใหพนื้ ท่โี ดยรอบกลายเปน เทือกเขาที่สงู แองทีร่ าบแคลอรสิ (Caloris Basin) มเี สน ผานศนู ยก ลางที่กวา งถงึ 1,300 กโิ ลเมตร จากภาพถายทไี่ ดจ ากยานมา รีเนอร 10 จุดศูนยกลางของหลุมอยูใ นเงามดื และสังเกตเห็นเพียงแนวขอบหลุมท่ีประกอบไปดว ยเทอื กเขาท่ีตอเน่อื งกัน เทอื กเขา เหลา น้มี ีความสูงถึง 2 กโิ ลเมตร ภาพถายพน้ื ผวิ ดาวพุธ แอง ท่ีราบลุม แคลอลสิ lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 11 -
ดาวศุกร (Venus) ภาพถายดาวศุกรในชวงรงั สีอัลตราไวโอเลต จากกลองโทรทรรศนอวกาศฮับเบลิ ดาวศุกรปรากฏเปนเส้ยี วเชนเดียวกับดวงจันทร โดยเราสามารถสงั เกตไดดวยกลองโทรทรรศน ดาวศุกรนนั้ มขี นาด ใหญก วาและอยูใกลโลกมากกวาดาวพุธ เราจงึ สังเกตเห็นดาวศกุ รส วางจากวาดาวพุธมาก และมีความสวางเปน รองจากดวงจนั ทร ในยามคา่ํ คนื เมอ่ื ดาวศกุ รป รากฏใหเ ห็นในเวลาใกลคาํ่ คนในสมยั กอ นต้ังช่ือใหวา เปน ดาวประจําเมือง และเรยี กวา ดาว ประกายพรึก เมือ่ ปรากฏใหเ หน็ ในเวลารุงเชา ดาวศกุ รน้นั มีขนาดใหญเ กือบเทากับโลกของเราและมชี ้นั บรรยากาศท่หี นาหอ หุม อยู ดาวศกุ รมแี กนหมุนเกอื บต้ังฉากกับระนาบวงโคจรรอบดวงอาทติ ย ดาวศุกรหมุนรอบตวั เองจากทศิ ตะวันออกไปยงั ทิศ ตะวันตก ซึ่งแตกตา งจากดาวเคราะหดวงอืน่ ๆ ดาวศกุ รหมนุ รอบตัวเองใชเ วลา 243 วนั และโคจรรอบดวงอาทิตยครบ 1 รอบ ใน เวลา 228 วนั ดาวศุกรจึงมชี วงเวลา 1 วันท่ยี าวนานกวา 1 ป โครงสรา งดาวศกุ ร ดาวศกุ รกับโลกน้ันเปรียบเสมือนเปนฝาแฝด เพราะดาวเคราะหท ้ังสองมีขนาดและความหนาแนนใกลเ คยี งกนั จงึ มี โครงสรา งภายในที่คลา ยคลงึ กันดว ย แกนกลางประกอบไปดว ยเหล็ก มรี ัศมี 3,000 กโิ ลเมตร) ชนั้ แมนเทลิ มีความหนา 3,000 กิโลเมตร และเปลือกแขง็ ที่ประกอบดวยหินซิลิเกต มีความหนา 50 กโิ ลเมตร นอกจากน้พี นื้ ผวิ ดาวศุกรยังประกอบไปดวยภูเขา ไฟและมชี ้นั บรรยากาศหอหุม ชว ยในการปอ งกนั รงั สีและอุกกาบาตจากภายนอก แตชั้นบรรยากาศของดาวศุกรนน้ั หนาแนน กวา ของโลกมาก มีความดันบรรยากาศทพ่ี ืน้ ผวิ ประมาณ 90 เทา ของความดนั บรรยากาศทพ่ี ืน้ ผิวโลก และยังเต็มไปดวยกาซ คารบอนไดออกไซดและกรดซัลฟรู ิก ซงึ่ ทําใหเกิดปรากฏการณเ รอื นกระจก ทีเ่ ปนสาเหตใุ หพ น้ื ผวิ ดาวศกุ รม อี ณุ หภูมสิ งู ถึง 467 องศาเซลเซียส lesson-solarsystem.doc © Calvin J. Hamilton 7/15/2004 - 12 - ภาพตดั ขวางแสดงโครงสรางภายใน Busaba Kramer
พ้ืนผิวดาวศกุ ร ยานแมคเจลแลนถกู สงข้นึ ไปในอวกาศในป พ.ศ. 2532 เพอื่ ทําแผนทดี่ าวศุกรแ บบสามมิติโดยใชเรดาร ซ่ึงมหี ลกั การ งา ยๆ คอื การสง คล่นื ไมโครเวฟไปสะทอ นท่ีพน้ื ผิวของดาวศุกร และวัดความลาชาของคล่ืนท่ีสะทอนกลับมา ประกอบกับการรู ตาํ แหนง ท่ีแนนอนของยานแมคเจลแลน ทาํ ใหเ ราทราบถึงความสูงตาํ่ ของพื้นผิวและสามารถทาํ แผนทแ่ี บบสามมิตไิ ด นอกจากน้ี การใชเ รดารยงั มีขอดที ่ีสามารถสาํ รวจทะลผุ า นชนั้ บรรยากาศที่หนาแนน และชัน้ ฝุนทป่ี กคลมุ พ้ืนผวิ ของดาวศุกรไ ด พื้นผวิ ของดาวศกุ รปกคลุมไปดว ยที่ราบที่เกิดจากการระเบดิ ของภูเขาไฟ ประมาณ 80% ของพน้ื ทท่ี ั้งหมด มีสว นท่ีเปนท่ี สงู อยูเพียงเลก็ นอ ย บรเิ วณที่สงู อะโฟรไดท (Aphrodite) มรี ปู รา งคลายแมงปอ งวางตวั อยใู นแนวเสน ศูนยส ตู รของดาวศุกร ท่ี บริเวณขว้ั เหนือของดาว มภี เู ขาขนาดยกั ษ มีชอ่ื วา ภเู ขาแมกซเ วลล (Maxwell Montes) ซึง่ มคี วามสงู ถึง 11 กโิ ลเมตร (สงู กวา ยอด เขาเอเวอเรสตถึง 2 กโิ ลเมตร) ภาพถา ยดาวศุกรเต็มดวง เปนภาพถายดว ยเทคนคิ เรดารจากยานแมคเจลแลน (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 13 -
แผนทด่ี าวศกุ ร ภาพถายพื้นผวิ ของดาวศุกรแบบ 3 มิติ (NASA/JPL/Seal) ภาพถายพืน้ ผวิ ของโลกแบบ 3 มิติ (NASA/USGS) ภเู ขาไฟบนดาวศุกร ภูเขาไฟบนดาวศกุ รแตกตางจากภูเขาไฟบนโลก บนโลกมนี ้ําอยูมากมาย กาซที่พงุ ออกมาจากภเู ขาไฟเชน กา ซ คารบ อนไดออกไซดและกาซซลั เฟอรไ ดออกไซด จะละลายกลับลงไปในนํา้ ในมหาสมทุ ร และตกตะกอนอยใู ตมหาสมทุ ร แตก ารทบ่ี นดาวศกุ รไ มม ีนํา้ ทาํ ใหกา ซตางๆท่ีพงุ ออกมาจากปลอ งภูเขาไฟ โดยเฉพาะกา ซคารบ อนไดออกไซด กลายเปนสวนหนึง่ ของชั้นบรรยากาศทําใหเกิดปรากฏการณเรือนกระจก นอกจากนีก้ าซซัลเฟอรไดออกไซดย งั ทําปฏิกริ ยิ ากับนาํ้ ในบรรยากาศ กลายเปน กรดซัลฟรู กิ ซ่ึงถา ไมเ กบ็ กกั อยใู นช้นั เมฆกจ็ ะตกลงสูพนื้ ผวิ ดาวศกุ ร ภาพภูเขาไฟและเสนทางลาวาบนดาวศุกร เปนภาพถา ยดวยเทคนิคเรดารจ ากยานแมคเจลแลน (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 14 -
โลก โลกของเราเปนดาวเคราะหที่อยหู างจากดวงอาทติ ยเปนลําดับที่ 3 ถัดออกมาจากดาวพุธ และดาวศกุ ร โลกมขี นาดใหญ เปนอนั ดับท่ี 5 ในบรรดาดาวเคราะหท งั้ หมดในระบบสุริยะ เสนผานศนู ยก ลางของโลกใหญก วา ดาวศุกรเ พียงไมกร่ี อยกโิ ลเมตร โลกอยหู า งจากดวงอาทิตยใ นระยะที่พอเหมาะ ทาํ ใหมอี ุณหภูมิ สภาวะอากาศและปจ จัยอ่นื ๆ ท่เี ออื้ อาํ นวยตอ ส่งิ มีชวี ติ ภาพโลกเต็มดวง โครงสรา งภายในของโลก จากการศึกษาโดยใชเทคนิคเกี่ยวกบั แผนดนิ ไหว (Seismic Techniques) ทาํ ใหนกั วทิ ยาศาสตรท ราบถึงโครงสรา งภายในของ โลกท่ีแบงไดเ ปน ชนั้ ตางๆ ดังน้ี 1) แกนกลางชนั้ ใน มีลกั ษณะเปน ของแข็งทป่ี ระกอบดว ยเหลก็ เปนสว นใหญ มอี ณุ หภูมสิ ูงประมาณ 7,500 เคลวิน (สงู กวา ทพี่ นื้ ผิวของดวงอาทติ ย) มรี ัศมีประมาณ 1,200 กิโลเมตร 2) แกนกลางช้นั นอก มลี กั ษณะเปนของเหลวทป่ี ระกอบดว ยเหล็กและซลั เฟอรเ ปนสวนใหญ มคี วามหนาประมาณ 2,200 กิโลเมตร 3) แมนเทลิ มีลักษณะเปนของเหลวหนืดคลายกับพลาสติกเหลว มอี งคป ระกอบเปน เหล็ก แมกนเี ซยี ม ซลิ กิ อน อลมู ิเนียมและออกซเิ จน มีความหนาประมาณ 3,000 กโิ ลเมตร 4) เปลอื กโลก มลี ักษณะเปนของแขง็ มีองคประกอบสวนใหญ คือ แรควอทซ (ซลิ กิ อนไดออกไซด) และเฟลสปาร มี ความหนาประมาณ 7 ถึง 40 กิโลเมตร (ขึน้ อยูก ับวาเปน บรเิ วณใตม หาสมทุ รลกึ หรือบรเิ วณเทือกเขา) ภาพจาํ ลองโครงสรางภายในของโลก © Calvin J. Hamilton 7/15/2004 - 15 - Busaba Kramer lesson-solarsystem.doc
ช้ันบรรยากาศของโลก บรรยากาศของโลกประกอบไปดวยไนโตรเจน 77% ออกซิเจน 21% และท่ีเหลอื เปน อารก อน คารบ อนไดออกไซดและ น้ํา ในยคุ ท่ีโลกกําเนดิ ขึน้ ใหม อาจจะมคี ารบอนไดออกไซดจ ํานวนมาก แตม นั ถกู ดูดกลืนไปกับหินปนู (carbonate rocks) บางสวนกล็ ะลายไปกบั นํ้าในมหาสมทุ ร และถูกบริโภคโดยพืช ปรากฏการณการเคล่อื นตัวของเปลือกโลกและกระบวนการทางชวี ะ วทิ ยา กอใหเกดิ การหมนุ เวยี นของกาซคารบ อนไดออกไซด ปจ จบุ ันมีคารบ อนไดออกไซดคงเหลอื ในบรรยากาศจํานวนเลก็ นอย แตก ็ยังความสําคญั มาก เพราะมันเปนตวั ควบคมุ อุณหภมู ขิ องพื้นโลก โดยอาศยั สภาวะเรือนกระจก เพิ่มอุณหภูมิพื้นผวิ โลกให สงู ข้ึน ถาไมม สี ภาวะเรอื นกระจกจากกา ซคารบอนไดออกไซดแ ลว อณุ หภูมทิ ี่พืน้ ผวิ โลกจะตาํ่ เกนิ ไปจนทาํ ใหน า้ํ ในมหาสมทุ ร แข็งตวั เปน ผลใหสิ่งมชี วี ิตไมส ามารถดาํ รงอยไู ด ชน้ั บรรยากาศของโลกแบงออกไดเ ปน 4 ชั้นตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามระดับความสงู เหนอื จากพืน้ ผิวโลก ประมาณ 50 % ของสสารในบรรยากาศของโลกทัง้ หมดอยใู นชั้นโทรโปสเฟย รท่มี ีความหนาประมาณ 10 กิโลเมตร ถัดขน้ึ ไปเปน ชนั้ สตราโตสเฟยรท ปี่ ระกอบไปดว ยชน้ั ของโอโซนที่ชว ยดูดกลืนรังสอี ัลตราไวโอเลตจากดวงอาทติ ยท เ่ี ปนอนั ตรายตอสิ่งมชี วี ิต ชน้ั มีโซสเฟยรเปน ชนั้ ที่วัตถตุ างๆ จากอวกาศทีต่ กมาสูโ ลก จะถกู เสยี ดสีกับบรรยากาศและลุกไหมใ หเราเหน็ เปน ดาวตกทส่ี วยงาม ชั้นเทอรโ มสเฟยรเ ปนช้นั บรรยากาศชนั้ นอกสุด ทีม่ อี ุณหภมู ิเพม่ิ ข้ึนตามความสงู ยานขนสงอวกาศสเปสชัตเติล (Space Shuttle) โคจรรอบโลกอยทู ีค่ วามสงู 300 กโิ ลเมตร ซ่งึ มีอุณหภูมิสงู ถึง 1,000 องศาเซลเซียส แตม นั ไมถ กู เผาไหมไปเพราะทีร่ ะดบั ความสูง ดังกลาวมีความหนาแนน ของกาซตาํ่ มาก lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 16 -
การเคลื่อนท่ขี องเปลอื กโลก – เพลตเทคโทนิค ภาพรอยเชอ่ื มตอของเปลือกโลก เปลอื กโลกไมเ หมือนกบั ดาวเคราะหทีม่ พี ืน้ ผิวเปน ของแข็งดวงอ่ืน เปลือกโลกประกอบไปดว ยแผน ของแขง็ หลายชิน้ ทลี่ อย อยอู ยา งอิสระบนแมนเทิลท่ีเหลวรอ น การเคล่อื นตัวของเปลอื กโลกมีทงั้ การขยายตัวและการยุบตัว การขยายตวั ของเปลือกโลก เกิดขน้ึ เมอื่ แผน ทวปี สองแผน เคลือ่ นทอ่ี อกจากกนั เนือ่ งจากแมก มา ขา งใตด ันตวั ขึน้ มาและเยน็ ตวั ลงกลายเปน ผนื แผน ดินใหม การ ยบุ ตัวของเปลอื กโลกเกดิ ขึน้ เม่ือแผนทวีปแผน หนง่ึ กดขอบของแผน ทวปี อกี แผนหนึ่งใหจ มลงและหลอมรวมกับแมก มา ท่อี ยูข างใต เปลือกโลกแบงเปน 8 แผนทวีปหลกั ดังนี้: 1) แผน อเมริกาเหนอื ไดแ ก ทวีปอเมริกาเหนอื มหาสมทุ รแอตแลนติกเหนอื ซีกตะวนั ตก และกรนี แลนด 2) แผน อเมริกาใต ไดแ ก ทวีปอเมริกาใต และมหาสมุทรแอตแลนติกใตซกี ตะวนั ตก 3) แผนแอนตารค ติก ไดแ ก ทวีปแอนตารคติก และ มหาสมุทรใต 4) แผน ยเู รเชยี ไดแก มหาสมุทรแอตแลนตกิ เหนือซีกตะวนั ออก ทวปี ยุโรป และเอเชยี ยกเวน อินเดีย 5) แผนแอฟริกา ไดแก ทวปี แอฟริกา แอตแลนตกิ ใตซ ีกตะวันออก ชายฝงตะวันตกของมหาสมทุ รอินเดีย 6) แผน อินเดยี -ออสเตรเลีย ไดแ ก ประเทศอินเดีย ออสเตรเลยี นวิ ซแี ลนด และมหาสมทุ รอนิ เดีย 7) แผน นาสคา ครอบคลมุ พ้นื ทช่ี ายฝงดานตะวันออกของมหาสมุทรแปซิฟก จรดทวีปอเมรกิ าใต 8) แผน แปซิฟก ครอบคลมุ เกอื บทั้งมหาสมทุ รแปซิฟก และชายฝงตอนใตของแคลฟิ อรเนีย ยงั มแี ผน ทวปี ขนาดเล็กจํานวนมากกวา 20 แผน เชน แผน อาระเบีย แผนโคโคส และแผน ฟล ิปปนส การเกิดแผนดนิ ไหว มักจะเกิดท่ีบริเวณรอยตอของแผนทวปี เหลา นี้ lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 17 -
ดวงจันทรข องโลก ภาพถายโลกและดวงจันทร ดวงจนั ทรมีความสวา งท่ีสดุ ในทองฟา ยามราตรี ดวงจนั ทรเปน บริวารดวงเดยี วของโลก พ้นื ผวิ ดวงจันทรน ั้นแหงและ เยือกเยน็ ไมม ชี ั้นบรรยากาศหอหุม ดวงจันทรหมุนรอบตวั เองโดยใชเ วลาเทากบั เวลาในการโคจรรอบโลก ทําใหเ รามองเห็นดวง จนั ทรเ พียงดา นเดียวเสมอ จนกระทง่ั ป พ.ศ.2502 เม่อื รสั เซียสงยานสํารวจอวกาศไปโคจรรอบดวงจันทรและถายภาพพนื้ ผิวดวง จนั ทรโ ดยรอบและสง กลับมายังโลก ยานอวกาศอะพอลโล 11 เปนยานลาํ แรกที่พามนุษยไปลงสูพ้นื ผิวดวงจนั ทร เมือ่ วันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ.2512 แสงจันทรท่เี รามองเหน็ นนั้ แทที่จรงิ แลว เปนแสงอาทิตยที่สะทอนจากพนื้ ผิวดวงจนั ทร ในขณะทดี่ วงจนั ทรโ คจรรอบโลก เราจะมองเหน็ ดวงจันทรใ นลักษณะทีเ่ ปล่ียนไป เรยี กวา เฟสของดวงจันทร หรอื ขางข้นึ ขา งแรม ดวงจนั ทรหมุนใชเ วลาหมุนรอบ ตวั เองเทา กับเวลาในการโคจรรอบโลก คอื 27 วนั 8 ชัว่ โมง จงึ ทําใหด วงจนั ทรหันดานเดียวเขา หาโลกตลอดเวลา lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 18 -
โครงสรา งภายในของดวงจันทร จากการศึกษาแผนดินไหวบนดวงจันทรท ําใหเราทราบวาโครงสรา งภายในของดวงจนั ทรนนั้ ประกอบดวยแกนกลางทเี่ ปน ของเหลว หรอื กึ่งเหลวเสนผา นศนู ยกลางของดวงจนั ทรเทา กับ 3,476 กิโลเมตร ประมาณ หนงึ่ ในส่ีของเสน ผา นศูนยกลางโลก 1) แกนชน้ั ในท่เี ปนของแขง็ ประกอบดว ยเหล็กเปน สว นใหญ มีอุณหภมู ิ 1,500 องศาเซลเซยี ส มีรัศมีประมาณ 350 กิโลเมตร 2) แกนชนั้ นอก ท่เี ปนหินเหลวหรือพลาสตกิ ประกอบไปดว ยเหล็กเปน สว นใหญ มีรัศมีประมาณ 500 กิโลเมตร 3) ชน้ั แมนเทลิ ที่เปนของแข็ง มคี วามหนาประมาณ 800 กโิ ลเมตร 4) เปลือกนอก มีความหนาประมาณ 60-100 กิโลเมตร เปลอื กนอกของดวงจันทรดา นใกลโ ลกนั้นบางกวา ดา นไกลโลก จึง เกิดหลุมอุกกาบาตและทะเลอยูมากมาย © Calvin J. Hamilton ภาพจําลองโครงสรา งภายในของดวงจนั ทร พื้นผวิ ดวงจันทร พน้ื ผิวของดวงจนั ทรน นั้ เตม็ ไปดว ยหลุมอุกกาบาตมากมายและถกู ตงั้ ชื่อตามนักวิทยาศาสตรท ี่มชี ่อื เสียงในอดีต บรเิ วณท่ี ราบต่าํ บนดวงจันทรถ กู เรียกวา มาเร (Mare) ซึง่ ในภาษาลาตินแปลวา ทะเล เราสามารถมองเหน็ หลุมอุกกาบาตขนาดใหญแ ละ ทะเลบนดวงจนั ทร ไดด ว ยตาเปลา และจินตนาการเปน รูปรางตางๆ เชน กระตา ยบนดวงจนั ทร บรเิ วณเหลา นเ้ี กดิ จากการพุง ชน ของอกุ กาบาตซึ่งเกิดจาํ นวนบอยคร้งั มากในอดตี เม่ือเกิดระบบสุริยะขนึ้ ใหมๆ บริเวณมาเรปกคลุมไปดว ยลาวาท่ีระเบดิ ออกมาจาก ปลอ งภูเขาไฟในยคุ กอน ภาพพนื้ ผวิ ดวงจันทรท่ีปกคลมุ ไปดว ยเรโกลติ lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 19 -
พืน้ ผิวดวงจนั ทรปกคลุมไปดว ยดิน ทเ่ี รียกวา เรโกลติ (Regolith) หนาประมาณ 15 เซนติเมตร ประกอบไปดว ยฝนุ และ เศษหินทเี่ กิดข้ึนจากการพุงชนของอุกกาบาต พบวา ดนิ เรโกลติ มีสวนประกอบเปนอนภุ าคที่มีลกั ษณะเปน ผลึกใสเรียกวา สเฟยรูล (Spherules) ซึ่งเกิดจากการถูกทาํ ใหรอ นและเยน็ ตวั อยางรวดเรว็ ในชวงท่ีเกิดการพุงชน สเฟย รูลนี้มขี นาดประมาณ 0.025 มิลลเิ มตร หนิ บนดวงจันทร หนิ บนดวงจันทรส ว นมากจะมีอายุในราว 3,000 – 4,600 ลา นป ซง่ึ ถาเปน หนิ บนพน้ื โลกทีม่ ีอายุเกากวา 3,000 ลา นปจะ หาไดยากมาก ดงั น้นั ดวงจนั ทรจงึ เปน หลักฐานที่ดีถงึ ประวัติศาสตรข องระบบสุริยะในยคุ เรมิ่ แรก ตวั อยางหินที่พบบนดวงจันทร ไดแ ก 1) หนิ เบรกเซีย (Breccias) เปนหนิ ที่เปนเปลอื กดวงจันทรในยคุ แรกทถ่ี ูกหลอมรวมเศษอกุ กาบาตท่ีพุง ชนพน้ื ผวิ ดวงจันทร 2) หินบะซอลต (Basalt) เกิดจากลาวาเยน็ ตัว เต็มไปดวยฟองกา ซ 3) หินอะนอรโทไซต (Anorthosite) เปนชน้ิ สว นของเปลอื กดวงจันทรในยคุ แรก ภาพถายหินบะซอลต (Basalt) ภาพถายหนิ อะนอรโทไซต (Anorthosite) ภาพถายหนิ เบรกเซีย (Breccias) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 20 -
ดาวอังคาร ภาพถา ยดาวอังคารเต็มดวง จากกลองโทรทรรศนอ วกาศฮับเบิล แสดงใหเหน็ ถึงข้ัวดาวท่ีปกคลุมไปดว ยหมิ ะสขี าว และบรเิ วณซีกใตของดาวทมี่ ีพายฝุ นุ ปกคลุมอยู (บริเวณท่มี ีสีแดงเขม ) (STScI/NASA) ดาวอังคารเปนดาวเคราะหชั้นใน อยูหางจากดวงอาทิตยเ ปนอนั ดบั ที่ 4 ถดั ออกไปจะเปนแถบดาวเคราะหนอยคั่นอยู ระหวางดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ดาวอังคารมแี กนหมุนที่ใกลเคียงกับโลก จงึ ทาํ ใหม ีฤดูกาลท่ใี กลเ คียงกบั ฤดูกาลบนโลกดวย ดาวองั คารหมุนรอบตัวเองใชเ วลา 24 ชั่วโมง 37 นาที ดงั นัน้ ระยะเวลา 1 วันบนดาวอังคารจงึ มคี าใกลเคยี งกบั 1 วนั บนโลกของ เรา วงโคจรของดาวองั คารเปนวงรี ยังผลใหเ กดิ ความแตกตา งของอุณหภูมิถงึ 30 องศาเซลเซยี ส เม่อื โคจรอยูในตําแหนงท่ี ใกลแ ละไกลท่ีสุดจากดวงอาทติ ย และนีค่ ืออทิ ธิพลสําคัญตอ สภาพบรรยากาศ ของดาวองั คาร แมวา อุณหภมู โิ ดยเฉลี่ยบนพ้ืนผิวอยู ที่ 218 เคลวนิ (-55 องศาเซลเซยี ส) แตค วามแตกตา งของอุณหภมู ิ ในแตล ะภมู ิประเทศมีมาก เชน ต่าํ ถึง 140 เคลวิน (-133 องศา เซลเซยี ส) ที่ขว้ั ในฤดหู นาว หรือสูงถงึ 300 เคลวนิ (27 องศาเซลเซียส) ในเวลากลางวนั ของฤดรู อน ภาพถา ยดาวอังคารในอดีตท่ีพบวา พ้ืนผิวดาวอังคารมีลกั ษณะคลา ยคลองสงนาํ้ ท่ีอาจถกู สรา งขึ้นโดยมนษุ ยดาวอังคาร ดาวองั คารยังเปนที่รูจกั กันดมี าต้งั แตย คุ กอ นประวตั ิศาสตร และยังเปนท่ชี ืน่ ชอบของผแู ตงนิยายวทิ ยาศาสตร ในฐานะท่ี เปนดาวเคราะหที่อาจมีมนษุ ยตางดาวอาศัยอยู จากการท่ีเม่ือหลายสิบปก อ นมีการสงั เกตดาวองั คารเหน็ รูปรา งพนื้ ผวิ ทมี่ ีลกั ษณะ คลา ยคลองสง น้ํา องคก ารนาซาไดส งยานไปสํารวจดาวอังคารหลายสิบลํา ตงั้ แต ป พ.ศ. 2508 จนถงึ ปจจบุ นั ไมพ บสง่ิ มชี ีวิตใดๆ พบเพียงพน้ื ผิวรอ งรอยของรอ งนํา้ และพบวา มีนา้ํ แข็งแหง (คารบ อนไดออกไซดแ ขง็ ) ปกคลมุ อยบู รเิ วณข้ัว ซง่ึ สนั นษิ ฐานวา ภายใต พน้ื ผิวนํ้าแขง็ แหง นี้อาจมนี ้าํ แขง็ ที่เปน นํา้ อยซู ่งึ อาจมซี ากฟอสซลิ ของส่ิงมีชวี ติ หากเคยมีส่ิงมีชีวติ อยบู นดาวองั คารมากอน lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 21 -
โครงสรางดาวองั คาร © Calvin J. Hamilton ภาพตัดขวางแสดงโครงสรางภายใน โครงสรา งภายในของดาวอังคารประกอบดวยแกนกลางทเ่ี ปน ของแข็ง ทมี่ รี ศั มีประมาณ 1,700 กโิ ลเมตร ท่มี ีสวนผสมของ เหล็กเปนสว นใหญ ถดั ข้นึ มาจากแกนกลางเปนช้ันแมนเทิลที่เปน หินเหลวหนดื หนาประมาณ 1,600 กโิ ลเมตร และมีเปลือกนอก เปน ของแขง็ เชนเดยี วกับโลก บรรยากาศของดาวอังคารประกอบไปดว ย กาซคารบ อนไดออกไซด (95.3%) ไนโตรเจน (2.7%) อารกอน (1.6%) ออกซเิ จน (0.15%) และไอนํา้ (0.03%) ดาวอังคารมีชัน้ บรรยากาศท่เี บาบางกวาโลกมาก แตกย็ ังมพี ายุเกิดอยูท ่วั ดวงเม่ือมกี าร เปลยี่ นฤดกู าล ฤดูกาลบนดาวอังคารแบง ออกเปน 4 ฤดูในชว งเวลา 1 ป บนดาวองั คารซึ่งยาวนานเปนสองเทาของเวลา 1 ปบ น โลกของเรา พนื้ ผิวของดาวองั คาร ภาพพน้ื ผิวดาวอังคารแบบ 3 มติ ิ สีบอกถงึ ระดับความสงู คา ติดลบแสดงถึงหุบเหว (GSFC/NASA) พน้ื ผิวของดาวอังคารปกคลมุ ไปดว ยฝุน ที่เปน ออกไซดของเหล็ก หรอื สนิมเหลก็ นั่นเอง จึงทําใหดาวอังคารมีสีแดง พื้นผิวดาวเต็มไปดว ยหลมุ บอ แตไ มม ีรองรอยการเกิดแผนดินเคลอื่ น แสดงวาพน้ื ผิวดาวอังคารไมเคยมกี ารเปลยี่ นแปลงมาเปน เวลาหลายลา นป การท่ไี มม กี ารเคล่อื นที่ของแผน ดนิ ทําใหภูเขาไฟสวนใหญอ ยูใ นตาํ แหนงเดมิ ทเี่ ปน แหลงประทขุ องแมก มา จึง เปน ผลใหภูเขาไฟบนดาวองั คารมขี นาดใหญม าก lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 22 -
ภาพถายดาวอังคารเตม็ ดวงจากยานไวกงิ ออรบิเตอร 1 ท่ีกลางดวงจะสามารถสงั เกตเหน็ หุบเหวมาริเนอรสิ (Valles Marineris) ซ่งึ เปน หบุ เขาที่มีความยาวถึง 4,000 กิโลเมตร มคี วามกวาง 600 กิโลเมตรและมีความลกึ ถงึ 8 กโิ ลเมตร (USGS/NASA) บนดาวองั คารมีภเู ขาไฟที่สูงใหญที่สดุ ในระบบสรุ ิยะ ชือ่ วา ภเู ขาไฟโอลมิ ปส (Olympus Mons) ท่ีมคี วามสงู ถึง 25 กิโลเมตร (สูงเปน 3 เทา ของยอดเขาเอเวอเรสต) และมีฐานท่แี ผอ อกไปเปนรศั มถี ึง 300 กิโลเมตร ภาพภูเขาไฟโอลิมปส บนดาวอังดาร (USGS/NASA) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 23 -
ขวั้ เหนอื และขั้วใตของดาวอังคาร ภาพถา ยขัว้ หมิ ะบนดาวอังคารแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล จากกลองโทรทรรศนอ วกาศฮับเบิล (STScI/NASA) บริเวณข้วั เหนือและใตข องดาวอังคารจะเปลี่ยนสจี ากแดงเปนขาวตามฤดูกาลบนดาวองั คาร ในฤดูหนาวจะเห็นเปน สขี าว ซ่งึ เปนนาํ้ แข็งและนา้ํ แข็งแหง (คารบอนไดออกไซดแ ข็ง) ทีป่ กคลุมอยู เมอ่ื ฤดหู นาวผา นพนไป จะมีพายเุ กิดขึน้ ทั่วไปและพดั พา เอาฝุนสแี ดงไปยงั ขว้ั เหนือและใต จึงเห็นขัว้ เหนือและใตเ ปนสีแดงเหมือนกบั บริเวณอ่ืนๆ ของดาวองั คาร ภาพถายข้ัวใตของดาวอังคาร จากยานไวกงิ ออรบ เิ ตอร 1 แสดงใหเหน็ แสงสะทอ นจากพืน้ ผวิ ท่ีมนี า้ํ เแขง็ ปกคลุมอยูเปนบริเวณ กวา งถงึ 400 กิโลเมตร (NASA/JPL) ภาพถา ยจากยานไวกิงแลนเดอร 2 แสดงใหเห็นถงึ พืน้ ผิวบรเิ วณขว้ั สขี าวในฤดูหนาวท่ปี กคลุมไปดว ยนา้ํ แข็งแหง (คารบ อนไดออกไซดแข็ง) ที่ไมเ คยละลายหมดไป (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 24 -
รูปหนาคนบนดาวองั คาร เม่อื ยานไวกงิ ออรบ ิทเตอร (Viking Orbiter) ถา ยภาพพ้นื ผวิ ดาวองั คาร ในป พ.ศ. 2519 ไดพบบริเวณภูเขาที่มีรูปรางที่ คลายกับรูปหนาคน มีขนาดเสนผานศนู ยกลางประมาณ 1.5 กโิ ลเมตร ทําใหผ ูค นสันนิษฐานวา อาจเปนอนุสาวรยี ท่ีถูกสรา งขนึ้ จาก อารยธรรมบนดาวองั คาร ในป พ.ศ. 2541 ยานมารสโกลบอลเซอรเ วเยอร ไดถ ายภาพบริเวณดงั กลาวซาํ้ ดว ยกลองถา ยภาพทีม่ ี ความละเอยี ดสูงกวา เดมิ 3 เทา และเปน แบบสามมติ ิ ทําใหเราทราบวา มันมิไดมีรูปรา งเหมอื นหนา คนเลย Viking 1976 ภาพพนื้ ผิวดาวอังคาร ถา ยจากยานไวกิงออรบ ิทเตอร (Viking Orbiter) ในป พ.ศ. 2519 ปรากฏเปนบรเิ วณภเู ขาที่มรี ปู รางท่ีคลายกับรูปหนาคน ภาพถายรูปหนาคนในอดตี จากยานไวกงิ ออรบ ิเตอร 1 ในป พ.ศ. 2519 (ซาย) ทาํ ใหมนุษยส งสยั วาอาจเปน สิ่งท่ไี มไ ดเ กดิ ขน้ึ เอง ตามธรรมชาตแิ ละภาพถายท่ไี ดจากยานมารสโกลบอลเซอรเ วเยอรใ นป พ.ศ. 2541 (กลางและขวา) มีความละเอียดสูงพิสูจนใ หเหน็ วาเปนเพยี งเนินทรายธรรมดา (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 25 -
รอ งรอยของแมน าํ้ บนดาวองั คาร ภาพถายพน้ื ผวิ ดาวองั คารจากยานไวกงิ ออรบิเตอร 1 แสดงใหเ ห็นถงึ เสน สายตา งๆ คลายกับแมน ํ้า ภาพถายขยายจากยานมารสโกลบอลเซอรเวเยอร แสดงใหเ ห็นวาเปนลักษณะของรอ งน้าํ เกา หรือทองแมน้ําทน่ี ํา้ เหือดแหง ไปหมดแลว (NASA/JPL/Malin Space Science System) ดวงจนั ทรบ ริวารของดาวอังคาร ดาวอังคารมีดวงจนั ทรบริวารจํานวน 2 ดวงที่ มชี ื่อวา โฟบอส (Phobos) และไดมอส (Deimos) ซงี่ สามารถสังเกตไดโ ดย ใชกลองดูดาวขนาดใหญ ดวงจันทรท้ังสองดวงน้มี ลี ักษณะที่ไมส มมาตร นกั ดาราศาสตรจึงสนั นิษฐานวา อาจเปน วัตถุในแถบดาว เคราะหน อ ยทถ่ี ูกแรงโนม ถว งของดาวอังคาร ดึงดูดใหม าโคจรรอบ 1) โฟบอส มเี สนผานศูนยกลางเฉลี่ยประมาณ 22 กโิ ลเมตร มรี ัศมวี งโคจรประมาณ 9,000 กิโลเมตร 2) ไดมอส มเี สน ผา นศูนยกลางเฉลี่ยประมาณ 12 กโิ ลเมตร มีรัศมีวงโคจรประมาณ 23,000 กโิ ลเมตร ภาพดวงจนั ทรโฟบอส (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc ภาพถา ยดวงจันทรไดมอส (NASA/JPL) 7/15/2004 - 26 - Busaba Kramer
ดาวพฤหสั บดี (Jupiter) ภาพดาวพฤหสั บดเี ต็มดวง จากยานอวกาศแคสินิ ในป พ.ศ. 2543 แสดงใหเหน็ ถึงแถบพายุที่ละตจิ ดู ตา งๆ และจดุ แดงใหญ จดุ สดี ําทเ่ี ห็นอยูมมุ ซา ยของดาว คอื ดวงจันทรบรวิ ารยโุ รปา (NASA/JPL/University of Arizona) ดาวพฤหสั บดเี ปน ดาวเคราะหท ใี่ หญที่สุดในระบบสรุ ิยะ มีความสวางเปนอันดบั ท่ี 4 ในทองฟา รองจากดวงอาทติ ย ดวง จันทร และดาวศกุ ร ดาวพฤหัสบดีมีเสนผานศูนยก ลางใหญกวา โลก 11 เทา และมมี วลมากกวาโลกถึง 300 เทา มสี ว นประกอบ เปนไฮโดรเจนถึง 90%และฮเี ลียม 10 % แกนกลางของดาวพฤหสั บดีเปนหินแขง็ ลอ มรอบไปดว ยไฮโดรเจนเหลวที่มีอณุ หภูมิสงู ถึง 30,000 องศาเซลเซียส ถาดาวพฤหัสบดีมีมวลเพม่ิ ข้ึนอีก 75 เทา กจ็ ะสามารถเกิดปฏิกิริยานวิ เคลียรฟวชั่นข้นึ ทีแ่ กนกลางและ กลายเปน ดาวฤกษไ ด ดาวพฤหัสบดหี มุนรอบตวั เองเร็วมาก โดยใชเ วลาในการหมนุ รอบตวั เอง 10 ชว่ั โมง (เพยี งครงึ่ วนั บนโลก) ทาํ ใหส สารและ กาซตา งๆ ท่ีบรเิ วณเสน ศนู ยสตู รเคลื่อนทีเ่ ร็วกวา บรเิ วณอืน่ ๆ เปน ผลใหดาวพฤหัสบดมี ีรูปรางเปนทรงกลมแปน และมีชัน้ บรรยากาศทแี่ ปรปรวนและมีพายุอยตู ลอดเวลา ดาวพฤหสั บดีเปน ดาวเคราะหท เี่ ปนกาซ จงึ ไมมขี อบเขตรัศมีทแี่ นน อน การบงบอกรัศมีของดาวเคราะหประเภทน้ีทําได โดยการวัดระยะทางจากจุดศนู ยกลางดาวมาจนถึงบริเวณทมี่ ีความดนั บรรยากาศเทา กับความดันท่ีระดบั นาํ้ ทะเลบนโลกของเรา © Calvin J. Hamilton ภาพตัดขวางแสดงโครงสรา งภายในของดาวพฤหสั บดี โครงสรางของดาวพฤหัสบดี ดาวพฤหัสบดมี ีแกนกลางทีเ่ ปน หินลอ มรอบไปดว ยชัน้ ของเหลวรอนทีป่ ระกอบไปดวยนํา้ มเี ธน และแอมโมเนยี ถัดขนึ้ มา เปน แมนเทิลชนั้ ในท่ปี ระกอบไปดว ยฮีเลย่ี มและไฮโดรเจนเหลว (ไฮโดรเจนทม่ี ีสมบตั ิเปนโลหะ) ซงึ่ พบในสภาวะทม่ี อี ุณหภูมแิ ละ ความดันสงู เทา น้ัน ภายใตส ภาวะดงั กลาวนิวเคลยี สและอิเล็คตรอนของไฮโดรเจนประพฤติตวั เหมือนกับโลหะ แมนเทลิ ชั้นนอก ของดาวพฤหัสบดีประกอบไปดวยกาซไฮโดรเจนและฮีเล่ียมที่ผสมผสานเปนเนื้อเดยี วกับบรรยากาศชน้ั บน lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 27 -
ชนั้ บรรยากาศของดาวพฤหสั บดี บรรยากาศช้ันบนของดาวพฤหสั บดีไดถูกสํารวจอยางละเอยี ดโดย กระสวยสาํ รวจบรรยากาศทป่ี ลอยจากยานอวกาศกา ลเิ ลโอ ใหตกลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหสั บดี พบวา บรรยากาศของดาวพฤหัสบดมี ีเมฆชน้ั บนทป่ี ระกอบดวยแอมโมเนีย ในระดบั ทต่ี ่าํ ลงไปเปนเมฆแอมโมเนยี มไฮโดรซลั ไฟด และเมฆชนั้ ลางสุดเปนน้ําและน้าํ แข็ง ภายใตช ้นั เมฆเตม็ ไปดว ยไฮโดรเจน และฮเี ลยี ม ชน้ั บรรยากาศทีร่ ะดับความดันบรรยากาศ 1 บาร มอี ณุ หภูมสิ ูงประมาณ 165 เคลวิน จากภาพถายจากกลองโทรทรรศนอ วกาศฮับเบิล ในชว งคล่ืนอัลตราไวโอเลต แสดงใหเ ห็นถงึ แสงเหนือแสงใตท่ีข้วั เหนือ และใตข องดาว แสงเหนอื แสงใตบนโลกเกดิ จากอนุภาคท่ีมพี ลังงานสูงจากดวงอาทติ ยท่ปี ระทขุ ้นึ สมั พนั ธกับการเกิดพายุสรุ ิยะบน ดวงอาทิตย เดินทางมาสโู ลกและถกู สนามแมเ หลก็ โลกเรง เขาสูโลกทางข้ัวโลกเหนือและขวั้ โลกใต ดงั นั้นจึงทําปฏิกริ ยิ ากับโมเลกุล กา ซในชั้นบรรยากาศ ปรากฏเปนแสงสีท่สี วยงามใหเ ราเห็น แตแสงเหนอื แสงใตบนดาวพฤหสั เกดิ จากอนุภาคท่ปี ระทขุ น้ึ มาจาก ภูเขาไฟบนดวงจนั ทรไ อโอ ถกู อิทธพิ ลของสนามแมเหล็กของดาวพฤหัสบดีกกั ไวใหอ ยูบริเวณขัว้ แมเหล็กของดาว และเคลอ่ื นท่ี หมุนรอบไปกบั ดาว จึงเปลงแสงออกมาตลอดเวลา ภาพถายดาวพฤหัสบดี จากกลองโทรทรรศนอ วกาศฮับเบลิ ในชวงคล่นื อลั ตราไวโอเลต แสดงใหเ ห็นถงึ แสงเหนือแสงใตท ขี่ ว้ั เหนอื และใตของดาว (STScI/NASA) จดุ แดงใหญ (The Great Red Spot) จดุ แดงใหญท ป่ี รากฏบรเิ วณซีกใตข องดาวพฤหัสบดี เกิดขนึ้ มาแลวกวา 300 ป เปนจุดศูนยกลางของพายุหมุนอันมหมึ า ทีม่ ขี นาดใหญก วา โลกถึงสองเทา (26,000 กิโลเมตร) สขี องพายุนน้ั ขึน้ อยูก บั ระดบั ความสงู ถา เปน พายรุ ะดบั ตํา่ จะเห็นเปนสนี ํ้า เงิน สงู ขึน้ มาจะเปน สีสม เขม สขี าว และท่ีระดับสูงสุดจะเห็นเปน สแี ดง นอกจากนีส้ ขี องพายยุ ังบงบอกถึงองคป ระกอบทางเคมีท่ี แตกตา งกันในช้นั บรรยากาศของดาวพฤหัสบดีดวย lesson-solarsystem.doc ภาพขยายจุดแดงใหญ (NASA/JPL) 7/15/2004 - 28 - Busaba Kramer
วงแหวนของดาวพฤหสั บดี นักดาราศาสตรในทมี งานของยานอวกาศวอยเอเจอร 1 คนพบวา ดาวพฤหัสบดมี วี งแหวนเชน เดยี วกบั ดาวเสาร แตมี ขนาดเล็กและบางกวามาก และไมส วางมากนกั อาจเปนเพราะเศษหนิ และฝุนในวงแหวนมขี นาดเล็กมากและไมม นี ้ําแข็งเปน สวนประกอบทาํ ใหสะทอ นแสงอาทติ ยไ ดไ มด ี ภาพวงแหวนของดาวพฤหัสบดี (NASA/JPL) ดวงจนั ทรบริวารหลกั ของดาวพฤหัสบดี ภาพถายเปรยี บขนาดของจดุ แดงใหญและดวงจันทรบ รวิ ารหลกั (จากบนลงลาง - ไอโอ ยุโรปา แกนมี ดี และคลั ลิสโต) จากยานอวกาศวอยเอเจอร (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 29 -
ดาวพฤหสั บดมี ีดวงจันทรบรวิ ารท้งั หมด 39 ดวง แตมเี พยี ง 4 ดวงที่ใหญพ อทจ่ี ะสังเกตไดด ว ยกลอ งดูดาวขนาดเลก็ หรือ ดว ยกลองสองตา ไดแ ก ไอโอ ยุโรปา คัลลสิ โต และแกนนีมีด กาลิเลโอเปนผคู น พบดวงจันทร 4 ดวงนี้จึง เรยี กวา ดวงจนั ทรข อง กาลิเลโอ (Gallilean Satellites) 1) ไอโอ (Io) พื้นผิวของดวงจันทรไอโอมีอายุนอ ยมากและมหี ลมุ อุกกาบาตอยูไมม ากนกั ซงึ่ แตกตางจากดวงจนั ทร บริวารดวงอ่ืนๆ ไอโอเปน ดวงจนั ทรด วงเดียวทพ่ี บวา มีภูเขาไฟทกี่ าํ ลังคุกรุน อยู ขอ มลู จากยานกาลิเลโอบงชี้ วา ไอโอมแี กนเปนเหล็ก (อาจมสี ว นผสมของเหลก็ ซัลไฟดปนอยดู ว ย) มีรศั มีอยางนอ ย 900 ก.ม. 2) ยโุ รปา (Europa) ดวงจนั ทรย ุโรปามีพน้ื ผิวทม่ี ีอายุนอ ยและมหี ลุมอกุ กาบาตนอ ยเชน เดยี วกับไอโอ แตม ลี กั ษณะท่ี แตกตา งออกไปคือ มพี น้ื ผิวท่เี ปนนํ้าแข็ง คลา ยกับทะเลนํ้าแข็งบนโลก ดังนน้ั จึงสันนษิ ฐานวานา จะมีนา้ํ ทีเ่ ปน ของเหลวอยภู ายใตเ ปลอื กนํา้ แขง็ น้ี พบวามีเสน สายสคี ลํา้ กระจายอยูเปนทางบนพน้ื ผวิ ที่เปนน้าํ แข็ง คาดวา เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ หรอื น้ําพรุ อน นาํ เอาแรธาตตุ างๆ ข้นึ มาสูผ ิว 3) แกนมี ีด (Ganymede) แกนีมีดเปนดวงจันทรบรวิ ารท่ใี หญทสี่ ุดในระบบสรุ ยิ ะ มีขนาดใหญก วา ดาวพธุ แตม มี วลเพียง ครง่ึ หนึ่งของดาวพธุ พ้ืนผิวของแกนนมี ดี มีลักษณะภูมิประเทศสองแบบ คอื บริเวณท่ีมีอายุมากจะมีสีคล้ําและ เต็มไปดวยหลมุ อกุ กาบาต สวนบริเวณท่ีมีอายุนอยจะมสี ีจางกวาและเต็มไปดว ยแนวสันและรองซ่ึงเกดิ จาก การเคลอื่ นตวั ของเปลอื ก 4) คัลลิสโต (Callisto) ดวงจนั ทรค ลั ลิสโตมีขนาดเล็กกวา ดาวพธุ เล็กนอย แตม ีมวลเพียง 1 ใน 3 ของดาวพุธ มีโครงสรา ง ภายในท่ีประกอบดวยนํา้ แข็ง 40% และหินปนน้าํ แข็ง 60% พน้ื ผิวเกือบทั้งหมดของคัลลิสโตเตม็ ไปดวยหลุม อกุ กาบาตขนาดใหญและเล็กอยูม ากมาย คัลลิสโตเปนดวงจนั ทรท่มี ีพ้นื ผวิ ท่มี อี ายเุ กาแกทสี่ ุดและมีหลมุ อกุ กาบาตมากท่สี ุดในระบบสรุ ิยะ พนื้ ผวิ ของมนั เปล่ียนไปนอยมาก นับต้งั แตการปะทะกับหมูอ ุกกาบาต เมอ่ื ในยคุ กอกาํ เนิดระบบสุริยะ เมอื่ 4 พนั ลา นปม าแลว ภาพถา ยพืน้ ผิวดวงจนั ทรบริวารหลกั จากยานอวกาศกาลิเลโอ NASA/JPL lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 30 -
ดาวพฤหสั บดีมีดวงจันทรบรวิ ารชัน้ ในอีก 4 ดวง คอื อมัลเทยี (Amalthea) เทเบ (Thebe) เมทสิ (Metis) และอดราสเทีย (Adrastea) ท่โี คจรในระนาบและทศิ ทางเดียวกบั ทิศทางการหมนุ รอบตวั เองของดาวพฤหัสบดี เชน เดียวกับดวงจันทรของกาลิเลโอ ทง้ั สี่ดวงและวงแหวนของดาวพฤหสั บดี ในขณะที่ดวงจันทรอ่นื ๆ ทเี่ หลืออีก 31 ดวงมวี งโคจรทแ่ี ตกตา งกนั ไป ซงึ่ สนั นิษฐานวา พวกมันอาจเปน อุกกาบาตท่ถี ูกแรงโนม ถว งของดาวพฤหัสบดี ดงึ ดดู มาใหโ คจรรอบ ภาพถา ยดวงจันทรบ ริวารชัน้ ในและขนาดเปรียบเทยี บ จากยานอวกาศกาลิเลโอ (บน) และแบบจาํ ลอง (ลา ง) (NASA/JPL) ดาวหางชูเมกเกอร-เลวี 9 พุง ชนดาวพฤหสั บดี ภาพถายจากกลองโทรทรรศนอวกาศฮบั เบลิ แสดงวิวัฒนาการของพนื้ ผิวดาวพฤหัสบดี หลงั จากการพุงเขา ชนของชิ้นสวน G เปนเวลา 5 นาที 1.5 ช่ัวโมง 1.3 และ 5 วันตามลําดบั จากลางขนึ้ บน (Evans, Trauger, Hammel & HST Comet Science Team/NASA) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 31 -
ในป พ.ศ. 2537 มีเหตุการณท่ีสาํ คัญเกดิ ขึน้ คือ การทด่ี าวหางชเู มกเกอร-เลวี 9 (Shoemaker-Levy 9) โคจรเขา มาใน ระบบสุรยิ ะ ดวยอิทธิพลของแรงโนม ถว งอันมหาศาลของดาวพฤหสั บดที ําใหด าวหางแตกเปน เสีย่ งๆ จาํ นวน 23 ชน้ิ กระจายเปน ระยะทางประมาณ 1 ลานกิโลเมตร (ประมาณ 3 เทา ของระยะหา งระหวางโลกและดวงจันทร) ชิ้นสว นของดาวหางทยอยพุงเขา ชนดาวพฤหัสบดีในชวงเวลา 6 วัน ผลจากการชนปรากฏใหเ ห็นเปน จดุ ดําในชนั้ บรรยากาศ ซึ่งเปน รอ งรอยของการระเบดิ อยา งมหมึ า ภาพท่ีเหน็ เปน ภาพถายจากกลอ งโทรทรรศนอวกาศฮับเบิล ของบริเวณท่ีถูกชิน้ สว น G ที่มีขนาดใหญทส่ี ุดของดาวหางชน บรเิ วณสดี ําเปน กา ซ มีเทน บริเวณท่ีสวา งกวาเกดิ จากแสงอาทติ ยสะทอนกาซอื่นๆ ท่ถี ูกแรงระเบิดสงขน้ึ มาเหนือช้นั เมฆมเี ทน ภาพรอยท่ีปรากฏบนดาวพฤหัสบดีหลงั จากการชนของดาวหาง (Hammel & HST Comet Science Team/NASA) ภาพดาวหางชเู มกเกอร-เลวี 9 จากกลอ งโทรทรรศนอ วกาศฮับเบลิ (Weaver & Smith,STScI/NASA) ภาพถายในชว งคล่ืนอินฟราเรด จากกลองโทรทรรศนขนาดเสนผา นศนู ยก ลาง 3.5 เมตร หอดดู าวคาลาร อลั โท (Calar Alto Observatory) ประเทศสเปน การชนของชนิ้ สวน Q ในวันท่ี 20 ก.ค. พ.ศ. 2537 แสดงใหเ หน็ ถึงพลงั งานความรอ นมหาศาลทีเ่ กิดจากการชน (Herbst, MPIA, Germany) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 32 -
ภาพเปรยี บเทียบถา ชน้ิ สวน G ของดาวหางชูเมกเกอร-เลวี 9 ชนโลก ภาพจาํ ลองแสดงภาพของโลก ท่ีเวลา 1 ชวั่ โมง 45 นาทหี ลังจากถกู ช้นิ สวน G ของดาวหางชเู มกเกอร-เลวี 9 พุงเขา ชนท่เี มืองดีทรอยท ทางซกี ตะวันออกเฉยี งเหนือของประเทศสหรัฐอเมริกา จะเหน็ วาฝุนและควันทีเ่ กดิ จากการชนแผก ระจายไป เปน วงกวาง พาดผา นมหาสมทุ รแอตแลนติกไปยังทวีปยุโรป บางสวนกระจายไปปกคลมุ อยูทางตอนใตข องทวีปอเมริกาใตแ ละ ทวปี แอฟรกิ า ทําใหเ ราสามารถจนิ ตนาการไดถึงความรุนแรงและผลท่ตี ามมาจากการชนของชนิ้ สวนดาวหางได ภาพจาํ ลองแสดงถงึ สภาพที่เกิดขึน้ กับโลก ถา ช้ินสวน G ของดาวหางชนโลกที่แผน ดินทางภาคตะวนั ออกเฉยี งเหนือ ของประเทศสหรฐั อเมริกา (Spencer, Lowell Observatory, Flagstaff, Arizona) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 33 -
ดาวเสาร (Saturn) ภาพดาวเสารเ ต็มดวงจากยานอวกาศวอยเอเจอร NASA/JPL ดาวเสารอยูไกลจากดวงอาทติ ยเปนอันดับท่ี 6 มีปรมิ าตรมากกวาโลกถงึ 775 เทา ประกอบไปดว ยไฮโดรเจนและ ฮีเลยี มทีอ่ ยใู นรูปกาซและของเหลว มชี น้ั บรรยากาศทม่ี องเห็นเปน แถบคาดทล่ี ะตจิ ูดตางๆ ของตัวดาวและมสี ีแตกตางกนั ไป เนอ่ื งมาจากการแปรปรวนของลมในทศิ ทางท่ีสวนกนั ดาวเสารโคจรรอบดวงอาทติ ยใ ชเ วลาเทากบั 29.5 ปบ นโลก แตดาวเสาร หมนุ รอบตัวเองดวยความเรว็ ที่สงู มาก เวลาที่ใชใ นการหมุนรอบตัวเอง 10 ชวั่ โมง 40 นาที จงึ ทาํ ใหม ีรูปรา งเปนทรงกลมแปน บรเิ วณเหนอื เสนศูนยส ูตรคลายกับดาวพฤหัสบดี ความเรว็ ลมท่เี สน ศูนยส ูตรสงู ถงึ 1,800 กิโลเมตรตอช่ัวโมง ดาวเสารมแี กน หมนุ ท่ีเอยี งทาํ มุม 26.73 องศากับระนาบโคจรรอบดวงอาทติ ย (ใกลเคียงกับแกนหมุนโลก) ดาวเสารมคี วามหนาแนนนอยกวาดาวเคราะหอ ่นื ๆ และมคี าความหนาแนน นอยกวา น้ํา ดาวเสารมวี งแหวนอยู ลอ มรอบเปนจํานวนมากมาย วงแหวนดาวเสารม ีลกั ษณะทซ่ี ับซอ นและสวยงามท่ีสดุ ในระบบสุรยิ ะ ถกู คน พบในสมัยศตวรรษที่ 17 เมอื่ มีการประดิษฐกลองดูดาวขน้ึ ใช รายละเอยี ดของดาวเสารสว นใหญไ ดม าจากขอ มลู จากการสาํ รวจของยานอวกาศวอยเอ เจอร 2 พบวาในบริเวณวงแหวนดาวเสารม แี ถบฝนุ มดื คัน่ อยูหลายช้ัน ซงึ่ เรายังไมทราบทมี่ าของแถบฝนุ มืดเหลา นี้ โครงสรางดาวเสาร ภาพตดั ขวางแสดงโครงสรา งดาวเสาร (Calvin J. Hamilton) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 34 -
แกนกลางของดาวเสารเปนหินแขง็ มเี สน ผา นศูนยก ลาง 30,000 กโิ ลเมตร ลอมรอบไปดว ยชนั้ ของเหลวทปี่ ระกอบไป ดวยนํา้ มีเธน และแอมโมเนีย แมนเทลิ ชั้นในประกอบดวยฮเี ล่ยี มและไฮโดรเจนเหลวท่มี สี มบัติเปน โลหะ แมนเทลิ ชนั้ นอก ประกอบดว ยไฮโดรเจนและฮเี ลียมในรูปของของเหลวและกาซ บรรยากาศดาวเสารประกอบไปดวยไฮโดรเจน 96.3% ฮเี ลียม 3.3% และธาตุอนื่ ๆ 0.4% ชน้ั นอกสุดของดาวเสาร ประกอบดว ยแอมโมเนีย ภาพดาวเสารใ นชวงคลนื่ อินฟราเรด ดว ยชดุ กลอ งถายภาพนิคมอส (NICMOS) แสดงใหเ หน็ ถึงความแตกตางขององคป ระกอบใน ชัน้ บรรยากาศ สนี ้าํ เงนิ แสดงถึงบริเวณทีเ่ ปนช้ันเมฆหลักท่ีเต็มไปดว ยผลกึ นาแขง็ แอมโมเนยี สีเขียวและเหลอื งแสดงถงึ กลุมเมฆ ท่ลี อยอยเู หนอื ชัน้ เมฆหลัก สีเขยี วแสดงบรเิ วณทีม่ ีเมฆอยูเบาบาง สเี หลอื งแสดงวา มเี มฆอยูหนาแนน กวา สีสมและแดงแสดงถงึ กลมุ เมฆชนั้ สูงสุดทเ่ี กิดจากบริเวณทม่ี ีพายุแปรปรวน คือบริเวณรอบเสนศนู ยสูตร (Erich Karkoschka (University of Arizona)/NASA) แสงเหนอื -แสงใต จากภาพถายจากกลองโทรทรรศนอ วกาศฮับเบิล ในชว งคลื่นอัลตราไวโอเลต แสดงใหเ ห็นถึงแสงเหนอื แสงใตท ขี่ ั้วเหนอื และใตข องดาว เชนเดียวกับแสงเหนอื แสงใตบนดาวพฤหสั เกดิ จากอนภุ าคท่ีมีพลงั งานสูงถกู อิทธพิ ลของสนามแมเ หล็กของดาว พฤหัสบดกี ักไวใหอ ยบู รเิ วณขั้วแมเ หล็กของดาว และเคล่ือนท่ีหมนุ รอบไปกบั ดาว จึงเปลง แสงออกมาตลอดเวลา ภาพดาวเสารแ ละแสงเหนือแสงใตท่ขี ัว้ ทั้งสอง ถายจากกลอ งโทรทรรศนอวกาศฮบั เบิล ในชวงคล่ืนอลั ตราไวโอเลต Trauger, JPL/NASA lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 35 -
วงแหวนของดาวเสาร วงแหวนของดาวเคราะหแ ตละดวงน้ันมลี ักษณะที่แตกตางกนั ไป แตลว นประกอบไปดวยชิน้ สว นทเ่ี ปนกอนหนิ และ น้าํ แขง็ ขนาดของช้นิ สวนนัน้ อาจมขี นาดเลก็ เทา เมลด็ องนุ หรอื อาจมขี นาดใหญเทาหนิ กอ นโตก็ได เรายังไมร ูแนชัดถึงที่มาของ ช้ินสว นเหลานี้ อาจเปน เศษที่เหลอื จากการเกิดดาวเคราะห หรอื อาจเปนดวงจนั ทรบริวารทแี่ ตกสลายลงก็ได ดาวเสารม ีวงแหวนที่ใหญ ซบั ซอนและสวยงาม สามารถสะทอนแสงจากดวงอาทิตยไดดีกวา วงแหวนของดาวเคราะห อื่นๆ ทาํ ใหเรารวู า วงแหวนของดาวเสารนั้นนา จะประกอบไปดว ยนํ้าแขง็ มากกวา ทจ่ี ะเปนเศษหิน วงแหวนดาวเสารม คี วามกวา ง หลายพันกิโลเมตร เราสงั เกตวงแหวนดาวเสารด ว ยกลองโทรทรรศนจากพื้นโลก เราจะมองเห็นเพียงวงแหวนชนั้ A และ B ชองวา งระหวา งวงแหวนทง้ั สองช้นั นเี้ รียกวา ชองแคบแคสสนิ ิ (Cassini division) แตจ ากภาพถา ยวงแหวนดาวเสารจากยานวอย เอเจอรพบวา ในแถบวงแหวนช้ัน A มชี อ งวางท่ีเรียกวา ชอ งวา งเอนเค (Encke gap) นอกจากน้ียังพบวา มีวงแหวนชน้ั นอก (ชน้ั F, G และ E) และแถบวงแหวนชัน้ ใน (ชน้ั C และ D) ท่บี างและไมส วางมากนกั ภาพขยายแสดงกลมุ วงแหวนชั้น A (วงนอกสุด) ชองแคบแคสสนิ ิ วงแหวนชนั้ B (สีเขยี วและสีสม ) และวงแหวนชน้ั C (สนี า เงิน) NASA/JPL ภาพขยายแสดงวงแหวนชน้ั ใน วงแหวนชั้น B (สเี หลอื ง) และวงแหวนชน้ั C (สีฟา) NASA/JPL lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 36 -
ดวงจนั ทรบ ริวารของดาวเสาร ดาวเสารม ดี วงจันทรบรวิ ารอยา งนอย 30 ดวง ดวงจันทรบ ริวารท่มี ขี นาดใหญทส่ี ดุ คือ ไททนั (Titan) ทมี่ ขี นาดใหญ กวา ดาวพุธ ไททนั มชี ้ันบรรยากาศทป่ี ระกอบไปดวยกา ซไนโตรเจนเปน สวนใหญ ซึ่งอาจมสี ภาพทคี่ ลายกบั โลกของเราในอดีต การศกึ ษาบรรยากาศของดาวไททันโดยละเอยี ดอาจทําใหเราทราบถงึ ความเปนมาของโลกไดดีขนึ้ ดวงจนั ทรบ ริวารทม่ี ขี นาดใหญรองลงไปจากไททนั ไดแก รี (Rhea) ดิโอนี (Dione) ไออาเพตุส (Iapetus) เททิส (Tethys) เอนเซลาดสุ (Enceladus) และมมิ าส (Mimas) ซ่ึงเปนท่นี าสังเกตวา ดวงจันทรเหลาน้ีมคี วามหนาแนน นอยกวา 1,400 กิโลกรมั ตอลูกบาศกเมตร ทาํ ใหเ ราสามารถสันนิษฐานไดว าดวงจนั ทรเหลานี้มีสวนประกอบสว นใหญเปน นํ้าแขง็ และมีหนิ ผสมอยู เพยี งเล็กนอย ภาพถายดวงจันทรไ ททนั (Titan) (NASA/JPL) ภาพถายชั้นบรรยากาศของดวงจนั ทรไททัน (Titan) (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 37 -
ภาพถา ยดวงจันทรร ี (Rhea)(NASA/JPL) ภาพถายดวงจันทรดโิ อนี (Dione)(NASA/JPL) ภาพถา ยดวงจันทรไออาเพตุส (Iapetus)(NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 38 -
ภาพถา ยดวงจันทรเ ททิส (Tethys)(NASA/JPL) ภาพถายดวงจันทรเอนเซลาดุส (Enceladus)(NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc ภาพถายดวงจันทรม มิ าส (Mimas)(NASA/JPL) 7/15/2004 - 39 - Busaba Kramer
ภาพถายดวงจันทรบริวารดวงอน่ื ๆ ของดาวเสาร จากยานวอยเอเจอร 1 และ 2 (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 40 -
ดาวยเู รนสั ดาวยเู รนัสอยูไกลจากดวงอาทิตยเปนอันดับท่ี 7 ดาวยเู รนัสถกู คนพบโดยนกั ดาราศาสตรชอ่ื วิลเล่ียม เฮอรเ ชล เม่อื ป พ.ศ. 2325 จากการสังเกตจากกลองดูดาวท่ีเขาสรา งขน้ึ เองและใชสาํ รวจทองฟา ในยามคํา่ คนื ในตอนแรกเขาคดิ วา เปนดาวหาง แตห ลังจากไดติดตามบันทึกตําแหนง จึงพบวา เปนดาวเคราะหด วงใหมท ีโ่ คจรอยูท่รี ะยะหา งประมาณ 19.5 AU ทาํ ใหน กั ดารา ศาสตรในสมยั นั้นไดจนิ ตนาการใหมว า ระบบสรุ ิยะเราใหญขนึ้ เปนสองเทา (เดิมคดิ วา ระบบสุริยะมขี นาดใหญเ ทากบั วงโคจรของดาว เสาร ประมาณ 9 AU) ดาวยูเรนัสโคจรรอบดวงอาทิตย โดยมแี กนหมนุ ที่เอียงเกอื บขนานกบั ระนาบทางโคจรรอบดวงอาทติ ย ดงั นัน้ เม่อื ดาว ยูเรนสั หมุนรอบตวั เอง แสงอาทิตยจะเรม่ิ ฉายผานขั้วหนึง่ และผานไปยังบริเวณศูนยสตู ร และไปยงั ขวั้ ตรงกนั ขา ม เปน สาเหตุหนึง่ ท่ีทําใหอณุ หภูมิบนดาวยเู รนัสไมแตกตางกันมากนกั อยา งไรกต็ ามดวยการทดี่ าวยเู รนสั ใชเ วลาโคจรรอบดวงอาทิตยน านถึง 84 ป ทาํ ใหแตล ะฤดกู าลยาวนานถึงกวา 20 ป โครงสราง แกนกลางของดาวยเู รนัสเปนหนิ แขง็ มขี นาดเสนผา นศนู ยกลาง 17,000 กโิ ลเมตร ลอมรอบไปดวยช้นั ของเหลวที่ ประกอบไปดวยน้ําและแอมโมเนีย แมนเทลิ ชั้นนอกประกอบดว ยฮเี ลยี มเหลวและไฮโดรเจนเหลวท่ผี สมกลมกลืนกบั ชัน้ บรรยากาศ บรรยากาศของดาวยเู รนัสประกอบดว ยไฮโดรเจน 83% ฮีเลยี ม 15% และมเี ทน 2% ชั้นเมฆที่ระดบั ความดัน บรรยากาศ 1 บารมอี ุณหภูมิประมาณ -197 องศาเซลเซยี ส กา ซมเี ทนดูดกลืนแสงสแี ดงและสะทอนแสงสีนํ้าเงนิ ดาวยเู รนสั จึง ปรากฏเปนสนี ํ้าเงนิ อมเขียวนวล (ภาพถา ยจากยานวอยเอเจอร ในป พ.ศ. 2529 แทบจะมองไมเ หน็ การแปรปรวนของช้ัน บรรยากาศ แตจ ากภาพถายจากกลองโทรทรรศนอ วกาศฮับเบิลในป พ.ศ. 2541 ปรากฏใหเ ห็นถงึ แถบสีตางๆ ตามระดับความ แตกตา งของละตจิ ูด และยงั ปรากฏพายุหลายลูกในบรเิ วณซีกเหนอื ของดาว มีบรเิ วณกวา งกวา ง 1000 กโิ ลเมตร และสงั เกตในชว ง คล่ืนอนิ ฟราเรดไดดีกวา ชว งคล่ืนแสง ภาพตัดขวางแสดงโครงสรางภายในของดาวยเู รนัส (Calvin J. Hamilton) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 41 -
วงแหวน วงแหวนของดาวยูเรนสั ถกู คน พบโดยบังเอญิ เมื่อป พ.ศ. 2520 จํานวน 6 วง โดยทีมนกั ดาราศาสตรทหี่ อดดู าวไคเปอร แอรบอรน ขององคก ารนาซา ในขณะทเ่ี ฝา สังเกตปรากฏการณที่ดาวยเู รนัสโคจรผานหนา ดาวฤกษด วงหนึ่ง เพอ่ื วดั ขนาดเสนผาน ศนู ยก ลางของดาวยเู รนสั อยา งละเอียด และตอ มาในป 2529 หอดูดาวเพริ ทและยานวอยเอเจอรไ ดคน พบอีก 5 วง รวมเปน 11 วง วงแหวนของดาวยเู รนัสน้ันไมสวางมากนกั เชนเดยี วกบั วงแหวนของดาวพฤหสั บดแี ละเนปจนู ภาพดาวยูเรนสั เต็มดวงและวงแหวน จากกลอ งโทรทรรศนอ วกาศฮับเบิล ปรากฏพายบุ ริเวณขั้วเหนือของดาว (Erich Karkoschka (University of Arizona)/NASA) ดวงจนั ทรบรวิ ารของดาวยูเรนสั ดาวยเู รนัสมดี วงจนั ทรบ รวิ ารรวมท้งั สิ้น 21 ดวง ชื่อของดวงจนั ทรบ ริวารมิไดถกู ต้ังตามเทพนิยายกรกี แตตัง้ ตามตัว ละครในบทประพันธข องเชค็ สเปยรและอเลก็ ซานเดอร โปป มริ ันดา (Miranda) เปนดวงจันทรทีน่ า สนใจมากท่สี ุดของดาวยเู รนสั ดังจะเหน็ ไดในภาพท่ีถายจากยานอวกาศวอยเอ เจอร 2 ในป พ.ศ. 2529 ดวงจันทรม ริ นั ดามเี สน ผา นศูนยกลาง 484 กโิ ลเมตร (ประมาณหน่ึงในเจด็ ของดวงจนั ทรข องโลก) มี ขนาดวงโคจรรอบดาวยเู รนัส 129,800 กิโลเมตร พ้นื ผิวที่ขรุขระของดวงจันทรม ิรนั ดาไมไ ดเปนเพยี งหลมุ อุกกาบาตเทานน้ั แต เตม็ ไปดวยภเู ขาและหุบเหวตางๆ ลักษณะท้งั หมดนีช้ ้ีใหเ หน็ วา พืน้ ผวิ ดวงจนั ทรมิรันดา มีการเคล่อื นตัวคลา ยกบั การเคลอื่ นตัวของ เปลือกโลก นอกจากนย้ี ังมดี วงจนั ทรบ รวิ ารหลักท่สี าํ คญั อีกสด่ี วงคือ แอเรยี ล (Ariel) อัมเบรียล (Umbriel) ไททาเนีย (Titania)และ โอเบรอน (Oberon) ภาพดวงจันทรบริวารหลกั แสดงลักษณะพน้ื ผิวและขนาดเปรียบเทียบ (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 42 -
ภาพถายดวงจันทรมริ นั ดา (Miranda) (NASA/JPL) ภาพถายดวงจันทรแ อเรยี ล (Ariel)(NASA/JPL) ภาพถา ยดวงจันทรอ ัมเบรยี ล (Umbriel)(NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 43 -
ภาพถายดวงจันทรไททาเนีย (Titania)(NASA/JPL) ภาพถา ยดวงจันทรโอเบรอน (Oberon)(NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 44 -
ดาวเนปจนู ภาพดาวเนปจนู เตม็ ดวง ภาพถายจากยานวอยเอเจอร แสดงใหเห็นลกั ษณะเมฆที่ปกคลมุ จุดดาํ ใหญ (อยกู ลางภาพ) และพายุลกู เลก็ (มุมลา งซา ย) บริเวณสขี าวเปนเมฆชนั้ สูงท่ปี ระกอบไปดวยเกล็ดนาํ้ แข็งมีเทน (NASA/JPL) ดาวเนปจูนอยไู กลจากดวงอาทิตยเปน ลาํ ดับท่ี 8 ถกู คนพบหลังจากการคนพบดาวยเู รนัส ดวยการที่พบวา วงโคจรของ ดาวยูเรนัสไมไดเ ปนไปตามกฏแรงโนม ถวงของนิวตนั จึงมกี ารสันนษิ ฐานวา ตองมดี าวเคราะหอ กี ดวงท่ีรบกวนการโคจรของดาว ยเู รนัส และนักดาราศาสตรไ ดใ ชค ณติ ศาสตรคํานวณตําแหนง และวงโคจรของดาวเนปจนู และสังเกตพบในป พ.ศ. 2389 และในป เดยี วกนั กค็ น พบดวงจันทรบริวารทรทิ นั ดาวเนปจนู เปน ดาวเคราะหสีนา้ํ เงินเชนเดียวกับดาวยูเรนัส เพราะในชนั้ บรรยากาศมีกาซมเี ทนเปนองคประกอบอยู ดว ย ดาวเนปจนู มีเสน ผา นศูนยก ลางประมาณ 4 เทา ของเสนผา นศูนยก ลางโลก หรอื มีปริมาตรเปน 60 เทา ของโลก มวี งแหวน ลอ มรอบจํานวน 4 วงและมีดวงจนั ทรบรวิ ารทั้งส้นิ 8 ดวง วงโคจรของดาวเนปจนู มรี ะยะเวลายาวนานถึง 165 ปบนโลก ดงั นน้ั ฤดูกาลบนดาวเนปจนู จะยาวนานถึง 41 ป แตดาว เนปจนู หมุนรอบตวั เองเร็วกวาโลกมากโดยใชเวลาเพียง 16 ชวั่ โมงเศษ ประกอบกับแกนหมนุ ทีเ่ อยี ง 29 องศา ทาํ ใหเกิดการ แปรปรวนของชน้ั บรรยากาศอยางรุนแรง มีความเร็วลมสูงกวาบนดาวพฤหัสถึง 3 เทา ภาพถา ยดาวเนปจูนทั้งสองดานของดาว จากกลองโทรทรรศนอวกาศฮับเบลิ เมอื่ วนั ท่ี 13 สิงหาคม พ.ศ. 2539 ปรากฏเปนแถบสตี า งๆ สนี าํ้ เงินเปนเมฆมเี ทนช้ันสงู สีเหลอื งและสแี ดงแสดงถึงกลมุ เมฆทอ่ี ยูในชน้ั สูงสุด (ปรากฏอยดู านบนของรปู ) แถบสีเขียวบริเวณรอบขว้ั ใตของดาวเปนบริเวณที่ดดู กลนื แสงสนี ํา้ เงินไดด ี ซึ่งคาดวาจะมีองคป ระกอบทางเคมอี น่ื ๆ (Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/STScI/NASA) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 45 -
โครงสราง ดาวเนปจูนมีแกนกลางทเี่ ปน หินแข็ง มเี สนผานศนู ยกลาง 14,000 กโิ ลเมตร ชน้ั แมนเทลิ ช้นั ในเปนของเหลว ประกอบดวยน้าํ และแอมโมเนีย เกลด็ นํ้าแข็งในชนั้ แมนเทิลนี้ผสมผสานเขา กบั ชนั้ บรรยากาศของดาวเนปจูนทอ่ี ยถู ดั ออกไป วง แหวนของดาวเนปจนู พงึ่ ถกู คนพบโดยยานวอยเอเจอร 2 เชน กัน เราจึงไมทราบวามันประกอบดวยอะไรบา ง แตน กั ดาราศาสตรค ดิ วานา จะเปน พวกเศษหินและน้ําแขง็ ภาพตัดขวางแสดงโครงสรา งภายใน (Calvin J. Hamilton) ชน้ั บรรยากาศ ประกอบดว ยไฮโดรเจน 79% ฮีเลียม 18% และมเี ทน 3% ชนั้ เมฆท่ีระดบั ความดนั บรรยากาศ 1 บาร มอี ณุ หภมู ิ –200 องศาเซลเซียส ภาพถา ยดาวเนปจูนจากกลองโทรทรรศนอ วกาศฮับเบิลแสดงใหเ ห็นถงึ แถบสีตา งๆ คลา ยกบั ทพี่ บบนดาว พฤหัสบดี บรเิ วณแถบสอี อนแสดงใหเ ห็นถึงบรเิ วณที่เมฆถูกยกขึน้ ไปทีร่ ะดับสูง บรเิ วณแถบสีเขม เปนบริเวณที่เมฆกาํ ลังจมลงสู เบื้องลา ง จุดดําใหญ (Great Dark Spot) ภาพถายดาวเนปจนู จากยานวอยเอเจอรใ นป พ.ศ. 2532 ปรากฏเปน วงรสี นี ้ําเงินเขม ท่บี รเิ วณกลางดวงใกลกับเสนศูนย สตู รดาว เรียกวา จดุ ดาํ ใหญ (Great Dark Spot) เปนบรเิ วณที่มพี ายุขนาดใหญพ อๆ กับขนาดของโลก เคลื่อนตัวดวยความเร็วสูง ถงึ 1200 กิโลเมตรตอ ช่ัวโมง จากภาพถา ยดาวเนปจูนจากกลอ งโทรทรรศนอวกาศฮับเบิลในป พ.ศ. 2537 ไมป รากฏจุดดาํ ใหญน ้ี ใหเห็น แตป รากฏจดุ เขมใหม ทบี่ ริเวณข้ัวดาว แสดงถึงการเปลย่ี นแปลงอยางรวดเรว็ ในช้ันบรรยากาศของดาวเนปจนู วงแหวนของดาวเนปจูน ดาวเนปจูนมีวงแหวนอยู 4 วง ลว นมีขนาดที่แตกตา งกันและมลี กั ษณะทไี่ มสมบรู ณ จากภาพถา ยจากยานวอยเอเจอร แสดงใหเห็นถงึ วงแหวนหลักสองวง และวงแหวนบางๆ อยูระหวางวงแหวนท้งั สอง ช้ินสว นในวงแหวนมขี นาดตั้งแต ระดับ ไมครอน (1 ไมโครเมตร = 10-6 เมตร) จนถึงขนาด 10 เมตร ภาพถา ยวงแหวนของดาวเนปจนู จากยานวอยเอเจอร แถบมดื กลางภาพเปน การบงั แสงจากตวั ดาวเพ่อื ท่จี ะสามารถสงั เกตเห็น รายละเอียดของวงแหวนไดดีขนึ้ (NASA) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 46 -
ดวงจันทรบริวารของดาวเนปจูน ดาวเนปจนู มดี วงจันทรบ รวิ ารอยู 8 ดวง ภาพถายจากยานวอยเอเจอร แสดงใหเหน็ ลกั ษณะของดวงจนั ทรบริวารหลกั คือ ดวงจนั ทรทริทัน (Triton) ที่มขี นาดใหญทสี่ ุดในบรรดาบริวารทง้ั 8 ดวง ทริทนั โคจรรอบดาวเนปจูนสวนทางกับทิศทางการ หมนุ รอบตัวเองของดาวเนปจนู และคาดวามันจะโคจรเขา ใกลด าวเนปจนู ขึน้ เรือ่ ยๆ และพุงเขา ชนดาวเนปจนู ในทสี่ ุด (ใชเวลา ประมาณ 10 ถงึ 100 ลา นป) เมอ่ื ถงึ วนั นนั้ ดาวเนปจนู อาจมีวงแหวนทใ่ี หญและสวยงามมากกวาดาวเสารอ ีกดว ย ทรทิ ันมอี ณุ ภูมิ ทพี่ นื้ ผวิ ประมาณ –235 องศาเซลเซียส ถงึ แมว า จะมอี ุณภมู ิตา่ํ ถึงเพียงน้ี ยงั พบไนโตรเจนในรูปของกา ซพุงออกจากบริเวณขว้ั ใต ของดาว ทงั้ นี้อาจเนอ่ื งมาจากไนโตรเจนแขง็ ท่ีปกคลุมอยบู รเิ วณขั้วใตข องดาวเกดิ การระเหดิ เมื่อมอี ณุ หภมู ิสูงข้ึนในฤดูรอน แสดงภาพดวงจันทรบรวิ ารหลกั ทริทัน(Triton) (NASA/JPL) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 47 -
ดาวพลูโต ภาพดาวพลูโตทง้ั สองดา นของดาว จากภาพขยายแสดงใหเห็นแสงสวางบริเวณข้ัวเหนอื และใตข องดาว สนั นษิ ฐานวา อาจเปน ขวั้ นํ้าแขง็ บริเวณสวางอนื่ ๆ ทีอ่ ยใู กลเสน ศนู ยสูตรดาว อาจเปนบริเวณแองท่ีราบท่ีสามารถสะทอนแสงไดด ี (Stern(Southwest Research Institute), Buie(Lowell Observatory,NASA/ESA) ถัดจากดาวเนปจนู ออกไปเปน ดาวเคราะหดวงท่ีอยไู กลสุดจากดวงอาทิตยคอื ดาวพลูโต โคจรรอบดวงอาทิตยท่ีระยะหา ง โดยเฉล่ีย 5,900 ลานกิโลเมตร ซึ่งประมาณ 40 เทา ของระยะทางเฉลี่ยระหวางโลกกับดวงอาทิตย หรอื เทา กับ 40 AU (Astronomical Units) ณ จุดทีไ่ กลจากดวงอาทิตยมากเพียงนี้ ดาวพลโู ตจะตอ งมอี ณุ หภูมิท่ีเยอื กเย็นและอยูในความมืดเปน เวลา ที่ยาวนาน ดาวพลโู ตใชเวลาถงึ 248 ปในการโคจรรอบดวงอาทิตย ดาวพลูโตน้นั มีขนาดเล็กกวาดวงจันทรบริวารหลกั ของดาว เคราะหด วงอื่นๆ ในระบบสุรยิ ะ นักดาราศาสตรคนพบดาวพลโู ตเมื่อป พ.ศ. 2473 หลังจากท่ีมกี ารใชวิธคี าํ นวณหาคาการเบีย่ งเบนของวงโคจรดาว ยเู รนัสและดาวเนปจนู ในการคน หาดาวเคราะห แตด าวพลูโตน้ันมมี วลไมม ากพอทีจ่ ะเบี่ยงเบนวงโคจรของดาวเคราะหท ั้งสองดวง ได นกั ดาราศาสตรจ งึ เชอื่ วายงั มดี าวเคราะหดวงอนื่ อยอู ีกในระบบสรุ ิยะ และใหชื่อวาเปน ดาวเคราะหเอ็กซ (Planet-X) แตจวบ จนปจจบุ ันกย็ งั ไมม ีการคนพบดาวเคราะหด งั กลาว เมื่อไมน านมานีม้ กี ารวัดคามวลของดาวเคราะหทั้งสามอยางละเอียดและทาํ การคาํ นวณคา การเบ่ยี งเบนของวงโคจรของดาวเนปจนู และดาวยเู รนสั ใหม พบวา เกิดจากการรบกวนของวัตถุอืน่ ท่อี ยูนอกวงโคจร ของดาวเนปจูนและมีขนาดใกลเคยี งกับดาวพลูโต เรียกวา พลตู ิโน (Plutino) ซ่งึ เปน วัตถทุ ่ีอยใู นบรเิ วณรอบนอกของระบบสุริยะที่ เรียกวา แถบไคเปอร (Kuiper Belt) โครงสรางของดาวพลูโต ท่จี รงิ แลว เราไมทราบแนน อนวาดาวพลโู ตนนั้ มีอะไรเปนองคป ระกอบ แตจ ากการคํานวณความหนาแนน ของดาวพลูโต จากปริมาตรและมวลของมัน นักดาราศาสตรม ีความเหน็ วา มีแกนเปนหนิ และมีชนั้ แมนเทิลท่ีเปนนาํ้ แขง็ จากการศกึ ษาเสน สเปกตรัมของแสงอาทิตยท ่ีสะทอนจากพ้นื ผวิ ของดาวพลูโต นักดาราศาสตรสันนิษฐานวา ดาวพลโู ตมีพื้นผวิ ทีเ่ ปน น้าํ แข็งและมีเทน บรรยากาศของดาวพลูโตประกอบไปดว ยไนโตรเจน คารบ อนมอนอกไซดแ ละมเี ทน ชน้ั บรรยากาศของดาวพลโู ตนนั้ เบา บางมากและจะเกดิ ข้นึ ในขณะท่ีอยูใกลด วงอาทิตยม ากทส่ี ดุ เทา นนั้ เมอ่ื ดาวพลโู ตเคลอื่ นที่ไกลออกไป อุณหภูมิท่พี นื้ ผิวจะลดลง อยา งมาก ทําใหช ั้นบรรยากาศแข็งตวั ดาวพลโู ตมอี ณุ หภูมพิ ื้นผิวโดยเฉล่ยี ประมาณ –220 องศาเซลเซยี ส lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 48 -
แผนทแี่ สดงพ้ืนผวิ ของดาวพลโู ต (Stern(Southwest Research Institute), Buie(Lowell Observatory,NASA/ESA) วัตถุพลูตโิ น บริเวณท่อี ยูถัดออกไปจากวงโคจรของดาวพลูโต เรียกวา แถบไคเปอร ทเี่ ต็มไปดว ยเศษหนิ และวตั ถุตางๆ มากมาย นักดาราศาสตรบางทา นมคี วามเหน็ วา ดาวพลโู ตไมใชด าวเคราะห แตเ ปน กอนหนิ ที่มาจากบรเิ วณดงั กลา ว เนื่องจากดาวพลโู ตมวี ง โคจรท่เี อยี งแตกตา งจากไปจากดาวเคราะหอนื่ ๆ มาก นอกจากนีด้ าวพลูโตยังมีคุณสมบัติท่ีคลายคลึงกับวตั ถพุ ลูติโนเหลาน้ีดว ย ดวงจันทรบ ริวารของดาวพลูโต ดาวพลูโตมีดวงจนั ทรบรวิ าร ที่มชี ่อื วา คารอน (Charon) โคจรอยทู ร่ี ะยะหางเพยี ง 19,640 กโิ ลเมตร เน่ืองจากดาว พลโู ตมีขนาดที่ใกลเคียงกับดวงจนั ทรค ารอนมาก นกั ดาราศาสตรจงึ ต้งั สมมตุ ฐิ านวานา จะเปน ระบบดาวเคราะหค ู เราไมสามารถ ตรวจสอบสมมุตฐิ านนไ้ี ดจนกวาจะมยี านอวกาศออกไปสํารวจยังดาวพลโู ต ภาพดาวพลโู ตกบั คารอนดวงจันทรบริวาร ถายจากกลอ งโทรทรรศนอวกาศฮับเบิล ที่ระยะไกลถงึ 4,400 ลานกโิ ลเมตร โดยสามารถเห็นดาวพลโู ตอยูแยกจากคารอนไดช ัดเจน คารอนมสี ที ่คี อ นไปทางนา้ํ เงนิ มากกวาดาวพลโู ตทําใหเราทราบวา พนื้ ผวิ ของดาวทง้ั สองอาจมลี กั ษณะและองคประกอบทแี่ ตกตา งกัน (Albrecht, ESA/ESO/NASA) lesson-solarsystem.doc Busaba Kramer 7/15/2004 - 49 -
Search
