ดาวเสา pdf

NARITเรยี บเรยี งโดย : ศนู ยบ์ รกิ ารวิชาการและสอ่ื สารทางดาราศาสตร์ ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ 1

2 ดาววเเสสาราร์ :์ :รารชาชวงาวแหงวแนหแวหน่งรแะหบบ่งสรรุะบิยบะ สรุ ยิ ะ

ประวตั ศิ าสตรก์ ารศกึ ษาดาวเสาร์ ในปี ค.ศ.1610 กาลิเลโอ กาลเิ ลอ ี นักดาราศาสตรช์ าวอติ าเลยี น เริม่ ใชก้ ล้องโทรทรรศน์สงั เกตวัตถทุ อ้ งฟ้าซงึ่ เขาเปน็ คนแรกทีส่ ังเกตเหน็ วงแหวนของดาวเสาร ์ แตเ่ นอ่ื งจากกลอ้ งโทรทรรศน์ในยุคนัน้ มีคณุ ภาพไมด่ พี อ กาลิเลโอจงึ คดิ วา่ วงแหวนของดาวเสาร์เป็น “หูจับของดาวเสาร”์ หรอื“คู่ของดาวท่ีอย่ตู ิดกับดาวเสาร์” จนกระทั่งในปี ค.ศ.1655 ครสิ เตยี น ฮอยเกนส ์ นักวิทยาศาสตร์ชาวดตั ช์ เป็นคนแรกท่ีอธิบายไดว้ า่ ส่งิ ท่ีกาลิเลโอเห็นเป็นโครงสร้างคล้ายแผนซดี ีทอ่ี ยู่รอบดาวเสาร์ ต่อมาในป ี ค.ศ.1675จโิ อวันนี แคสสนิ ี (Giovanni Cassini) นกั ดาราศาสตร์ชาวอิตาเลียน-ฝรงั่ เศสค้นพบช่องแบ่งแคสสินีซง่ึ เป็นชอ่ งแบ่งขนาดใหญข่ องวงแหวนดาวเสาร์ ปัจจุบันนักดาราศาสตร์ทราบว่าวงแหวนของดาวเสาร์เป็นระบบวงแหวนของดาวเคราะห์ทใี่ หญท่ ี่สุดในระบบสรุ ยิ ะ ประกอบด้วยวตั ถทุ ีม่ ขี นาดตงั้ แตร่ ะดบั ไมครอน (ความกว้างของเส้นผมมนษุ ยค์ อื 20 – 180 ไมครอน) ไปจนถึงในระดบั เมตร องค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นนาำ้ แขง็ มีหินเจือปนอยู่เลก็ นอ้ ย นอกจากนีย้ ังมชี อ่ งแบ่งและโครงสรา้ งท่ีซบั ซ้อนกวา่ ที่นกั ดาราศาสตร์สมัยโบราณคดิ ไว้มาก ทําไมวงแหวนของดาวเสารถ์ งึ โดดเดน่ กว่าวงแหวนของดาวเคราะห์ดวงอ่ืน ในระบบสรุ ิยะ มีดาวเคราะห์ 4 ดวงทีม่ รี ะบบวงแหวน ไดแ้ ก ่ ดาวพฤหสั บด ี ดาวเสาร ์ ดาวยเู รนสั และดาวเนปจนู แตว่ งแหวนของดาวเสารน์ ั้นมีองค์ประกอบสว่ นใหญเ่ ปน็ น้าำ แข็งซ่ึงสะท้อนแสงได้ดีต่างจากวงแหวนของดาวเคราะห์อ่ืนๆท่ีมีสัดส่วนฝุ่นของหินหรือสารประกอบคาร์บอนมากกว่าทำาใหส้ ะทอ้ นแสงไดไ้ มด่ เี ท่าวงแหวนดาวเสาร์ อกี ทั้งระบบวงแหวนของดาวเสารย์ งั มีมวล3 x 1019 กโิ ลกรมั (3 หมนื่ ล้านล้านตนั ) ซึง่ ถือวา่ มากเมอ่ื เทยี บกบั มวลวงแหวนของดาวเคราะห์อนื่ ๆอีกดว้ ย ดดาวาวเสเสาราร์ :์ :รราชาชาวาวงงแหแหววนนแหแห่งง่รระบะบบบสสรุ ุรยิ ยิ ะ ะ 3

ภาพถา่ ยวงแหวนรอบดาวเคราะห์ทั้ง 4 ดวง ทีม่ าของภาพ : http://www.astro.cornell.edu/specialprograms/reu2012/workshops/rings/ องคป์ ระกอบในระบบวงแหวนของดาวเสาร์ ในปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถสรุปได้ว่าวงแหวนท้ังหมดของดาวเสาร์เกิด ขนึ้ มาอย่างไร แต่การศึกษาระบบวงแหวนอย่างละเอียดท�ำ ให้นักดาราศาสตรม์ ขี ้อมูลมากมายเพ่อื ทำ�ความเข้าใจกลศาสตร์ของวัตถุจำ�นวนมากและสร้างทฤษฎีเพื่ออธิบายว่าวงแหวนส่วนต่างๆเกิดข้ึน มาได้อย่างไรกนั แน่ นักดาราศาสตรแ์ บ่งระบบวงแหวนของดาวเสาร์ เปน็ 2 ส่วนคือ 1. วงแหวนหลักของดาวเสาร์ (Main rings) เปน็ กลมุ่ ของวงแหวนทอี่ ยใู่ กล้กบั ตวั ดาวเสาร์ สงั เกตเหน็ ไดง้ า่ ยดว้ 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 ั้นท่ีใหญแ่ ละกว้างท่ีสดุ สว่างท่สี ดุ และมี มวลมากท่สี ุด นอกจากน้ี เมอ่ื ยานวอยเอเจอรฝ์ าแฝดสำ�รวจดาวเสาร์ในปี ค.ศ.1980 ได้พบรอยคลา้ ย ซ่ีลอ้ จกั รยานพาดลงไปบนวงแหวน B เรียกว่า “Spokes” ด้วย4 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ิยะ

ภาพแสดงรอยสีดำ� เรียกว่า spoke 1.4 ช่องแบ่งแคสสนิ ี (Cassini division) เป็นชอ่ งท่ีอยรู่ ะหวา่ งวงแหวน B กับวงแหวนA คน้ พบโดยโจวนั นี แคสสินี นกั ดาราศาสตร์ชาวอติ าเลียน-ฝรง่ั เศสในปี ค.ศ. 1675 ซึ่งหากมองด้วยกล้องโทรทรรศนข์ นาดเล็กจากบนโลกจะสังเกตเห็นเป็นชอ่ งแบง่ สีดำ� แต่ยานวอยเอเจอร์ฝาแฝดพบว่าในช่องแบ่งนีเ้ ต็มไปด้วยอนุภาคฝ่นุ ทมี่ คี วามหนาแน่นในระดบั พอๆกบั วงแหวน C 1.5 วงแหวน A เป็นวงแหวนย่อยของดาวเสารช์ ั้นท่สี ว่างเป็นอันดบั 2 ภายในวงแหวนนี้มีชอ่ งแคบเองเคอ (Encke gap) อยูต่ รงกบั วงโคจรของดวงจันทรแ์ พน ชอ่ งแคบเองเคอน้ีถกู ค้นพบโดยเจมส์ เอ็ดวารด์ คีเลอร์ นกั ดาราศาสตรช์ าวอเมริกนั ในปี ค.ศ.1888 แตต่ ้งั ชอื่ ตามโยฮันน์ เองเคอนักดาราศาสตร์ชาวเยอรมนั ทม่ี ผี ลงานสงั เกตการณ์วงแหวนดาวเสาร์ ในปี ค.ศ.1837 1.6 ชอ่ งแบ่งโรช (Roche division) เปน็ ช่องที่อยู่ระหว่างวงแหวน A กบั วงแหวน Fต้งั ชอ่ื ตามเอดูอาร์ โรช นกั ฟิสิกสช์ าวฝรั่งเศส (ชอ่ งแบง่ โรชเปน็ คนละอย่างกบั ขอบเขตโรช หรือRoche limit ทเ่ี ปน็ ขอบเขตเชงิ ทฤษฎที างฟิสกิ ส์ทห่ี ากดวงจนั ทรเ์ ขา้ ใกลด้ าวเคราะหม์ ากกวา่ นี้ จะถูกแรงไทดัลของดาวเคราะหฉ์ ีกออกเปน็ ชนิ้ ๆ) ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ิยะ 5

1.7 วงแหวน F เป็นวงแหวนบางๆท่นี ักวทิ ยาศาสตรพ์ บว่าการกระจกุ ตัวของอนุภาคใน วงแหวนนมี้ ีความเปล่ยี นแปลงในระดับชว่ั โมงซงึ่ นบั ว่าเป็นการเปล่ียนแปลงทีร่ วดเร็วมาก วงแหวนน้ี ถูกคน้ พบโดยทีมนักวทิ ยาศาสตรป์ ระจำ�ยานไพโอเนยี ร์ 11 จากการส�ำ รวจดาวเสารใ์ นปี ค.ศ.1979 แผนภาพแสดงส่วนประกอบตา่ งๆในกลุ่ม “วงแหวนหลัก” ของวงแหวนดาวเสาร์ (วงแหวน D ไล่ออกมา ถึงวงแหวน F) รวมถงึ วงแหวน G และวงแหวน E ทีเ่ ป็น “วงแหวนรอบนอก” ของดาวเสาร์ [Credit ภาพ: NASA/JPL] ภาพเรยี งตอ่ (Mosaic) ในสตี ามธรรมชาตขิ องกลมุ่ “วงแหวนหลกั ” ของวงแหวนดาวเสาร(์ จากวงแหวน D ถึงวงแหวน F เรยี งจากซ้ายไปขวา) ท่ีต่อจากภาพถา่ ยจากกล้องถา่ ยภาพมมุ แคบบนยานกสั ซีนี ถ่าย ภาพเม่อื ปี ค.ศ.2007 [Credit ภาพ: NASA/JPL/SSI]6 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุริยะ

2. วงแหวนรอบนอกของดาวเสาร์ (Outer rings) เปน็ วงแหวนจางๆ มคี วามหนาแนน่ น้อย ท่อี ยู่ห่างจากตัวดาวเสาร์ ประกอบไปดว้ ยวงแหวนยอ่ ยๆดังนี้ 2.1 วงแหวนดวงจันทรเ์ จนัส-เอพิมเี ทียส (Janus/Epimetheus ring) เปน็ วงแหวนฝนุ่ 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 นโค้งคลา้ ยสว่ นโคง้ ของวงแหวน (Ring Arc) รอบดวงจนั ทรอ์ จี อี อน (Aegaeon) ซง่ึ โคจรอยใู่ นวงแหวน Gนักวิทยาศาสตร์เช่ือว่าส่วนโค้งดังกล่าวเกิดจากเศษวัตถุที่สาดกระเด็นจากการพุ่งชนบนดวงจนั 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 ธนีและดวงจันทรแ์ อนธี นกั วทิ ยาศาสตร์คาดว่า Ring arc เหล่านเี้ กดิ จากเศษวสั ดุสาดกระเด็นจากการพงุ่ ชนบนดวงจนั ทร์ท้ังสองดวงภาพถา่ ยจากยานแคสสนิ ีแสดง Ring Arc ของดวงจันทรแ์ อนธี (ลูกศรบน) และของดวงจนั ทรม์ ีโธนี(ลกู ศรลา่ ง) [Credit ภาพ: NASA/JPL/SSI] ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสรุ ยิ ะ 7

2.4 วงแหวนดวงจนั ทร์พัลลนี ี (Pallene ring) เปน็ วงแหวนฝนุ่ จางๆ ถกู ค้นพบจาก ภาพถา่ ยวงแหวนดาวเสาร์ในมุมยอ้ นแสงอาทติ ย์ โดยยานแคสสนิ ีในปี ค.ศ.2006 นกั วทิ ยาศาสตร์ คาดว่าวงแหวนย่อยวงน้ีเกิดจากเศษวัสดุสาดกระเดน็ จากการพุ่งชนบนดวงจันทรพ์ ัลลนี ี 2.5 วงแหวน E เป็นวงแหวนจางๆแผต่ ัวอยู่ระหว่างวงโคจรของดวงจันทรไ์ มมสั กบั ดวง จันทร์ไททนั วตั ถใุ นวงแหวน E ประกอบดว้ ยน้ำ�แขง็ และฝ่นุ ที่ถูกพ่นออกมาจากพวยพบุ นพ้ืนผิวของ ดวงจันทรเ์ อนเซลาดสั 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 ฟราเรดของวงแหวนยอ่ ยวงนี้ ซึ่งวางตวั เอยี งจากระนาบวงแหวนหลักและเสน้ ศูนย์สูตรของดาวเสาร์ แต่วางตวั ตามระนาบวงโคจรของ ดวงจนั ทร์พีบี [Credit ภาพ : NASA/JPL/U.Virginia]ทร์ฟบี ี [Credit ภาพ: NASA/JPL/U. Virginia]8 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ิยะ

โครงสร้างภายในดาวเสาร์ดาวเสาร์มอี งคป์ ระกอบหลกั เป็นไฮโดรเจน รองลงมาเป็นฮเี ลยี ม ซงึ่ อยู่ในสถานะของเหลว (มแี ก๊สเปน็ ส่วนน้อยมากๆ) ระดบั ความลึกจากผวิ ดาวย่งิ มากก็ยง่ิ สง่ ผลใหอ้ ณุ หภูมิและความดนั บริเวณนนั้มคี ่าสูง ทาำ ใหไ้ ฮโดรเจนทรี่ ะดบั ความลกึ ต่างๆมีธรรมชาตทิ ีแ่ ตกต่างกนั โดยนักดาราศาสตร์สามารถสร้างแบบจาำ ลองโครงสร้างภายในของดาวเสาร์ได้จากการศกึ ษาปริมาณต่างๆ ไดแ้ ก่ การสง่ ยานอวกาศไปโคจรรอบๆดาวเสาร์เพื่อศึกษาว่าความโน้มถ่วงรอบๆของดาวเสาร์ส่งผลต่อยานอย่างไร ค่าความโน้มถ่วงทไ่ี ดส้ ามารถนำามาสร้างแบบจำาลองสภาพโครงสรา้ งภายในของดาวเสารไ์ ด้ ใจกลางของดาวเสารค์ ือ แกน่ (Core) องคป์ ระกอบของแก่นมคี วามใกลเ้ คียงกับโลก คือ เหล็ก นเิ กลิ และหนิ แต่แก่นของดาวเสาร์มีความหนาแน่นมากกว่าแก่นโลก รอบๆแกน่ ของดาวเสาร์คอื ชนั้ ของโลหะไฮโดรเจน (liquid metallic hydrogen layer) ซงึ่ อะตอมไฮโดรเจนในช้ันนีถ้ ูกบบี อัดดว้ ยความดันสูงมากทาำ ให้มันประพฤตติ ัวเหมอื นโลหะทน่ี ำาไฟฟา้ ได้ นักดาราศาสตร์เช่อื วา่ มนั เปน็ แหล่งกำาเนิดสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ ถัดออกมาเป็นชนั้ ไฮโดรเจน-ฮเี ลียมในสถานะของเหลว และยงิ่ หา่ งจากแก่นออกมาเท่าใดก็ย่งิ มีสว่ นผสมของแกส๊ มากขึ้นเทา่ น้นั ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ 9

NARIT สนามแมเ่ หล็กของดาวเสาร์ ข้ัวแมเ่ หล็กของดาวเสารท์ �ำ มุมเอียงจากแกนหมุนของดาวเสาร์ประมาณ 1 องศา โดย เส้นแรงแม่เหล็กมีทิศทางพุ่งออกจากขั้วเหนือและวกกลับเข้ามายังขั้วใต้ของดาวเสาร์ซ่ึงแตกต่างกับ ทศิ ทางของสนามแม่เหลก็ โลก สนามแม่เหลก็ ดาวเสารเ์ กิดจากการไหลของโลหะรอ้ นรอบแกน่ ของดาว กล่าวคือ เมอ่ื โลหะร้อนมีการไหลจะทำ�ให้เกิดกระแสไฟฟ้าขึ้นคล้ายกับการทำ�งานของไดนาโมและเม่ือกระแส ไฟฟ้ามกี ารไหลวน จึงเหน่ยี วนำ�ให้เกิดสนามแมเ่ หลก็ ขึ้น โดยสนามแม่เหลก็ ของดาวเสารม์ ีลักษณะ คลา้ ยโดนทั แผ่ออกมารอบๆดาวเสาร์ แตล่ มสุริยะจะพัดและรั้งสนามแมเ่ หลก็ ไปยงั ทิศตรงกนั ข้ามกบั ดวงอาทิตย์ จึงท�ำ ให้สนามแมเ่ หล็กของดาวเสาร์ถกู ดงึ ออกจนมีรูปร่างคลา้ ยกับหยดน้ำ�และยืดไกล ออกไปกวา่ 1.2 ลา้ นกิโลเมตร หรือ 20 เท่าของรัศมีดาวเสาร์ ทรงหยดน้ำ�ดังกล่าวมกี ารเปลี่ยนแปลง รูปร่างอยูต่ ลอดขน้ึ อยู่กับความรุนแรงของลมสรุ ิ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 วิทยดุ ังกล่าวมคี ่าออ่ นมากเมือ่ ตรวจวัดจากพ้นื โลก นักดาราศาสตรจ์ ึงต้องอาศยั ขอ้ มลู จากยานอวกาศแคสสนิ ที ีโ่ คจรรอบๆดาวเสาร์ ภาพแสดงลักษณะแกน สนามแม่เหล็กของดาว เสาร์ท่ีเอียงจากแกน หมุนเล็กน้อยและถูก พัดด้วยลมสุริยะออก ไปเปน็ รปู คล้ายหยดน�ำ้ 10 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ

ออโอราบนดาวเสาร์ (Saturn’s Aurora)ภาพแสดงการเกดิ ออโรราทข่ี ั้วใตข้ องดาวเสาร์ ดาวเสาร์มีปรากฏการณ์ออโรราเกิดข้ึนบริเวณขั้วของดาวซ่ึงออโรราเกิดจากอนุภาคท่ีมีประจุไฟฟ้าจากลมสรุ ยิ ะเขา้ ปะทะกับสนามแมเ่ หล็กของดาวเสาร์ แลว้ เคล่อื นทเ่ี บนไปตามเส้นแรงแม่เหลก็ เขา้ สู่บรเิ วณข้วั ของดาวเสาร์ อนุภาคเหล่านจี้ ะปะทะกบั แก๊สในชนั้ บรรยากาศของดาวเสาร์ท�ำ ให้แกส๊ อยู่ในสถานะกระตนุ้ และปลดปลอ่ ยพลังงานออกมาเป็นแสงออโรราเชน่ เดยี วกบั แสงออโรราบนโลกช้นั บรรยากาศของดาวเสาร์ ชน้ั บรรยากาศของดาวเสาร์มีองค์ประกอบหลกั เป็นแก๊สไฮโดรเจน แบง่ ออกไดเ้ ป็นสองชั้นตามการเปลยี่ นแปลงอุณหภูมติ ามระดบั ความสูง ไดแ้ ก่ - ชัน้ โทรโพสเฟยี ร์ อยูท่ ีร่ ะดบั ความสงู ไม่มาก อุณหภูมขิ องบรรยากาศช้ันน้ีจะลดลงตามความสงู เนือ่ งจากอากาศดา้ นลา่ งไดร้ บั ความรอ้ นจากภายในดาวเสาร ์ ในบรรยากาศช้ันนมี้ ีเมฆหลักๆไดส้ ามชัน้ โดยเมฆชัน้ ลา่ งสุดเป็นผลกึ น้�ำ แข็ง เมฆชนั้ กลางเปน็ ผลกึ ของแอมโมเนยี ไฮโดรซลั ไฟต์และเมฆช้ันบนเป็นผลึกของแอมโมเนียที่มีสีเหลืองซีดซ่ึงเป็นสีของดาวเสาร์ท่ีสามารถสังเกตได้จากภาพถา่ ยน่นั เอง - ชน้ั สตราโทสเฟียร์ อยทู่ ี่ระดบั ความสูงมากๆ อุณหภมู ิในบรรยากาศช้ันสตราโทสเฟียร์จะเพิม่ ข้ึนตามความสูงเนื่องจากไดร้ ับพลังงานจากดวงอาทิตย์ ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ 11

การแบ่งชนั้ บรรยากาศบนดาวเสาร์ ทีม่ า : http://pages.uoregon.edu/jimbrau/BrauImNew/Chap12/7th/AT_7e_Fig- ure_12_03.jpg ลวดลายแถบสที ่ีขนานไปกบั เส้นศนู ยส์ ูตรของดาวเสาร ์ คือแถบเมฆ โดยแถบเมฆทม่ี สี ี อ่อนจะเรยี กว่าแถบโซน (Zones) ซ่ึงเกิดการยกตวั ของแกส๊ ส่วนแถบเมฆทม่ี ีสีเขม้ จะเรยี กวา่ แถบ เข็มขัด (Belts) ซึง่ เกดิ การจมตวั ของแก๊ส การยกตัวของอากาศบรเิ วณแถบเข็มขัดทำาให้เกิดสภาพ อากาศคลา้ ยกบั พายฝุ นฟา้ คะนอง (Thunder Storm) บนโลกได้ และบรเิ วณรอยต่อระหวา่ งแถบ เข็มขัดกับแถบโซนจะเกดิ กระแสหมุนวน (Eddies) ข้ึนซึง่ ท้งั พายฝุ นฟา้ คะนองและกระแสหมุนวนจะ นำาเอาความรอ้ นจากภายในดาวเสารข์ น้ึ มาทีช่ ั้นบรรยากาศระดบั สูงๆ12 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ

ทีม่ า : http://www.astronomy.com/-/media/Images/News%20and%20Observing/ Observe%20the%20solar%20system/Observeplanets4.jpg?mw=600การศึกษาการเคลื่อนที่ของเมฆในแถบเข็มขัดและแถบโซนทำาให้นักวิทยาศาสตร์พบว่าอัตราเร็วลมต่างกนั ไปตามละติจูด โดยลมที่มีอตั ราเร็วมากทส่ี ุดจะอยู่บรเิ วณเส้นศูนย์สูตรโดยมคี ่าประมาณ 1,500 กโิ ลเมตรต่อชัว่ โมง ท่มี า : http://pages.uoregon.edu/jimbrau/BrauImNew/Chap12/7th/AT_7e_Figure_12_05.jpg ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ 13

พายุรูปหกเหล่ียม ในปี ค.ศ. 1980 ยานวอยเอเจอร์ (Voyager) ค้นพบพายุรูปหกเหลี่ยมบริเวณขั้วเหนือของดาวเสาร์ หลังจากนั้นได้มีการสำ�รวจบริเวณข้ัวเหนือของดาวเสาร์ อีกคร้งั โดยยานแคสสินี (Cassini) ในปี ค.ศ. 2006 พบ ว่าโครงสร้างหกเหล่ียมบนดาวเสาร์ยังคงปรากฏให้เห็น และแทบไมม่ ีการเปลีย่ นแปลงใดๆเลย นอกจากสีของหก เหลย่ี มทม่ี คี วามแตกต่างกัน ภาพถา่ ยในปี ค.ศ. 2013 หก เหลีย่ มปรากฏเปน็ สฟี ้าออ่ นในขณะทภี่ าพถา่ ยในปี ค.ศ. 2017 หกเหล่ยี มปรากฏเป็นสีเหลอื งส้ม ภาพถา่ ยโครงสรา้ งหกเหล่ียมในปี ค.ศ. 2013 (ซา้ ย) และในปี ค.ศ. 2017 (ขวา) ท่มี า : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/0c/PIA21611_-_Saturn%27s_ Hexagon_as_Summer_Solstice_Approaches.gif โครงสร้างทป่ี รากฏใหเ้ หน็ เปน็ หกเหลย่ี มคอื เมฆทมี่ ีความหนาไม่ต�ำ่ กว่า 75 กโิ ลเมตร แต่ละดา้ นของหกเหลยี่ มมคี วามยาว 13,800 กโิ ลเมตร ใจกลางของหกเหลี่ยมคือพายหุ มุนขนาดยกั ษ์ ทอี่ าจมีอัตราเรว็ มากถงึ 530 กโิ ลเมตรตอ่ ชั่วโมง บริเวณขอบของหกเหลย่ี มเป็นกระแสลมกรด (Jet stream) ซ่งึ พัดด้วยอัตราเร็วถงึ 360 กโิ ลเมตรตอ่ ช่ัวโมง14 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ

พายุหมนุ ขนาดยักษบ์ ริเวณใจกลางโครงสรา้ งหกเหลี่ยม ท่มี า : http://imgur.com/WITWkpR ตลอดระยะเวลาหลายสบิ ปหี ลงั การคน้ พบหกเหลย่ี มบนดาวเสารน์ กั วทิ ยาศาสตรพ์ ยายามหาคำาอธิบายว่ามันเกิดขึ้นได้อย่างไรในช่วงแรกนักวิทยาศาสตร์คิดว่าออโรราที่เกิดข้ึนบริเวณข้ัวของดาวเสาร์อาจมีส่วนเก่ยี วข้องกับการเกดิ โครงสร้างหกเหลีย่ ม เน่อื งจากออโรราเกดิ ข้ึนเหนอื โครงสร้างหกเหลี่ยมพอดีแต่ต่อมานักวิทยาศาสตร์พบว่าแนวคิดน้ีไม่น่าเป็นจริงเพราะออโรราเกิดขึ้นท้ังขั้วเหนือและขั้วใต้ของดาวเสาร์แต่โครงสร้างหกเหล่ียมปรากฏให้เห็นอย่างยาวนานบนข้ัวเหนือแต่ที่ขั้วใต้กลับไมป่ รากฏโครงสรา้ งรปู หกเหลยี่ ม ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ 15

นอกจากน้ีพลังงานจากดวงอาทิตย์ก็ไม่ส่งผลต่อการเกิดโครงสร้างหกเหล่ียมเช่นกัน เนื่องจากโครงสร้างหกเหล่ียมมีความหนามากและไม่เปลี่ยนแปลงตามฤดูกาลของดาวเสาร์ สมมติฐานต่อมาจึงมุ่งเน้นไปยังปัจจัยท่ีเกิดขึ้นภายใต้โครงสร้างหกเหล่ียมโดยนักวิทยาศาสตร์คิดวา่ โครงสรา้ งหกเหลย่ี มอาจเปน็ คลน่ื ในชน้ั บรรยากาศของดาวเสารท์ อ่ี าศยั แรงจากกระแสไหลวน (Vortex) ช่วยให้หกเหลี่ยมสามารถคงรูปร่างอยู่ได้แต่ข้อมูลท่ีได้จากการสำารวจโดยยานแคสสินีพบว่ากระแส ไหลวนไมไ่ ด้ส่งผลกระทบตอ่ โครงสรา้ งหกเหลี่ยม ในปัจจุบันแนวคิดที่สามารถอธิบายการเกิดโครงสร้างหกเหลี่ยมได้คือแนวคิดที่ว่า กระแสลมรอบๆขั้วเหนือของดาวเสาร์ทำาให้เกิดแรงเฉือนซ่ึงรบกวนการไหลของช้ันบรรยากาศจน ทำาให้เกิดเป็นโครงสร้างหกเหลี่ยมโดยแนวคิดน้ีสามารถจำาลองโครงสร้างหกเหล่ียมให้เกิดข้ึนจริง ไดโ้ ดยใชถ้ ังทรงกระบอกซ่ึงพ้ืนและฝาของถงั ถูกแบง่ ออกเปน็ พ้นื ช้ันในและช้นั นอก เมอื่ ใสน่ ำา้ ลงใน ถังและปรับให้พื้นแต่ละชั้นหมุนด้วยอัตราเร็วที่ต่างกันจะทำาให้น้ำาหมุนวนจนเกิดเป็นโครงสร้างหก เหลยี่ ม 16 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ

ถังทรงกระบอกสาำ หรบั จำาลองการ เกิดโครงสร้างหกเหลยี่ ม (Aguiar et al., 2010) โครงสรา้ งหกเหลีย่ มจากการ จำาลองโดยใชถ้ งั ทรงกระบอก (Aguiar et al., 2010) นอกจากนี้หากวิเคราะห์การไหลของอากาศบริเวณข้ัวใต้ของดาวเสาร์โดยใช้หลักการเดียวกันจะพบว่าบริเวณข้ัวใต้ของดาวเสาร์สามารถเกิดโครงสร้างท่ีเป็นรูปหลายเหล่ียมได้เช่นกันแต่ลักษณะการไหลของอากาศบริเวณขั้วใต้จะทำาให้เกิดเหลี่ยมเป็นจำานวนอนันต์จนทำาการไหลมลี ักษณะเป็นวงกลม ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุริยะ 17

พายหุ มนุ บนดาวเสาร์ พายุหมุนสามารถเกิดข้ึนได้ท่ัวดาวเสาร์ท้ังแบบหมุนทวนเข็มนาฬิกาและหมุนตามเข็ม นาฬิกา การยกตัวของอากาศอุ่นจะท�ำ ให้เกดิ พายุขนาดใหญซ่ งึ่ มีทงั้ สีขาวและสีนำ้�ตาล โดยสีของพายุ 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 ปี 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.jpg18 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุรยิ ะ

ดวงจนั ทร์ของดาวเสาร์ ดวงจันทรข์ องดาวเสาร์มีทั้งหมด 62 ดวง(ในปี ค.ศ. 2017) ซึง่ ในจ�ำ นวนน้ี มี 53 ดวงที่ไดร้ ับการตงั้ ช่อื แลว้ แตล่ ะดวงมขี นาดท่ีแตกตา่ งกนั ไป จากดวงจนั ทรข์ นาดเล็กมาก (Moon-let) ท่มี ีขนาดเลก็ กว่า 1 กิโลเมตร ไปจนถงึ ดวงจันทร์ไททัน ที่มขี นาดใหญ่กว่าดาวพุธ ดาวเสาร์มดี วงจันทรท์ ี่นา่ สนใจดา้ นชวี ดาราศาสตร์ 2 ดวง เนอื่ งจากมีสภาพแวดลอ้ มท่ีอาจเอ้อื ต่อการอยู่อาศยั ของสิง่ มีชีวิต ได้แก่- ดวงจนั ทร์ไททัน (Titan) : ดวงจันทร์ท่ีมีขนาดใหญเ่ ปน็ อนั ดบั 2 ในระบบสรุ ิยะ (รองจากดวงจันทร์แกนีมีดของดาวพฤหัสบดี)และเป็นดวงจันทร์ในระบบสุริยะเพียงดวงเดียวที่มีบรรยากาศหนาแน่นปกคลุมคล้ายกับบรรยากาศโลกเพราะองค์ประกอบหลักในบรรยากาศของไททันเป็นแก๊สไนโตรเจนเชน่ เดียวกบั บรรยากาศโลกแต่แกส๊ มีเทนทมี่ อี ยูเ่ พียง 2% ในชั้นบรรยากาศของไททันกลับมีบทบาทสำ�คัญในการเกิดเมฆและฝนบนไททันคล้ายกับนำ้�มีบทบาทสำ�คัญในการเกิดเมฆและฝนในบรรยากาศของโลกถึงแม้ไอนำ้�จะไม่ใช่องค์ประกอบหลักก็ตามนักวิทยาศาสตร์คาดการณ์ว่าบรรยากาศของไททันอาจคล้ายกับบรรยากาศของโลกในสมัยดึกดำ�บรรพ์ก่อนที่ส่ิงมีชีวิตยุคแรกๆจะเพ่ิมปริมาณออกซิเจนในบรรยากาศด้วยกระบวนการสงั เคราะหแ์ สง ส่วนลกั ษณะภมู ิประเทศบนไททันมลี �ำ ธาร ทะเลสาบและมหาสมุทรของมเี ทนและอเี ทนในสถานะของเหลว- ดวงจนั ทรเ์ อนเซลาดสั (Enceladus): เป็นดวงจนั ทรท์ ม่ี อี งค์ประกอบหลกั เปน็ วตั ถนุ ้�ำ แขง็คล้ายกับดาวหางดวงจันทร์ดวงน้ีมีพวยพุพ่นละอองน้ำ�แข็งและไอนำ้�รวมถึงของแข็งอื่นๆเช่นผลึกเกลอื ออกสอู่ วกาศ ละอองนำ้�แขง็ ท่ีพ่นออกมาจากเอนเซลาดัสเปน็ ทีม่ าของวงแหวน E ของดาวเสาร์ และพวยพบุ นดวงจันทร์เอนเซลาดัส ยังบง่ ชว้ี า่ อาจมมี หาสมุทรของนำ้�ใต้พนื้ ผวิ ดาวดว้ ยแผนภาพเปรียบเทยี บขนาดของดวงจันทรก์ ลุ่มท่ีมขี นาดใหญ่ท่สี ดุ ของดาว เสาร์ โดยเปรียบเทยี บขนาดของดวงจันทร์แต่ละดวง พรอ้ มกบั ขนาดของดาวเสาร์Credit ภาพ: NASA/JPL-Caltech/David Seal ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ 19

ดวงจนั ทรข์ องดาวเสารถ์ ูกแบง่ ตามลกั ษณะวงโคจรไดเ้ ปน็ กล่มุ ใหญ่ๆ 2 กลุ่ม ไดแ้ ก่ 1. ดวงจันทรแ์ บบปกติ (Regular moons) จำ�นวน 24 ดวง มีการโคจรแบบปกติ (Prograde orbit) ในทิศทางเดียวกันกับการหมุนรอบตวั เองของดาวเสาร์ และมรี ะนาบวงโคจรใกลเ้ คียงกับระนาบ เสน้ ศูนย์สูตรของดาวเสาร์ ช่ือของดวงจันทรแ์ บบปกติของดาวเสาร์ถกู ต้ังตามเทพ-เทพกี ลุ่มไททนั และตวั ละครอื่นทเี่ ก่ยี วขอ้ งกบั ต�ำ นานของเทพแซทเทริ น์ (Saturn) ของโรมัน 2. ดวงจนั ทรแ์ บบประหลาด (Irregular moons) เป็นดวงจนั ทร์กลมุ่ ทีโ่ คจรรอบดาวเสารใ์ นบรเิ วณ ห่างไกลออกไปมีทิศทางการโคจรของดวงจันทร์ท้ังทิศทางเดียวกันและสวนทางกับการหมุนรอบ ตวั เองของดาวเสาร(์ การโคจรของดวงจนั ทรท์ ส่ี วนทางกบั การหมนุ รอบตวั เองของดาวเคราะหเ์ รยี กวา่ การโคจรแบบถอยหลัง (Retrograde orbit)) วงโคจรของดวงจันทร์แบบประหลาดเหลา่ นม้ี ีระนาบ วงโคจรทำ�มมุ เอยี งจากระนาบเส้นศูนยส์ ูตรของดาวเสาร์มาก (ประมาณ 30-50 องศาในกรณี Prograde orbit และราว 140 องศา - เกอื บ 180 องศาในกรณี Retrograde orbit) นักวิทยาศาสตร์คาดว่าดวงจันทร์แบบประหลาดเหล่าน้ีเป็นดาวเคราะห์น้อยที่โคจรเข้า มาใกล้ดาวเสาร์จนถูกความโน้มถ่วงของดาวเสาร์จับไว้หรือเป็นเศษช้ินส่วนที่แตกออกมาจากวัตถุที่ โดนดาวเสารจ์ บั เป็นบริวารไว้ ปัจจุบันนักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบดวงจันทร์ขนาดเล็กท่ฝี ังตัวในวงแหวนของดาวเสาร์ แลว้ มากกว่า 150 ดวง โดยอาศยั รอ่ งรอยทีด่ วงจนั ทรข์ นาดเล็กเหล่าน้รี บกวนวตั ถใุ นวงแหวน นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่ากลุ่มของดวงจันทร์ขนาดเล็กเท่าท่ีตรวจพบแล้วเป็นเพียงส่วนน้อยของ จ�ำ นวนดวงจนั ทรข์ นาดเลก็ ทั้งหมด ดวงจันทรข์ นาดเลก็ (Moonlet) ขนาดประมาณ 400 เมตร ท่ีโคจร รอบดาวเสารโ์ ดย “ฝงั ตัว” ไปกับ วงแหวน A ภาพนถี้ า่ ยโดยยานแคส สนิ ี เม่อื ปี ค.ศ.2009 Credit ภาพ: NASA/JPL/SSI20 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ

ยานสาํ รวจดาวเสาร์ยานไพโอเนียร1์ 1 (Pioneer 11) ยานไพโอเนียร1์ 1 เปน็ ยานอวกาศลาำ แรกทีเ่ ดนิ ทางไปถงึ ดาวเสาร ์ โดยถกู ส่งออกจากโลกในป ี ค.ศ 1973 ใช้เวลาเดนิ ทาง 6 ป ี เพอื่ ให้ถึงดาวเสาร ์ เป็นครัง้ แรกทม่ี นษุ ยชาติไดเ้ หน็ ภาพดาวเสาร์ในระยะใกล ้ ยานไพโอเนยี ร์คน้ พบดวงจนั ทร์ของดาวเสาร์เพม่ิ ขึ้นอีกสองดวง และคน้ พบวงแหวน F นอกจากนีย้ านไพโอเนยี รย์ งั เก็บขอ้ มลู อื่นๆจากดาวเสารไ์ ด้ดังนี้ • โครงสรา้ งและทศิ ทางสนามแม่เหล็กของดาวเสาร์ • โครงสรา้ งของลมสรุ ยิ ะที่กระจายอย่บู ริเวณของดาวเสาร์ • อุณหภูมิชน้ั บรรยากาศดาวเสารแ์ ละดวงจนั ทร์ไททนั • โครงสร้างและอณุ หภมู ิของบรรยากาศชน้ั บนของดาวเสาร์ • มวลของดาวเสารแ์ ละบริวารขนาดใหญ ่ยานไพโอเนยี ร์ 11 เปน็ โครงการนำารอ่ งเพอื่ สำารวจสภาพแวดล้อมบรเิ วณระนาบของวงแหวนที่อาจทำาใหเ้ กิดอนั ตรายกับยานวอยเอเจอร ์ ยานไพโอเนยี ร์ 11 ไดข้ าดการตดิ ต่อในป ี ค.ศ.1995 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสรุ ยิ ะ 21

ยานวอยเอเจอร์ (Voyager ) ยานวอยเอเจอร์เปน็ ส่ิงประดษิ ฐ์ของมนษุ ยท์ ่ีเดินทางออกจากโลกได้ไกลมากท่สี ุด เร่มิ เดิน ทางจากโลกตง้ั แต่ปี ค.ศ.1977 ไปถึงดาวเสาร์ในปี ค.ศ 1980 ข้อมลู ทไี่ ด้จากยานวอยเอเจอร์เกยี่ วกับ ดาวเสารน์ ัน้ มากกวา่ ท่ีไดข้ ้อมูลจากหอดดู าวบนโลกตลอดศตวรรษทผ่ี ่านมา การคน้ พบท่สี �ำ คญั ของ ยานวอยเอเจอร์ 1 และ 2 มดี งั น้ี • ค้นพบดวงจนั ทรข์ องดาวเสารเ์ พม่ิ หกดวง • คน้ พบองคป์ ระกอบของแก๊สในบรรยากาศชนั้ สูงๆของดาวเสาร์ • ข้อมูลภมู ิประเทศและบรรยากาศของดวงจนั ทรด์ าวเสาร์ • ค้นพบปรากฏการณอ์ อโรราบนดาวเสาร์ • ค้นพบชอ่ งว่าง Keeler ในวงแหวน A (ถูกต้งั ชือ่ เพือ่ เป็นเกยี รติแกน่ ักดาราศาสตร์นาม James Edward Keeler) • ยนื ยนั คน้ การค้นพบ spoke บนวงแหวน B (spoke คือ แถบด�ำ บนวงแหวน B ลกั ษณะ คล้ายกับซีล่ อ้ รถจักรยาน) • พบพายหุ กเหล่ยี มทขี่ ว้ั เหนือของดาวเสาร์ 22 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ

ปัจจบุ ันยานวอยเอเจอรย์ งั คงปฏิบตั ิงานอยูท่ ่ีขอบนอกของระบบสุรยิ ะจนถงึ ปจั จุบนั (ปคี .ศ. 2017)ยานแคสสนิ ี-ฮอยเกนส์ (Cassini–Huygens) ยานแคสสินีเป็นยานอวกาศลำ�แรกท่ีโคจรรอบดาวเสาร์ทำ�ให้มีเวลาในการสำ�รวจดาวเสารแ์ ละดวงจนั ทร์ของดาวเสาร์อย่างละเอียด ยานแคสสินี-ฮอยเกนส์ ถูกส่งออกจากโลกเมอ่ื ปี ค.ศ.1997 ใชเ้ วลาเดนิ ทางจากโลกถงึ ดาวเสารเ์ ป็นเวลา 6 ปี และจบภารกจิ อยา่ งสวยงามด้วยการทะยานเขา้ สชู่ ้นั บรรยากาศของดาวเสารเ์ พ่ือท�ำ ลายตวั เองในวันท่ี 15 กันยายน ค.ศ.2017 • ยานแคสสินีคน้ พบดวงจันทรข์ องดาวเสารเ์ จด็ ดวง (Methone, Pallene,Polydeuces, Daphnis , Anthe, Aegaeon, S/2009 S 1 ) • ภาพพื้นผิวของดวงจนั ทร์ Phoebe ความละเอยี ดสูง • วดั การหมุนรอบตัวเองของดาวเสาร์ • ภาพดวงจนั ทร์ไททันความละเอยี ดสูงจนสามารถเหน็ ลกั ษณะภมู ิประเทศ และประสบ ความสำ�เรจ็ ในการส่งยานสำ�รวจฮอยเกนสล์ งส่พู ื้นผวิ ดวงจันทร์ไททนั ได้ • ศกึ ษาโครงสรา้ งของวงแหวนดาวเสารจ์ ากการกระจายตวั ของอนุภาคในวงแหวน ดว้ ยคลื่นวิทยุ • ถา่ ยภาพปรากฏการณ์ Spoke ท่ลี ะเอียดกวา่ ภาพถ่ายจากยานวอยเอเจอร์ • ค้นพบทะเลสาบไฮโดรคาร์บอน (มีเทนและอเี ทน) ที่ดวงจันทร์ไททัน 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 เหนือของดาวเสาร์24 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสรุ ยิ ะ

การสงั เกตการณด์ าวเสาร์ ดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลท่ีสุดที่มนุษย์สามารถเห็นได้ด้วยตาเปล่าซ่ึงปรากฏเป็นสีคอ่ นข้างเหลอื ง ในช่วงปี พ.ศ. 2561- 2562 ดาวเสารจ์ ะโคจรเข้าไปอยใู่ นกลุม่ ดาวคนยิงธนู ในปี พ.ศ. 2563 ดาวเสารจ์ ะอยู่ระหวา่ งกลุ่มดาวคนยงิ ธนูและกลมุ่ ดาวแพะทะเล ในปี พ.ศ. 2564-2565 ดาวเสารจ์ ะในกลมุ่ ดาวแพะทะเล ในปี พ.ศ. 2566 ดาวเสารจ์ ะอยกู่ ลมุ่ ดาวคนแบกหมอ้ นำ�้ (Aquarius)ต�ำ แหน่งดาวเสารใ์ นช่วงปี พ.ศ.2560-2563เหตุการณท์ ่นี า่ สนใจเก่ียวกับดาวเสาร์ ดาวเสารใ์ กลโ้ ลก (Saturn Opposition) เป็นปรากฏการณท์ ่ดี าวเสาร์ โลก และดวงอาทิตย์โคจรมาเรียงเปน็ เสน้ ตรงโดยมโี ลกอย่ตู รงกลาง ทำ�ใหด้ าวเสารเ์ ขา้ มาใกล้โลกมากทสี่ ุด ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุริยะ 25

แผนภาพแสดงจงั หวะท่ีดาวเสาร์อยู่ไกลโลก เน่ืองจากเมอื่ มองจากโลกเราจะเหน็ ดาวเสารอ์ ยหู่ ลงั ดวง อาทิตย์ (ซา้ ย) และจงั หวะที่ดาวเคราะห์อยู่ใกล้โลก เมอ่ื โลกก�ำ ลงั จะโคจรแซงดาวเสาร์ (ขวา) ในช่วงที่ดาวเสาร์ใกล้โลกนั้นเป็นโอกาสที่ดีสำ�หรับการสังเกตดาวเสาร์เพราะดาวเสาร์ มีขนาดปรากฏใหญ่กวา่ ปกตเิ ล็กน้อย แตเ่ นือ่ งจากดาวเสาร์โคจรรอบดวงอาทติ ยเ์ ป็นรปู วงรี ท�ำ ให้ ระยะห่างของดาวเสาร์ในชว่ งที่ดาวเสารใ์ กล้โลกแตล่ ะครั้งมคี ่าไม่เทา่ กัน โดยจะอย่ทู ป่ี ระมาณ 8-9 หนว่ ยดาราศาสตร์ ซึง่ ดาวเสารจ์ ะใกลโ้ ลกทกุ ๆ 378 วัน นอกจากนรี้ ะนาบเสน้ ศูนยส์ ูตรและวงแหวน ของดาวเสาร์ท่ีเปล่ยี นไปจะสง่ ผลให้ลักษณะปรากฏของเสารใ์ นแตล่ ะครงั้ ไมเ่ หมือนกนั อกี ด้วย ตารางแสดงวันทดี่ าวเสารใ์ กลโ้ ลกท่สี ดุ ในแต่ละปี ภาพแสดงตำ�แหน่ง Saturn Opposition 26 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ

ดาวเสาร์ไรว้ งแหวน ระนาบวงแหวนของดาวเสาร์เมือ่ มองจากโลกจะเปลี่ยนมมุ ไปเร่ือยๆ โดยทกุ ๆ 15 ปี โลกจะอยใู่ นตำ�แหนง่ ทเี่ หน็ วงแหวนของดาวเสาร์บรเิ วณสนั ขอบพอดเี ราจงึ เห็นวา่ “ดาวเสาร์ไรว้ งแหวน” เปน็ เหตกุ ารณท์ น่ี า่ สนใจเปน็ อยา่ งยง่ิ เพราะวงแหวนของดาวเสารม์ คี วามหนาโดยเฉลย่ี ไมถ่ งึ 1 กโิ ลเมตรซ่ึงนับวา่ บางมากเมือ่ เทียบกับขนาดของวงแหวน ปรากฏการณด์ าวเสาร์ไร้วงแหวนจะเกิดในวันที่ 21 กนั ยายน พ.ศ.2568 หลงั จากนน้ั จะสามารถสงั เกตเหน็ ข้ัวใต้ของดาวเสารไ์ ด้เพ่มิ มากข้นึ และจะเอยี งทำ�มมุ สูงสดุ 27 องศาท�ำ ใหเ้ หน็ ข้วัใต้ของดาวเสาร์ไดม้ ากทสี่ ุดในวันที่ 12 พฤษภาคม พ.ศ. 2575 ภาพดาวเสาร์ไรว้ งแหวนในช่วงท่ดี าวเสาร์หนั ระนาบวงแหวนเข้าหาโลก ในวันที่ 4 กันยายน ค.ศ.2009 [ทมี่ าของภาพ : NASA] ดาวเสารใ์ กลด้ าวพฤหสั ฯ ในปี ค.ศ. 2020(The Great Conjunction of Saturn and Jupiter in 2020) ปรากฏการณ์เสารใ์ กลด้ าวพฤหัสบดี เปน็ ปรากฏการณท์ ่ดี าวเสาร์และดาวพฤหสั บดโี คจรมาอยู่ในต�ำ แหนง่ ทีม่ องจากโลกจะเหน็ ว่าดาวเคราะหส์ องดวงนอ้ี ยชู่ ิดกันมาก โดยมีระยะหา่ งเชงิ มุมเพียง 0.6 องศา และหากผ้สู ังเกตใช้กลอ้ งโทรทรรศน์ก�ำ ลงั ขยายไมเ่ กิน 150 เท่า กจ็ ะสามารถสงั เกตเหน็ ดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดอี ย่ใู นชอ่ งมองภาพเดียวกนั ได้ ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุรยิ ะ 27

ผสู้ งั เกตสามารถชมปรากฏการณน์ ไี้ ด้ในวนั ท่ี 21 ธนั วาคม พ.ศ.2563 ช่วงหัวค่�ำ ทาง ทิศตะวนั 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 ที่สุด คอื แถบโซนเส้นศูนย์สตู ร (EZ) ซึง่ จะปรากฏเป็นสีออ่ น, แถบเข็มขัดดา้ นเหนอื ของเส้นศูนย์สูตร (NEB) และแถบเขม็ ขัดดา้ นใต้ของเสน้ ศูนย์สูตร (SEB) ซ่งึ แถบเข็มขัดทัง้ สองจะปรากฏเขม้ กวา่ แถบ โซน28 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแห่งระบบสุรยิ ะ

รปู แถบโซนเสน้ ศนู ยส์ ูตร (EZ) แถบเขม็ ขัดด้านเหนอื ของเสน้ ศูนยส์ ูตร (NEB) และแถบเขม็ ขดั ดา้ นใตข้ องเส้นศูนย์สตู ร (SEB) เม่ือใช้กลอ้ งโทรทรรศนข์ นาดเล็กทม่ี กี ำ�ลงั ขยายต้ังแต่ 25 เทา่ จะเรม่ิ เหน็ รปู รา่ งวงแหวนดาวเสาร์ได้แบบหยาบๆ แตจ่ ะยังไมเ่ หน็ รายละเอยี ดของวงแหวนหากใช้กล้องโทรทรรศน์ขนาดใหญ่ขนาดหนา้ กล้องต้งั แต่ 3 นิ้ว ทกี่ ำ�ลงั ขยาย 50 เทา่ จงึ จะเร่ิมเหน็ วงแหวนของดาวเสารป์ รากฏแยกจากตวั ดาวเสารไ์ ดช้ ดั เจนแตถ่ า้ หากตอ้ งการเหน็ วงแหวน B (วงสวา่ งกวา่ อยดู่ า้ นใน) กบั วงแหวน A (วงคล้ำ�กว่าอยดู่ า้ นนอก) โดยชอ่ งแบ่งแคสสนิ ีอยรู่ ะหวา่ งกลางของวงแหวนท้งั สอง ควรใชก้ ล้องโทรทรรศนท์ ่ีมขี นาดหนา้ กล้อง 4 นิ้ว และกำ�ลังขยายมากกว่า 50 เทา่ ขึ้นไปภาพแสดงวงแหวนดาวเสารท์ ี่แบ่งออกเป็นวงแหวนหลกั (วงแหวน A, วงแหวน B และวงแหวน C) และชอ่ งแคบในวงแหวน (ช่องแบง่ แคสสนิ ี และชอ่ งแคบเองเก้)[ที่มาของภาพ : กลอ้ งโทรทรรศน์ หอดูดาวแห่งชาต]ิ 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 าว30 ดาวเสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสุรยิ ะ

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

NARIT Saturn สถาบันวจิ ยั ดาราศาสตร์แหง่ ชาติ (องคก์ ารมหาชน) เร NATIONAL ASTRONOMICAL RESEACH INSTITUTE OF THAILAND (PUBLIC ORGANIZATION) สถาบันวจิ ยั ดาราศาสตรแ์ หง่ ชาติ (องคก์ ารมหาชน) อุทยานดาราศาสตรสิริรธร เลขท่ี 260 หมู 4 ต.ดอนแกว อ.แมริม จ.เชียงใหม 50180 โทรศัพท : 0-5312-1268-9 โทรสาร : 0-5312-1250 สำนักงานประสานงาน กรุงเทพฯ สถาบันวจิ ยั ดาราศาสตร์แหง่ ชาติ (องค์การมหาชน) ชนั้ 2 สำนักงานปลดั กระทรวงวิทยาศาสตรแ ละเทคโนโลยี อาคารพระจอมเกลา กระทรวงวิทยาศาสตรและเทคโนโลยี ถนนพระรามท่ี 6 เขตราชเทวี กรงุ เทพฯ 10400 โทรศพั ท : 0-2354-6652 โทรสาร : 0-2354-7013 หอดูดาวเฉลมิ พระเกยี รติ 7 รอบ พระชนมพรรษา ฉะเชงิ เทรา เลขท่ี 999 หมู 3 ต.วงั เยน็ อ.แปลงยาว จ.ฉะเชิงเทรา 24190 โทรศพั ท : 0-3858-9396 โทรสาร : 0-3858-9395 หอดดู าวเฉลมิ พระเกยี รติ 7 รอบ พระชนมพรรษา นครราชสมี า เลขที่ 111 ถ.มหาวทิ ยาลัย ต.สุรนารี อ.เมือง จ.นครราชสมี า 30000 โทรศัพท : 0-4421-6254 โทรสาร : 0-4421-6255 หอดูดาวเฉลิมพระเกียรติ 7 รอบ พระชนมพรรษา สงขลา เลขที่ 79/4 หมู 4 ต.เขารปู ชาง อ.เมอื ง จ.สงขลา 900000 โทรศัพท : 0-7430-0868 โทรสาร : 0-7430-0867 พมิ 3พ2์ครัง้ ทด่ี :าว1เสาร์ : ราชาวงแหวนแหง่ ระบบสรุ ยิ ะ สงิ หาคม 2560