(คู่มือ)หนังสือเรียนสสวท เพิ่มเติมโลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ5

คมู่ อื ครรู ายวชิ าเพม่ิ เตมิ วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี ๖ช้นั มธั ยมศึกษาปีท่ี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม ๕ ตามผลการเรยี นรู้ กลมุ่ สาระการเรยี นรวู้ ทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (ฉบบั ปรบั ปรงุ พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลกั สตู รแกนกลางการศกึ ษาขนั้ พน้ื ฐาน พทุ ธศกั ราช ๒๕๕๑



คู่มือครู แราลยะวเทิชคาเโพนโ่ิมลเตยมิี วทิ ยาศาสตร์ โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ ชัน้ มัธยมศกึ ษาปที ี่ ๖ เล่ม ๕ ตามผลการเรยี นรู้ กลุม่ สาระการเรยี นรูว้ ิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรบั ปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลกั สตู รแกนกลางการศึกษาขั้นพื้นฐาน พทุ ธศกั ราช ๒๕๕๑ จดั ทำ� โดย สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศกึ ษาธกิ าร พ.ศ. 2562

ค�านา� สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (สสวท.) ได้รับมอบหมายจากกระทรวง ศึกษาธิการในการพัฒนามาตรฐานและตัวชี้วัดของหลักสูตรกลุ่มสาระการเรียนรู้คณิตศาสตร์ วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี และยังมีบทบาทหน้าที่ในการรับผิดชอบเกี่ยวกับการจัดท�าหนังสือเรียน คมู่ อื ครู แบบฝกึ ทกั ษะ กจิ กรรม และสอื่ การเรยี นรตู้ ลอดจนวธิ กี ารจดั การเรยี นรแู้ ละการวดั และประเมนิ ผล เพ่อื ใหก้ ารจัดการเรยี นรคู้ ณติ ศาสตร์ วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยเี ป็นไปอยา่ งมีประสทิ ธิภาพ คู่มือครูรายวิชาเพ่มิ เตมิ วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ ช้นั มธั ยมศึกษา ปีท่ี ๖ เล่ม ๕ น้จี ดั ทา� ขึน้ เพอื่ ประกอบการใชห้ นงั สอื เรียนรายวชิ าเพ่มิ เติมวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ ชนั้ มธั ยมศกึ ษาปที ่ี ๖ เลม่ ๕ โดยครอบคลมุ เนอื้ หาตามผลการเรยี นรแู้ ละ สาระการเรียนรู้ กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตาม หลักสูตรแกนกลางการศึกษาขั้นพ้ืนฐาน พุทธศักราช ๒๕๕๑ ในสาระโลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ โดยมีตารางวิเคราะห์ผลการเรียนรู้และสาระการเรียนรู้ เพื่อการจัดท�าหน่วยการเรียนรู้ในรายวิชา เพ่ิมเติมวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี มแี นวการจดั การเรยี นรู้ การให้ความร้เู พิ่มเตมิ ท่จี �าเป็นสา� หรับครู ผูส้ อน รวมท้งั การเฉลยถามและแบบฝกึ หดั ในหนงั สอื เรยี น สสวท. หวงั เป็นอยา่ งยิง่ วา่ คู่มอื ครเู ล่มนี้จะเป็นประโยชนต์ ่อการจัดการเรียนรู้ และเป็นสว่ นส�าคญั ในการพัฒนาคุณภาพและมาตรฐานการศึกษา กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ขอขอบคุณผู้ทรงคุณวุฒิบุคลากรทางการศึกษาและหน่วยงานต่าง ๆ ที่มีส่วนเก่ียวข้องในการจัดท�าไว้ ณ โอกาสนี้ (ศาสตราจารย์ชกู ิจ ลมิ ปิจ�านงค์) ผู้อา� นวยการสถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศึกษาธกิ าร

ค�ำชี้แจง สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี (สสวท.) ไดจ้ ดั ทำ� ตวั ชว้ี ดั และสาระการเรยี นรแู้ กนกลาง กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) ตามหลักสูตรแกนกลางการ ศกึ ษาขน้ั พนื้ ฐาน พทุ ธศกั ราช ๒๕๕๑ โดยมจี ดุ เนน้ เพอื่ ตอ้ งการพฒั นาผเู้ รยี นใหม้ คี วามรคู้ วามสามารถทท่ี ดั เทยี ม กับนานาชาติ ได้เรียนรู้วิทยาศาสตร์ท่ีเชื่อมโยงความรู้กับกระบวนการ ใช้กระบวนการสืบเสาะหาความรู้ และแก้ปัญหาที่หลากหลายมีการท�ำกิจกรรมด้วยการลงมือปฏิบัติเพื่อให้ผู้เรียนได้ใช้ทักษะกระบวนการ ทางวทิ ยาศาสตร์ และทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี ๒๑ ซง่ึ ในปกี ารศกึ ษา ๒๕๖๑ เปน็ ตน้ ไปโรงเรยี นจะตอ้ งใชห้ ลกั สตู ร กลุ่มสาระการเรียนรู้วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี (ฉบับปรับปรุง พ.ศ. ๒๕๖๐) สสวท. ได้มีการจัดท�ำ หนงั สอื เรยี นทเี่ ปน็ ไปตามมาตรฐานหลกั สตู รเพอ่ื ใหโ้ รงเรยี นไดใ้ ชส้ ำ� หรบั จดั การเรยี นการสอนใน ชน้ั เรยี น และ เพอ่ื ใหค้ รผู ู้สอนสามารถสอนและจัดกิจกรรมตา่ ง ๆ ตามหนังสือเรยี นไดอ้ ยา่ งมีประสทิ ธภิ าพ จึงได้จัดทำ� คู่มอื ครูสำ� หรับใช้ประกอบหนังสอื เรียนดงั กล่าว คมู่ อื ครรู ายวิชาเพ่มิ เติมวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ ช้นั มัธยมศกึ ษาปที ี่ ๖ เลม่ ๕ นี้ ไดบ้ อกแนวการจดั การเรยี นการสอนตามเนอ้ื หาในหนงั สอื เรยี นประกอบดว้ ยเรอ่ื งเอกภพและกาแลก็ ซี ดาวฤกษ์ ระบบสุริยะ และเทคโนโลยีอวกาศ ซ่ึงครูผู้สอนสามารถน�ำไปใช้เป็นแนวทางในการวางแผน การจัดการเรียนรู้ให้บรรลุจุดประสงค์ท่ีต้ังไว้ โดยสามารถน�ำไปจัดกิจกรรมการเรียนรู้ได้ตามความเหมาะสม และความพร้อมของโรงเรียน ในการจัดท�ำคู่มือครูเล่มน้ีได้รับความร่วมมือเป็นอย่างดียิ่งจากผู้ทรงคุณวุฒิ นกั วิชาการอิสระ คณาจารย์ รวมทัง้ ครูผ้สู อน นักวิชาการ จากทงั้ ภาครฐั และเอกชน จึงขอขอบคณุ มา ณ ท่ีนี้ สสวท. หวงั เปน็ อยา่ งยง่ิ วา่ คมู่ อื ครรู ายวชิ าเพมิ่ เตมิ วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ ชน้ั มธั ยมศกึ ษาปที ่ี ๖ เลม่ ๕ น้ี จะเปน็ ประโยชนแ์ กผ่ สู้ อน และผทู้ เ่ี กย่ี วขอ้ งทกุ ฝา่ ย ทจี่ ะชว่ ยใหก้ ารจดั การศกึ ษา ด้านวิทยาศาสตร์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ หากมีข้อเสนอแนะใดที่จะท�ำให้คู่มือครูเล่มนี้มีความสมบูรณ์ย่ิงขึ้น โปรดแจง้ สสวท. ทราบดว้ ย จะขอบคณุ ยงิ่ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี กระทรวงศกึ ษาธิการ

ข้อแนะนำ� ทว่ั ไปในการใชค้ ู่มือครู วทิ ยาศาสตรม์ คี วามเกย่ี วขอ้ งกบั ทกุ คนทง้ั ในชวี ติ ประจำ� วนั และการงานอาชพี ตา่ ง ๆ รวมทง้ั มบี ทบาท สำ� คัญในการพัฒนาผลผลติ ต่าง ๆ ทใี่ ช้ในการอ�ำนวยความสะดวกท้ังในชวี ติ และการท�ำงาน นอกจาก น้ีวิทยาศาสตร์ยังช่วยพัฒนาวิธีคิดและท�ำให้มีทักษะท่ีจ�ำเป็นในการตัดสินใจและแก้ปัญหาอย่างเป็น ระบบ การจดั การเรยี นรเู้ พอ่ื ใหน้ กั เรยี นมคี วามรแู้ ละทกั ษะทสี่ ำ� คญั ตามเปา้ หมายของการจดั การเรยี นรู้ วิทยาศาสตร์จึงมคี วามสำ� คัญยิง่ ซง่ึ เปา้ หมายของการจดั การเรียนรวู้ ิทยาศาสตร์ มดี ังนี้ 1. เพือ่ ให้เขา้ ใจหลักการและทฤษฎที ่เี ปน็ พน้ื ฐานของวิชาวิทยาศาสตร์ 2. เพื่อให้เกิดความเข้าใจในลกั ษณะ ขอบเขต และข้อจำ� กดั ของวิทยาศาสตร์ 3. เพ่ือใหเ้ กดิ ทกั ษะทสี่ �ำคัญในการศกึ ษาค้นคว้าและคิดค้นทางวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี 4. เพอื่ พฒั นากระบวนการคดิ และจนิ ตนาการ ความสามารถในการแกป้ ญั หาและการจดั การทกั ษะ ในการสอ่ื สารและความสามารถในการตัดสินใจ 5. เพอื่ ใหต้ ระหนกั ถงึ ความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งวทิ ยาศาสตร์ เทคโนโลยี มวลมนษุ ย์ และสภาพแวดลอ้ ม ในเชงิ ที่มอี ิทธพิ ลและผลกระทบซงึ่ กนั และกัน 6. เพ่ือน�ำความรู้ความเข้าใจเรื่องวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี ไปใช้ให้เกิดประโยชน์ต่อสังคมและ การดำ� รงชีวิตอย่างมคี ณุ คา่ 7. เพอ่ื ใหม้ จี ติ วทิ ยาศาสตร์ มคี ณุ ธรรม จรยิ ธรรม และคา่ นยิ มในการใชค้ วามรทู้ างวทิ ยาศาสตรอ์ ยา่ ง สรา้ งสรรค์ คู่มือครูเป็นเอกสารท่ีจัดท�ำข้ึนควบคู่กับหนังสือเรียน ส�ำหรับให้ครูได้ใช้เป็นแนวทางในการจัดการ เรียนรู้เพื่อให้นักเรียนได้รับความรู้และมีทักษะท่ีส�ำคัญตามจุดประสงค์การเรียนรู้ในหนังสือเรียน ซึ่ง สอดคล้องกบั ผลการเรยี นรู้ รวมท้งั มีส่อื การเรยี นรู้ในเวบ็ ไซตท์ สี่ ามารถเชือ่ มโยงไดจ้ าก QR code หรือ URL ท่ีอยู่ประจ�ำแต่ละบท ซ่ึงครูสามารถใช้ส่งเสริมให้นักเรียนบรรลุเป้าหมายของการจัดการเรียนรู้ วิทยาศาสตร์ได้ อย่างไรก็ตามครูอาจพิจารณาดัดแปลงหรือเพิ่มเติมการจัดการเรียนรู้ให้เหมาะสมกับ บรบิ ทของแต่ละหอ้ งเรียนได้ โดยคู่มอื ครูมอี งคป์ ระกอบหลักดังตอ่ ไปน้ี ผลการเรยี นรู้ ผลการเรียนรู้เป็นผลลัพธ์ที่ควรเกิดกับนักเรียนท้ังด้านความรู้และทักษะซึ่งช่วยให้ครูได้ทราบเป้า หมายของการจดั การเรยี นรใู้ นแตล่ ะเนอ้ื หาและออกแบบกจิ กรรมการเรยี นรใู้ หส้ อดคลอ้ งกบั ผลการเรยี นรไู้ ด้ ทงั้ นคี้ รอู าจเพมิ่ เตมิ เนอื้ หาหรอื ทกั ษะตามศกั ยภาพของนกั เรยี น รวมทง้ั อาจสอดแทรกเนอ้ื หาทเี่ กย่ี วขอ้ ง กับท้องถิน่ เพ่ือใหน้ ักเรียนมีความรู้ความเข้าใจมากขน้ึ ได้ การวเิ คราะห์ผลการเรยี นรู้ การวเิ คราะหค์ วามรู้ ทกั ษะกระบวนการทางวทิ ยาศาสตร์ ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 และจติ วทิ ยาศาสตร์ ท่เี กีย่ วข้องในแตล่ ะผลการเรยี นรู้ เพ่ือใชเ้ ป็นแนวทางในการจดั การเรียนรู้

ผงั มโนทศั น์ แผนภาพทีแ่ สดงความสมั พันธ์ระหว่างความคดิ หลกั ความคดิ รอง และความคดิ ย่อย เพอ่ื ช่วยให้ครู เหน็ ความเช่ือมโยงของเนอื้ หาภายในบทเรียน สาระสำ� คัญ การสรุปเนอื้ หาส�ำคญั ของบทเรียน เพ่ือชว่ ยให้ครเู ห็นกรอบเน้ือหาทงั้ หมด รวมท้ังลำ� ดบั ของเนือ้ หา ในบทเรียนนนั้ เวลาที่ใช้ เวลาที่ใชใ้ นการจดั การเรยี นรู้ ซ่ึงครอู าจด�ำเนนิ การตามขอ้ เสนอแนะทกี่ ำ� หนดไว้ หรอื อาจปรบั เวลา ได้ตามความเหมาะสมกบั บรบิ ทของแตล่ ะห้องเรยี น ความรู้ก่อนเรยี น ค�ำสำ� คญั หรือขอ้ ความที่เป็นความรพู้ ืน้ ฐาน ซึ่งนักเรยี นควรมีกอ่ นทจ่ี ะเรียนร้เู นื้อหาในบทเรียนนั้น ตรวจสอบความรูก้ ่อนเรยี น ชุดค�ำถามและเฉลยที่ใช้ในการตรวจสอบความรู้ก่อนเรียนตามที่ระบุไว้ในหนังสือเรียน เพื่อให้ครูได้ ตรวจสอบและทบทวนความร้ใู ห้นักเรียนก่อนเร่ิมกิจกรรมการจดั การเรียนร้ใู นแต่ละบทเรยี น การจดั การเรยี นรู้ การจดั การเรยี นรใู้ นแตล่ ะหวั ขอ้ อาจมอี งคป์ ระกอบแตกตา่ งกนั โดยรายละเอยี ดของแตล่ ะองคป์ ระกอบ เป็นดงั น้ี • จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ เป้าหมายของการจัดการเรียนรู้ที่ต้องการให้นักเรียนเกิดความรู้หรือทักษะหลังจากผ่านกิจกรรม การจดั การเรยี นรใู้ นแตล่ ะหวั ขอ้ ซง่ึ สามารถวดั และประเมนิ ผลได้ ทง้ั นค้ี รอู าจตง้ั จดุ ประสงคเ์ พมิ่ เตมิ จาก ทใ่ี หไ้ ว้ ตามความเหมาะสมกบั บริบทของแตล่ ะหอ้ งเรียน • ความเข้าใจคลาดเคล่อื นที่อาจเกิดขึน้ เนื้อหาที่นักเรียนอาจเกิดความเข้าใจคลาดเคลื่อนท่ีพบบ่อย ซึ่งเป็นข้อมูลให้ครูได้พึงระวังหรืออาจ เนน้ ยำ�้ ในประเดน็ ดงั กล่าวเพ่ือปอ้ งกันการเกดิ ความเข้าใจทีค่ ลาดเคลื่อนได้ • สอื่ การเรียนรูแ้ ละแหลง่ การเรียนรู้ ส่ือการเรียนรู้และแหล่งการเรียนรทู้ ีใ่ ชป้ ระกอบการจัดการเรยี นรู้ เช่น บตั รคำ� วดี ิทศั นเ์ วบ็ ไซต์ ซง่ึ ครคู วรเตรยี มลว่ งหนา้ ก่อนเริม่ การจดั การเรยี นรู้ • แนวการจัดการเรยี นรู้ แนวทางการจัดการเรียนรู้ที่สอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนรู้ โดยมีการน�ำเสนอทั้งในส่วนของ เนื้อหาและกิจกรรมเป็นขั้นตอนอย่างละเอียด ทั้งน้ีครูอาจปรับหรือเพิ่มเติมกิจกรรมจากท่ีให้ไว้ ตาม ความเหมาะสมกับบรบิ ทของแตล่ ะห้องเรียน

• กจิ กรรม การปฏบิ ตั ทิ ช่ี ว่ ยในการเรยี นรเู้ นอื้ หาหรอื ฝกึ ฝนใหเ้ กดิ ทกั ษะตามจดุ ประสงคก์ ารเรยี นรขู้ องบทเรยี น โดยอาจเปน็ การทดลอง การสาธิต การสบื คน้ ขอ้ มลู หรือกิจกรรมอื่น ๆ ซ่ึงควรใหน้ ักเรียนลงมอื ปฏิบัติ ด้วยตนเอง โดยองคป์ ระกอบของกิจกรรมมรี ายละเอียดดงั น้ี - จุดประสงค์ เปา้ หมายทีต่ ้องการใหน้ ักเรียนเกิดความร้หู รือทักษะหลงั จากผ่านกจิ กรรมนนั้ - วัสดุ และอุปกรณ์ รายการวสั ดุ อปุ กรณ์ หรอื สารเคมี ทตี่ อ้ งใชใ้ นการทำ� กจิ กรรม ซงึ่ ครคู วรเตรยี มใหเ้ พยี งพอสำ� หรบั การจัดกจิ กรรม - การเตรียมลว่ งหนา้ ข้อมูลเกี่ยวกับส่งิ ทีค่ รตู ้องเตรยี มลว่ งหน้าส�ำหรบั การจัดกจิ กรรม เชน่ การเตรียมสารละลายทม่ี ี ความเข้มข้นตา่ ง ๆ การเตรยี มตวั อยา่ งสิ่งมชี ีวติ - ข้อเสนอแนะสำ� หรับครู ขอ้ มลู ทใี่ หค้ รแู จง้ ตอ่ นกั เรยี นใหท้ ราบถงึ ขอ้ ควรระวงั ขอ้ ควรปฏบิ ตั ิ หรอื ขอ้ มลู เพมิ่ เตมิ ในการทำ� กิจกรรมนั้น ๆ - ตวั อยา่ งผลการท�ำกจิ กรรม ตัวอย่างผลการทดลอง การสาธิต การสืบค้นข้อมูล หรือกิจกรรมอื่น ๆ เพ่ือให้ครูใช้เป็นข้อมูล ส�ำหรบั ตรวจสอบผลการทำ� กิจกรรมของนกั เรียน - อภิปรายและสรุปผล ตัวอย่างข้อมูลท่ีควรได้จากการอภิปรายและสรุปผลการท�ำกิจกรรม ซ่ึงครูอาจใช้ค�ำถามท้าย กจิ กรรมหรอื คำ� ถามเพมิ่ เตมิ เพอื่ ชว่ ยใหน้ กั เรยี นอภปิ รายในประเดน็ ทต่ี อ้ งการ รวมทงั้ ชว่ ยกระตนุ้ ใหน้ กั เรียนช่วยกันคิดและอภปิ รายถึงปัจจัยต่าง ๆ ทที่ ำ� ให้ผลของกิจกรรมเป็นไปตามท่คี าดหวงั หรืออาจไมเ่ ป็นไปตามทคี่ าดหวงั นอกจากน้ีอาจมีความรู้เพ่ิมเติมส�ำหรับครู เพ่ือให้ครูมีความรู้ความเข้าใจในเร่ืองน้ัน ๆ เพ่ิมขึ้น ซง่ึ ไมค่ วรน�ำไปเพ่ิมเตมิ ให้นกั เรยี น เพราะเปน็ ส่วนทเี่ สริมจากเน้ือหาทม่ี ใี นหนงั สือเรียน

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี I • แนวทางการวัดและประเมนิ ผล แนวทางการวัดและประเมินผลท่ีสอดคล้องกับจุดประสงค์การเรียนรู้ ซึ่งประเมินท้ังด้านความรู้ ทักษะกระบวนการทางวิทยาศาสตร์ ทักษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 และจิตวิทยาศาสตร์ของนักเรียนท่คี วร เกิดขึ้นหลังจากได้เรียนรู้ในแต่ละหัวข้อ ผลท่ีได้จากการประเมินจะช่วยให้ครูทราบถึงความส�ำเร็จของ การจัดการเรียนรู้ รวมท้ังใช้เป็นแนวทางในการปรับปรุงและพัฒนาการจัดการเรียนรู้ให้เหมาะสมกับ นักเรยี น เคร่อื งมือวดั และประเมนิ ผลมอี ยู่หลายรปู แบบ เช่น แบบทดสอบรูปแบบตา่ ง ๆ แบบประเมิน ทักษะ แบบประเมินคุณลักษณะด้านจิตวิทยาศาสตร์ ซึ่งครูอาจเลือกใช้เครื่องมือส�ำหรับการวัดและ ประเมนิ ผลจากเครอ่ื งมอื มาตรฐานทม่ี ผี พู้ ฒั นาไวแ้ ลว้ ดดั แปลงจากเครอ่ื งมอื ทผี่ อู้ น่ื ทำ� ไวแ้ ลว้ หรอื สรา้ ง เคร่อื งมอื ใหม่ขน้ึ เอง ตวั อย่างของเครื่องมือวัดและประเมนิ ผล ดงั ภาคผนวก • เฉลยคำ� ถาม แนวคำ� ตอบ ของคำ� ถามระหวา่ งเรยี นและคำ� ถามทา้ ยบทเรยี นในหนงั สอื เรยี น เพอ่ื ใหค้ รใู ชเ้ ปน็ ขอ้ มลู ในการตรวจสอบการตอบค�ำถามของนกั เรยี น - เฉลยค�ำถามระหวา่ งเรียน แนวคำำ�ตอบ ของคำำ�ถามระหว่่างเรีียนซึ่�งมีีทั้�งคำำ�ถามชวนคิิด ตรวจสอบความเข้้าใจ และ แบบฝึึกหััดทั้ �งนี้ �ครููควรใช้้คำำ�ถามระหว่่างเรีียนเพื่ �อตรวจสอบความรู้ �ความเข้้าใจของนัักเรีียนก่่อน เริ่�มเนื้�อหาใหม่่ เพื่�อให้้สามารถปรัับการจัดั การเรีียนรู้�ให้เ้ หมาะสมต่่อไป - เฉลยคำำ�ถามท้้ายบทเรียี น แนวคำ� ตอบ ของแบบฝึกหัดทา้ ยบท ซึง่ ครคู วรใชค้ �ำถามท้ายบทเรียนเพอ่ื ตรวจสอบว่าหลังจาก เรียนจบบทเรียนแล้ว นักเรียนยังขาดความรู้ความเข้าใจในเร่ืองใด เพื่อให้สามารถวางแผนการ ทบทวนหรือเนน้ ย้ำ� เนอ้ื หาใหก้ บั นักเรยี นกอ่ นการทดสอบได้ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

สารบัญ บทที่ เนือ้ หา หนา้ 13 บทท่ี 13 เอกภพและกาแลก็ ซี 1 การวิเคราะห์ผลการเรยี นรู้ 2 เอกภพและกาแลก็ ซี ผังมโนทัศน์ 3 ลำ� ดับแนวความคิดตอ่ เน่ือง 4 สาระส�ำคญั 5 เวลาทใ่ี ช้ 5 เฉลยตรวจสอบความรกู้ อ่ นเรยี น 6 13.1 กำ� เนดิ และวิวัฒนาการของเอกภพ 7 เฉลยกจิ กรรม 13.1 กำ� เนดิ และววิ ฒั นาการของเอกภพ 8 แนวทางการวดั และประเมนิ ผล 13 13.2 หลักฐานทส่ี นับสนุนทฤษฎบี ิกแบง 14 เฉลยกิจกรรม 13.2 แบบจ�ำลองการขยายตัวของเอกภพ 14 เฉลยกจิ กรรม 13.3 ความเรว็ ในการเคลอื่ นทข่ี องกาแลก็ ซ ี 20 แนวทางการวัดและประเมินผล 23 13.3 กาแลก็ ซแี ละกาแลก็ ซีทางชา้ งเผือก 25 เฉลยกิจกรรม 13.4 กาแล็กซีทางชา้ งเผอื ก 25 เฉลยกจิ กรรม 13.5 การปรากฏของทางช้างเผอื ก 28 แนวทางการวดั และประเมินผล 31 เฉลยแบบฝึกหดั ทา้ ยบท 32

สารบญั เนือ้ หา หนา้ บทท่ี บทท่ี 14 ดาวฤกษ์ 35 การวิเคราะห์ผลการเรยี นรู้ 36 14 ผังมโนทศั น์ 38 ล�ำดบั แนวความคดิ ตอ่ เน่อื ง 39 ดาวฤกษ์ สาระส�ำคญั 40 เวลาท่ใี ช้ 40 เฉลยตรวจสอบความรกู้ ่อนเรยี น 40 14.1 สมบัติของดาวฤกษ์ 41 14.1.1 ความสอ่ งสวา่ งและโชติมาตรของดาวฤกษ์ 41 เฉลยกิจกรรม 14.1 ปัจจัยทส่ี ่งผลต่อความสวา่ ง 43 ของหลอดไฟฟา้ 49 เฉลยกจิ กรรม 14.2 การหาระยะทางของวตั ถโุ ดย 57 ใชห้ ลกั การแพรัลแลกซ์ 58 แนวทางการวัดั และประเมินิ ผล 58 14.1.2 สี อณุ หภมู ิผวิ และชนดิ สเปกตรัมของดาวฤกษ์ 62 เฉลยกจิ กรรม 14.3 สี อณุ หภูมผิ วิ และชนิด 63 สเปกตรมั ของดาวฤกษ์ 63 แนวทางการวัดั และประเมิินผล 67 14.1.3 แผนภาพเฮิร์ตซปรงุ -รัสเซลล์ 70 เฉลยกิจกรรม 14.4 แผนภาพเฮริ ์ตซปรงุ -รสั เซลล์ 70 แนวทางการวััดและประเมิินผล 73 14.2 กำ� เนิดและวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ 73 14.2.1 ก�ำเนิดดาวฤกษ์ 74 แนวทางการวัดั และประเมิินผล 79 14.2.2 ววิ ัฒนาการของดาวฤกษ์ 82 เฉลยกจิ กรรม 14.5 ววิ ัฒนาการของดาวฤกษ์ แนวทางการวััดและประเมิินผล เฉลยแบบฝึกหดั ทา้ ยบท

สารบญั เน้ือหา หน้า บทที่ บทที่ 15 ระบบสุรยิ ะ 88 การวิเคราะห์ผลการเรียนรู้ 185 ผังมโนทัศน์ 89 ลำ� ดบั แนวความคดิ ตอ่ เน่อื ง 90 ระบบสุรยิ ะ สาระสำ� คัญ 91 เวลาทใ่ี ช้ 92 เฉลยตรวจสอบความรกู้ อ่ นเรยี น 92 15.1 ก�ำเนิดระบบสรุ ิยะและการแบ่งเขตบรวิ ารของดวงอาทติ ย์ 92 เฉลยกิจกรรม 15.1 ก�ำเนดิ ระบบสรุ ยิ ะ 94 เฉลยกิจกรรม 15.2 เขตเอ้อื ชวี ิต 95 แนวทางการวััดและประเมิินผล 101 15.2 การโคจรของดาวเคราะห์ 105 เฉลยกิจกรรม 15.3 กฎเคพเลอร์ 105 แนวทางการวััดและประเมินิ ผล 106 15.3 โครงสร้างและปรากฏการณ์บนดวงอาทติ ย์ 110 เฉลยกจิ กรรม 15.4 โครงสร้างดวงอาทิตย์ 110 เฉลยกจิ กรรม 15.5 ผลของลมสรุ ยิ ะและพายรุ สรุ ยิ ะทมี่ ตี อ่ โลก 112 แนวทางการวัดและประเมินผล 116 เฉลยแบบฝึกหดั ท้ายบท 118 120

สารบัญ บทท่ี เน้อื หา หนา้ 186 บทที่ 16 เทคโนโลยีอวกาศและการประยกุ ต์ใช้ 122 การวเิ คราะหผ์ ลการเรยี นร้ ู 123 เทคโนโลยอี วกาศและ ผังมโนทศั น ์ 124 การประยุกต์ใช้ ลำ� ดับแนวความคิดต่อเนอ่ื ง 125 สาระส�ำคญั 126 เวลาท่ีใช้ 126 เฉลยตรวจสอบความรู้ก่อนเรยี น 126 16.1 เทคโนโลยีอวกาศกับการส�ำรวจอวกาศ 127 เฉลยกิจกรรม 16.1 กล้องโทรทรรศนท์ ใ่ี ช้ศึกษาวตั ถทุ อ้ งฟ้า ในช่วงความยาวคลน่ื ตา่ ง ๆ 129 แนวทางการวััดและประเมินิ ผล 135 16.2 เทคโนโลยอี วกาศกับการประยุกต์ใช้ 136 เฉลยกิจกรรม 16.2 เทคโนโลยอี วกาศกบั การประยกุ ตใ์ ช้ใน ชวี ติ ประจำ� วัน 140 แนวทางการวดั และประเมินผล 142 เฉลยแบบฝึกหัดทา้ ยบท 143

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี 1 13บทท่ี | เอกภพและกาแลก็ ซี (The Universe and Galaxies) ipst.me/10869 ผลการเรยี นรู้ 1. อธบิ ายกำ� เนดิ และการเปลย่ี นแปลงพลงั งาน สสาร ขนาด อณุ หภมู ขิ องเอกภพหลงั เกดิ บกิ แบงในชว่ ง เวลาต่าง ๆ ตามวิวฒั นาการของเอกภพ 2. อธิบายหลักฐานท่ีสนับสนุนทฤษฎีบิกแบงจากความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วกับระยะทางของ กาแลก็ ซี รวมท้ังขอ้ มลู การค้นพบไมโครเวฟพืน้ หลังจากอวกาศ 3. อธิบายโครงสร้างและองค์ประกอบของกาแล็กซีทางช้างเผือก และระบุต�ำแหน่งของระบบสุริยะ พร้อมอธิบายเชอื่ มโยงกบั การสงั เกตเหน็ ทางช้างเผอื กของคนบนโลก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

2 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 การวิเคราะหผ์ ลการเรียนรู้ ผลการเรยี นรู้ 1. อธบิ ายกำ� เนดิ และการเปลย่ี นแปลงพลงั งาน สสาร ขนาด และอณุ หภมู ขิ องเอกภพหลงั เกดิ บกิ แบง ในชว่ งเวลาตา่ ง ๆ ตามวิวัฒนาการของเอกภพ 2. อธิบายหลักฐานที่สนับสนุนทฤษฎีบิกแบงจากความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วกับระยะทางของ กาแลก็ ซี รวมทั้งข้อมลู การค้นพบไมโครเวฟพนื้ หลังจากอวกาศ 3. อธิบายโครงสร้างและองค์ประกอบของกาแล็กซีทางช้างเผือก และระบุต�ำแหน่งของระบบสุริยะ พรอ้ มอธิบายเชื่อมโยงกับการสงั เกตเห็นทางช้างเผอื กของคนบนโลก จดุ ประสงคก์ ารเรยี นรู้ 1. วิเคราะห์และอธิบายก�ำเนิด อุณหภูมิและขนาดของเอกภพ รวมทั้งการเปลี่ยนแปลงสสาร ตามวิวัฒนาการของเอกภพ 2. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการเคลื่อนท่ีออกจากผู้สังเกตของกาแล็กซีกับระยะห่าง ระหวา่ งผสู้ งั เกตกับกาแลกซี เพื่อสนบั สนุนการขยายตัวของเอกภพตามทฤษฎบี กิ แบง 3. อธิบายการคน้ พบไมโครเวฟพ้ืนหลังจากอวกาศทนี่ ำ� มาใช้สนบั สนนุ ทฤษฎบี ิกแบง 4. อธิบายโครงสรา้ ง และองค์ประกอบของกาแลก็ ซีทางชา้ งเผอื ก และระบุตำ� แหนง่ ของระบบสรุ ยิ ะ ในกาแล็กซที างชา้ งเผอื ก 5. อธบิ ายลักษณะทางช้างเผอื กทคี่ นบนโลกสังเกตเห็น ทักษะกระบวนการทาง ทกั ษะแหง่ ศตวรรษที่ 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ วทิ ยาศาสตร์ 1. การสังั เกต 1. การสื่อสารสารสนเทศและ 1. ความอยากรู้�อยากเห็น็ 2. การหาความสััมพัันธ์์ของสเปซ การรเู้ ทา่ ทันสือ่ 2. การใช้ว้ ิจิ ารณญาน กัับเวลา 2. การคิดอย่างมีวิจารณญาน 3. ความเชื่�อมั่�นต่อ่ หลักั ฐาน 3. การใช้จ้ ำำ�นวน และการแก้ปญั หา 4. ความใจกว้้าง 4. การจัดั กระทำำ�และสื่�อความหมาย 3. ความรว่ มมอื การทำ� งานเปน็ 5. การยอมรับั ความเห็น็ ต่า่ ง ข้้อมููล ทีมและภาวะผูน้ ำ� 6. ความซื่�อสัตั ย์์ 5. การตีคี วามหมายและลงข้อ้ สรุุป 7. ความมุ่�งมั่�นอดทน 6. การสร้า้ งแบบจำำ�ลอง 8. ความรอบคอบ 9. วััตถุุวิสิ ััย 10. การเห็็นความสำำ�คััญและ คุุณค่่าทางวิทิ ยาศาสตร์์ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 บทที่ 13 | เอกภพและกาแล็กซี 3 ผงั มโนทัศน์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

4 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 ล�ำดับแนวความคดิ ต่อเนอ่ื ง ทฤษฎีกำ� เนดิ เอกภพท่ีได้รบั การยอมรบั กันในปจั จบุ นั คอื ทฤษฎีบกิ แบง  หลัักฐานสำำ�คัญั ที่�สนัับสนุุนทฤษฎีีบิกิ แบง คืือ การขยายตัวั ของเอกภพ และการค้น้ พบไมโครเวฟ พื้�นหลังั จากอวกาศ  การขยายตัวของเอกภพศึกษาไดจ้ ากการเล่อื นทางแดงของกาแลก็ ซี  กาแล็กซีเปน็ ระบบของดาวฤกษ์ มีเนบิวลา และสสารระหว่างดาว อยรู่ วมกนั ด้วยแรงโนม้ ถว่ ง และมรี ปู ร่างต่าง ๆ  กาแลก็ ซีทางชา้ งเผือกเป็นกาแล็กซีกังหนั มคี าน มีโครงสร้างแบ่งเปน็ 3 สว่ น คอื นวิ เคลียส จาน และฮาโล โดยมรี ะบบสุรยิ ะอยบู่ รเิ วณแขนของกาแลก็ ซี  คนบนโลกเห็นกาแล็กซที างชา้ งเผือกไดเ้ พียงบางส่วน ซ่ึงมีลักษณะเปน็ แถบ สว่างหรอื ฝ้าขาว เรยี กวา่ ทางช้างเผอื ก สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี 5 สาระสำ� คญั เอกภพเป็็นระบบใหญ่่ที่่�สุุด ประกอบด้้วยกาแล็็กซีีจำำ�นวนมหาศาลอยู่�รวมกัันเป็็นกระจุุกกาแล็็กซีี และมีีสสารต่่าง ๆ อยู่�ระหว่่างกาแล็็กซีี ทฤษฎีีกำำ�เนิิดเอกภพที่�ยอมรัับในปััจจุุบัันคืือทฤษฎีีบิิกแบง กล่า่ วว่า่ เอกภพกำำ�เนิดิ จากจุดุ ที่่�มีขี นาดเล็ก็ มีคี วามหนาแน่น่ มาก และอุณุ หภูมู ิสิ ูงู มาก เมื่�อเกิดิ การขยายตัวั เอกภพจะมีีอุุณหภููมิิลดลง มีีสสารเกิิดขึ้�นในรููปอนุุภาคและปฏิิยานุุภาคชนิิดต่่าง ๆ หลัักฐานสำำ�คััญที่� สนัับสนุนุ ทฤษฎีบี ิิกแบง คืือ การขยายตัวั ของเอกภพ และการค้น้ พบไมโครเวฟพื้�นหลังั จากอวกาศ กาแล็กซีประกอบดว้ ยดาวฤกษจ์ ำ� นวนมาก เนบวิ ลา และสสารระหวา่ งดาวซง่ึ อยู่รวมกันเป็นระบบ ด้วยแรงโนม้ ถ่วง กาแล็กซีทางชา้ งเผอื กเปน็ กาแลก็ ซกี ังหนั มีคาน มโี ครงสรา้ ง คือ นวิ เคลียส จาน และ ฮาโล โดยมีระบบสุริยะอยู่ท่ีบริเวณแขนของกาแล็กซีคนบนโลกสังเกตเห็นเพียงบางส่วนของกาแล็กซี ทางช้างเผอื ก ซงึ่ มีลักษณะเป็นแถบฝ้าจาง ๆ พาดผา่ นทอ้ งฟ้าเปน็ แนวยาวเรยี กว่า ทางชา้ งเผอื ก เวลาทใ่ี ช้ บทนี้ �ควรใช้้เวลาประมาณ 10 ชั่�วโมง 13.1 การก�ำเนิดและวิวัฒนาการของเอกภพ 2 ชว่ั โมง 13.2 หลกั ฐานทส่ี นับสนนุ ทฤษฎบี ิกแบง 5 ชัว่ โมง 13.3 กาแล็กซแี ละกาแลก็ ซีทางชา้ งเผือก 3 ชว่ั โมง ความรู้กอ่ นเรียน 1. อนุภาคมลู ฐาน 2. คลน่ื แม่เหลก็ ไฟฟ้า 3. ปรากฏการณ์ดอปเพลอร์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

6 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 ตรวจสอบความรู้กอ่ นเรียน ให้นักเรยี นพิจารณาขอ้ ความต่อไปนี้ แล้วเตมิ เครือ่ งหมาย  ลงในชอ่ งค�ำตอบทา้ ยขอ้ ความที่ ถกู หรอื เคร่ืองหมาย  ลงในช่องคำ� ตอบท้ายขอ้ ความที่ผดิ ข้อ้ ที่� ความรู้�พื้�นฐาน คำำ�ตอบ 1 นิิวเคลีียสของอะตอมประกอบด้้วยโปรตอน นิิวตรอน และอิเิ ล็ก็ ตรอน  แนวคำำ�ตอบ นิิวเคลีียสของอะตอมประกอบด้้วยโปรตอนและนิิวตรอน  2 พลังั งานและสสารสามารถเปลี่�ยนรูปู กลัับไปกลับั มาได้้ 3 เอกภพประกอบด้ว้ ยกาแล็็กซีีจำำ�นวนมาก  4 อุุณหภูมู ิิ 1 เคลวินิ มีคี ่า่ เท่่ากับั 273 องศาเซลเซีียส  แนวคำำ�ตอบ c = k - 273  c = 1 - 273 c = - 272 ดัังนั้�น 1 เคลวินิ มีีค่่าเท่า่ กัับ -272 องศาเซลเซียี ส 5 ปีแี สงเป็น็ หน่ว่ ยของระยะทาง 6 นิวิ เคลีียสของไฮโดรเจนประกอบด้ว้ ยโปรตอน 1 อนุุภาค  7 ไมโครเวฟเป็น็ คลื่�นแม่เ่ หล็็กไฟฟ้า้ ที่่�มีคี วามยาวคลื่�นน้้อยกว่่าแสง  แนวคำำ�ตอบ ไมโครเวฟเป็น็ คลื่�นแม่เ่ หล็ก็ ไฟฟ้า้ ที่่�มีคี วามยาวคลื่�นยาวกว่า่ แสง 8 โลกอยู่�ในกาแล็็กซีที างช้า้ งเผืือก  9 เมื่�อวััตถุุเคลื่�อนออกจากผู้้�สังั เกต คลื่�นที่�แผ่อ่ อกจากวััตถุุจะมีคี วามยาวคลื่�น  เพิ่ �มขึ้ �น  10 หากผู้้�สัังเกตอยู่�ที่�ประเทศไทยต้้องการศึึกษากลุ่�มดาวโดยใช้้แผนที่�ดาว ต้้องใช้้แผนที่ �ดาวซีีกฟ้้าใต้้ แนวคำำ�ตอบ ต้้องใช้แ้ ผนที่�ดาวทั้�งซีกี ฟ้้าเหนืือและซีีกฟ้า้ ใต้ป้ ระกอบกััน สถาบันส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี 7 ความเข้าใจทค่ี ลาดเคลือ่ น ความเขา้ ใจทค่ี ลาดเคลื่อน ความเข้าใจท่ีถกู ตอ้ ง เข้าใจว่าวัตถุท้องฟ้าที่สังเกตเห็นเป็นวัตถุท้องฟ้า วัตั ถุทุ ้อ้ งฟ้า้ ที่�เราเห็น็ บนท้อ้ งฟ้า้ เป็น็ เพียี งส่ว่ นหนึ่�ง ท้งั หมดในเอกภพ ในกาแล็็กซีีทางช้้างเผืือกซึ่ �งนัับว่่าเป็็นส่่วนน้้อย เมื่�อเทียี บกัับสิ่�งที่่�มีีในเอกภพ เข้าใจวา่ ทางช้างเผือก คือกาแล็กซที างชา้ งเผอื ก ทางช้างเผือกเป็นเพียงส่วนหน่ึงของกาแล็กซีทาง ชา้ งเผือก ทเ่ี ราสามารถมองเห็นได้จากโลก 13.1 ก�ำเนิดและววิ ฒั นาการของเอกภพ จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ วิเคราะห์และอธิบายก�ำเนิด อุณหภูมิและขนาดของเอกภพ รวมท้ังการเปล่ียนแปลงสสารตาม ววิ ฒั นาการของเอกภพ สื่อและแหลง่ การเรยี นรู้ 1. หนงั สือเรยี นรายวชิ าเพิ่มเติมวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี โลก ดาราศาสตร์และอวกาศ เล่ม 5 2. สบื คน้ ขอ้ มลู เพิม่ เตมิ ไดจ้ าก สสวท. learning space: www.scimath.org แนวการจัดการเรยี นรู้ 1. ครนู �ำเขา้ สบู่ ทเรยี นโดยใชค้ �ำถามดังนี้ • นักเรียนรูอ้ ะไรบา้ งเกี่ยวกับเอกภพ แนวคำำ�ตอบ เอกภพประกอบด้้วย เนบิิวลา ดาวเคราะห์์ ดาวหาง ดาวฤกษ์์ และกาแล็็กซีี • นักั เรีียนคิิดว่่าเอกภพเป็็นเช่่นนี้�มาตั้�งแต่่แรกกำำ�เนิิดเอกภพหรืือไม่่ อย่่างไร แนวคำ� ตอบ อาจจะตอบใชห่ รือไมใ่ ชก่ ็ได้ 2. เอกภพไม่่ได้้เป็็นเช่่นนี้�มาแต่่แรกกำำ�เนิิด เอกภพมีีการเปลี่�ยนแปลงเป็็นอย่่างไรให้้นัักเรีียนปฏิิบััติิ กิิจกรรม 13.1 กำำ�เนิดิ และวิิวััฒนาการของเอกภพ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

8 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 กจิ กรรม 13.1 ก�ำเนิดและววิ ฒั นาการของเอกภพ จุดประสงค์กิจกรรม 1. วเิ คราะหแ์ ละระบุสสารที่พบในช่วงเวลาตา่ ง ๆ ตามววิ ัฒนาการของเอกภพ 2. สรุปุ การเปลี่�ยนแปลง อุุณหภููมิิ ขนาดของเอกภพ และการเปลี่�ยนแปลงของสสาร ในช่ว่ งเวลาต่า่ ง ๆ ตามวิิวััฒนาการ เวลา 50 นาที วัสด-ุ อุปกรณ์ 1. แผนภาพกำ� เนดิ และววิ ัฒนาการของเอกภพตามทฤษฎีบิกแบง 1 แผ่น 2. เอกสารความรู้เรื่อง อนภุ าคมูลฐาน 1 ชุด 3. ตารางบนั ทกึ การเปลยี่ นแปลงของสสารในช่วงเวลาต่าง ๆ ตามววิ ฒั นาการของเอกภพ 1 แผ่น หมายเหตุ สามารถดาวนโ์ หลดแผนภาพและเอกสารความรู้ได้จาก QR code ประจำ� บท ขอ้ เสนอแนะสำ� หรบั ครู ควรพิมพ์แผนภาพวิวฒั นาการของเอกภพเปน็ สี โดยเป็นขนาด A3 ขนึ้ ไป วิธกี ารท�ำกจิ กรรม 1. ศกึ ษาความร้เู ร่ืองอนุภาคมลู ฐานจากเอกสารทีก่ ำ� หนดให้ 2. ศกึ ษาและวเิ คราะหก์ ารเปลยี่ นแปลงอณุ หภมู ิ ขนาด และสสารของเอกภพในชว่ งเวลาตา่ ง ๆ ของววิ ัฒนาการ จากแผนภาพท่ีกำ� หนด 3. ระบสุ สารทพ่ี บในชว่ งเวลาตา่ ง ๆ ของววิ ฒั นาการ ในตารางบนั ทกึ การเปลยี่ นแปลงของสสาร ในช่วงเวลาต่าง ๆ ตามวิวัฒนาการของเอกภพ 4. สรุป และนำ� เสนอผลการทำ� กิจกรรม สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี 9 ตัวอยา่ งผลการทำ� กิจกรรม ตารางการเปลย่ี นแปลงของสสารในช่วงเวลาตา่ ง ๆ ตามววิ ฒั นาการของเอกภพ สสารทีพ่ บในช่วงเวลาตา่ ง ๆ 10-43 - 10-32 วินาที 10-32 - 10-6 10-6 วนิ าที - 3 3 นาที -300,000 300,000 ปี 1,000- 13,800 วนิ าที นาที ปี - 1,000 ลา้ นปี ล้านปี 1032 - 1027 1027- 1013 1013- 109 109- 5,000 5000-100 100 - 2.73 เคลวนิ เคลวนิ เคลวนิ เคลวิน เคลวนิ เคลวนิ ควารก์ ควารก์ o ควารก์ o ควารก์ o ควารก์ o ควารก์ แอนตคิ วารก์ แอนตคิ วารก์ o แอนตคิ วารก์ o แอนตคิ วารก์ o แอนตคิ วารก์ o แอนตคิ วารก์ อเิ ลก็ ตรอน อเิ ลก็ ตรอน o อเิ ลก็ ตรอน o อเิ ลก็ ตรอน โพซติ รอน โพซติ รอน อเิ ลก็ ตรอน อเิ ลก็ ตรอน o โพซติ รอน o โพซติ รอน นวิ ทรโิ น นวิ ทรโิ น โพซติ รอน o โพซติ รอน แอนตนิ วิ ทรโิ น แอนตนิ วิ ทรโิ น นวิ ทรโิ น นวิ ทรโิ น นวิ ทรโิ น o โฟตอน โฟตอน แอนตนิ วิ ทรโิ น นวิ ทรโิ น o แอนตนิ วิ ทรโิ น o แอนตนิ วิ ทรโิ น o นวิ ตรอน o นวิ ตรอน โฟตอน o แอนตนิ วิ ทรโิ น o โปรตอนหรอื o โปรตอนหรอื นวิ ตรอน โฟตอน โฟตอน นวิ เคลยี สของ นวิ เคลยี สของ โปรตอนหรอื โฟตอน o นวิ ตรอน o นวิ ตรอน ไฮโดรเจน ไฮโดรเจน นวิ เคลยี สของ นวิ ตรอน o โปรตอนหรอื o โปรตอนหรอื o นวิ เคลยี สของ o นวิ เคลยี สของ ไฮโดรเจน โปรตอนหรอื ฮเี ลยี ม ฮเี ลยี ม o นวิ เคลยี สของ นวิ เคลยี สของ นวิ เคลยี สของ นวิ เคลยี สของ o อะตอมของ o อะตอมของ ฮเี ลยี ม ไฮโดรเจน ไฮโดรเจน ไฮโดรเจน ไฮโดรเจน ไฮโดรเจน o อะตอมของ นวิ เคลยี สของ o นวิ เคลยี สของ o นวิ เคลยี สของ o อะตอมของ o อะตอมของ ไฮโดรเจน ฮเี ลยี ม ฮเี ลยี ม ฮเี ลยี ม ฮเี ลยี ม ฮเี ลยี ม o อะตอมของ o อะตอมของ o อะตอมของ o อะตอมของ o กาแล็ก็ ซีี o กาแล็ก็ ซีี ฮเี ลยี ม ไฮโดรเจน ไฮโดรเจน ไฮโดรเจน o กาแล็ก็ ซีี o อะตอมของ อะตอมของ o อะตอมของ ฮเี ลยี ม ฮเี ลยี ม ฮเี ลยี ม o กาแล็ก็ ซีี o กาแล็ก็ ซีี o กาแล็ก็ ซีี สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

10 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 สรุปผลการทำ� กจิ กรรม จากกิจิ กรรมพบว่า่ ระหว่า่ งวิวิ ัฒั นาการเอกภพมีกี ารเปลี่�ยนแปลงทั้�ง อุณุ หภูมู ิิ ขนาด และสสาร โดยอุณุ หภูมู ิขิ องเอกภพลดลง ขนาดของเอกภพเพิ่�มขึ้�นเกิดิ สสารต่า่ ง ๆ ในเอกภพ จากนั้�นสสาร ในเอกภพรวมตัวั กัันเกิิดเป็น็ กาแล็ก็ ซีี คำ� ถามท้ายกจิ กรรม 1. หลังบกิ แบง อณุ หภูมิของเอกภพมีการเปล่ยี นแปลงอย่างไร แนวคำ� ตอบ หลังบิกแบงอุณหภมู ขิ องเอกภพลดลงตามชว่ งเวลาต่าง ๆ ของววิ ฒั นาการ 2. หลังบกิ แบง ขนาดของเอกภพมีการเปลี่ยนแปลงอย่างไร แนวคำ� ตอบ หลังบกิ แบงเอกภพมขี นาดใหญข่ นึ้ 3. ชว่ งเวลาใดทเ่ี ร่มิ เกดิ อนุภาคมลู ฐาน แนวค�ำตอบ อนุภาคมลู ฐานเร่มิ เกิดหลังจากบกิ แบงประมาณ 10-43 วินาที 4. ระยะเวลาท่ีเกิดโปรตอนและนิวตรอนห่างจากช่วงเวลาที่เริ่มเกิดอนุภาคมูลฐานประมาณ เท่าใด แนวค�ำตอบ ระยะเวลาท่ีเกิดโปรตอนและนิวตรอนห่างจากช่วงเวลาที่เกิดอนุภาคมูลฐาน ประมาณ 10-6 วนิ าที (คดิ จาก 10-6 – 10-43) 5. ในชว่ งทเ่ี กดิ โปรตอนและนวิ ตรอนเอกภพมกี ารเปลย่ี นแปลงอณุ หภมู จิ ากชว่ งทเ่ี รม่ิ เกดิ อนภุ าค มลู ฐานอยา่ งไร แนวค�ำตอบ ช่วงท่ีเกิดโปรตอนและนิวตรอน อุณหภูมิของเอกภพลดลงจากช่วงท่ีเร่ิมพบ อนุภาคมลู ฐาน 6. โฟตอนเกิดขึน้ ในชว่ งเวลาใด แนวค�ำตอบ โฟตอนเกดิ ต้งั แตช่ ว่ งเวลาประมาณ 10-32 วนิ าที ถงึ ปัจจบุ นั 7. ปฏิยานุภาคเรม่ิ หายไปในชว่ งเวลาใด แนวคำ� ตอบ ปฏยิ านุภาคเริ่มหายไปหลงั ชว่ งเวลาประมาณ 10-6 วนิ าที 8. นวิ เคลยี สของไฮโดรเจนและนวิ เคลยี สของฮเี ลยี มเกดิ ขน้ึ พรอ้ มกนั หรอื ไม่ และเกดิ เมอ่ื เอกภพ มอี ุณหภูมปิ ระมาณเท่าใด แนวค�ำตอบ ไมพ่ รอ้ มกนั นิวเคลียสของไฮโดรเจนเกิดกอ่ นนิวเคลยี สของฮเี ลียม นวิ เคลยี ส ของไฮโดรเจนเรมิ่ เกดิ เมอื่ เอกภพมีอณุ หภมู ปิ ระมาณ 1013 เคลวนิ สว่ นนิวเคลยี สของฮเี ลยี ม เร่ิมเกดิ เม่ือเอกภพมอี ณุ หภูมิประมาณ 109 เคลวิน 9. อะตอมของไฮโดรเจนและอะตอมของฮีเลียมเกิดขึ้นพร้อมกันหรือไม่ และเกิดเมื่อเอกภพมี อุณหภมู ปิ ระมาณเท่าใด แนวคำ� ตอบ อะตอมของไฮโดรเจนและอะตอมของฮีเลียมเกดิ ขึ้นพร้อมกนั โดยเร่มิ เกดิ เมือ่ เอกภพมอี ณุ หภูมิประมาณ 5,000 เคลวิน สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี 11 10. ระยะเวลาทเี่ รม่ิ เกดิ นวิ เคลยี สของไฮโดรเจนและเกดิ อะตอมของไฮโดรเจนหา่ งกนั ประมาณ เท่าใด แนวค�ำตอบ ระยะเวลาท่ีเริ่มเกิดนิวเคลียสของไฮโดรเจนและเกิดอะตอมของไฮโดรเจน หา่ งกนั ประมาณ 300,000 ปี เนอ่ื งจาก 10-6 วินาที เป็นเวลาท่สี นั้ มากดังน้นั ระยะเวลาท่ี เรมิ่ เกดิ นวิ เคลยี สของไฮโดรเจนและอะตอมของไฮโดรเจนจงึ ตา่ งกนั ประมาณ 300,000 ปี 11. ระยะเวลาทเี่ กดิ นวิ เคลยี สของฮเี ลยี มและเรม่ิ เกดิ อะตอมของฮเี ลยี มหา่ งกนั ประมาณเทา่ ใด แนวค�ำตอบ ระยะเวลาท่ีเกิดนิวเคลียสของฮีเลียมและเริ่มเกิดอะตอมของฮีเลียมห่างกัน ประมาณ 300,000 ปี เนื่องจาก 3 นาที เป็นเวลาท่ีสั้นมากดังน้ันระยะเวลาที่เริ่มเกิด นิวเคลียสของฮีเลยี มและอะตอมของฮีเลยี มจงึ ตา่ งกันประมาณ 300,000 ปี 12. อณุ หภมู ใิ นชว่ งเวลาทเี่ กดิ อะตอมของไฮโดรเจนและอะตอมของฮเี ลยี มแตกตา่ งจากอณุ หภมู ิ ในช่วงเวลาที่เกิดนิวเคลียสของไฮโดรเจนและนิวเคลียสของฮีเลียมหรือไม่ อย่างไร และ ระยะเวลาหา่ งกันประมาณเท่าใด แนวค�ำตอบ แตกต่างกัน ช่วงท่ีเกิดอะตอมของไฮโดรเจนและอะตอมของฮีเลียมท่ีมี อุณหภูมิระหว่าง 5,000 - 100 เคลวิน ซึ่งต่�ำกว่าช่วงท่ีเกิดนิวเคลียสของไฮโดรเจนและ นิวเคลียสของฮีเลียมที่มีอุณหภูมิระหว่าง 1013 – 5000 เคลวิน โดยมีระยะเวลาห่างกัน ประมาณ 300,000 ปี 13. หลงั บิกแบงเอกภพมกี ารเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง แนวค�ำตอบ หลงั บิกแบงเอกภพมีขนาดใหญ่ข้ึน อุณหภมู ลิ ดลงตามชว่ งเวลาตา่ ง ๆ และ เกิดสสารต่าง ๆ จากน้นั สสารรวมกนั เกดิ เปน็ กาแล็กซี 3. นกั เรยี นแตล่ ะกลุ่มนำ� เสนอ และรว่ มอภิปรายผลการทำ� กิจกรรม พร้อมตอบค�ำถามดังแสดงข้างต้น 4. ครูให้นักเรียนศึกษาหนังสือเรียนหน้า 5-6 และร่วมกันอภิปรายเพ่ือสรุปการเปล่ียนแปลงอุณหภูมิ และสสาร ในชว่ งเวลาต่าง ๆ ในววิ ัฒนาการของเอกภพในรปู ของตาราง โดยใช้คำ� ถามดังน้ี • ณ เวลาและช่วงอุณหภมู ิทีก่ �ำหนดให้เกดิ เหตุการณใ์ ดบา้ ง สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

12 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 ชว่ งเวลาหลงั บกิ แบง ช่วงอณุ หภมู ิ การเปลี่ยนแปลง 10-43 - 10-32 วินาที (เคลวนิ ) 10-32 - 10-6 วินาที 1032 - 1027 มพี ลังงานเกดิ ขน้ึ 1027 - 1013 10-6 วนิ าที - 3 นาที พลังงานเปล่ียนเป็นสสารเกิดอนุภาค คือ ควารก์ 3 นาที - 300,000 ปี 1013 - 109 อิเล็กตรอน นิวทริโน และปฏิยานุภาค เม่ือ 300,000 ปี - 1,000 109 - 5,000 อนุภาครวมกับปฏิยานุภาคกลายเป็นพลังงานใน 5,000 - 100 รปู ของโฟตอน ล้านปี 100 - 2.73 ควารก์ รวมตัวเป็น โปรตอน หรอื นิวเคลียสของ 1,000 ลา้ นปี - 13,800 2.73 ไฮโดรเจน และนิวตรอน ลา้ นปี โปรตอนและนิวตรอนรวมตัวเป็น นิวเคลียส ฮเี ลียม 13,800 ล้านปี อิิเล็็กตรอนมีีพลัังงานจลน์์ลดลงนิิวเคลีียสของ ไฮโดรเจน และนิวิ เคลียี สของฮีเี ลียี ม ดึงึ อิเิ ล็ก็ ตรอน เข้้ามาในวงโคจรเป็็นอะตอมของไฮโดรเจนและ ฮีีเลีียม เอกภพโปร่่งแสงและขยายตััวอย่่าง รวดเร็็ว เกิิดการแผ่่รัังสีีคลื่�นแม่่เหล็็กไฟฟ้้าสู่� อวกาศ และหลงเหลืือเป็็นไมโครเวฟพื้�นหลััง ในปััจจุบุ ันั อะตอมไฮโดรเจนและฮเี ลยี มรวมกนั ดว้ ยแรงโนม้ ถ่วงเกิดเป็น เนบิวลารุ่นแรก ดาวฤกษ์ และ กาแล็กซรี นุ่ แรก เอกภพในปัจจบุ นั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี 13 แนวทางการวัดและประเมินผล KPA แนวทางการวดั และประเมินผล K: 1. ผลการปฏิบิ ััติิกิิจกรรม 13.1 1. การก�ำเนิดเอกภพตามทฤษฎีบิกแบง 2. การอภปิ รายและสรุปผลกจิ กรรม 2. ววิ ัฒนาการของเอกภพ 3. แบบฝกึ หัดทา้ ยบท และแบบทดสอบ P: 1. การสัังเกตจากการปฏิบิ ััติกิ ิิจกรรม 13.1 1. การสังเกต 2. การจดั กระท�ำและส่ือความหมายขอ้ มลู 2. การจดั กระทำ� และสอื่ ความหมายขอ้ มลู จากการ 3. การตีความหมายขอ้ มลู และลงข้อสรุป ปฏิบัตกิ จิ กรรม 13.1 4. การสอ่ื สารสารสนเทศและการรู้เทา่ ทันส่อื 3. การตีความหมายขอ้ มูลและลงขอ้ สรุปจากการ 5. ความรว่ มมอื การทำ� งานเปน็ ทมี และภาวะผนู้ ำ� ปฏิบัติกจิ กรรม 13.1 4. การสอ่ื สารสารสนเทศและการรเู้ ทา่ ทนั สอื่ จาก การนำ� เสนอผลงาน 5. ความรว่ มมอื การทำ� งานเปน็ ทมี และภาวะผนู้ ำ� จากการปฏิบัตกิ จิ กรรม 13.1 A: 1. ค ว า ม ใจ ก ว้ ้ า ง จ า ก ก า ร ร่ ่ ว ม อ ภิิ ป ร า ย 1. ความใจกว้าง 2. ความรอบคอบ และการตอบคำำ�ถาม 3. วตั ถวุ ิสยั 2. ความรอบคอบและวตั ถวุ สิ ยั จากการแปลความ 4. ความอยากรู้อยากเหน็ หมายข้อมูล ให้สอดคล้องกับหลักฐาน อย่าง 5. การเหน็ ความสำ� คญั และคณุ คา่ ทางวทิ ยาศาสตร์ เที่ยงตรง 3. ความอยากรอู้ ยากเหน็ และการเหน็ ความสำ� คญั และคณุ คา่ ทางวทิ ยาศาสตรจ์ ากการตง้ั คำ� ถาม และการอภปิ รายเก่ียวกบั ประเด็นตา่ ง ๆ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

14 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 13.2 หลัักฐานที่�สนัับสนุุนทฤษฎีบี ิกิ แบง จุดประสงค์การเรยี นรู้ 1. อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความเร็วในการเคลื่อนท่ีออกจากผู้สังเกตของกาแล็กซีกับระยะห่าง ระหวา่ งผ้สู ังเกตกับกาแลกซี เพอ่ื สนับสนนุ การขยายตวั ของเอกภพตามทฤษฎีบิกแบง 2. อธิบายการค้นพบไมโครเวฟพืน้ หลังจากอวกาศทน่ี ำ� มาใช้สนับสนนุ ทฤษฎีบิกแบง สอื่ และแหล่งการเรยี นรู้ 1. หนังสือเรยี นรายวชิ าเพม่ิ เตมิ วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี โลก ดาราศาสตร์และอวกาศ เลม่ 5 2. สืบค้นขอ้ มลู เพ่ิมเติมไดจ้ าก สสวท. learning space: www.scimath.org แนวการจดั การเรียนรู้ 1. ครนู �ำเข้าสู่บทเรยี นโดยให้นกั เรียนร่วมกนั อภิปราย ตามประเดน็ ค�ำถามต่อไปนี้ • นักดาราศาสตร์ทราบได้อยา่ งไรวา่ เอกภพมีการขยายตัว แนวคำ� ตอบ นกั เรยี นตอบตามความเขา้ ใจของตนเอง เชน่ การเปลยี่ นแปลงอณุ หภมู ขิ องเอกภพ 2. ครใู หน้ ักเรียนปฏิบตั ิกิจกรรม 13.2 แบบจ�ำลองการขยายตวั ของเอกภพ กิจกรรม 13.2 แบบจำ� ลองการขยายตัวของเอกภพ จุดประสงค์กจิ กรรม 1. อธบิ ายความสมั พนั ธ์ระหว่างความเรว็ ในการเคลอ่ื นท่ขี องกาแลก็ ซีจ�ำลองและระยะทาง เวลา 50 นาที วสั ดุ-อุปกรณ์ 1. ลูกโป่งชนดิ กลม 1 ลูก 2. สตกิ เกอร์วงกลมขนาดเส้นผ่านศนู ย์กลาง 1 เซนตเิ มตร 6 ช้ิน 3. กระดาษกราฟ 1 แผน่ 4. ยางรัด 1 วง 5. สายวดั 1 เสน้ 6. นาฬกิ าจับเวลา 1 เรือน ขอ้ เสนอแนะสำ� หรบั ครู 1. ไม่ควรตดิ สติกเกอร์ใกล้ขัว้ ลกู โปง่ 2. การวัดระยะทางระหวา่ งสตกิ เกอรใ์ ห้วัดจากจดุ ก่งึ กลางของสตกิ เกอร์ 3. ถ้าไมม่ สี ายวัด ครอู าจให้นกั เรยี นใชเ้ ชือกแทนสายวดั แล้วนำ� มาเทียบกบั ไมบ้ รรทดั สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทที่ 13 | เอกภพและกาแล็กซี 15 4. ก่อนเป่าครั้งที่ 2 ระวังไมป่ ลอ่ ยลมออกจากลกู โปง่ 5. การวัดระยะทางหลงั เป่าลกู โป่งคร้ังที่ 2 ตอ้ งเปน็ ทิศทางเดียวกับการวัดครัง้ ที่ 1 6. ครอู าจเพมิ่ จ�ำนวนกาแลก็ ซเี พือ่ ให้เหน็ แนวโนม้ ของกราฟ 7. ครแู นะน�ำว่าให้นกั เรียนเขียนกราฟโดยลากเส้นแนวโน้มแทนการลากเส้นตอ่ จดุ 8. ครูแนะนำ� ว่าอาจใช้โปรแกรมคอมพวิ เตอร์เช่นโปรแกรม excel ในการสรา้ งกราฟ วธิ กี ารท�ำกิจกรรม 1. สร้างแบบจำ� ลองเอกภพดงั น้ี 1.1 เปา่ ลกู โปง่ ใหม้ ขี นาดเสน้ ผา่ นศนู ยก์ ลางประมาณ 10 เซนตเิ มตร กำ� หนดใหเ้ ปน็ เอกภพ จ�ำลอง 1.2 ทำำ�เครื่�องหมายระบุุตำำ�แหน่่งที่่�จุุดกึ่�งกลางของสติิกเกอร์์ 6 ชิ้�น พร้้อมเขีียนสััญลัักษณ์์ ก ข ค ง จ ฉ กำำ�กัับ และกำำ�หนดให้้เป็น็ กาแล็ก็ ซีีจำำ�ลอง 1.3 น�ำสติกเกอรท์ ง้ั 6 ชน้ิ มาตดิ ใหก้ ระจายท่ัวลกู โปง่ โดยใหม้ รี ะยะห่างระหวา่ งสตกิ เกอร์ ไม่เท่ากนั 2. วัดั ระยะทางระหว่่างกาแล็ก็ ซีีดัังนี้� 2.1 กำำ�หนดให้้กาแล็็กซีี ก เป็็นกาแล็็กซีีอ้้างอิิง วััดระยะทางที่ �สั้ �นที่่�สุุดบนผิิวลููกโป่่งจากกาแล็็กซีี อ้้างอิิง ไปยัังกาแล็็กซีีจำำ�ลอง ข ค ง จ ฉ และ บันั ทึึกผลในตาราง 1 2.2 เปลี่�ยนกาแล็็กซีีอ้้างอิิงใหม่่แทนกาแล็็กซีี ก จากนั้ �นวััดระยะทางที่ �สั้ �นที่่�สุุดจากกาแล็็กซีีอ้้างอิิง ใหม่่ไปยัังกาแล็็กซีีจำำ�ลองอื่�น ๆ และบัันทึึกผลใน ตารางที่�สร้า้ งขึ้�นแบบตาราง 1 3. เป่่าลูกู โป่ง่ ให้้มีีขนาดใหญ่ข่ึ้�นอย่า่ งช้า้ ๆ และสม่ำำ��เสมอ ใช้้เวลาในการเป่่า 5 วิินาทีี จากนั้�น วัดั ระยะทางเช่่นเดียี วกับั ข้้อ 2.1 และข้้อ 2.2 และบัันทึึกในตาราง 1 และ 2 ตามลำำ�ดับั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

16 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 4. หาผลต่่างของระยะทางจากกาแล็็กซีีอ้้างอิิง ก ไปยัังกาแล็็กซีี จำำ�ลองต่่าง ๆ จากการวััดระยะครั้�งที่� 1 และครั้�งที่� 2 5. คำำ�นวณหาความเร็ว็ ของกาแล็ก็ ซีจี ำำ�ลองต่า่ ง ๆ ที่�เคลื่�อนที่�ออกจาก กาแล็ก็ ซีอี ้า้ งอิงิ และบันั ทึกึ ผล 6. เขีียนกราฟความสััมพัันธ์์ระหว่่างความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ของ กาแล็็กซีีจำำ�ลองกัับระยะทางของกาแล็็กซีีอ้้างอิิงกัับกาแล็็กซีี จำำ�ลองต่่าง ๆ หลังั การเป่่าครั้�งที่� 2 ตััวอย่า่ งตารางบันั ทึึกผล ตารางท่ี 1 เมอื่ ใหก้ าแล็กซจี �ำลอง ก เปน็ กาแลก็ ซีอา้ งอิง กาแล็กซี ระยะทางจากกาแล็กซี ความเร็วในการเคลื่อนท่ี จ�ำลอง อา้ งองิ ก (เซนตเิ มตร) ผลต่างของระยะทาง ของกาแลก็ ซีจำ� ลองออก เปา่ ครั้งท่ี เป่าครั้งท่ี (เซนตเิ มตร) จากกาแล็กซีอา้ งอิง 12 (เซนตเิ มตรตอ่ วินาที) ข 3.5 4.5 1 0.2 ค 8.5 10.8 2.3 0.46 ง 9.2 12.4 3.2 0.64 จ 14.4 20.3 5.9 1.18 ฉ 14 17.8 2.8 0.7 ตารางที่� 2 เมื่�อให้ก้ าแล็็กซีีจำำ�ลอง ข เป็็นกาแล็็กซีอี ้า้ งอิิง กาแล็กซี ระยะทางจากกาแล็กซี ความเรว็ ในการเคล่ือนท่ี จำ� ลอง อ้้างอิงิ ข (เซนติิเมตร) ผลตา่ งของระยะทาง ของกาแล็กซีจ�ำลองออก เป่าคร้ังท่ี เป่าคร้ังท่ี (เซนติเมตร) จากกาแล็กซอี า้ งอิง 12 (เซนติเมตรต่อวินาที) ก 3.5 4.5 1 0.2 ค 5.7 7.2 1.3 0.26 ง 11.7 15.9 4.2 0.84 จ 18 24.7 6.7 1.34 ฉ 12 15.3 3.3 0.66 หมายเหตุ กจิ กรรมนใ้ี ชค้ วามเรว็ แทนอตั ราเรว็ เพอื่ คงความหมายตามศพั ทภ์ าษาองั กฤษ recessional velocity เนอื่ งจากลกู โปง่ ขยายตวั ออกทำ� ใหก้ าแลก็ ซตี า่ ง ๆ เคลอ่ื นทอ่ี อกจากกาแลก็ ซอี า้ งองิ ในทกุ ทศิ ทกุ ทาง สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี 17 กราฟ ความสััมพัันธ์์ระหว่่างความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ของกาแล็็กซีีจำำ�ลองและระยะทางของ กาแล็ก็ ซีอี ้า้ งอิงิ ก กับั กาแล็็กซีจี ำำ�ลองต่่าง ๆ หลังั การเป่า่ ครั้�งที่� 2 กราฟ ความสััมพัันธ์์ระหว่่างความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ของกาแล็็กซีีจำำ�ลองและระยะทางของ กาแล็็กซีีอ้า้ งอิิง ข กัับกาแล็ก็ ซีีจำำ�ลองต่่าง ๆ หลังั การเป่า่ ครั้�งที่� 2 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

18 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 สรุปุ ผลการทำำ�กิิจกรรม เมื่�อเป่่าลููกโป่่งให้้มีีขนาดใหญ่่ขึ้�น กาแล็็กซีีจำำ�ลองมีีการเคลื่�อนที่่�ห่่างออกจากกััน โดยพบว่่า กาแล็็กซีีจำำ�ลองที่ �อยู่ �ไกลจากกาแล็็กซีีอ้้างอิิงจะมีีความเร็็วในการเคลื่ �อนที่ �ออกห่่างจากกาแล็็กซีี อ้้างอิงิ มากกว่่ากาแล็ก็ ซีจี ำำ�ลองที่�อยู่�ใกล้้ คำ� ถามท้ายกจิ กรรม 1. หลังจากเป่าลูกโป่งให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ระยะทางระหว่างกาแล็กซีจ�ำลองกับกาแล็กซีอ้างอิง มกี ารเปล่ยี นแปลงอย่างไร แนวค�ำตอบ หลังจากเป่าลูกโป่งให้มีขนาดใหญ่ขึ้น ระยะทางระหว่างกาแล็กซีจ�ำลองกับ กาแลก็ ซีอา้ งอิง เพ่ิมมากข้ึน 2. กาแล็กซีจ�ำลองใดมีการเคล่ือนท่ีเร็วที่สุดและกาแล็กซีนั้นอยู่ห่างจากกาแล็กซีอ้างอิงเป็น อย่างไรเมอื่ เทียบกับกาแลก็ ซอี ่ืน แนวคำำ�ตอบ กาแล็็กซีีจำำ�ลองที่�อยู่�ไกลจากกาแล็็กซีีอ้้างอิิงมากที่่�สุุด จะมีีความเร็็วใน การเคลื่ �อนที่ �มากที่่�สุุด 3. กาแล็กซีจ�ำลองใดมีการเคล่ือนท่ีช้าที่สุดและกาแล็กซีนั้นอยู่ห่างจากกาแล็กซีอ้างอิงเป็น อยา่ งไรเมอ่ื เทียบกบั กาแลก็ ซอี ื่น แนวคำำ�ตอบ กาแล็็กซีีจำำ�ลองที่�อยู่�ไกลจากกาแล็็กซีีอ้้างอิิงมากที่่�สุุด จะมีีความเร็็วใน การเคลื่ �อนที่ �มากที่่�สุุด 4. ระยะทางจากกาแล็กซีจ�ำลองถึงกาแล็กซีอ้างอิงหลังเป่าลูกโป่งคร้ังที่ 2 มีความสัมพันธ์กับ ความเรว็ ในการเคลื่อนทข่ี องกาแลก็ ซจี �ำลองอย่างไร แนวค�ำตอบ ความเร็วในการเคล่ือนที่ของกาแล็กซีจ�ำลองมีความสัมพันธ์ระหว่างกาแล็กซี ต่าง ๆ กับกาแล็กซีอ้างอิง โดยความเร็วแปรผันตรงกับระยะทางจากกาแล็กซีอ้างอิงถึง กาแลก็ ซจี ำ� ลองนนั้ 5. เมอ่ื เปลยี่ นกาแลก็ ซอี า้ งองิ ก เปน็ กาแลก็ ซอี า้ งองิ อน่ื ผลการทำ� กจิ กรรมเหมอื นหรอื แตกตา่ ง อย่างไร แนวคำ� ตอบ เหมอื นกนั โดยกาแล็กซที อ่ี ยไู่ กลมีความเรว็ ในการเคลอ่ื นที่มากกว่ากาแลก็ ซีที่ อยใู่ กล้ สถาบนั สง่ เสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี 19 3. นัักเรียี นแต่ล่ ะกลุ่�มนำำ�เสนอ และร่่วมอภิิปรายผลการทำำ�กิิจกรรม พร้อ้ มตอบคำำ�ถามดัังแสดงข้้างต้น้ 4. ครแู ละนกั เรยี นรว่ มกนั อภปิ รายเพอ่ื สรปุ ความรเู้ รอ่ื ง การขยายตวั ของเอกภพ โดยมแี นวทางการสรปุ ดงั น้ี จากกิจกรรมเป็นการจ�ำลองการศึกษาการขยายตัวของเอกภพ เมื่อเป่าลูกโป่งให้มีขนาดใหญ่ข้ึน ท�ำให้กาแล็กซีจ�ำลองต่าง ๆ เคล่ือนท่ีห่างออกจากกันและห่างออกจากกาแล็กซีอ้างอิง โดยความเร็ว ในการเคลอ่ื นทม่ี คี วามสัมพนั ธก์ บั ระยะทางระหวา่ งกาแลก็ ซตี ่าง ๆ กับกาแลก็ ซีอา้ งอิง 5. ครููให้้ความรู้�เพิ่�มเติิมเรื่�อง ความสััมพัันธ์์ระหว่่างความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ของกาแล็็กซีีออกจาก ผู้้�สัังเกตกัับระยะห่า่ งระหว่า่ งกาแล็็กซีีกับั ผู้้�สังั เกต โดยอธิิบายจากกราฟ ดังั รููป ความเ ็รวในการเค ่ลือนที่ออกจาก ผูสังเกต (kms-1) 2000 1800 1600 1.0 2.0 3.0 4.0 1400 1200 ระยะทาง (Mpc) 1000 800 600 400 200 0 0.0 จากกราฟแสดงว่่า ความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ของกาแล็็กซีีออกจากผู้้�สัังเกต หรืือความเร็็วถอยห่่าง แปรผัันตรงกัับระยะห่่างระหว่่างกาแล็็กซีีกัับผู้้�สัังเกต โดยกาแล็็กซีีที่�อยู่�ไกลเคลื่�อนที่�เร็็วกว่่ากาแล็็กซีีที่� อยู่�ใกล้้ และเรียี กความสัมั พันั ธ์์นี้้�ว่่า กฎฮับั เบิิล-เลอแมทร์์ ซึ่�งเขียี นเป็็นสมการได้ด้ ังั นี้� v = H0 D v คืือ ความเร็ว็ ในการเคลื่�อนที่�ของกาแล็็กซีีออกจากผู้้�สัังเกต หรือื ความเร็็วถอยห่า่ ง มีีหน่ว่ ยเป็็นกิิโลเมตรต่อ่ วินิ าทีี (kms-1) D คืือ ระยะห่า่ งระหว่่างกาแล็็กซีีกัับผู้้�สัังเกต มีีหน่่วยเป็น็ เมกะพาร์เ์ ซก (Mpc) H0 คืือ ค่่าคงตัวั ฮัับเบิิล มีีหน่่วยเป็น็ กิิโลเมตรต่่อวินิ าทีตี ่อ่ เมกะพาร์เ์ ซก (kms-1Mpc-1) ฮับั เบิลิ พบว่า่ กาแล็ก็ ซีตี ่า่ ง ๆ มีกี ารเคลื่�อนที่�ออกจากกันั และความเร็ว็ ในการ เคลื่�อนที่�ของกาแล็ก็ ซีอี อก จากผู้้�สังั เกตมีคี วามสัมั พันั ธ์ก์ ับั ระยะห่า่ งจากผู้้�สังั เกตถึงึ กาแล็ก็ ซีี ทำำ�ให้ส้ รุปุ ว่า่ เอกภพมีกี ารขยายตัวั สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

20 บทที่ 13 | เอกภพและกาแล็กซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 6. ครููให้้ความรู้�เพิ่�มเติิมเกี่�ยวกับั ข้้อจำำ�กัดั ในการทดลองเรื่�องการขยายตััวของเอกภพว่่า เนื่�องจากเราไม่่ สามารถวดั ระยะทางภายในลกู โปง่ ได้ ทำ� ใหต้ อ้ งวัดระยะทางบนผิวลกู โปง่ ซง่ึ เป็นผิวโคง้ และขอ้ มลู ที่ ได้อาจคาดเคลอื่ น อย่างไรก็ตามการทดลองน้ียังคงทำ� ใหไ้ ดแ้ นวคิดเร่อื งการขยายตวั ของเอกภพ 7 ครนู ำ� เขา้ สู่บทเรยี นโดยใชค้ ำ� ถามดงั นี้ • มีีวิิธีีการอย่่างไรในการหาความเร็ว็ ในการเคลื่�อนที่�ของกาแล็็กซีี แนวคำำ�ตอบ ตอบตามความคิิดเห็็นของผู้�เรียี น 8. ครใู หน้ กั เรียนปฏบิ ตั ิกจิ กรรม 13.3 ความเร็วในการเคลือ่ นท่ีของกาแล็กซี กิจกรรม 13.3 ความเรว็ ในการเคล่อื นทีข่ องกาแลก็ ซี จดุ ประสงค์กิจกรรม 1. เปรยี บเทยี บตำ� แหนง่ ของสเปกตรมั มดื ของธาตใุ นกาแลก็ ซที ก่ี ำ� หนดกบั เสน้ สเปกตรมั มดื ทใี่ ช้ อา้ งองิ 2. อธบิ ายวิธีการหาความเร็วในการเคล่ือนทขี่ องกาแล็กซอี อกจากผ้สู ังเกต เวลา 20 นาที วัสด-ุ อุปกรณ์ 1. เอกสารความรเู้ รอื่ ง การเปลยี่ นตำ� แหน่งของเส้นสเปกตรมั มดื 1 ชุด 2. แผนภาพการเลื่อนทางแดงของสเปกตรมั มืดของธาตุในกาแลก็ ซี 1 แผน่ หมายเหตุ สามารถดาวนโ์ หลดแผนภาพและเอกสารความรู้ไดจ้ าก QR code ประจำ� บท วธิ ีการท�ำกิจกรรม 1. ศกึ ษาการเปลย่ี นตำ� แหน่งของเสน้ สเปกตรัมมืดจากเอกสารทกี่ ำ� หนด 2. เลืือกสเปกตรััมมืืดของธาตุุที่่�ต้้องศึึกษา จากนั้�นอ่่านค่่าความยาวคลื่�นของสเปกตรััมมืืดของ ธาตุนุั้�นในกาแล็ก็ ซีี 1 2 3 และกาแล็็กซีีอ้้างอิิง จากแผนภาพที่่�กำำ�หนด บัันทึึกผล 3. หาผลต่างของความยาวคล่ืนของสเปกตรัมมืดของธาตุในกาแล็กซีต่าง ๆ กับความยาวคล่ืน ของสเปกตรัมมดื ทีใ่ ช้อา้ งองิ (Δλ) บันทึกผล 4. คำ� นวณคา่ การเลอ่ื นทางแดง (z) ของแตล่ ะกาแลก็ ซี โดยใชส้ มการจากเอกสารความรทู้ ก่ี ำ� หนด บันทกึ ผล 5. คำ� นวณความเรว็ ในการเคลอื่ นทอี่ อกจากผสู้ งั เกต (v) ของกาแลก็ ซี โดยใชส้ มการจากเอกสาร ความรู้ทีก่ ำ� หนด บนั ทกึ ผล 6. สรุุป และนำำ�เสนอผลการทำำ�กิจิ กรรม สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี 21 ตััวอย่่างตารางบัันทึึกผล ผลการทำำ�กิจิ กรรมนี้�เลือื กสเปกตรัมั มืดื อ้า้ งอิงิ ของธาตุแุ คลเซียี ม เค (λo) มีคี ่า่ เท่า่ กับั 393 นาโนเมตร กาแลก็ ซี ความยาวคลนื่ ผลตา่ งของ ค่า่ การเลื่�อน ความเร็วในการ (λr) ความยาวคล่ืน ทางแดง เคล่ือนท่ีออก (Z) จากผู้สังเกต (นาโนเมตร) (Δλ) 0.01 (V) กาแล็กซี 1 397 (นาโนเมตร) (กโิ ลเมตร/วินาที) 4 3,000 กาแล็กซี 2 413 20 0.05 15,000 กาแล็กซี 3 491 98 0.25 75,000 สรุปผลการท�ำกจิ กรรม จากการเปรียบเทียบต�ำแหน่งของเส้นสเปกตรัมมืดของธาตุในกาแล็กซีกับต�ำแหน่งของเส้น สเปกตรัมมืดอ้างอิง ท�ำให้ทราบค่าเลื่อนทางแดงของกาแล็กซี และเม่ือน�ำค่าเล่ือนทางแดงมา หาความเร็วในการเคลื่อนท่ีของกาแล็กซีออกจากผู้สังเกต พบว่ากาแล็กซีที่มีค่าเล่ือนทางแดง มากจะมคี วามเร็วในการเคล่ือนท่ีออกจากผูส้ งั เกตมาก จากกิิจกรรมพบว่่า กาแล็็กซีี 3 มีีค่่าเลื่�อนทางแดงและความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ออกจาก ผู้้�สังั เกตมากที่่�สุดุ ส่ว่ นกาแล็ก็ ซีี 1 มีคี ่า่ เลื่�อนทางแดงและความเร็ว็ ในการเคลื่�อนที่�ออกจากผู้้�สังั เกต น้อ้ ยที่่�สุดุ ดัังนั้�น ความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ของกาแล็็กซีีหาได้้จากค่่าเลื่�อนทางแดง คำ� ถามทา้ ยกจิ กรรม 1. การหาความเรว็ ในการเคล่อื นทีอ่ อกจากผู้สงั เกต ใช้ขอ้ มูลใดบ้าง แนวค�ำตอบ ความยาวคล่ืนของสเปกตรัมมืดอ้างอิง ความยาวคล่ืนของสเปกตรัมมืดของ กาแลก็ ซีทก่ี ำ� หนด คา่ เลอ่ื นทางแดง 2. ผลต่างของความยาวคล่ืนของสเปกตรัมมืดของกาแล็กซีต่าง ๆ และความยาวคลื่นของ สเปกตรมั มืดอา้ งองิ มีความสัมพนั ธ์กบั ค่าเลอื่ นทางแดงอยา่ งไร แนวค�ำตอบ หากผลต่างมากคา่ เลื่อนทางแดงก็มากข้นึ ด้วย 3. คา่ เลอ่ื นทางแดงของเสน้ สเปกตรมั มดื มคี วามสมั พนั ธก์ บั ความเรว็ ในการเคลอ่ื นทข่ี องกาแลก็ ซี ออกจากผู้สงั เกตอย่างไร แนวคำำ�ตอบ ค่่าเลื่�อนทางแดงมากแสดงว่่ากาแล็็กซีีนั้�นมีีความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ออกจาก ผู้้�สัังเกตมาก หากค่่าเลื่�อนทางแดงน้้อยแสดงว่่ากาแล็็กซีีนั้�นมีีความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ออก จากผู้้�สัังเกตน้อ้ ย สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

22 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 4. กาแลก็ ซใี ดอยู่ใกลโ้ ลกมากที่สุดและกาแลก็ ซใี ดอยู่ไกลโลกมากทสี่ ุด พิจารณาจากข้อมลู ใด แนวคำ� ตอบ กาแล็กซี 1 อยู่ใกลโ้ ลกมากท่ีสดุ และกาแลก็ ซี 3 อยไู่ กลโลกมากทีส่ ดุ พจิ ารณา จากความเรว็ ในการเคลอื่ นทขี่ องกาแลก็ ซอี อกจากผสู้ งั เกต ซง่ึ จากการคำ� นวณพบวา่ กาแลก็ ซี 1 มีความเรว็ ในการเคลอื่ นท่ีออกจากผ้สู งั เกตน้อยทส่ี ุด ในขณะทก่ี าแล็กซี 3 มีความเรว็ ใน การเคลื่อนท่อี อกจากผูส้ งั เกตมากทสี่ ุด 8. นัักเรียี นแต่ล่ ะกลุ่�มนำำ�เสนอ และร่ว่ มอภิิปรายผลการทำำ�กิิจกรรม พร้อ้ มตอบคำำ�ถามดังั แสดงข้้างต้้น 9. ครููและนัักเรีียนร่่วมกัันอภิิปรายว่่า กาแล็็กซีีที่�อยู่�ไกลเคลื่�อนที่�เร็็วกว่่ากาแล็็กซีีที่�อยู่�ใกล้้ ซึ่�งเป็็นไป ตามกฎฮับั เบิิล เป็็นหลัักฐานหนึ่�งที่�ใช้้สนุบุ สนุนุ การขยายตััวของเอกภพตามทฤษฎีบี ิิกแบง 10. ครูแู ละนักั เรียี นร่ว่ มกันั อภิปิ รายว่า่ นอกจากการขยายตัวั ของเอกภพแล้ว้ ยังั มีหี ลักั ฐานอื่�นที่่�นำำ�มา ใช้ส้ นับั สนุนุ ทฤษฎีบี ิกิ แบงหรือื ไม่่ จากนั้�นให้น้ ักั เรียี นศึกึ ษาความรู้�เรื่�อง ไมโครเวฟพื้�นหลังั จากอวกาศ ในหนัังสืือเรียี นหน้้า 13 และอภิปิ รายร่่วมกันั โดยใช้้ประเด็น็ คำำ�ถามดัังนี้� • นัักวิิทยาศาสตร์ไ์ ด้้มีีการตรวจพบไมโครเวฟพื้�นหลังั จากอวกาศได้อ้ ย่า่ งไร แนวคำำ�ตอบ ไมโครเวฟพื้�นหลัังจากอวกาศได้้ถููกตรวจพบโดยบัังเอิิญระหว่่างทดสอบระบบ สััญญาณเครื่�องรัับวิิทยุุ ที่่�ติิดอยู่่�กัับกล้้องโทรทรรศน์์วิิทยุุ จากนั้�นนัักวิิทยาศาสตร์์ได้้ส่่ง ดาวเทีียมสำำ�รวจอวกาศโคบีีขึ้�นไปในอวกาศ เพื่�อตรวจสอบและยืืนยัันการพบไมโครเวฟ พื้�นหลังั จากอวกาศ • ทราบได้้อย่่างไรว่่าไมโครเวฟที่�ตรวจวััดได้้เป็น็ ไมโครเวฟพื้�นหลัังจากอวกาศ แนวค�ำตอบ ทราบได้ว่าไมโครเวฟดังกล่าวเป็นไมโครเวฟพื้นหลังจากอวกาศเนื่องจาก ไมโครเวฟทีต่ รวจวัดไดม้ ีการกระจายตัวอย่างสม่ำ� เสมอในทกุ ทิศทางจากอวกาศ • ไมโครเวฟพื้�นหลัังจากอวกาศที่�ตรวจพบได้น้ ำำ�มาสนัับสนุุนทฤษฎีบี ิิกแบงได้อ้ ย่่างไร แนวคำำ�ตอบ ทฤษฎีีบิิกแบงกล่่าวว่่าปััจจุุบัันเอกภพควรมีีคลื่�นแม่่เหล็็กไฟฟ้้าเหลืืออยู่�ในรููป ของไมโครเวฟพื้�นหลังั จากอวกาศ ที่่�มีสี เปกตรัมั การแผ่ร่ ังั สีสี อดคล้อ้ งกับั อุณุ หภูมู ิิ 2.73 เคลวินิ จากการสำำ�รวจโดยใช้้ดาวเทีียมสำำ�รวจอวกาศโคบีพี บว่า่ คลื่�นไมโครเวฟดังั กล่า่ วมีีการกระจาย ตััวอย่่างสม่ำำ��เสมอในอวกาศและมีีความสอดคล้้องกัับการแผ่่รัังสีีของวััตถุุดำำ�ที่่�อุุณหภููมิิ 2.73 เคลวิิน ซึ่�งเป็็นอุุณหภููมิิของเอกภพในปััจจุุบัันที่�ลดลงหลัังบิิกแบงและสอดคล้้องกัับ แบบจำำ�ลองตามทฤษฎีีบิิกแบงที่่�ว่่า ปััจจุุบัันควรมีีคลื่�นแม่่เหล็็กไฟฟ้้าหลงเหลืืออยู่�ในรููปของ คลื่�นไมโครเวฟพื้�นหลังั จากอวกาศที่่�มีสี เปกตรัมั การแผ่ร่ ังั สีสี อดคล้อ้ งกับั อุณุ หภูมู ิิ 2.73 เคลวินิ สถาบนั ส่งเสริมการสอนวทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 บทที่ 13 | เอกภพและกาแล็กซี 23 11. ครูแู ละนัักเรียี นร่ว่ มกัันอภิปิ รายและตอบคำำ�ถามชวนคิิด โดยมีแี นวทางการตอบคำำ�ถามดัังนี้� • ไมโครเวฟพนื้ หลงั จากอวกาศมสี มบตั เิ หมอื นหรอื แตกตา่ งจากไมโครเวฟทน่ี กั เรยี นรจู้ กั หรอื ไม่ อยา่ งไร แนวคำำ�ตอบ มีทีั้�งส่ว่ นที่�เหมือื นและแตกต่า่ งกันั ไมโครเวฟพื้�นหลังั จากอวกาศเป็น็ คลื่�นแม่เ่ หล็ก็ ไฟฟ้้าเช่่นเดีียวกัับไมโครเวฟในเครื่�องใช้้ไฟฟ้้า แต่่มีีความถี่�และความยาวคลื่�น แตกต่่างกััน โดยไมโครเวฟพื้�นหลัังจากอวกาศมีีความถี่�ที่� 160 กิิกะเฮิิรตซ์์ ความยาวคลื่�น 2 มิลลิเมตร ในขณะท่ีคลื่นไมโครเวฟในเตาอบไมโครเวฟมีความถ่ีที่ 2.45 กิกะเฮิรตซ์ ความยาวคลืน่ 12 เซนติเมตร แนวทางการวดั และประเมนิ ผล KPA แนวทางการวดั และประเมินผล K: หลักฐานที่สนบั สนนุ ทฤษฎบี กิ แบง 1. ผลการปฏิบิ ัตั ิกิ ิจิ กรรม 13.2 และ 13.3 2. การอภปิ รายและสรุปผลกจิ กรรม 3. แบบฝึกหดั ทา้ ยบท และแบบทดสอบ P: 1. การสัังเกตจากการปฏิบิ ััติิกิจิ กรรม 13.2 1. การสงั เกต 2. การใชจ้ ำ� นวน 2. การใช้จำ� นวนจากการปฏบิ ตั กิ ิจกรรม 13.2 และ 13.3 3. การจัดกระท�ำและส่ือความหมาย 3. จััดกระทำำ�และสื่�อความหมายข้้อมููลจากการปฏิิบััติิ ข้อมลู กิจิ กรรม 13.2 4. การตคี วามหมายและลงข้อสรปุ 4. การตคี วามหมายและลงขอ้ สรปุ จากการปฏบิ ตั กิ จิ กรรม 5. การสรา้ งแบบจำ� ลอง 13.2 6. การสื่อสารสารสนเทศและการรู้เท่า 5. การสร้างแบบจ�ำลองจากการปฏบิ ัติกจิ กรรม 13.2 ทันสอื่ 6. การสื่�อสารสารสนเทศและการรู้�เท่่าทัันสื่�อจากการ 7. การคิดอย่างมีวิจารณญาณและการ นำำ�เสนอผลงาน แก้ปัญหา 7. การคิดอย่างมีวิจารณญาณและการแก้ปัญหาจากการ 8. ความรว่ มมอื การทำ� งานเปน็ ทมี และ ปฏบิ ัตกิ ิจกรรม 13.2 ภาวะผูน้ �ำ 8. ความรว่ มมอื การทำ� งานเปน็ ทมี และภาวะผนู้ ำ� จากการ ปฏบิ ตั กิ จิ กรรม 13.2 และ 13.3 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

24 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 KPA แนวทางการวัดและประเมนิ ผล A: 1. ความอยากรู้�อยากเห็็น การเห็็นความสำำ�คััญและคุุณค่่า 1. ความอยากรูอ้ ยากเหน็ 2. การเห็นความส�ำคัญและคุณค่าทาง ทางวิทยาศาสตร์จากการตั้งค�ำถามและการอภิปราย วทิ ยาศาสตร์ เกยี่ วกบั ประเดน็ ต่าง ๆ 3. ความเช่ือม่ันตอ่ หลักฐาน 2. ความเชื่อมั่นต่อหลักฐานจากการสร้างแบบจ�ำลองเพื่อ 4. การใช้วจิ ารณญาณ อธิบายทางวทิ ยาศาสตร์ 5. ความใจกว้า้ ง 3. การใชว้ จิ ารณญาณ ความใจกวา้ ง และการยอมรบั ความ 6. การยอมรับความเห็นต่าง เหน็ ต่างจากการรว่ มอภิปราย และการตอบค�ำถาม 7. ความซ่อื สัตย์ 4. ความซ่ือสัตย์จากการปฏิบัติกิจกรรม 13.2 และ 13.3 8. ความมงุ่ มั่นอดทน และการน�ำเสนอผลการทำ� กจิ กรรม 5. ความมุ่งม่ันอดทนจากการปฏิบัติกิจกรรม 13.2 และ 13.3 ความร้เู พิ่มเติมสำ� หรับครู คลื่�นความโน้้มถ่่วง (gravitational wave) เป็็นระลอกคลื่�นในปริภิ ูมู ิิเวลา (space-time) ที่�เกิดิ ขึ้�น จากสสารเคลื่�อนที่่�ด้้วยความเร่่ง เช่่น การเกิิดซููเปอร์์โนวาของดาวฤกษ์์ การชนกัันของหลุุมดำำ�หรืือ ดาวนิิวตรอน คลื่�นความโน้้มถ่่วงกระจายไปในปริภิ ููมิิเวลาด้้วยความเร็็ว แนวคิิดเรื่�องคลื่�นความโน้้มถ่่วง ถููกเสนอครั้�งแรกโดย อััลเบิิร์์ต ไอน์์สไตน์์ โดยใช้้ทฤษฎีีสััมพัันธภาพทั่�วไปในการอธิิบายว่่ามวลที่่�มีี ขนาดใหญ่เ่ มื่�อเคลื่�อนที่่�ด้ว้ ยความเร่ง่ สามารถแผ่ค่ ลื่�นความโน้ม้ ถ่ว่ งออกไปรอบ ๆ ได้้ คลื่�นความโน้ม้ ถ่ว่ ง จึึงควรมีีอยู่�ในธรรมชาติิตั้�งแต่่เอกภพกำำ�เนิิดขึ้�นมา ต่่อมาเมื่�อมีกี ารสร้า้ งหอสังั เกตการณ์ค์ ลื่�นความโน้ม้ ถ่ว่ ง เลเซอร์์ (LIGO :The Laser Interferometry Gravitational Wave Observatory) จึึงสามารถ ตรวจวััดคลื่�นความโน้้มถ่่วงที่�เกิิดจากการชนกัันของหลุุมดำำ�ได้้ถึึง 3 ปรากฏการณ์์ จึึงยืืนยัันว่่า คลื่�นความโน้้มถ่่วงสามารถเกิิดขึ้�นได้้จริิงตามทฤษฎีีสััมพััทธภาพทั่�วไปของไอสน์์ไตน์์ ในปััจจุุบััน นัักดาราศาสตร์์ได้้พยายามศึึกษาและใช้้ประโยชน์์จากคลื่ �นความโน้้มถ่่วงในการศึึกษาปรากฏการณ์์ ธรรมชาติิทางดาราศาสตร์์รวมทั้ �งปรากฏการณ์์ที่ �เกี่ �ยวเนื่ �องกัับการขยายตััวของเอกภพ นัักดาราศาสตร์์ได้้คำำ�นวณหาอััตราการขยายตััวของเอกภพจากความเร็็วถอยห่่างของกาแล็็กซีี โดย ใช้้ปรากฏการณ์์เลื่�อนทางแดงที่�พบจากสเปกตรััมของธาตุุที่�เป็็นองค์์ประกอบในวััตถุุท้้องฟ้้านั้�น ต่่อมา สามารถใช้ค้ ่่าความเร็็วถอยห่า่ งเพื่�อคำำ�นวณหาค่่าคงตัวั ของฮัับเบิลิ นัักดาราศาสตร์ส์ ามารถหาอัตั ราเร็็ว ในการเคลื่�อนที่�ได้อ้ ย่า่ งแม่่นยำำ� แต่่เป็็นการยากที่�จะหาระยะห่่างของวัตั ถุุท้อ้ งฟ้า้ ที่�อยู่่�ห่า่ งไกล จนเมื่�อมีี การค้้นพบคลื่�นความโน้้มถ่่วง นัักดาราศาสตร์์จึึงมีีแนวคิิดที่�จะหาระยะห่่างของวััตถุุท้้องฟ้้าที่�อยู่�ไกล เพื่�อจะนำำ�มาใช้้คำำ�นวณค่่าคงตััวของฮัับเบิิลให้้มีีความถููกต้้องมากขึ้�น จึึงช่่วยให้้นัักดาราศาสตร์์สามารถ เข้้าใจการวิิวััฒนาการของเอกภพได้อ้ ย่่างถููกต้อ้ ง สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี 25 13.3 กาแล็ก็ ซีแี ละกาแล็ก็ ซีที างช้้างเผืือก จุดประสงค์ 1. อธิบายโครงสร้างและองค์ประกอบของกาแล็กซีทางช้างเผือกและระบุต�ำแหน่งของระบบสุริยะใน กาแล็กซีทางชา้ งเผือก 2. อธบิ ายลักษณะทางชา้ งเผือกที่คนบนโลกสังเกตเห็น สอ่ื การเรยี นรแู้ ละแหลง่ เรียนรู้ 1. หนังสือเรยี นรายวิชาเพ่มิ เตมิ วทิ ยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี โลก ดาราศาสตรแ์ ละอวกาศ เลม่ 5 2. สบื คน้ ข้อมลู เพม่ิ เติมไดจ้ าก สสวท. learning space: www.scimath.org แนวการจัดการเรยี นรู้ 1. ครูน�ำเขา้ สบู่ ทเรยี นโดยทบทวนความร้เู ดิม โดยใช้คำ� ถามดังนี้ • ระบบะสุรยิ ะอย่ใู นกาแล็กซีใด แนวคำ� ตอบ กาแล็กซีทางช้างเผือก 2. ครูใหน้ ักเรียนปฏิบตั ิกิจกรรม 13.4 กาแลก็ ซีทางช้างเผือก กิจกรรม 13.4 กาแล็กซที างชา้ งเผอื ก จดุ ประสงค์กจิ กรรม 1. อธิบายโครงสรา้ งของกาแลก็ ซที างช้างเผอื ก 2. ระบุตำ� แหน่งของระบบสรุ ยิ ะในกาแล็กซที างช้างเผอื ก เวลา 30 นาที วสั ดุ-อุปกรณ์ 1. เอกสารความรู้ เรือ่ ง โครงสรา้ งกาแลก็ ซีทางช้างเผือก 1 ชุด 2. แบบบนั ทึกกิจกรรมโครงสร้างกาแลก็ ซที างชา้ งเผือก 1 แผ่น หมายเหตุ สามารถดาวนโ์ หลดแผนภาพและเอกสารความรไู้ ดจ้ าก QR code ประจำ� บท วธิ ีการท�ำกจิ กรรม 1. ศกึ ษาโครงสรา้ งของกาแล็กซีทางชา้ งเผอื กจากเอกสารทกี่ �ำหนด 2. ระบุโครงสร้างของกาแล็กซีทางช้างเผือกในแบบบันทึกกิจกรรมให้สอดคล้องกับภาพและ ข้อความท่ีกำ� หนด สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

26 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 3. ระบตุ �ำแหน่งของระบบสรุ ยิ ะในโครงสร้างกาแล็กซีทางช้างเผือก 4. สรุปและน�ำเสนอผลการท�ำกจิ กรรม ตัวอยา่ งผลการท�ำกิจกรรม หมายเหตุ กิจกรรม 13.4 กาแล็กซีทางช้างเผือก มีการปรับแก้จากหนังสือเรียน ครูและนักเรียนสามารถ ดาวนโ์ หลดได้ที่ QR code ประจ�ำบทของหนังสอื เรียนและคูม่ อื ครู สรปุ ผลการทำ� กจิ กรรม กาแลก็ ซีทางช้างเผอื ก มีโครงสร้างหลกั คอื นวิ เคลียส จาน และฮาโล โดยนวิ เคลียสอยใู่ น ส่วนที่เรียกวา่ ดุมกาแล็กซี และต�ำแหนง่ ของระบบสุริยะอยู่ในบรเิ วณจานของกาแลก็ ซี ค�ำถามทา้ ยกิจกรรม 1. กาแลก็ ซีทางชา้ งเผอื กมีรูปรา่ งแบบใดและมีโครงสรา้ งอยา่ งไร แนวคำ� ตอบ กาแลก็ ซที างชา้ งเผอื กมรี ปู รา่ งเปน็ กาแลก็ ซกี งั หนั มคี าน โครงสรา้ งประกอบดว้ ย นิวเคลียส จาน และฮาโล 2. โครงสรา้ งใดทอี่ ยู่รอบนอกสุดของกาแล็กซที างชา้ งเผอื ก แนวค�ำตอบ ฮาโล 3. โครงสร้างใดทมี่ ีดาวฤกษ์รวมตวั กันอยา่ งหนาแนน่ แนวค�ำตอบ นิวเคลียส 4. โครงสร้างใดที่มองเห็นเปน็ เกลยี วคลา้ ยกังหนั แนวคำ� ตอบ จาน สถาบันสง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี 27 5. ระบบสุริยะอยู่ท่ีโครงสร้างใดของกาแล็กซีทางช้างเผือกและอยู่ห่างจากศูนย์กลางกาแล็กซี ประมาณเท่าใด แนวค�ำตอบ ระบบสุริยะอยู่ที่โครงสร้างท่ีเป็นจาน โดยอยู่ห่างจากศูนย์กลางกาแล็กซี ประมาณ 30,000 ปแี สง 3. นกั เรียนแต่ละกลมุ่ นำ� เสนอ และร่วมอภิปรายผลการทำ� กจิ กรรม พรอ้ มตอบค�ำถามดงั แสดงขา้ งตน้ 4. ครูและนกั เรียนร่วมกนั อภปิ รายเพื่อสรปุ องคค์ วามรู้ โดยศึกษาในหนังสอื เรยี นหนา้ ที่ 17-18 และมี แนวทางการสรปุ ดังน้ี แนวทางการสรุุป กาแล็็กซีีทางช้้างเผืือกเป็็นกาแล็็กซีีกัังหัันมีีคาน โครงสร้้างหลัักประกอบด้้วย นิวิ เคลียี ส จาน และฮาโล กาแล็ก็ ซีที างช้า้ งเผือื กประกอบด้ว้ ยดาวฤกษ์จ์ ำำ�นวนมากอยู่�รวมกันั หนาแน่น่ บริเิ วณศูนู ย์ก์ ลางเรียี กว่า่ นิวิ เคลียี ส บริเิ วณรอบนิวิ เคลียี สมีลี ักั ษณะนูนู ตรงกลางเรียี กว่า่ ดุมุ กาแล็ก็ ซีี มีีดาวฤกษ์์หนาแน่่นวางตััวในแนวที่�พาดผ่่านจุุดศููนย์์กลาง มีีลัักษณะคล้้ายคาน บริิเวณที่่�ต่่อจาก ปลายคานทั้�งสองข้้างมีีแขนของกาแล็็กซีีวางตััวอยู่�ในแนวระนาบมีีลัักษณะเป็็นจาน มองเห็็นเป็็น เกลียี วคล้า้ ยกัังหันั ล้อ้ มรอบนิิวเคลียี สและคาน ระบบสุุริยิ ะอยู่�ที่�จานของกาแล็ก็ ซีี ส่ว่ นบริิเวณที่�ไกล ออกไปมีีลัักษณะเป็็นทรงกลมกว้้างใหญ่่ครอบคลุุมนิิวเคลีียสและจาน มีีดาวฤกษ์์และกระจุุกดาว กระจายตััวอย่า่ งเบาบาง เรีียกบริเิ วณนี้้�ว่า่ ฮาโล 5. ครูแู ละนักั เรีียนร่ว่ มกัันอภิิปรายโดยใช้้คำำ�ถามว่่า เมื่�อมองจากโลกเราจะเห็็นกาแล็ก็ ซีีทางช้า้ งเผืือกมีี ลัักษณะเป็็นอย่า่ งไร แนวค�ำตอบ ตอบตามความเข้าใจของนักเรยี น 6. ครูให้นักเรียนศึกษาความรู้เรื่องทางช้างเผือกจากหนังสือเรียนหน้า 18 และร่วมกันอภิปรายโดยใช้ คำ� ถามดงั น้ี • เมื่�อมองจากโลก เราจะเห็็นกาแล็็กซีที างช้้างเผืือกเป็็นอย่่างไร แนวคำ� ตอบ คนบนโลกจะเหน็ เป็นแถบสวา่ งหรือฝา้ ขาว พาดผ่านทอ้ งฟา้ เปน็ ทางยาว • คนบนโลกสัังเกตเห็็นกาแล็็กซีีทางช้้างเผืือกได้้ทั้�งกาแล็็กซีีหรืือไม่่ และส่่วนที่่�สัังเกตเห็็นเรีียกว่่า อะไร แนวคำำ�ตอบ คนบนโลกสัังเกตเห็็นกาแลกซีีทางช้้างเผืือกได้้เพีียงบางส่่วน ส่่วนที่่�สัังเกตเห็็น เรีียกว่่า ทางช้้างเผืือก 7. ครููและนัักเรีียนอภิิปรายร่่วมกัันว่่าคนบนโลกจะมองเห็็นทางช้้างเผืือกชััดเจนตลอดปีีหรืือไม่่ ให้้นักั เรียี นศึึกษาได้จ้ ากการปฏิิบััติิกิจิ กรรม 13.5 การปรากฏของทางช้า้ งเผืือก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

28 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 กจิ กรรม 13.5 การปรากฏของทางชา้ งเผือก จดุ ประสงค์กิจกรรม ระบวุ ันเวลาท่ีสังเกตเหน็ ทางช้างเผอื กชดั เจน เวลา 50 นาที วสั ดุ-อปุ กรณ์ 1. เอกสารความรู้ เรือ่ งการใช้แผนท่ดี าว 1 ชุด 2. แผนที่ดาว 1 แผ่น 3. สติกเกอร์ขนาด 0.5 x 0.5 เซนติเมตร 1 ช้ิน วธิ ีการท�ำกิจกรรม 1. ศกึ ษาวิธีการใชแ้ ผนท่ดี าวจากเอกสารท่ี กำ� หนด 2. นำ� สตกิ เกอร์มาตดิ บนแผนทด่ี าวที่บริเวณ ใจกลางทางชา้ งเผือกทีต่ �ำแหนง่ ระหว่าง กลุม่ ดาวแมงป่องกับกลุ่มดาวคนยิงธนู ดงั รปู 3. หมนุ แผนท่ดี าวให้ใจกลางทางชา้ งเผอื กอยู่ทข่ี อบฟา้ ทางทศิ ตะวนั ออก 4. ระบเุ วลาของแตล่ ะเดอื นทใ่ี จกลางทางชา้ งเผอื กอยทู่ ขี่ อบฟา้ ทางทศิ ตะวนั ออกในตารางบนั ทกึ ผล 5. หมุนแผนทีด่ าวให้ใจกลางทางช้างเผือกอย่ทู ี่ขอบฟา้ ทางตะวันตก 6. ระบเุ วลาของแตล่ ะเดอื นทใี่ จกลางทางชา้ งเผอื กอยทู่ ขี่ อบฟา้ ทางตะวนั ตกในตารางบนั ทกึ ผล 7. สรุป และนำ� เสนอผลการท�ำกิจกรรม ตัวอยา่ งผลการท�ำกิจกรรม *ตาราง เวลาที่ใจกลางทางช้างเผอื กอย่ทู ่ขี อบฟา้ ทางทศิ ตะวนั ออกและตะวันตก วันท่ี เวลาท่ใี จกลางทางชา้ งเผือกอยู่ท่ีขอบฟา้ 15 มกราคม ตะวันออก ตะวันตก 15 กุมภาพนั ธ์ 04:50 15:50 02:50 13:50 สถาบันสง่ เสรมิ การสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี 29 วนั ที่ เวลาทใี่ จกลางทางชา้ งเผือกอยู่ทีข่ อบฟ้า 15 มีนาคม ตะวนั ออก ตะวันตก 24:50 11:50 15 เมษายน 22:50 09:50 15 พฤษภาคม 20:50 07:50 15 มถิ นุ ายน 18:50 05:50 15 กรกฎาคม 16:50 03:50 15 สิงหาคม 14:50 01:50 15 กันยายน 12:50 23:50 15 ตุลาคม 10:50 21:50 15 พฤศจกิ ายน 08:50 19:50 15 ธนั วาคม 06:50 17:50 หมายเหตุ ผลการทำ� กิจกรรมอาจแตกตา่ งกนั ขึ้นอย่กู ับตำ� แหน่งท่ีตดิ สตกิ เกอร์ และแผนท่ีดาวทใ่ี ช้ สรปุ ผลการทำ� กิจกรรม ช่่วงเวลาและระยะเวลาที่่�สัังเกตเห็็นใจกลางทางช้้างเผืือกจะแตกต่่างกัันไปในแต่่ละเดืือน โดยในช่ว่ งเดือื นธันั วาคมไม่ส่ ามารถสังั เกตเห็น็ ใจกลางทางช้า้ งเผือื กได้้ ค�ำถามท้ายกิจกรรม 1. จากขอ้ มลู ในตาราง เราสามารถสงั เกตเหน็ ใจกลางทางชา้ งเผอื กในเดือนใดบ้าง แนวคำ� ตอบ เราสามารถสังเกตเหน็ ในเดอื นมกราคมถึงเดอื นพฤศจิกายน 2. ในชว่ งเดอื นใดบา้ งท่ไี มส่ ามารถสังเกตเหน็ ใจกลางทางชา้ งเผอื ก แนวค�ำตอบ ธนั วาคม 3. ในชว่ งเดอื นใดท่สี ามารถสงั เกตเหน็ ใจกลางทางช้างเผอื กไดน้ านทส่ี ุด แนวค�ำตอบ มิถุนายน 4. ถ้้าหากต้้องการถ่่ายภาพใจกลางทางช้้างเผืือกในเวลา 04:00 น. จะสามารถถ่่ายภาพใน ช่่วงเดืือนใดได้้บ้า้ ง แนวค�ำตอบ กุมภาพันธ์ถงึ มิถุนายน สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

30 บทที่ 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 3. นักเรยี นแตล่ ะกล่มุ นำ� เสนอ และร่วมอภปิ รายผลการทำ� กจิ กรรม พร้อมตอบค�ำถามดังแสดงขา้ งตน้ 4. ครููและนัักเรีียนร่่วมกัันอภิิปรายเพื่�อสรุุปองค์์ความรู้� โดยศึึกษาในหนัังสืือเรีียนหน้้า 21 และมีแี นวทางการสรุุปดังั นี้� แนวทางการสรปุ เมอื่ สงั เกตทางชา้ งเผอื กในทศิ ทางของกลมุ่ ดาวแมงปอ่ งและกลมุ่ ดาวคนยงิ ธนู จะเห็นเป็นแถบฝ้าชัดเจนเน่ืองจากเป็นบริเวณใจกลางของกาแล็กซีทางช้างเผือกซ่ึงมีดาวฤกษ์อยู่ อย่่างหนาแน่่น สำำ�หรัับประเทศไทยสามารถสัังเกตทางช้้างเผืือกได้้ตั้�งแต่่ช่่วงเดืือนมกราคมถึึงเดืือน พฤศจิิกายน โดยเดืือนที่่�สัังเกตทางช้้างเผืือกได้้ยาวนานตลอดทั้�งคืืนคืือเดืือนมิิถุุนายน แต่่ทั้�งนี้� การมองเห็็นทางช้้างเผืือกยัังขึ้�นอยู่่�กัับสภาพอากาศและทััศนวิิสััยของท้้องฟ้้า อย่่างไรก็็ตามหาก สังั เกตที่�ละติิจูดู อื่�น ๆ การสังั เกตเห็็นทางช้า้ งเผืือกจะแตกต่า่ งจากการสังั เกตที่�ประเทศไทย รวมทั้�ง ช่่วงเวลาที่่�สัังเกตเห็น็ ได้ช้ ััดเจนก็็แตกต่า่ งกััน 5. ครููให้้ความรู้�เพิ่�มเติิมเกี่�ยวกัับการศึึกษารููปร่่างของกาแล็็กซีีทางช้้างเผืือก โดยมีีใจความสำำ�คััญ ดังั ต่อ่ ไปนี้� นัักวิิทยาศาสตร์์ทราบได้ว้ ่่ากาแล็็กซีีทางช้้างเผืือกมีีรููปร่่างเป็็นกัังหัันมีีคาน โดยการนำำ�ภาพถ่่าย ท้อ้ งฟ้า้ ทุกุ ทิศิ ทางมาต่อ่ กันั ตามตำำ�แหน่ง่ ที่�ใช้พ้ ิกิ ัดั กาแล็ก็ ซีี ซึ่�งมีแี กนนอนเป็น็ เส้น้ ที่่�ผ่า่ นทางช้า้ งเผือื ก จะได้้รููปร่่างตามความหนาแน่่นของดาวฤกษ์์โดยบริิเวณใจกลางจะมีีดาวอยู่ �อย่่างหนาแน่่น และลดลงไปตามแขนทั้�งสองข้้าง ส่่วนบริิเวณที่�เป็็นคานของกาแล็็กซีีทางช้้างเผืือกศึึกษาโดยใช้้ การตรวจจัับคลื่�นวิิทยุุและอิินฟราเรดซึ่�งสามารถทะลุุผ่่านฝุ่�นได้้ จากแหล่่งกำำ�เนิิดต่่าง ๆ ในบริิเวณ ใจกลางของกาแล็็กซีีทางช้้างเผืือก พบว่่าแหล่่งกำำ�เนิิดเหล่่านั้�นมีีการเรีียงตััวเป็็นแถวต่่อเนื่�องกัันใน แนวเส้น้ ตรง นักั ดาราศาสตร์์จึึงสรุปุ ว่่ากาแล็ก็ ซีีทางช้า้ งเผืือกมีีคาน สำำ�หรัับประเทศไทยสามารถสัังเกตทางช้้างเผืือกได้้ตั้ �งแต่่ช่่วงเดืือนมกราคมถึึงเดืือนพฤศจิิกายน โดยเดืือนที่่�สัังเกตทางช้้างเผืือกได้้ยาวนานตลอดทั้�งคืืนคืือเดืือนมิิถุุนายน ทั้�งนี้�การมองเห็็น ทางช้า้ งเผือื กยังั ขึ้�นอยู่่�กับั สภาพอากาศและทัศั นวิสิ ัยั ของท้อ้ งฟ้า้ เช่น่ ไม่ม่ ีแี สงรบกวนจากดวงจันั ทร์์ แสงไฟจากเมืือง ฝุ่�นละออง ปริิมาณเมฆ อย่่างไรก็็ตามหากสัังเกตที่�ละติิจููดอื่�น ๆ การสัังเกตเห็็น ทางช้้างเผืือกจะแตกต่่าง จากการสัังเกตที่�ประเทศไทย รวมทั้�งช่่วงเวลาที่่�สัังเกตเห็็นได้้ชััดเจนก็็ แตกต่า่ งกันั 6. ครูใู ห้น้ ักั เรียี นศึกึ ษาข้อ้ มูลู เรื่�อง ขนาดและระยะห่า่ งจากโลกของกาแล็ก็ ซีเี พื่�อนบ้า้ น ในหนังั สือื เรียี นหน้า้ 22-23 และอภิปิ รายร่ว่ มกัันโดยใช้้ประเด็น็ คำำ�ถามดังั นี้� • นอกจากกาแล็กซที างช้างเผือกแล้วยังมกี าแล็กซีใดอกี บา้ งที่สังเกตได้จากโลก แนวคำ� ตอบ กาแล็กซแี อนดรอเมดา กาแล็กซแี มเจนแลนใหญ่และกาแล็กซแี มเจนแลนเลก็ • กาแล็กซีแอนดรอเมดา กาแล็กซีแมเจนแลนใหญ่และกาแล็กซีแมเจนแลนเล็ก มีรูปร่างเหมือน หรอื แตกต่างจากกาแลก็ ซที างช้างเผือก อยา่ งไร แนวคำำ�ตอบ แตกต่่างกััน โดยกาแล็็กซีีแอนดรอเมดาเป็็นกาแล็็กซีีกัังหััน ส่่วนกาแล็็กซีี แมเจนแลนใหญ่่และกาแล็็กซีีแมเจนแลนเล็็กเป็น็ กาแล็ก็ ซีไี ร้ร้ ููปแบบ สถาบนั ส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทที่ 13 | เอกภพและกาแล็กซี 31 แนวทางการวัดและประเมนิ ผล KPA แนวทางการวดั และประเมินผล K: 1. องค์ประกอบและโครงสร้างของกาแล็กซี 1. ผลการปฏิบิ ัตั ิกิ ิจิ กรรม 13.4 และ 13.5 ทางช้างเผอื ก 2. การอภิปรายและสรุปผลกจิ กรรม 2. ต�ำแหน่งของระบบสุริยะและสังเกตเห็น 3. แบบฝึกหัดท้ายบท และแบบทดสอบ ทางชา้ งเผือกของคนบนโลก P: 1. การสังเกต 1. การสังั เกตจากการปฏิบิ ััติิกิิจกรรม 13.5 2. การหาความสัมพนั ธข์ องสเปซกบั เวลา 2. การหาความสััมพัันธ์์ของสเปซกัับเวลาจากการ 3. การสอ่ื สารสารสนเทศและการรเู้ ทา่ ทนั สอื่ ปฏิิบััติิกิิจกรรม 13.5 4. ความรว่ มมอื การทำ� งานเปน็ ทมี และภาวะ 3. การสื่�อสารสารสนเทศและการรู้�เท่่าทัันสื่�อ ผู้นำ� จากการนำำ�เสนอผลงาน 4. ความร่วมมือ การท�ำงานเป็นทีมและภาวะผู้น�ำ จากการปฏิบตั กิ จิ กรรม 13.4 และ 13.5 A: 1. ความอยากรู้�อยากเห็น็ 1. ความอยากรู้�อยากเห็็นและการเห็็นความสำำ�คััญ 2. การเห็็นความสำำ�คััญและคุุณค่่าทาง และคุุณค่่าทางวิิทยาศาสตร์์จากการตั้�งคำำ�ถาม วิทิ ยาศาสตร์์ และการอภิิปรายเกี่�ยวกัับประเด็น็ ต่่าง ๆ 3. การใช้้วิจิ ารณญาณ 2. การใช้้วิิจารณญาณ ความใจกว้า้ งและการยอมรับั 4. ความใจกว้า้ ง ความเห็็นต่่างจากการร่่วมอภิปิ ราย และการตอบ 5. การยอมรัับความเห็็นต่า่ ง คำำ�ถามโดยมีีหลัักฐานหรือื เหตุุผลสนับั สนุนุ 6. ความมุ่�งมั่�นอดทน 3. ความมุ่�งมั่�นอดทนจากการปฏิบิ ัตั ิิกิจิ กรรม 13.5 สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

32 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแลก็ ซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 เฉลยแบบฝึกหัดท้ายบท 1. น�ำค�ำหรือข้อความที่ก�ำหนด มาเติมในช่องว่างให้สอดคล้องกับกระบวนการท่ีเกิดข้ึนในช่วง เวลาต่าง ๆ ตามวิวัฒนาการของเอกภพ และเรียงล�ำดับกระบวนการดังกล่าวตามล�ำดับ ววิ ัฒนาการของเอกภพ อะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลยี ม นวิ เคลียสของฮเี ลียม กาแล็กซีร่นุ แรก โปรตอนและนิวตรอน พลังงาน  ….........นวิ เคลยี สของฮเี ลียม.......… เกิดจากโปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกนั  ..................พลังงาน .................. เกดิ จากอนภุ าคและปฏิยานุภาครวมตัวกัน  .........โปรตอนและนวิ ตรอน........... เกดิ จากควารก์ บางชนิดรวมตัวกนั  ...........กาแล็กซีร่นุ แรก ............. เกดิ จากธาตไุ ฮโดรเจนและฮเี ลยี มรวมกนั  ...อะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียม....เกิดจากนิวเคลียสของไฮโดรเจนและนิวเคลียสของ ฮเี ลียมรวมกันกับอิเลก็ ตรอน สถาบันสง่ เสริมการสอนวทิ ยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทท่ี 13 | เอกภพและกาแล็กซี 33 2. ให้นกั เรยี นพิจารณาข้อความต่อไปนีแ้ ลว้ เติมเครอื่ งหมาย √ ลงในช่องคำ� ตอบหน้าข้อความที่ ถกู หรือเคร่ืองหมาย × ลงในช่องคำ� ตอบหน้าข้อความที่ผดิ เครอ่ื งหมาย ขอ้ ความ  1. กาแลก็ ซีก�ำเนิดมาพรอ้ มกับเอกภพ  แนวคำ� ตอบ กาแลก็ ซีเกิดหลังเอกภพ 1,000 ลา้ นปี  2. อุณหภมู ิของเอกภพลดลง หลังจากกำ� เนดิ ของเอกภพ 3. อะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียมเกิดข้ึนต้ังแต่เวลา 10-32 วินาที   หลังบิกแบง  แนวค�ำตอบ อะตอมของไฮโดรเจนและฮีเลียมเกิดในช่วง 300,000 ปี   หลังบกิ แบง 4. ไมโครเวฟพ้ืนหลังจากอวกาศเป็นคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าที่หลงเหลืออยู่  จากกำ� เนดิ เอกภพ 5. อณุ หภมู เิ ฉลยี่ ของเอกภพในปจั จบุ นั สอดคลอ้ งกบั อณุ หภมู ขิ องไมโครเวฟ พน้ื หลงั จากอวกาศ 6. ความสััมพัันธ์์ระหว่่างความเร็็วในการเคลื่�อนที่�ของกาแล็็กซีีออกจาก ผู้้�สัังเกตกัับระยะห่่างของกาแล็็กซีีจากผู้้�สัังเกต เป็็นส่่วนหนึ่�งของ หลักั ฐานที่�สนัับสนุนุ ทฤษฎีบี ิกิ แบง 7. กาแล็กซีรุ่นแรกเกิดจากการรวมตัวกันของธาตุไฮโดรเจนและฮีเลียม ท่ีเกิดจากบิกแบง 8. ระบบสรุ ยิ ะอยทู่ บ่ี รเิ วณใจกลางกาแล็กซีทางช้างเผอื ก แนวคำำ�ตอบ ระบบสุุริิยะอยู่�ที่�บริิเวณจานของกาแล็็กซีีทางช้้างเผืือก โดยอยู่่�ห่า่ งจากนิวิ เคลีียสประมาณ 30,000 ปีแี สง 9. มนุษย์สามารถสังเกตเห็นกาแล็กซีทางช้างเผือกได้ทั้งหมดจากโลกด้วย ตาเปลา่ แนวค�ำตอบ มนุษย์สังเกตเห็นเพียงบางส่วนของกาแล็กซีทางช้างเผือก โดยจะเหน็ ชัดเจนบริเวณใจกลางกาแลก็ ซีทางช้างเผอื ก สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

34 บทที่ 13 | เอกภพและกาแล็กซี โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 3. อุณุ หภูมู ิขิ องเอกภพในช่ว่ งแรกแตกต่า่ งจากอุณุ หภูมู ิขิ องเอกภพในปัจั จุบุ ันั อย่า่ งไร เพราะเหตุใุ ด แนวคำำ�ตอบ อุุณหภููมิิของเอกภพในปััจจุุบัันลดลงจากอุุณหภููมิิเอกภพในช่่วงแรก เนื่ �องจากเอกภพมีีการขยายตััว 4. ถ้้าหากมีีใครกล่่าวว่่า “ดาวฤกษ์์ทั้�งหมดที่�เห็็นบนท้้องฟ้้าด้้วยตาเปล่่าเป็็นดาวฤกษ์์ที่�อยู่�ใน กาแล็ก็ ซีที างช้า้ งเผืือก” นักั เรีียนเห็็นด้ว้ ยหรืือไม่่ เพราะเหตุใุ ด แนวคำำ�ตอบ เห็็นด้ว้ ย เพราะกาแล็็กซีีทางช้้างเผืือกมีขี นาดใหญ่่มากเมื่�อเทีียบกัับโลก ดังั นั้�น ด า ว ฤ ก ษ์ ์ ทั้ � ง ห ม ด ที่ � เ ห็็ น บ น ท้ ้ อ ง ฟ้ ้ า จึึ ง เ ป็ ็ น ด า ว ฤ ก ษ์ ์ ที่ � อ ยู่ � ใ น ก า แ ล็็ ก ซีี ท า ง ช้ ้ า ง เ ผืื อ ก และเราไม่่สามารถ สังั เกตเห็น็ ดาวฤกษ์์ในกาแล็ก็ ซีีอื่�นได้้เพราะดาวฤกษ์เ์ หล่า่ นั้�นอยู่�ไกลมาก 5. ทางช้า้ งเผืือกกัับกาแล็็กซีที างช้า้ งเผือื ก เกี่�ยวข้้องกัันอย่า่ งไร แนวคำำ�ตอบ ทางช้า้ งเผือื กประกอบด้ว้ ยดาวฤกษ์ท์ี่�เป็น็ เพียี งส่ว่ นหนึ่�งของกาแล็ก็ ซีที างช้า้ งเผือื ก โดยมีลี ักั ษณะเป็น็ แนวฝ้า้ ขาวพาดผ่่านกลุ่�มดาวต่า่ ง ๆ สถาบนั สง่ เสริมการสอนวิทยาศาสตรแ์ ละเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เล่ม 5 บทที่ 14 | ดาวฤกษ์ 35 14บทที่ | ดาวฤกษ์ (Stars) ipst.me/10870 ผลการเรียนรู้ 1. อธบิ ายกระบวนการเกดิ ดาวฤกษ์โดยแสดงการเปล่ียนแปลงความดนั อุณหภูมิ ขนาด จากดาวฤกษ์ ก่อนเกดิ จนเปน็ ดาวฤกษ์ 2. อธบิ ายกระบวนการสรา้ งพลงั งานของดาวฤกษแ์ ละผลทเ่ี กดิ ขนึ้ โดยวเิ คราะหป์ ฏกิ ริ ยิ าลกู โซโ่ ปรตอน- โปรตอน และวฏั จกั รคารบ์ อน-ไนโตรเจน-ออกซเิ จน 3. ระบุปจั จยั ท่ีส่งผลต่อความสอ่ งสว่างของดาวฤกษ์ และอธิบายความสัมพันธ์ระหวา่ งความสอ่ งสว่าง กับโชตมิ าตรของดาวฤกษ์ 4. อธิบายความสัมพนั ธ์ระหว่างสี อณุ หภูมิผิวและสเปกตรมั ของดาวฤกษ์ 5. อธิบายวิธีการหาระยะทางของดาวฤกษ์ด้วยหลักการแพรัลแลกซ์ พร้อมค�ำนวณหาระยะทางของ ดาวฤกษ์ 6. อธบิ ายลำ� ดบั วิวฒั นาการท่ีสัมพันธ์กบั มวลตั้งตน้ และวิเคราะห์การเปลย่ี นแปลงสมบัตบิ างประการ ของดาวฤกษ์ในลำ� ดับววิ ฒั นาการจากแผนภาพเฮิร์ตซปรุง-รสั เซลล์ สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

36 บทท่ี 14 | ดาวฤกษ์ โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 การวิเคราะห์ผลการเรยี นรู้ ผลการเรยี นรู้ 1. อธบิ ายกระบวนการเกดิ ดาวฤกษโ์ ดยแสดงการเปลย่ี นแปลงความดนั อณุ หภมู ิ ขนาด จากดาวฤกษ์ ก่อนเกดิ จนเป็นดาวฤกษ์ 2. อธิบายกระบวนการสร้างพลังงานของดาวฤกษ์และผลที่เกิดข้ึน โดยวิเคราะห์ปฏิกิริยาลูกโซ่ โปรตอน-โปรตอน และวัฏจกั รคารบ์ อน-ไนโตรเจน-ออกซเิ จน 3. ระบปุ จั จยั ทส่ี ง่ ผลตอ่ ความสอ่ งสวา่ งของดาวฤกษ์ และอธบิ ายความสมั พนั ธร์ ะหวา่ งความสอ่ งสวา่ ง กับโชตมิ าตรของดาวฤกษ์ 4. อธิบายความสัมพันธ์ระหวา่ งสี อณุ หภมู ผิ วิ และสเปกตรัมของดาวฤกษ์ 5. อธิบายวธิ กี ารหาระยะทางของดาวฤกษ์ด้วยหลักการแพรลั แลกซ์ พร้อมค�ำนวณหาระยะทางของ ดาวฤกษ์ 6. อธบิ ายลำ� ดบั ววิ ฒั นาการของดาวฤกษท์ ส่ี มั พนั ธก์ บั มวลตง้ั ตน้ และวเิ คราะหก์ ารเปลย่ี นแปลงสมบตั ิ บางประการของดาวฤกษ์ในล�ำดบั วิวัฒนาการจากแผนภาพเฮิร์ตซปรงุ -รัสเซลล์ จุดประสงคก์ ารเรียนรู้ 1. ระบุ และอธิบายปจั จยั ทสี่ ่งผลต่อความสอ่ งสว่างของดาวฤกษ์ 2. อธิบายความสัมพนั ธ์ระหว่างความสอ่ งสว่างกับโชติมาตรของดาวฤกษ์ 3. อธบิ ายวธิ กี ารหาระยะทางของดาวฤกษ์โดยใชห้ ลกั การแพรัลแลกซ์ 4. คำ� นวณหาระยะทางของดาวฤกษ์โดยใชห้ ลกั การแพรลั แลกซ์ 5. อธบิ ายความสัมพันธร์ ะหว่างสี อุณหภูมผิ ิว และสเปกตรัมของดาวฤกษ์ 6. สบื ค้นข้อมลู และอธบิ ายการเปลีย่ นแปลงความดัน อุณหภมู ิ ขนาด จากดาวฤกษ์ก่อนเกิดจนเปน็ ดาวฤกษ์ 7. อธิบายกระบวนการสร้างพลังงานของดาวฤกษ์และผลท่ีเกิดข้ึนโดยวิเคราะห์ปฏิกิริยาลูกโซ่ โปรตอน-โปรตอน และวฏั จกั รคาร์บอน-ไนโตรเจน-ออกซิเจน 8. สืบค้นข้อมูล อธบิ ายล�ำดับววิ ัฒนาการของดาวฤกษท์ ี่สัมพนั ธก์ ับมวลตัง้ ต้น 9. วิเคราะห์การเปล่ียนแปลงสมบัติบางประการของดาวฤกษ์ในล�ำดับวิวัฒนาการจากแผนภาพ เฮริ ์ตซปรุง-รสั เซลล์ สถาบันส่งเสรมิ การสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี

โลก ดาราศาสตร์ และอวกาศ เลม่ 5 บทท่ี 14 | ดาวฤกษ์ 37 ทกั ษะกระบวนการทาง ทกั ษะแหง่ ศตวรรษท่ี 21 จติ วทิ ยาศาสตร์ วทิ ยาศาสตร์ 1. การหาความสัมพันธ์ของ 1. การสื่อสารสารสนเทศและ 1. การใช้วิจารณญาณ สเปซกับเวลา การรู้เทา่ ทันสื่อ 2. ความใจกว้าง 2. การใชจ้ ำ� นวน 2. ความร่วมมือ การท�ำงาน 3. ความอยากรอู้ ยากเหน็ 3. การสังเกต เปน็ ทมี และภาวะผูน้ ำ� 4. การเหน็ คณุ คา่ ทางวทิ ยาศาสตร์ 3. การคิดอย่างมีวิจารณญาณ 5. ความสนใจในวิทยาศาสตร์ และการแกป้ ัญหา สถาบันส่งเสริมการสอนวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี