บทที่ 7 ระบบสุริยะ

ระบบสุริยะ

 

กำเนิดระบบสุริยะ

 

 

    ระบบสุริยะเกิดจากกลุ่มฝุ่นและก๊าซในอวกาศซึ่งเรียกว่า “โซลาร์เนบิวลา” (Solar Nebula) รวมตัวกันเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว (นักวิทยาศาสตร์คำนวณจากอัตราการหลอมรวมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมภายในดวงอาทิตย์) เมื่อสสารมากขึ้น แรงโน้มถ่วงระหว่างมวลสารมากขึ้นตามไปด้วย กลุ่มฝุ่นก๊าซยุบตัวหมุนเป็นรูปจานตามหลักอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม ดังภาพที่ 1 แรงโน้มถ่วงที่ใจกลางสร้างแรงกดดันมากทำให้ก๊าซมีอุณหภูมิสูงพอที่จุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน หลอมรวมอะตอมของไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม ดวงอาทิตย์จึงถือกำเนิดเป็นดาวฤกษ์

 

 

    วัสดุชั้นรอบนอกของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิต่ำกว่า ยังโคจรไปตามโมเมนตัมที่มีอยู่เดิม รอบดวงอาทิตย์เป็นชั้นๆ มวลสารของแต่ละชั้นพยายามรวมตัวกันด้วยแรงโน้มถ่วง ด้วยเหตุนี้ดาวเคราะห์จึงถือกำเนิดขึ้นเป็นรูปทรงกลม           เนื่องจากมวลสารพุ่งใส่กันจากทุกทิศทาง  อิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงทำให้วัสดุที่อยู่รอบๆพยายามพุ่งเข้าหาดาวเคราะห์  ถ้าทิศทางของการเคลื่อนที่มีมุมลึกพอ ก็จะพุ่งชนดาวเคราะห์ทำให้ดาวเคราะห์นั้นมีขนาดใหญ่ขึ้น เนื่องจากมวลรวมกัน แต่ถ้ามุมของการพุ่งชนตื้นเกินไป ก็จะทำให้แฉลบเข้าสู่วงโคจร และเกิดการรวมตัวต่างหากกลายเป็นดวงจันทร์บริวาร ดังเราจะเห็นได้ว่า ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดี จะมีดวงจันทร์บริวารหลายดวงและมีวงโคจรหลายชั้น เนื่องจากมีมวลสารมากและแรงโน้มถ่วงมหาศาล ต่างกับดาวพุธซึ่งมีขนาดเล็กมีแรงโน้มถ่วงน้อยไม่มีดวงจันทร์บริวารเลย วัสดุที่อยู่โดยรอบจะพุ่งเข้าหาดวงอาทิตย์เพราะมีแรงโน้มถ่วงมากกว่าเยอะ

 

 

 องค์ประกอบของระบบสุริยะ

     ดวงอาทิตย์ (The Sun) เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงตำแหน่งศูนย์กลางของระบบสุริยะและเป็นศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง ทำให้ดาวเคราะห์และบริวารทั้งหลายโคจรล้อมรอบ

 

    ดาวเคราะห์ชั้นใน (Inner Planets) เป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็ก มีความหนาแน่นสูงและพื้นผิวเป็นของแข็ง ซึ่งส่วนใหญ่เป็นธาตุหนัก มีบรรยากาศอยู่เบาบาง ทั้งนี้เนื่องจากอิทธิพลจากความร้อนของ
ดวงอาทิตย์และลมสุริยะ ทำให้ธาตุเบาเสียประจุ ไม่สามารถดำรงสถานะอยู่ได้ ดาวเคราะห์ชั้นในบางครั้งเรียกว่า ดาวเคราะห์พื้นแข็ง “Terrestrial Planets"เนื่องจากมีพื้นผิวเป็นของแข็งคล้ายคลึงกับโลก ดาวเคราะห์ชั้นในมี 4 ดวง คือ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร

 

     ดาวเคราะห์ชั้นนอก (Outer Planets) เป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ แต่มีความหนาแน่นต่ำ เกิดจากการสะสมตัวของธาตุเบาอย่างช้าๆ ทำนองเดียวกับการก่อตัวของก้อนหิมะ เนื่องจากได้รับอิทธิพลของ
ความร้อนและลมสุริยะจากดวงอาทิตย์เพียงเล็กน้อย ดาวเคราะห์พวกนี้จึงมีแก่นขนาดเล็กห่อหุ้มด้วยก๊าซจำนวนมหาสาร บางครั้งเราเรียกดาวเคราะห์ประเภทนี้ว่า ดาวเคราะห์ก๊าซยักษ์ (Gas Giants) หรือ Jovian Planets ซึ่งหมายถึงดาวเคราะห์ที่มีคุณสมบัติคล้ายดาวพฤหัสบดี ดาวเคราะห์ชั้นนอกมี 4 ดวงคือ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน

 

   ดวงจันทร์บริวาร (Satellites) โลกมิใช่ดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวที่มีดวงจันทร์เป็นบริวาร โลกมีบริวารชื่อว่า “ดวงจันทร์” (The Moon) ขณะที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นก็มีบริวารเช่นกัน เช่น ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์ขนาดใหญ่ 4 ดวงชื่อ ไอโอ (Io), ยูโรปา (Europa), กันนีมีด (ganymede) และคัลลิสโต (Callisto) ดาวเคราะห์และดวงจันทร์ถือกำเนิดขึ้นพร้อมๆ กัน เพียงแต่ดวงจันทร์มิได้รวมตัวกับดาวเคราะห์โดยตรง แต่ก่อตัวขึ้นภายในวงโคจรของดาวเคราะห์ เราจะสังเกตได้ว่า หากมองจากด้านบนของระบบสุริยะ จะเห็นได้ว่า ทั้งดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์และดวงจันทร์ส่วนใหญ่ จะหมุนรอบตัวเองในทิศทวนเข็มนาฬิกา และโคจรรอบดวงทิตย์ในทิศทวนเข็มนาฬิกาเช่นกันหากมองจากด้านข้างของระบบสุริยะก็จะพบว่า ทั้งดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ และดวงจันทร์บริวาร จะอยู่ในระนาบที่ใกล้เคียงกับสุริยะวิถีมาก ทั้งนี้ก็เนื่องมาจากระบบสุริยะทั้งระบบ ก็กำเนิดขึ้นพร้อมๆ กัน โดยการยุบและหมุนตัว
ของจานฝุ่น 

 

   ดาวเคราะห์แคระ (Dwarf Planets) เป็นนิยามใหม่ของสมาพันธ์ดาราศาสตร์สากล (International Astronomical Union) ที่กล่าวถึง วัตถุขนาดเล็กที่มีรูปร่างคล้ายทรงกลม แต่มีวงโคจรเป็นรูปรี ซ้อนทับกับดาวเคราะห์ดวงอื่น และไม่อยู่ในระนาบของสุริยะวิถี ซึ่งได้แก่ ซีรีส พัลลาส พลูโต และดาวที่เพิ่งค้นพบใหม่ เช่น อีริส เซ็ดนา วารูนา เป็นต้น

นิยามของดาวเคราะห์

 

เมื่อวันที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2549 ที่ประชุมสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล ที่กรุงปราก สาธารณรัฐเช็ก ซึ่งประกอบด้วยนักดาราศาสตร์กว่า 2,500 คนจาก 75 ประเทศทั่วโลก ได้มีมติกำหนดนิยามใหม่ของดาวเคราะห์ ดังนี้

1. เป็นดาวที่โคจรรอบดาวฤกษ์ ซึ่งในที่นี้หมายถึงดวงอาทิตย์ แต่ไม่ใช่ดาวฤกษ์ และไม่ใช่ดวงจันทร์บริวาร
2. มีมวลมากพอที่จะมีแรงโน้มถ่วงดึงดูดตัวเองให้อยู่ในสภาวะสมดุลอุทกสถิต หรือรูปร่างใกล้เคียงกับทรงกลม
3. มีวงโคจรที่ชัดเจนและสอดคล้องกับดาวเคราะห์ข้างเคียง
4. มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย 500 ไมล์ (804.63 กิโลเมตร)

นิยามใหม่นี้ส่งผลให้ ดาวพลูโต และดาวอีรีส ซึ่งเคยนับเป็นดาวเคราะห์ดวงที่ 9 และ 10 ถูกปลดออกจากการเป็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ คงเหลือดาวเคราะห์เพียง 8 ดวง เนื่องจากดาวพลูโตไม่สามารถควบคุมแรงดึงดูด และวงโคจรของสิ่งต่างๆ ที่อยู่นอกระบบสุริยะ ทั้งยังมีวงโคจรที่ไม่สอดคล้องกับดาวเคราะห์ข้างเคียง และให้ถือว่าดาวพลูโตเป็น ดาวเคราะห์แคระซึ่งมีลักษณะคล้ายกับวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ

สะเก็ดดาว

     (อังกฤษ: meteoroid) คือ เศษวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ มีขนาดตั้งแต่ก้อนหินขนาดใหญ่ลงไปถึงผงฝุ่น เมื่อสะเก็ดดาวเคลื่อนที่เข้าสู่บรรยากาศของโลก (หรือของดาวเคราะห์อื่น) ทำให้เกิดความร้อนและแสงสว่างมองเห็นเป็นดาวตก คนทั่วไปมักเข้าใจว่าแสงสว่างนี้เกิดจากความเสียดทานระหว่างสะเก็ดดาวกับบรรยากาศ แต่ในความเป็นจริง กระบวนการหลักของการเกิดดาวตก คือ การแตกตัวเป็นไอออน (ionization) ของอนุภาคในบรรยากาศ หากสะเก็ดดาวมีขนาดใหญ่ วัตถุที่ตกลงถึงพื้นดิน เรียกว่า อุกกาบาต (meteorite) สะเก็ดดาวที่ลุกไหม้จนหมดในชั้นบรรยากาศของโลกเรียกว่า ดาวตก หรือ ผีพุ่งไต้ (meteor) ดาวตกที่สว่างมาก ๆ คือสว่างกว่าดาวศุกร์ อาจเรียกว่าลูกไฟ (fireball) สะเก็ดดาวจำนวนมากเป็นส่วนหนึ่งอยู่ในฝนดาวตก

การแบ่งกลุ่มดาวเคราะห์โดยการแบ่งตามวงทางโคจร

 

 

 

 

 

  - ดาวเคราะห์วงใน (Interior planets) หมายถึงดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าโลก ได้แก่ดาวพุธ และดาวศุกร์

  - ดาวเคราะห์วงนอก (Superior planets) หมายถึง ดาวเคราะห์ที่อยู่ถัดจากโลกออกไป ได้แก่  ดาวอังคาร  ดาวพฤหัสบดี  ดาวเสาร์  ดาวยูเรนัส  ดาวเนปจูน  และดาวพลูโต

การแบ่งกลุ่มดาวเคราะห์ตามองค์ประกอบ

• ดาวเคราะห์ช้ันใน (Inferior Planets) หมายถึง ดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าโลก ได้แก่ ดาวพุธ และดาวศุกร์ เราจึงมองเห็นเคราะห์จึงมองเห็นดาวเคราะห์วงในอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ เหนือขอบฟ้าด้านทิศตะวันตกเวลาพลบค่ำ หรือเหนือขอบฟ้าด้านทิศตะวันออกเวลารุ่งเช้าเท่านั้น โดยดาวพุธจะห่างจากดวงอาทิตย์ไม่เกิน 28° และดาวศุกร์อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ไม่เกิน 44° (Greatest elongation) ดังภาพที่ 1 เมื่อใช้กล้องโทรทรรศน์ส่องดู ดาวเคราะห์ทั้งสองจะปรากฏให้เห็นเป็นเสี้ยวสว่างซึ่งมีขนาดเปลี่ยนไปในแต่ละคืน ขึ้นอยู่กับระยะห่างจากโลก และแสงเงาจากดวงอาทิตย์ ดังภาพที่ 2

ดาวเคราะห์วงนอก (Superior Planets) หมายถึง ดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลดวงอาทิตย์มากกว่าโลก ได้แก่ ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ดาวเคราะห์ชั้นนอกสามารถปรากฏให้เห็นตอนกลางคืนในช่วงเวลาใดก็ได้ ไม่จำเป็นต้องอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์เวลาขึ้นหรือตก เมื่อส่องดูด้วยกล้องโทรทรรศน์จะเห็นว่า ดาวเคราะห์ชั้นนอกปรากฏให้เห็นเป็นวงค่อนข้างกลมและมีขนาดค่อนข้างคงที่ เนื่องจากอยู่ไกลจากโลกมากว่าดวงอาทิตย์ จึงหันด้านที่สะท้อนแสงอาทิตย์เข้าสู่โลกเสมอ

        -ในยุคอวกาศ นักดาราศาสตร์จำแนกประเภทดาวเคราะห์ ตามลักษณะทางกายภาพซึ่งได้ข้อมูลมาจากยานอวกาศ ซึ่งแบ่งออกเป็นดาวเคราะห์ชั้นในและดาวเคราะห์ชั้นนอก

 

ลมสุริยะ และ พายุสุริยะ
Solar Wind & Solar Storm

   ลมสุริยะ (solar wind) คืออนุภาคความเร็วสูงที่ถูกปล่อยมาจากดวงอาทิตย์ทุกทิศทุกทาง ตลอดเวลา หรืออาจถูกมองว่าเป็นอนุภาคที่หลุดออกมาจากชั้นโคโรนา (corona) ของดวงอาทิตย์ซึ่งมีอุณหภูมิสูง สู่บริเวณระหว่างดาวเคราะห์เนื่องจากลูกไฟนิวเคลียร์ฟิวชันดวงอาทิตย์จะทำงานคือเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันอย่างต่อเนื่องอยู่ได้ ส่วนที่เป็นเนื้อหรือเชื้อเพลิงนิวเคลียร์ต้องอยู่ในสภาพพลาสมา เป็นอนุภาคมีประจุไฟฟ้าและมีอุณหภูมิสูงมาก ดังนั้น สมบัติสำคัญของดวงอาทิตย์ที่มีผลต่อเรื่องของลมสุริยะและพายุสุริยะก็คือ ดวงอาทิตย์ทั้งดวง จึงเป็นดวงดาวที่มีสนามแม่เหล็กเข้มข้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง สภาพโดยรอบของดวงอาทิตย์ ความเร็วของลมสุริยะมีขนาดตั้งแต่ 200 ถึง 889 กิโลเมตรต่อชั่วโมง โดยเฉลี่ยประมาณ 400 กิโลเมตรต่อชั่วโมง

 

    พายุสุริยะ (อังกฤษ: Solar storm) เป็นปรากฏการณ์หนึ่งที่เกิดจากการที่ผิวดวงอาทิตย์ระเบิดขึ้นมาที่เรียกว่า "การระเบิดลุกจ้า" ซึ่งทำให้อนุภาคประจุไฟฟ้าพุ่งออกมาจำนวนมหาศาล ประจุไฟฟ้าที่พุ่งออกมานี้จะรบกวนระบบการสื่อสารมีผลทำให้การสื่อสารระยะไกลเป็นอัมพาต ทำให้เครื่องบินไม่สามารถติดต่อกับหอบังคับการได้ โทรศัพท์มือถือใช้งานไม่ได้รวมไปถึงดาวเทียมเสียหาย การทำนายความรุนแรงของพายุสุริยะสามารถทำได้โดยตรวจสอบจุดมืดดวงอาทิตย์ เนื่องจากจุดดำเกิดจากความแปรปรวนของสนามแม่เหล็ก เมื่อมีจุดมืดมากขึ้นก็จะส่งผลให้อนุภาคกระแสไฟฟ้าเพิ่มมากขึ้นส่งผลให้เกิดความรุนแรงเพิ่มมากขึ้น