เอกภพ

                                   เอกภพ

เอกภพ (Universe) หรือที่เรียกในภาษาทั่วไปว่า จักรวาล หมายถึงทั้งหมดทุกสรรพสิ่ง นักดาราศาสตร์พยายามศึกษาว่า เอกภพกว้างใหญ่เพียงใด มีกาแล็กซีอยู่จำนวนเท่าใด ปัจจุบันเราทราบว่า กาแล็กซีไม่ได้กระจายตัวกันในเอกภพ หากแต่อยู่รวมกลุ่มเป็นกระจุก กระจุกกาแล็กซีทั้งหลายกำลังเคลื่อนที่ออกจากโลกในทุกทิศทาง แสดงว่า เอกภพกำลังขายตัว  นักดาราศาสตร์ศึกษาอัตราการขยายตัวของเอกภพโดยใช้กฏของฮับเบิล แล้วคำนวณย้อนกลับพบว่า เอกภพมีอายุประมาณ 13,000 ล้านปี ซึ่งอธิบายโดยใช้ทฤษฎีบิกแบง

กาแล็กซี่

                             กาแล็กซี

ดาวไม่ได้อยู่กระจายไปในอวกาศ หากแต่อยู่ร่วมกันเป็นระบบเรียกว่า กาแล็กซี (Galaxy) หรือ ดาราจักร  กาแล็กซีของเรามีชื่อว่า กาแล็กซีทางช้างเผือก ที่เป็นเช่นนี้เป็นเพราะ สามารถมองเห็นเป็นทางสว่างอยู่บนท้องฟ้า ระบบสุริยะไม่ได้อยู่ที่ศูนย์กลางทางช้างเผือก เราจึงมองเห็นทางช้างเผือกมีความหนาแน่นไม่เท่ากัน  กาแล็กซีมีหลายรูปร่างต่างๆ กัน เช่น กาแล็กซีกังหัน กาแล็กซีรูปรี กาแล็กซีแต่ละประเภทมีประชากรดาวไม่เหมือนกัน

ดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ (The Sun) คือดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงศูนย์กลางของระบบสุริยะ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.4 ล้านกิโลเมตร หรือ 109 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางโลก อยู่ห่างจากโลก 149,600,000 กิโลเมตร หรือ 1 หน่วยดาราศาสตร์ (AU)  ดวงอาทิตย์มีมวลมากกว่าโลก 333,000 เท่า แต่มีความหนาแน่นเพียง 0.25 เท่าของโลก เนื่องจากมีองค์ประกอบเป็นไฮโดรเจน 74% ฮีเลียม 25% และธาตุชนิดอื่น 1% 

โครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์

• แก่นปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (Fusion core)​ อยู่ที่ใจกลางของดวงอาทิตย์ถึงระยะ 25% ของรัศมี แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ทำให้มวลสารของดาวกดทับกันจนอุณหภูมิที่ใจกลางสูงถึง 15 ล้านเคลวิน จุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันหลอมอะตอมของไฮโดรเจนให้กลายเป็นฮีเลียม และปลดปล่อยพลังงานออกมา 
• โซนการแผ่รังสี (Radiative zone) อยู่ที่ระยะ 25 - 70% ของรัศมี พลังงานที่เกิดขึ้นจากแก่นปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกนำขึ้นสู่ชั้นบนโดยการแผ่รังสีด้วยอนุภาคโฟตอน 
• โซนการพาความร้อน (Convection zone) อยู่ที่ระยะ 70 - 100% ของรัศมี พลังงานที่เกิดขึ้นไม่สามารถแผ่สู่อวกาศได้โดยตรง เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์เต็มไปด้วยแก๊สไฮโดรเจนซึ่งเคลื่อนที่หมุนวนด้วยกระบวนการพาความร้อน  พลังงานจากภายในจึงถูกพาออกสู่พื้นผิวด้วยการหมุนวนของแก๊สร้อนดังภาพที่ 2 

ดาวเนปจูน

ดาวเนปจูน

ดาวเนปจูน  (Neptune) ถูกค้นพบเนื่องจากนักดาราศาสตร์พบว่า ตำแหน่งของดาวยูเรนัสในวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ไม่ได้เป็นไปตามกฏของนิวตันจึงตั้งสมมติฐานว่า จะต้องมีดาวเคราะห์อีกดวงหนึ่งที่อยู่ไกลถัดออกไปมารบกวนวงโคจรของดาวยูเรนัส ในที่สุดดาวเนปจูนก็ถูกค้นพบโดย โจฮานน์ กัลเล ในปี พ.ศ.2389  ต่อมาในปี พ.ศ.2532 ยานวอยเอเจอร์ 2 พบว่า ดาวเนปจูนมีองค์ประกอบคล้ายคลึงกับดาวยูเรนัส คือ มีบรรยากาศเป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม และมีมีเทนเจือปนอยู่จึงมีสีน้ำเงิน ดาวเนปจูนมีขนาดเล็กกว่าดาวยูเรนัสเล็กน้อย แต่มีความหนาแน่นมากกว่า โดยที่แก่นของดาวเนปจูนเป็นของแข็งมีขนาดใกล้เคียงกับโลกของเรา  ในช่วงเวลาที่ยานวอยเอเจอร์ 2 เข้าใกล้ดาวเนปจูนได้ถ่ายภาพ จุดมืดใหญ่ (Great dark spot) ทางซีกใต้ของดาวมีขนาดใหญ่เกือบครึ่งหนึ่งของจุดแดงใหญ่บนดาวพฤหัสบดี (ประมาณเท่ากับเส้นผ่านศูนย์กลางของโลก) จุดมืดใหญ่นี้เป็นพายุหมุนเช่นเดียวกับจุดแดงใหญ่บนดาวพฤหัสบดี มีกระแสลมพัดแรงที่สุดในระบบสุริยะ ความเร็วลม 300 เมตร/วินาที หรือ 1,080 กิโลเมตรต่อชั่วโมง 

        ดาวเนปจูนมีวงแหวน 4 วง แต่ละวงมีความสว่างไม่มากนัก เพราะประกอบด้วยอนุภาคที่เป็นผงฝุ่นขนาดเล็ก จนถึงขนาดประมาณ 10 เมตร เช่นเดียวกับวงแหวนของดาวพฤหัสบดีและดาวยูเรนัส  ดาวเนปจูนมีดวงจันทร์บริวารที่ค้นพบแล้ว 13 ดวง ดวงจันทร์ดวงใหญ่ที่สุดชื่อ "ทายตัน" (Triton)  ทายตันเคลื่อนที่ในวงโคจรโดยมีทิศทางสวนกับการหมุนรอบตัวเองของดาวเนปจูน ซึ่งอาจเป็นเพราะถูกแรงโน้มถ่วงของดาวเนปจูนจับเป็นบริวารภายหลังจากการก่อตัวของระบบสุริยะ  นักดาราศาสตร์พยากรณ์ว่า ทายตันจะโคจรเข้าใกล้ดาวเนปจูนเรื่อยๆ และจะพุ่งเข้าชนดาวเนปจูนในที่สุด (อาจใช้เวลาเกือบ 100 ล้านปี)

ระยะทางเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ 4,498 ล้านกิโลเมตร

คาบวงโคจร                164.8 ปี  

ความรีของวงโคจร               0.0086

แกนเอียง                  29.58°

หมุนรอบตัวเองใช้เวลา    16.11 ชั่วโมง 

รัศมีของดาว                        24,764 กิโลเมตร

มวล                                    17.147 ของโลก

ความหนาแน่น            1.64 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร 

แรงโน้มถ่วง              10.71 เมตร/วินาที² 

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ ไฮโดรเจน ฮีเลียม

อุณหภูมิ                -214°C 

ดวงจันทร์ที่ค้นพบแล้ว 13 ดวง  

วงแหวนที่ค้นพบแล้ว 6 วง

ดาวยูเรนัส

ยูเรนัส 

ยูเรนัส (Uranus) ถูกค้นพบครั้งแรกโดย วิลเลี่ยม เฮอส์เชล ในปี พ.ศ.2534  สองร้อยปีต่อมา ยานวอยเอเจอร์ 2 ทำการสำรวจดาวยูเรนัสในปี พ.ศ. 2529 พบว่า บรรยากาศของดาวยูเรนัสประกอบด้วยไฮโดรเจน 83%, ฮีเลียม 15% และมีเทน 2% ดาวยูเรนัสมีสีฟ้าเนื่องจากแก๊สมีเทนดูดกลืนสีแดงและสะท้อนสีน้ำเงิน บรรยากาศมีลมพัดแรงมาก ลึกลงไปที่แก่นของดาวห่อหุ้มด้วยโลหะไฮโดรเจนเหลว  ขณะที่ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่มีแกนหมุนรอบตัวเองเกือบตั้งฉากกับระนาบสุริยวิถี แต่แกนของดาวยูเรนัสวางตัวเกือบขนานกับสุริยวิถี ดังนั้นอุณหภูมิบริเวณขั้วดาวจึงสูงกว่าบริเวณเส้นศูนย์สูตร ดาวยูเรนัสมีวงแหวนเช่นเดียวกับดาวเคราะห์ชั้นนอกดวงอื่นๆ วงแหวนของดาวยูเรนัสมีความสว่างไม่มาก เนื่องจากประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็ก มีขนาดตั้งแต่ฝุ่นผงจนถึง 10 เมตร  ดาวยูเรนัสมีดวงจันทร์บริวารอย่างน้อย 27 ดวง ดวงจันทร์ขนาดใหญ่ที่มีรูปร่างเป็นทรงกลม ได้แก่ มิรันดา แอเรียล อัมเบรียล ไทโอเบรอน

ระยะทางเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์   2,870 ล้านกิโลเมตร

คาบวงโคจร                  80 ปี  

ความรีของวงโคจร                  0.047

แกนเอียง                   97.86°

หมุนรอบตัวเองใช้เวลา       17.24 ชั่วโมง 

รัศมีของดาว                       25,559 กิโลเมตร

มวล                     14.371 ของโลก

ความหนาแน่น          1.32 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร 

แรงโน้มถ่วง             8.43 เมตร/วินาที² 

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ ไฮโดรเจน ฮีเลียม

อุณหภูมิ  -216°C 

ดวงจันทร์ที่ค้นพบแล้ว 27 ดวง  

วงแหวนที่ค้นพบแล้ว 13 วง

ดาวเสาร์

ดาวเสาร์

 ดาวเสาร์ (Saturn) เป็นดาวเคราะห์ที่รู้จักกันมาตั้งแต่ก่อนยุคประวัติศาสตร์ กาลิเลโอสังเกตดาวเสาร์ด้วยกล้องโทรทรรศน์เป็นครั้งแรกเมื่อปี พ.ศ. 2153  เขามองเห็นดาวเสาร์มีลักษณะเป็นวงรี จนกระทั่งปี พ.ศ.2202 คริสเตียน ฮอยเกนส์ พบว่าวงรีที่กาลิเลโอเห็นนั้นคือวงแหวนของดาวเสาร์  เป็นที่เชื่อกันว่าดาวเสาร์เป็นดาวเคราะห์เพียงดวงเดียวของระบบสุริยะที่มีวงแหวน จนกระทั่งต่อมาได้มีการส่งยานอวกาศไปค้นพบวงแหวนบางๆ รอบดาวพฤหัสบดี ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ดาวเสาร์ถูกสำรวจโดยยานไพโอเนียร์ 11 ในปี พ.ศ.2522 ตามด้วยยานวอยเอเจอร์ 1 ยานวอยเอเจอร์ 2 และยานแคสสินีในปี พ.ศ.2547 บรรยากาศของดาวเสาร์เป็น ไฮโดรเจน 75% ฮีเลียม 25% ปะปนไปด้วยน้ำ มีเทน แอมโมเนีย จำนวนเล็กน้อย แถบสีบนดาวเสาร์เกิดขึ้นจากการหมุนรอบตัวเองเร็วมาก จนทำให้เกิดการหมุนวนของชั้นบรรยากาศที่มีอุณหภูมิแตกต่างกัน จึงปรากฏเป็นแถบเข้มและจางสลับกันไป โครงสร้างภายในของดาวเสาร์มีลักษณะคล้ายคลึงกับของดาวพฤหัสบดี มีแกนกลางที่เป็นหินแข็ง ห่อหุ้มด้วยแมนเทิลชั้นในที่เป็นโลหะไฮโดรเจน และแมนเทิลชั้นนอกที่เป็นไฮโดรเจนและฮีเลียมเหลว

        ดาวเสาร์มีมวลมากจึงมีแรงโน้มถ่วงมาก สามารถดูดจับดาวเคราะห์น้อยและดาวหางมาเป็นบริวาร ได้เป็นจำนวนมาก ปัจจุบันมีดวงจันทร์ที่ถูกค้นพบแล้ว 62 ดวง ดวงจันทร์ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดคือ ไททัน  (Titan) มีขนาดใหญ่หว่าดาวพุธ

วงแหวนดาวเสาร์
        ดาวเสาร์อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ 10 AU จึงไม่ถูกรบกวนจากลมสุริยะจากดวงอาทิตย์ จึงไม่สูญเสียบรรยากาศชั้นนอกและมีมวลมาก มวลมากย่อมมีแรงโน้มถ่วงมาก สามารถดูดจับดาวหางที่โคจรผ่านเข้ามา  ดาวหางมีองค์ประกอบเป็นน้ำแข็งจึงเปราะมาก  เมื่อดาวหางเข้าใกล้ดาวเสาร์ แรงโน้มถ่วงมหาศาลจะทำให้เกิดแรงไทดัลภายในดาวหาง ด้านที่หันเข้าหาดาวเสาร์จะถูกแรงกระทำมากกว่าด้านอยู่ตรงข้าม ในที่สุดดาวหางไม่สามารถทนทานต่อแรงเครียดภายใน จึงแตกเป็นเศษเล็กเศษน้อยสะสมอยู่ในวงโคจรรอบดาวเสาร์และกลายเป็นวงแหวนในที่สุด ด้วยเหตุนี้วงแหวนของดาวเสาร์จึงประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมหาศาลซึ่งมีวงโคจรอิสระ มีขนาดตั้งแต่เซนติเมตรไปจนหลายร้อยเมตร ส่วนใหญ่ประกอบด้วยน้ำแข็ง ปะปนอยู่กับเศษหินเคลือบน้ำแข็ง วงแหวนของดาวเสาร์บางมาก แม้จะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางยาวถึง 250,000 กิโลเมตร แต่มีความหนาไม่ถึง 1.5 กิโลเมตร วงแหวนแต่ละชั้นมีชื่อเรียกตามอักษรภาษาอังกฤษ เช่น วงแหวนสว่าง (A และ B) และวงสลัว (C) ช่องระหว่างวงแหวน A และ B เรียกว่า ช่องแคสสินี (Cassini division )

ระยะทางเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ 1,427 ล้านกิโลเมตร

คาบวงโคจร                             29.4 ปี  

ความรีของวงโคจร                   0.054

แกนเอียง                                   26.73°

หมุนรอบตัวเองใช้เวลา          10.66 ชั่วโมง

รัศมีของดาว                            60,268 กิโลเมตร

มวล                                       95.16 ของโลก

ความหนาแน่น                       0.7 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร (น้อยกว่าน้ำ) 

แรงโน้มถ่วง                           7.2 เมตร/วินาที² 

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ ไฮโดรเจน ฮีเลียม

อุณหภูมิ                                    -178°C 

ดวงจันทร์ที่ค้นพบแล้ว 62 ดวง ​

วงแหวนที่ค้นพบแล้ว 7 วง

ดาวพฤหัส

ดาวพฤหัสบดี

  ดาวพฤหัสบดี (Jupiter) เป็นวัตถุท้องฟ้าที่มีความสว่างมากเป็นอันดับที่ 4 รองจากดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวศุกร์  และเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์  ดาวพฤหัสบดีถูกสำรวจเป็นครั้งแรกโดยยานไพโอเนียร์ 10 ในปี พ.ศ.2516 ติดตามด้วย ไพโอเนียร์ 11, วอยเอเจอร์ 1, วอยเอเจอร์ 2, ยูลิซิส และกาลิเลโอ  ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์แก๊สซึ่งบรรยากาศหนาแน่น มีองค์ประกอบหลักเป็นไฮโดรเจน 90% และฮีเลียม 10% ปะปนด้วยมีเทน น้ำ และแอมโมเนียจำนวนเล็กน้อย ลึกลงไปด้านล่างเป็นแมนเทิลชั้นนอกซึ่งประกอบไปด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเหลว และแมนเทิลชั้นในที่ประกอบไปด้วยไฮโดรเจนซึ่งมีสมบัติเป็นโลหะ และแก่นกลางที่เป็นหินแข็งมีขนาดเป็น 2 เท่าของโลก

        ดาวพฤหัสบดีมีขนาดใหญ่กว่าโลกมาก แต่หมุนรอบตัวเองหนึ่งรอบใช้เวลาไม่ถึง 10 ชั่วโมง แรงหนีศูนย์กลางเหวี่ยงให้ดาวมีสัณฐานเป็นทรงแป้น  และทำให้การหมุนเวียนของชั้นบรรยากาศแบ่งเป็นแถบสีสลับกัน แถบเหล่านี้เป็นเซลล์การพาความร้อน (Convection cell) แถบสีอ่อนคืออากาศร้อนยกตัว แถบสีเข้มคืออากาศเย็นจมตัวลง นอกจากนั้นยังมีจุดแดงใหญ่ (Great Red Spot) เป็นรูปวงรีขนาดใหญ่ซึ่งมีอาณาบริเวณกว้าง 25,000 กิโลเมตร สามารถบรรจุโลกได้สองดวง จุดแดงใหญ่เป็นพายุหมุนซึ่งมีอายุมากกว่า 300 ปี 

        ปี พ.ศ.2552 ยานวอยเอเจอร์พบว่า ดาวพฤหัสบดีมีวงแหวนเช่นเดียวกับดาวเสาร์ แต่มีขนาดเล็กและบางกว่ามาก วงแหวนเหล่านี้ประกอบไปด้วยเศษหินและฝุ่นที่มีขนาดเล็ก แต่ไม่มีน้ำแข็งเป็นองค์ประกอบ จึงทำให้วงแหวนไม่สว่างมาก (หินและฝุ่นสะท้อนแสงอาทิตย์ได้ไม่ดีเท่ากับน้ำแข็ง)  ปัจจุบันพบว่า ดาวพฤหัสมีดวงจันทร์อย่างน้อย 62 ดวง แต่มีเพียง 4 ดวงที่เป็นดวงจันทร์ขนาดใหญ่และมีรูปร่างเป็นทรงกลม ได้แก่ ไอโอ ยุโรปา แกนีมีด และคัลลิสโต

  ดาวพฤหัสบดี (Jupiter) เป็นวัตถุท้องฟ้าที่มีความสว่างมากเป็นอันดับที่ 4 รองจากดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวศุกร์  และเป็นที่รู้จักกันมาตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์  ดาวพฤหัสบดีถูกสำรวจเป็นครั้งแรกโดยยานไพโอเนียร์ 10 ในปี พ.ศ.2516 ติดตามด้วย ไพโอเนียร์ 11, วอยเอเจอร์ 1, วอยเอเจอร์ 2, ยูลิซิส และกาลิเลโอ  ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์แก๊สซึ่งบรรยากาศหนาแน่น มีองค์ประกอบหลักเป็นไฮโดรเจน 90% และฮีเลียม 10% ปะปนด้วยมีเทน น้ำ และแอมโมเนียจำนวนเล็กน้อย ลึกลงไปด้านล่างเป็นแมนเทิลชั้นนอกซึ่งประกอบไปด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมเหลว และแมนเทิลชั้นในที่ประกอบไปด้วยไฮโดรเจนซึ่งมีสมบัติเป็นโลหะ และแก่นกลางที่เป็นหินแข็งมีขนาดเป็น 2 เท่าของโลก

        ดาวพฤหัสบดีมีขนาดใหญ่กว่าโลกมาก แต่หมุนรอบตัวเองหนึ่งรอบใช้เวลาไม่ถึง 10 ชั่วโมง แรงหนีศูนย์กลางเหวี่ยงให้ดาวมีสัณฐานเป็นทรงแป้น  และทำให้การหมุนเวียนของชั้นบรรยากาศแบ่งเป็นแถบสีสลับกัน แถบเหล่านี้เป็นเซลล์การพาความร้อน (Convection cell) แถบสีอ่อนคืออากาศร้อนยกตัว แถบสีเข้มคืออากาศเย็นจมตัวลง นอกจากนั้นยังมีจุดแดงใหญ่ (Great Red Spot) เป็นรูปวงรีขนาดใหญ่ซึ่งมีอาณาบริเวณกว้าง 25,000 กิโลเมตร สามารถบรรจุโลกได้สองดวง จุดแดงใหญ่เป็นพายุหมุนซึ่งมีอายุมากกว่า 300 ปี 

        ปี พ.ศ.2552 ยานวอยเอเจอร์พบว่า ดาวพฤหัสบดีมีวงแหวนเช่นเดียวกับดาวเสาร์ แต่มีขนาดเล็กและบางกว่ามาก วงแหวนเหล่านี้ประกอบไปด้วยเศษหินและฝุ่นที่มีขนาดเล็ก แต่ไม่มีน้ำแข็งเป็นองค์ประกอบ จึงทำให้วงแหวนไม่สว่างมาก (หินและฝุ่นสะท้อนแสงอาทิตย์ได้ไม่ดีเท่ากับน้ำแข็ง)  ปัจจุบันพบว่า ดาวพฤหัสมีดวงจันทร์อย่างน้อย 62 ดวง แต่มีเพียง 4 ดวงที่เป็นดวงจันทร์ขนาดใหญ่และมีรูปร่างเป็นทรงกลม ได้แก่ ไอโอ ยุโรปา แกนีมีด และคัลลิสโต

ระยะทางเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์ 778.41 ล้านกิโลเมตร

คาบวงโคจร                 11.86 ปี  

ความรีของวงโคจร            0.048

แกนเอียง                    3.12°

หมุนรอบตัวเองใช้เวลา           9.92 ชั่วโมง 

รัศมีของดาว                           71,492 กิโลเมตร

มวล                        317.82 ของโลก

ความหนาแน่น              1.33 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร 

แรงโน้มถ่วง                         20.87 เมตร/วินาที² 

องค์ประกอบหลักของบรรยากาศ ไฮโดรเจน ฮีเลียม

อุณหภูมิ  -148°C 

ดวงจันทร์ที่ค้นพบแล้ว 62 ดวง ​วงแหวน 3 วง