บทที่8

บทที่8 เทคโนโลยีอวกาศ

เทคโนโลยีอวกาศ

ความหมายของเทคโนโลยีอวกาศ

อวกาศ หมายถึง อาณาบริวเวณอันกว้างใหญ่ที่อยู่เลยชั้นบรรยากาศของโลกออกไป  ไม่สามารถระบุถึงขอบเขตได้อย่างชัดเจน  โดยปกติอวกาศเป็นที่ว่างเปล่า  มีความหนาแน่นน้อย  การศึกษาความรู้เกี่ยวกับอวกาศจำเป็นต้องใช้ความรู้ เครื่องมือ และกลวิธีทางวิทยาศาสตร์มาประยุกต์ปรับใช้ให้เกิดประโยชน์ ดังนั้น เทคโนโลยีอวกาศ จึงหมายถึง ระเบียบการนำความรู้ เครื่องและวิธีการต่าง ทางวิทยาศาสตร์มาปรับใช้ให้เหมาะสมกับการศึกษาทางด้านดาราศาสตร์  และอวกาศ  ตลอดจนสามารถนำมาประยุกต์ใช้ให้สอดคล้องกับทรัพยากรธรรมชาติ  และการดำรงชีวิตของมนุษย์ด้วย  เช่น  การนำเทคโนโลยีอวกาศมาใช้สำรวจและตรวจสอบสภาพอากาศของโลก เป็นต้น

ตัวอย่างเทคโนโลยีอวกาศ

จรวด 
เป็นเครื่องยนต์พลังสูงที่สามารถเพิ่มความเร็วจนสามารถส่งดาวเทียมหรือยานอวกาศออกไปโคจร รอบโลก ได้ ถ้าความเร็วของจรวดไม่สูงมากพอหัวจรวดจะตกกลับมายังผิวโลกคล้าย ๆ การเคลื่อนที่ของ ลูกกระสุนปืน

ดาวเทียม
ดาวเทียมหมายถึงวัตถุที่มนุษย์ส่งขึ้นไปโคจรรอบโลก แปลมาจากคำว่า Satellite ซึ่งปกติแปลว่าดาวบริวาร ดาวเทียมดวงแรกที่ขึ้นไปโคจรรอบโลกคือสปุตนิค 1 ซึ่งเป็นดาวเทียมของประเทศสหภาพโซเวียตรัสเซีย ส่งขึ้นไปเมื่อ 4 ตุลาคม พ.ศ. 2500 และดาวเทียมดวงแรกของสหรัฐอเมริกาคือเอ็กพลอเรอร์ 1 ซึ่งขึ้นไปเมื่อวันที่ 31 มกราคม พ.ศ. 2501 ปัจจุบันมีดาวเทียมหลายประเภทและทำหน้าที่ต่าง ๆ กัน เช่น ดาวเทียมที่ ใช้ประโยชน์ ในการติดต่อสื่อสารเรียกว่า ดาวเทียมสื่อสาร ดาวเทียมที่ใช้สำรวจทรัพยากรโลกเรียกว่า ดาวเทียมสำรวจพิภพ ดาวเทียมที่ถ่ายภาพและส่งข้อมูลเกี่ยวกับเมฆ ตลอดลมฟ้าอากาศ เรียกว่า ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา นอกจากนี้ยังมี ดาวเทียมดาราศาสตร์ ที่ใช้สำรวจศึกษาดวงดาวอีกมากมาย

              PALAPAของอินโดนีเซีย         THAICOMของประเทศไทย       COMSTARของอเมริกา

ยานอวกาศ
ยานอวกาศ หมายถึงยานที่ออกไปนอกโลก โดยมีมนุษย์ขึ้นไปด้วยพร้อมเครื่องมือและอุปกรณ์ สำหรับการสำรวจหรือไม่มีมนุษย์อวกาศขึ้นไป แต่มีอุปกรณ์และเครื่องมือทางวิทยาศาสตร์เท่านั้น จึงอาจแยกยานอวกาศออกเป็น 2 พวกคือ ยานอวกาศที่มีมนุษย์ขับคุม และยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์ขับคุม
ยานอวกาศของสหรัฐอเมริกาที่มีมนุษย์อวกาศขึ้นไปด้วยได้แก่ ยานอวกาศเมอร์คิวรี ส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปครั้งละ 1 คน ยานอวกาศเจมินีส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปครั้งละ 2 คน ยานอวกาศอะพอลโลส่งมนุษย์อวกาศขึ้นไปคราวละ 3 คน ยานอวกาศอะพอลโล 11 เป็นยานอวกาศที่นำมนุษย์ไปลงบนดวงจันทร์เป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 22 กรกฎาคม พ.ศ. 2512 ยานขนส่งอวกาศสามารถนำมนุษย์อวกาศหลายคนและสัมภาระต่าง ๆ รวมทั้งดาวเทียมขึ้นสู่อวกาศ แล้วนำนักบินอวกาศกลับสู่พื้นโลกได้คล้ายเครื่องร่อน
ยานอวกาศที่ไม่มีมนุษย์อวกาศขับคุมได้แก่ยานอวกาศที่ส่งไปสำรวจดาวดวงอื่น เช่น ยานเซอร์เวเยอร์ ซึ่งไปลงดวงจันทร์ ยานไวกิงไปลงดาวอังคาร ยานกาลิเลโอไปสำรวจดาวพฤหัสบดี ยานแมกเจลแลนสำรวจดาวศุกร์ ฯลฯ

ภาพแสดงปฏิบัติการของระบบขนส่งอวกาศ

สถานีอวกาศ
สถานีอวกาศ หมายถึงสถานีหรือสิ่งก่อสร้างซึ่งเคลื่อนรอบโลก เช่น สถานีอวกาศเมียร์ของรัสเซีย สถานีอวกาศฟรีดอมของสหรัฐอเมริกา โดยความร่วมมือขององค์การอวกาศยุโรป ญี่ปุ่น แคนาดาและรัสเซียการออกไปนอกโลก ความเร็วต่ำสุดที่จะพาดาวเทียมหรือยานอวกาศออกไปนอกโลกได้ต้องไม่ต่ำกว่า 7.91 กิโลเมตรต่อวินาที หรือ 28,476 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ถ้าออกไปเร็วมากกว่านี้ยานจะออกไปไกลจากผิวโลกมากขึ้น เช่น ถ้าไปเร็วถึง 38,880 กิโลเมตรต่อชั่วโมงจะไปอยู่สูงถึง 35,880 กิโลเมตร และเคลื่อนรอบโลกรอบละ 24 ชั่วโมง เร็วเท่ากับการหมุนรอบตัวเองของโลก ดาวเทียมที่อยู่ในวงจรเช่นนี้จะอยู่ค้างฟ้า ณ ที่เดิมตลอด 24 ชั่วโมง

ประโยชน์ของเทคโนโลยีอวกาศ

ปัจจุบันสิ่งประดิษฐ์ที่อาศสัยความรู้ทางด้านเทคโนโลยีอวกาศมีมากมายหลายชิ้น  โดยเฉพาะการสร้างดาวเทียมประเภทต่าง ๆ ขึ้นมาช่วยอำนวยประโยชน์ต่อการดำรงชีวิตของมนุษย์ในหลาย ๆ ด้าน ที่สำคัญ ได้แก่

การสื่อสาร
ดาวเทียมสื่อสาร  เป็นดาวเทียมที่ทำหน้าที่เป็นสถานีรับส่งคลื่นวิทยุเพื่อการสื่อสารและโทรคมนาคม  ทั้งที่เป็นการสื่อสารภายในประเทศและระหว่างประเทศ  ส่วนใหญ่ใช้สำรับกิจการโทรศัพท์  โทรเลข  โทรสาร  รวมทั้งการถ่ายทอดสัญญาณโทรทัศน์และสัญญาณวิทยุ

การพยากรณ์อากาศ
ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา  ทำหน้าที่ส่งสัญญาณภาพถ่ายทางอากาศที่ประกอบด้วยข้อมูลทางอุตุนิยมวิทยา  เช่น  จำนวนและชนิดของเมฆ  ความแปรปรวนของอากาศ  ความเร็วลม  ความชื้น  อุณหภูมิ  ทำให้สามารถเตือนภัยที่เกิดจากธรรมชาติต่าง ๆ ได้โดยเฉพาะการเกิดพายุ

การสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ
ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรธรรมชาติ  เป็นดาวเที่ยมที่ถูกใช้เป็นสถานีเคลื่อนที่สำรวจดูพื้นที่ผิวโลกและการเปลี่ยนแปลงต่าง ๆ ที่เกิดขึ้น  ทำให้ทราบข้อมูลทั้งทางด้านธรณีวิทยา  นิเวศวิทยา  เป็นประโยชน์ด้านการเกษตรและการอนุรักษ์ทรัพยากรธรรมชาติ

บทที่7

บทที่7 ระบบสุริยะ

ระบบสุริยะ

ส่วนใหญ่เป็นก๊าซ ยกเว้นดาวเคราะห์ดวงนอกสุด คือ ดาวพลูโตที่มีขนาดเล็ก และมีพื้นผิวเป็นของแข็ง

     ระบบสุริยะเกิดจากกลุ่มก๊าซและฝุ่นในอวกาศ ยุบรวมกันภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง เมื่อ 4,600 ล้านปีที่ผ่านมา ที่ใจกลางของกลุ่มก๊าซเกิดเป็นดาวฤกษ์ คือ ดวงอาทิตย์ เศษฝุ่น และก๊าซที่เหลือจากการเกิดเป็นดาวฤกษ์ เคลื่อนที่อยู่ล้อมรอบ เกิดการชน และรวมตัวกัน ภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ในช่วงเวลาหลายร้อยล้านปี จนในที่สุดก็กลายเป็นดาวเคราะห์บริวาร และวัตถุอื่นๆ ในระบบสุริยะ

                                                  ภาพที่ 2 กำเนิดระบบสุริยะ

– ระบบสุริยะมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 12,000 ล้านกิโลเมตร

– 99% ของเนื้อสารทั้งหมดของระบบสุริยะ รวมอยู่ที่ดวงอาทิตย์

ระบบสุริยะ ประกอบด้วยดวงอาทิตย์และวัตถุอื่นๆ ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ เช่น   ดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์น้อย ดาวหาง และดาวบริวาร โลกเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นลำดับที่ 3 โดยทั่วไป ถ้าให้ถูกต้องที่สุดควรเรียกว่า ระบบดาวเคราะห์ เมื่อกล่าวถึงระบบที่มีวัตถุต่างๆ โคจรรอบดาวฤกษ์

คำว่า “ระบบสุริยะ” ควรใช้เฉพาะกับระบบดาวเคราะห์ที่มีโลกเป็นสมาชิก และไม่ควรเรียกว่า “ระบบสุริยะจักรวาล” อย่างที่เรียกกันติดปาก เนื่องจากไม่เกี่ยวข้องกับคำว่า “จักรวาล” ตามนัยที่ใช้ในปัจจุบัน

วัตถุในระบบสุริยะ

ระบบสุริยะประกอบด้วยวัตถุจำนวนมากและมีอยู่หลากหลายประเภท บางอย่างไม่สามารถจำแนกได้อย่างชัดเจนอย่างที่เคยทำได้ในอดีต สารานุกรมวิกิพีเดียของแยกออกเป็นประเภทต่างๆ ดังนี้

ดวงอาทิตย์ เป็นดาวฤกษ์ที่มีชนิดสเปกตรัม G2 มีมวลประมาณ 99.86% ของทั้งระบบ

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ  มี 8 ดวง ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และ ดาวเนปจูน
– ดาวบริวาร คือ วัตถุที่โคจรรอบดาวเคราะห์
– ฝุ่นและอนุภาคขนาดเล็กอื่นๆ ที่ประกอบกันเป็นวงแหวนโคจรรอบดาวเคราะห์
– ขยะอวกาศที่โคจรรอบโลก เป็นชิ้นส่วนของจรวด ยานอวกาศ หรือดาวเทียมที่มนุษย์สร้างขึ้น
– ซากจากการก่อตัวของดาวเคราะห์ เป็นเศษฝุ่นที่จับตัวกันในยุคแรกที่ระบบสุริยะก่อกำเนิด อาจหมายรวมถึงดาวเคราะห์น้อยและดาวหาง

ดาวเคราะห์น้อย คือ วัตถุที่มีขนาดเล็กกว่าดาวเคราะห์ ส่วนใหญ่มีวงโคจรไม่เกินวงโคจรของดาวพฤหัสบดี อาจแบ่งได้เป็นกลุ่มและวงศ์ ตามลักษณะวงโคจร
– ดาวบริวารดาวเคราะห์น้อย คือ ดาวเคราะห์น้อยขนาดเล็กที่โคจรรอบดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดใหญ่กว่าหรืออาจมีขนาดพอๆ กัน
– ดาวเคราะห์น้อยทรอย คือ ดาวเคราะห์น้อยที่มีวงโคจรอยู่ในแนววงโคจรของดาวพฤหัสบดีที่จุด L4 หรือ L5 อาจใช้ชื่อนี้สำหรับดาวเคราะห์น้อยที่อยู่ที่จุดลากรางจ์ของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ด้วย

สะเก็ดดาว คือ ดาวเคราะห์น้อยที่มีขนาดเท่าก้อนหินขนาดใหญ่ลงไปถึงผงฝุ่น

ดาวหาง คือ วัตถุที่มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็ง มีวงโคจรที่มีความรีสูง โดยปกติจะมีจุดใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดอยู่ภายในวงโคจรของดาวเคราะห์วงใน และมีจุดไกลดวงอาทิตย์ที่สุดห่างไกลเลยวงโคจรของดาวพลูโต ดาวหางคาบสั้นมีวงโคจรใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่านี้ อย่างไรก็ตาม ดาวหางที่มีอายุเก่าแก่มักสูญเสียน้ำแข็งไปหมดจนกลายเป็นดาวเคราะห์น้อย ดาวหางที่มีวงโคจรเป็นรูปไฮเพอร์โบลา อาจมีกำเนิดจากภายนอกระบบสุริยะ

เซนทอร์ คือ วัตถุคล้ายดาวหางที่มีวงโคจรรีน้อยกว่าดาวหาง มักอยู่ในบริเวณระหว่างวงโคจรของดาวพฤหัสบดีและดาวเนปจูน

วัตถุทีเอ็นโอ คือ วัตถุที่มีกึ่งแกนเอกของวงโคจรเลยดาวเนปจูนออกไป อาจแบ่งย่อยเป็น
– วัตถุแถบไคเปอร์ มีวงโคจรอยู่ระหว่าง 30 ถึง 50 หน่วยดาราศาสตร์ คาดว่าเป็นที่กำเนิดของดาวหางคาบสั้น บางครั้งจัดดาวพลูโตเป็นวัตถุประเภทนี้ด้วย นอกเหนือจากการเป็นดาวเคราะห์ จึงเรียกชื่อวัตถุที่มีวงโคจรคล้ายดาวพลูโตว่าพลูติโน
– วัตถุเมฆออร์ต คือ วัตถุที่คาดว่ามีวงโคจรอยู่ระหว่าง 50,000 ถึง 100,000 หน่วยดาราศาสตร์ ซึ่งเชื่อว่าเป็นถิ่นกำเนิดของดาวหางคาบยาว

เซดนา วัตถุที่เพิ่งค้นพบเมื่อเร็วๆ นี้ ซึ่งมีวงโคจรเป็นวงรีสูงมาก ห่างดวงอาทิตย์ระหว่าง 76-850 หน่วยดาราศาสตร์ ไม่สามารถจัดอยู่ในประเภทใดได้ แม้ว่าผู้ค้นพบให้เหตุผลสนับสนุนว่ามันอาจเป็นส่วนหนึ่งของเมฆออร์ต

ฝุ่น  ซึ่งกระจัดกระจายอยู่ทั่วไปในระบบสุริยะ อาจเป็นสาเหตุของปรากฏการณ์แสงจักรราศี ฝุ่นบางส่วนอาจเป็นฝุ่นระหว่างดาวที่มาจากนอกระบบสุริยะ

ดาวเคราะห์

ดาวเคราะห์ (ภาษากรีก πλανήτης, planetes หรือ “ผู้พเนจร”) คือวัตถุขนาดใหญ่ที่โคจรรอบดาวฤกษ์ ก่อนทศวรรษ 1990 มีดาวเคราะห์ที่เรารู้จักเพียง 9 ดวง (ทั้งหมดอยู่ในระบบสุริยะ) ปัจจุบันเรารู้จักดาวเคราะห์ใหม่อีกมากกว่า 100 ดวง ซึ่งเป็นดาวเคราะห์นอกระบบ คือ โคจรรอบดาวฤกษ์ดวงอื่นที่ไม่ใช่ดวงอาทิตย์

     ทฤษฎีที่เป็นที่ยอมรับกันมากที่สุดในปัจจุบันกล่าวว่าดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นจากการยุบตัวลงของกลุ่มฝุ่นและแก๊ส พร้อมๆ กับการก่อกำเนิดดวงอาทิตย์ที่ใจกลาง ดาวเคราะห์ไม่มีแสงสว่างในตัวเอง สามารถมองเห็นได้เนื่องจากพื้นผิวสะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่ในระบบสุริยะมีดาวบริวารโคจรรอบ ยกเว้นดาวพุธและดาวศุกร์ และสามารถพบระบบวงแหวนได้ในดาวเคราะห์ขนาดใหญ่อย่างดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน มีเพียงดาวเสาร์เท่านั้นที่สามารถมองเห็นวงแหวนได้ชัดเจนด้วยกล้องโทรทรรศน์

นิยามของดาวเคราะห์
     เมื่อวันที่ 24 สิงหาคม พ.ศ. 2549 ที่ประชุมสหพันธ์ดาราศาสตร์สากล ที่กรุงปราก สาธารณรัฐเช็ก ซึ่งประกอบด้วยนักดาราศาสตร์กว่า 2500 คนจาก 75 ประเทศทั่วโลก ได้มีมติกำหนดนิยามใหม่ของดาวเคราะห์ ดังนี้

          1. ไม่ใช่ดาวฤกษ์
          2. ไม่ใช่จันทร์บริวาร
          3. มีแรงดึงดูดมากพอที่จะทำให้โครงสร้างของดาวเป็นทรงกลม
          4. เป็นดาวที่โคจรรอบดาวฤกษ์ ซึ่งในที่นี้หมายถึงดวงอาทิตย์
          5. มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางอย่างน้อย 500 ไมล์ (804.63 กิโลเมตร)

     นิยามใหม่นี้ส่งผลให้ ดาวพลูโต  ถูกปลดออกจากการเป็นดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ คงเหลือดาวเคราะห์เพียง 8 ดวง เนื่องจากดาวพลูโตไม่สามารถควบคุมแรงดึงดูดและวงโคจรของสิ่งต่างๆ ที่อยู่นอกระบบสุริยะ และให้ถือว่าดาวพลูโตเป็น ดาวเคราะห์แคระ ซึ่งมีลักษณะคล้ายกับวัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ

รายชื่อดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ  (เรียงตามระยะห่างเฉลี่ยจากดวงอาทิตย์)
– ดาวพุธ
– ดาวศุกร์
– โลก
– ดาวอังคาร
– ดาวพฤหัส
– ดาวเสาร์
– ดาวยูเรนัส
– ดาวเนปจูน

ดาวหาง

ดาวหาง (comet) คือ วัตถุชนิดหนึ่งในระบบสุริยะ มีส่วนที่ระเหิดเป็นไอ เมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดชั้นฝุ่นและก๊าซที่ฝ้ามัวล้อมรอบ และทอดเหยียดออกไปภายนอกจนดูเหมือนหาง

     ดาวหางประกอบด้วยสามส่วนใหญ่ ๆ คือ นิวเคลียส โคม่า และหาง

     นิวเคลียสของดาวหางเป็น “ก้อนน้ำแข็งสกปรก” ประกอบด้วยน้ำแข็ง คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน แอมโมเนีย และมีฝุ่นกับหินแข็งปะปนอยู่ด้วยกัน

     เมื่อดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ความร้อนจากดวงอาทิตย์ จะทำให้น้ำแข็งระเหิดเป็นไอ และปล่อยก๊าซออกมาเกาะกลุ่มเป็นทรงกลมขนาดมหึมาล้อมรอบนิวเคลียส เรียกว่า โคม่า ซึ่งโคม่าอาจมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางถึงหลายล้านกิโลเมตรก็ได้

     จากการศึกษาดาวหางในย่านความถี่อัลตราไวโอเลต พบว่า มีชั้นของไฮโดรเจนห่อหุ้มดาวหางอีกชั้นหนึ่ง ไฮโดรเจนเหล่านี้เกิดจากไอน้ำที่แตกตัวอันเนื่องมาจากรังสีจากดวงอาทิตย์

     ก๊าซและฝุ่นพุ่งเป็นลำออกจากนิวเคลียสในด้านที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์ หลังจากนั้นจะถูกลมสุริยะพัดให้ปลิวออกไปทางด้านหลัง

     หางของดาวหางยังแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ หางก๊าซ หรือ หางพลาสมา หรือ หางอิออน ประกอบด้วยอิออน และโมเลกุลที่ส่องสว่างโดยการเรืองแสง ถูกผลักออกไปโดยสนามแม่เหล็กในลมสุริยะ ดังนั้นความผันแปรของลมสุริยะ จึงมีผลต่อการเปลี่ยนรูปร่างของหางก๊าซด้วย หางก๊าซจะอยู่ในระนาบวงโคจรของดาวหาง และชี้ไปในทิศเกือบตรงข้ามดวงอาทิตย์พอดี หางอีกชนิดหนึ่งคือ หางฝุ่น ประกอบด้วยฝุ่นหรืออนุภาคอื่น ๆ ที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ถูกผลักออกจากดาวหางด้วยแรงดันของรังสี ในขณะที่ดาวหางใกล้ดวงอาทิตย์ หางของมันอาจยาวได้ถึงหลายร้อยล้านกิโลเมตร

     ดาวหางแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ ดาวหางคาบสั้น(short period comet)เป็นดาวหางที่มีคาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์น้อยกว่า 200 ปี เช่น ดาวหางฮัลลีย์(Halley)ซึ่งมีคาบการโคจร 76 ปี และดาวหางคาบยาว(long period comet) เป็นดาวหางที่มีคาบการโคจรมากกว่า 200 ปี

ดาวเคราะห์น้อย

ดาวเคราะห์น้อย คือวัตถุแข็งขนาดเล็กที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ในระบบสุริยะอยู่ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัส เชื่อว่าดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่เป็นซากที่หลงเหลือในจานดาวเคราะห์ก่อนเกิด ซึ่งไม่สามารถรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ได้ระหว่างการก่อกำเนิดระบบสุริยะ ดาวเคราะห์น้อยบางดวงมีดาวบริวาร เราสามารถพบดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากได้ภายในแถบดาวเคราะห์น้อย ซึ่งอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี

     ดาวหาง (comet) คือ วัตถุชนิดหนึ่งในระบบสุริยะ มีส่วนที่ระเหิดเป็นไอ เมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ทำให้เกิดชั้นฝุ่นและก๊าซที่ฝ้ามัวล้อมรอบ และทอดเหยียดออกไปภายนอกจนดูเหมือนหาง ดาวหางประกอบด้วยสามส่วนใหญ่ ๆ คือ นิวเคลียส โคม่า และหาง

     นิวเคลียสของดาวหางเป็น “ก้อนน้ำแข็งสกปรก” ประกอบด้วยน้ำแข็ง คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน แอมโมเนีย และมีฝุ่นกับหินแข็งปะปนอยู่ด้วยกัน

     เมื่อดาวหางเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ความร้อนจากดวงอาทิตย์ จะทำให้น้ำแข็งระเหิดเป็นไอ และปล่อยก๊าซออกมาเกาะกลุ่มเป็นทรงกลมขนาดมหึมาล้อมรอบนิวเคลียส เรียกว่า โคม่า ซึ่งโคม่าอาจมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางถึงหลายล้านกิโลเมตรก็ได้

     จากการศึกษาดาวหางในย่านความถี่อัลตราไวโอเลต พบว่า มีชั้นของไฮโดรเจนห่อหุ้มดาวหางอีกชั้นหนึ่ง ไฮโดรเจนเหล่านี้เกิดจากไอน้ำที่แตกตัวอันเนื่องมาจากรังสีจากดวงอาทิตย์

     ก๊าซและฝุ่นพุ่งเป็นลำออกจากนิวเคลียสในด้านที่หันเข้าหาดวงอาทิตย์ หลังจากนั้นจะถูกลมสุริยะพัดให้ปลิวออกไปทางด้านหลัหางของดาวหางยังแบ่งออกเป็น 2 ชนิด คือ หางก๊าซ หรือ หางพลาสมา หรือ หางอิออน ประกอบด้วยอิออน และโมเลกุลที่ส่องสว่างโดยการเรืองแสง ถูกผลักออกไปโดยสนามแม่เหล็กในลมสุริยะ ดังนั้นความผันแปรของลมสุริยะ จึงมีผลต่อการเปลี่ยนรูปร่างของหางก๊าซด้วยหางก๊าซจะอยู่ในระนาบวงโคจรของดาวหาง และชี้ไปในทิศเกือบตรงข้ามดวงอาทิตย์พอดี หางอีกชนิดหนึ่งคือ หางฝุ่น ประกอบด้วยฝุ่นหรืออนุภาคอื่น ๆ ที่เป็นกลางทางไฟฟ้า ถูกผลักออกจากดาวหางด้วยแรงดันของรังสี ในขณะที่ดาวหางใกล้ดวงอาทิตย์ หางของมันอาจยาวได้ถึงหลายร้อยล้านกิโลเมตร

     ดาวหางแบ่งได้เป็น 2 ประเภทคือ ดาวหางคาบสั้น(short period comet)เป็นดาวหางที่มีคาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์น้อยกว่า 200 ปี เช่น ดาวหางฮัลลีย์(Halley)ซึ่งมีคาบการโคจร 76 ปี และดาวหางคาบ

บทที่6

บทที่ 6 ดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ (star) คือวัตถุท้องฟ้าที่เป็นก้อนพลาสมาสว่างขนาดใหญ่ที่คงอยู่ได้ด้วยแรงโน้มถ่วง ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด คือ ดวงอาทิตย์ ซึ่งเป็นแหล่งพลังงานหลักของโลก เราสามารถมองเห็นดาวฤกษ์อื่น ๆ ได้บนท้องฟ้ายามราตรี หากไม่มีแสงจากดวงอาทิตย์บดบัง  ดาวฤกษ์ที่โดดเด่นที่สุดบนทรงกลมท้องฟ้าจะถูกจัดเข้าด้วยกันเป็นกลุ่มดาว และดาวฤกษ์ที่สว่างที่สุดจะได้รับการตั้งชื่อโดยเฉพาะ นักดาราศาสตร์ได้จัดทำบัญชีรายชื่อดาวฤกษ์เพิ่มเติมขึ้นมากมาย

ตลอดอายุขัยส่วนใหญ่ของดาวฤกษ์ มันจะเปล่งแสงได้เนื่องจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ฟิวชั่นที่แกนของดาว ซึ่งจะปลดปล่อยพลังงานจากภายในของดาว จากนั้นจึงแผ่รังสีออกไปสู่อวกาศ ธาตุเคมีเกือบทั้งหมดซึ่งเกิดขึ้นโดยธรรมชาติและหนักกว่าฮีเลียมมีกำเนิดมาจากดาวฤกษ์ทั้งสิ้น นักดาราศาสตร์สามารถระบุขนาดของมวล อายุ ส่วนประกอบทางเคมี และคุณสมบัติของดาวฤกษ์อีกหลายประการได้จากการสังเกตสเปกตรัม ความสว่าง และการเคลื่อนที่ในอวกาศ มวลรวมของดาวฤกษ์เป็นตัวกำหนดหลักในลำดับวิวัฒนาการและชะตากรรมในบั้นปลายของดาว ส่วนคุณสมบัติอื่นของดาวฤกษ์ แผนภาพคู่ลำดับระหว่างอุณหภูมิกับความสว่างของดาวฤกษ์จำนวนมาก ที่รู้จักกันในชื่อ ไดอะแกรมของแฮร์ทสชปรุง-รัสเซลล์ (H-R ไดอะแกรม) ช่วยทำให้สามารถระบุอายุและรูปแบบวิวัฒนาการของดาวฤกษ์ได้

ดาวฤกษ์ถือกำเนิดขึ้นจากเมฆโมเลกุลที่ยุบตัวโดยมีไฮโดรเจนเป็นส่วนประกอบหลัก รวมไปถึงฮีเลียม และธาตุอื่นที่หนักกว่าอีกจำนวนหนึ่ง เมื่อแก่นของดาวฤกษ์มีความหนาแน่นมากเพียงพอ ไฮโดรเจนบางส่วนจะถูกเปลี่ยนเป็นฮีเลียมผ่านกระบวนการนิวเคลียร์ฟิวชั่นอย่างต่อเนื่อง  ระบบดาวคู่และระบบดาวหลายดวงประกอบด้วยดาวฤกษ์สองดวงหรือมากกว่านั้นซึ่งยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงโน้มถ่วง และส่วนใหญ่มักจะโคจรรอบกันในวงโคจรที่เสถียร เมื่อดาวฤกษ์ในระบบดาวดังกล่าวสองดวงมีวงโคจรใกล้กันมากเกินไป ปฏิกิริยาแรงโน้มถ่วงระหว่างดาวฤกษ์อาจส่งผลกระทบใหญ่หลวงต่อวิวัฒนาการของพวกมันได้[4] ดาวฤกษ์สามารถรวมตัวกันเป็นส่วนหนึ่งอยู่ในโครงสร้างขนาดใหญ่ที่ยึดเหนี่ยวกันด้วยแรงโน้มถ่วง เช่น กระจุกดาว หรือ ดาราจักร ได้

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ทั้งหลายเกิดจากการยุบรวมตัวของ เนบิวลา หรือกล่าวได้อีกอย่างว่าเนบิวลาเป็นแหล่งกำเนิดของดาวฤกษ์ทุกประเภท แต่จุดจบของดาวฤกษ์จะต่างกัน ขึ้นอยู่

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์ที่มีมวลสารต่างๆกัน วาระสุดท้ายของดาวฤกษ์มวลสารมากกว่าดวงอาทิตย์มากๆจะเป็นหลุมดำมวลสารมากกว่าดวงอาทิตย์มาก จะกลายเป็นดาวนิวตรอน และวาระสุดท้ายดาวฤกษ์มวลสารน้อย

ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย เช่น ดวงอาทิตย์มีแสงสว่างไม่มากจะใช้เชื้อเพลิงในอัตราที่น้อย จึงมีชีวิตยาว และจบลงด้วยการไม่ระเบิด แต่จะกลายเป็นดาวแคระขาว สำหรับดาวฤกษ์ ที่มีมวลพอๆกับดวงอาทิตย์ จะมีช่วงชีวิตและการเปลี่ยนแปลงแบบเดียวกับดวงอาทิตย์

ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ มีมวลมาก สว่างมากจะใช้เชื้อเพลิงอย่างสิ้นเปลืองในอัตราสูงมากจึงมีช่วงชีวิตสั้นกว่า และจบชีวิตด้วยการระเบิดอย่างรุนแรง

จุดจบของดาวฤกษ์ที่มวลมาก คือการระเบิดอย่างรุนแรง ที่เรียกว่า ซูเปอร์โนวา (supernova) แรงโน้มถ่วง จะทำให้ดาวยุบตัวลงกลายเป็นดาวนิวตรอนหรือหลุมดำ ในขณะเดียวกันก็มีแรงสะท้อนที่ทำให้ส่วนภายนอกของดาวระเบิดเกิดธาตุหนักต่างๆ ซึ่งถูกสาด กระจายออกสู่อวกาศกลายเป็นส่วนประกอบของเนบิวลารุ่นใหม่ และเป็นต้นกำเนิดของดาวฤกษ์รุ่นต่อไป เช่นระบบสุริยะก็เกิดจากเนบิวลารุ่นหลัง ดวงอาทิตย์และบริวารจึงมีธาตุต่างๆทุกชนิด เป็นองค์ประกอบ ดังนั้น เนบิวลา ดาวฤกษ์ การระเบิดของดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ โลกของเรา สารต่างๆและชีวิตบนโลก จึงมีความสัมพันธ์กันอย่างลึกซึ้ง

กำเนิดและวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ทรงกลมขนาดใหญ่นี้ เกิดขึ้นเมื่อราว 5 ล้านล้านปีที่ผ่านมา

เริ่มต้นก่อกำเนิดจากองค์ประกอบสำคัญ คือ ไฮโดรเจน 71% และฮีเลียม 27% ส่วนอีก 2% เป็นธาตุอื่นๆ

ดวงอาทิตย์มีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางเท่ากับ 1.392 x 106 กิโลเมตร

ซึ่งมีขนาดใหญ่กว่าโลกของเราถึง 109 เท่า และมีปริมาตรเป็น 1.41 x 1018 ลูกบาศก์กิโลเมตร

ใหญ่กว่าโลกของเรามากมายหลายเท่าทีเดียว

ดวงอาทิตย์อยู่ห่างไกลจากโลกมาก ประมาณ 1.496 x 108 กิโลเมตร

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกของเรามากที่สุด มีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นก๊าซไฮโดรเจน ที่ใจกลาง ของดวงอาทิตย์ มีอุณหภูมิและแรงดันสูงมาก จนทำให้ก๊าซไฮโดรเจนหลอมรวมกันเป็นก๊าซฮีเลียม และแผ่พลังงาน ออกมาอย่างมหาศาล เป็นความร้อนและแสงสว่าง เราเรียกปฏิกิริยานี้ว่า ” ปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน ” พลังงานความร้อน และแสงสว่างจากดวงอาทิตย์นี้เอง ที่เอื้อให้เกิดสิ่งมีฃีวิตบนโลกของเรา

โครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ ประกอบไปด้วย

1. แกนกลาง มีอุณหภูมิสูงกว่า 15 ล้านองศาเซลเซียส

2. โชนการแผ่รังสี พลังงานความร้อนถ่ายทอดออกสู่ส่วนนอกในรูปแบบคลื่น

3. โซนการพารังสี อยู่เหนือโซนการแผ่รังสีพลังงานความร้อนในโซนนี้ถูกถ่ายทอด ออกสู่ ส่วนนอก โดยการเคลื่อนที่ของก๊าซ

4. โฟโตสเฟียร์ เป็นพื้นผิวของดวงอาทิตย์ อยู่เหนือโซนการพารังสี เราสังเกตพื้นผิวส่วนนี้ได้ในช่วงคลื่นแสง มีอุณหภูมิประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส

5. โครโมสเฟียร์ เป็นบริเวณที่อยู่เหนือขึ้นมาจากชั้นโฟโตสเฟียร์ มีอุณหภูมิสูงประมาณ10,000 องศาเซลเซียส

6. คอโรนา เป็นบรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์แผ่ออกไปในอวกาศหลายล้านกิโลเมตร มีอุณหภูมิสูงมากกว่า 1 ล้านองศาเซลเซียส

หากลองเอาโลกของเราไปวางไว้ข้างๆ ดวงอาทิตย์ เพียงไม่กี่วินาที มันก็จะระเหยเป็นไอเปลวไฮโดรเจน

ดวงอาทิตย์เป็นส่วนสำคัญที่สุดของระบบสุริยะ เป็นผู้ดึงดูดให้ดาวเคราะห์ทั้งเก้าดวงอยู่ในตำแหน่งที่เป็นอยู่และดวงอาทิตย์ยังให้แสงและความร้อนกับดาวเคราะห์นั้นด้วย

ดวงอาทิตย์มีกลุ่มความร้อนพุ่งขึ้นและตกลงมา ซึ่งแต่ละลูกนั้นมีขนาดใหญ่เท่ากับรัฐเท็กซัส

และมีความยาวถึง 1,600 กิโลเมตร ที่ใจกลางของนิวเคลียร์ อุณหภูมิสูงเท่ากับ 30 ล้านองศาฟาเรนไฮท์

แต่โลกของเราอยู่ระยะห่างราว 150 ล้านกิโลเมตร ตั้งอยู่ในระยะพอเหมาะ

ขณะที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นอาจจะเย็นจัดหรือร้อนจัดจนเกินไป หากว่าโลกของเรานั้นตั้งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์กว่านี้

มีผลทำให้น้ำในมหาสมุทรเหือดแห้งไป และหากไกลกว่านี้ โลกก็จะกลายเป็นเพียงดินแดนน้ำแข็งที่ไร้ร้างและไม่มีมนุษย์อาศัยอยู่ได้

ความส่องสว่างเเละโชติมาตรของดาวฤกษ์

ความส่องสว่าง(Brightness)ของดาวฤกษ์ เป็นพลังงานจากดาวฤกษ์ที่ปลดปล่อยออกมาในเวลา 1 วินาทีต่อหน่วยพื้นที่  มีหน่วยเป็นวัตต์ต่อตารางเมตร ค่าการเปรียบเทียบความสว่างของดาวฤกษ์ เรียกว่า อันดับความสว่าง (Magnitude) ดาวที่มีค่าโชติมาตรต่างกัน 1 จะมีความสว่างต่างกัน 2.512เท่า ดาวที่มีค่าโชติมาตรน้อยจะมีความสว่างมากกว่าดาวที่มีค่าโชติมาตรมาก

โชติมาตรของดาวฤกษ์ที่สังเกตได้จากโลก เรียกว่า โชติมาตรปรากฏ(Apparent magnitude) นำมาใช้เปรียบเทียบความสว่างที่แท้จริงของดาวฤกษ์ไม่ได้ นักดาราศาสตร์จึงกำหนดโชติมาตรสัมบูรณ์(Absolute magnitude) เป็นค่าโชติมาตรของดาวเมื่อดาวนั้นอยู่ห่างจากโลกเป็นระยะทางเท่ากับ 10 พาร์เซก หรือ 32.62 ปีแสง นำมาใช้เปรียบเทียบความสว่างของดาวฤกษ์ทั้งหลาย

สีและอุณหภูมิของดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ที่ปรากฏบนท้องฟ้าจะมีสีต่างกัน   เมื่อศึกษาอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์จะพบว่า    สีของดาวฤกษ์มีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์ด้วย นักดาราศาสตร์แบ่งชนิดของดาวฤกษ์ตามสีและอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์ได้ 7 ชนิด คือ O B A F G K และ M แต่ละชนิดจะมีสีและอุณหภูมิผิวดังตารางต่อไปนี้

สีของดาวฤกษ์นอกจากจะบอกอุณหภูมิของดาวฤกษ์แล้ว  ยังสามารถบอกอายุของดาวฤกษ์ด้วย ดาวฤกษ์ที่มีอายุน้อยจะมีอุณหภูมิที่ผิวสูงและมีสีน้ำเงิน ส่วนดาวฤกษ์ที่มีอายุมากใกล้ถึงจุดสุดท้ายของชีวิตจะมีสีแดงที่ เรียกว่า ดาวยักษ์แดง ดาวฤกษ์แต่ละดวงจะมีสิ่งที่เหมือนกัน คือ องค์ประกอบหลัก ได้แก่ ธาตุไฮโดรเจน และธาตุฮีเลียม พลังงานของดาวฤกษ์ทุกดวงเกิดจากปฏิกิริยาเทอร์มอนิวเคลียร์ที่แก่นกลาง ของดาว แต่สิ่งที่ต่างกันของดาวฤกษ์ ได้แก่ มวล อุณหภูมิผิว ขนาด อายุ ระยะห่างจากโลก สี ความสว่าง ธาตุที่เป็นองค์ประกอบ และวิวัฒนาการที่ต่างกัน

ระยะห่างของดาวฤกษ์

ดาวฤกษ์ส่วนใหญ่ที่เห็นบนท้องฟ้าอยู่ไกลมาก ดวงอาทิตย์และดาวพรอก ซิมาเซนเทอรีเป็นเพียงดาวฤกษ์สองดวงในบรรดาดาวฤกษ์หลายแสนล้านดวงที่ประกอบกันเป็นกาแล็กซี (Galaxy) กาแล็กซีหลายพันล้านกาแล็กซีรวมอยู่ในเอกภพ นักดาราศาสตร์จึงคิดค้นหน่วยวัดระยะทางที่เรียกว่า ปีแสง (light-year) ซึ่งเป็นระยะทางที่แสงใช้เวลาเดิน ทางเป็นเวลา 1 ปี แสงเดินทางด้วยความเร็วประมาณ 300,000  km/s  ดังนั้น ระยะทาง 1 ปีแสงจึงมีค่าเท่ากับ 9.5 ล้านล้านกิโลเมตร

นัก ดาราศาสตร์ได้พบวิธีที่จะวัดระยะห่างของดาวฤกษ์เหล่านี้โดยวิธีการใช้ แพรัลแลกซ์(Parallax)

แพรัลแลกซ์ คือการย้ายตำแหน่งปรากฏ ของวัตถุเมื่อผู้สังเกตุอยู่ในตำแหน่งต่างกัน

นักวิทยาศาสตร์ใช้ปรากฏการณ์แพรัลแลกซ์ในการวัดระยะทางของดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้เคียงกับเรา โดยการสังเกตดาวฤกษ์ดวงที่เราต้องการวัดระยะทางในวันที่โลกอยู่ด้านหนึ่งของดวงอาทิตย์ และสังเกตดาวฤกษ์ดวงนั้นอีกครั้งเมื่อโลกโคจรมาอยู่อีกด้านหนึ่งของดวงอาทิตย์ ในอีก 6 เดือนถัดไป นักดาราศาสตร์สามารถวัดได้ว่าดาวฤกษ์ดวงนั้นย้ายตำแหน่งปรากฏไปเท่าไรโดยเทียบกับดาวฤกษ์ที่อยู่เบื้องหลังซึ่งอยู่ห่างไกลเรามาก ยิ่งตำแหน่งปรากฏย้ายไปมากเท่าใด แสดงว่าดาวฤกษ์ดวงนั้นอยู่ใกล้เรามากเท่านั้น

เราไม่สามารถใช้วิธีแพรัลแลกซ์ในการวัดระยะห่างของดาวฤกษ์ที่มากกว่า 1,000 ปีแสง เพราะที่ระยะทางดังกล่าว การเปลี่ยนตำแหน่งของผู้สังเกตบนโลกจากด้านหนึ่งของดวงอาทิตย์ไปยังอีก ด้านหนึ่งของดวงอาทิตย์แทบจะมองไม่เห็นการย้ายตำแหน่งปรากฏของดาวฤกษ์

เนบิวลา  แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์

               เนบิวลา ( Nebula )เป็นกลุ่มเมฆหมอกของฝุ่น แก๊ส และพลาสมาในอวกาศ เดิมคำว่า “เนบิวลา” เป็นชื่อสามัญ ใช้เรียกวัตถุทางดาราศาสตร์ที่เป็นปื้นบนท้องฟ้าซึ่งรวมถึงดาราจักรที่อยู่ห่างไกลออกไปจากทางช้างเผือก

เนบิวลาดาวเคราะห์ (Planetary nebula) เนบิวลาดาวเคราะห์เป็นส่วนหนึ่งของวิวัฒนาการในช่วงสุดท้ายของดาวฤกษ์มวลน้อย และดาวฤกษ์มวลปานกลาง เมื่อมันเข้าสู่ช่วงสุดท้ายของชีวิต ไฮโดรเจนในแกนกลางหมดลง ส่งผลให้ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ภายในแกนกลางยุติลงด้วย ทำให้ดาวฤกษ์เสียสมดุลระหว่างแรงดันออกจากความร้อนกับแรงโน้มถ่วง ทำให้แกนกลางของดาวยุบตัวลงเข้าหาศูนย์กลางเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของตัวมันเอง จนกระทั่งหยุดเนื่องจากแรงดันดีเจนเนอเรซีของอิเล็กตรอน กลายเป็นดาวแคระขาว เปลือกภายนอกและเนื้อสารของดาวจะหลุดออก และขยายตัวไปในอวกาศ เป็นเนบิวลาดาวเคราะห์ซึ่งไม่มีพลังงานอยู่ แต่มันสว่างขึ้นได้เนื่องจากได้รับพลังงานจากดาวแคระขาวที่อยู่ภายใน เมื่อเวลาผ่านไปดาวแคระขาวก็จะเย็นตัวลง และเนบิวลาดาวเคราะห์ก็จะขยายตัวไปเรื่อยๆ จนกระทั่งจางหายไปในอวกาศ

เนบิวลาดาวเคราะห์ไม่ได้มีส่วนเกี่ยวข้องใดกับดาวเคราะห์ ชื่อนี้ได้มาจากลักษณะที่เป็นวงกลมขนาดเล็กคล้ายดาวเคราะห์เมื่อสังเกตจากกล้องโทรทรรศน์นั่นเอง ตัวอย่างของเนบิวลาชนิดนี้ได้แก่ เนบิวลาวงแหวนในกลุ่มดาวพิณ (M57 Ring Nebula) เนบิวลาดัมเบลล์ (M27 Dumbbell Nebula) เนบิวลาตาแมว (Cat’s eye Nebula) เนบิวลาเกลียว (Helix Nebula) เป็นต้น

ระบบดาวฤกษ์

ระบบดาว (Star system) คือดาวฤกษ์กลุ่มเล็กๆ จำนวนหนึ่งที่โคจรอยู่รอบกันและกันโดยมีแรงดึงดูดระหว่างกันทำให้จับกลุ่มกันไว้ สำหรับดาวฤกษ์จำนวนมากที่มีแรงดึงดูดระหว่างกันมักเรียกว่าเป็น กระจุกดาว  แม้ในหลักการแล้ว ทั้งกระจุกดาวและดาราจักร ก็ถือเป็น ระบบดาว เช่นเดียวกัน นอกจากนี้ยังมีปรากฏเรียกใช้คำว่า ระบบดาว กับระบบที่มีดาวฤกษ์หนึ่งดวง กับดาวเคราะห์บริวารที่โคจรรอบๆ ด้วย

การสังเกตการณ์

ระบบดาวหลายดวงที่รู้จักโดยมากจะเป็นระบบดาว 3 ดวง ระบบที่มีดาวมากกว่านั้นจะมีจำนวนน้อยลงอย่างมากตามจำนวนดาวสมาชิกในลักษณะของเอ็กซ์โปเนนเชียล ผลจากความไม่คงที่ทางพลศาสตร์ดังได้กล่าวถึงแล้วข้างต้น ระบบดาวสามดวงโดยมากจะเป็นแบบ hierarchical โดยจะมีดาวอยู่คู่หนึ่งที่อยู่ห่างจากดาวอีกดวงหนึ่งในระบบออกไปไกล ยิ่งระบบที่มีจำนวนดาวสมาชิกมากขึ้นก็จะยิ่งมีความเป็น hierarchical มากขึ้นด้วย] ระบบดาว 6 ดวงที่เรารู้จักคือ แคสเตอร์ (อัลฟา เจมิโนรัม) มีดาวคู่หนึ่งโคจรอยู่ห่างจากดาวอีกสองคู่ ระบบดาว 6 ดวงอีกระบบหนึ่งคือ ADS 9731 มีกลุ่มของดาวสามดวงอยู่จำนวน 2 กลุ่ม แต่ละกลุ่มมีดาวคู่หนึ่งโคจรรอบกันกับดาวเดี่ยว

มวลของดาวฤกษ์

มวลของดาว

        เนื่องจากดาวมีขนาดใหญ่มาก เราจึงไม่สามารถทำการหามวลของดาวด้วยวิธีชั่งตวงวัด นักดาราศาสตร์ไม่สามารถคำนวณหาขนาดมวลของดาวดวงเดียวโดดๆ ได้ แต่จะคำนวณหามวลของระบบดาวคู่ซึ่งโคจรรอบกันและกัน โดยอาศัยความสัมพันธ์​ระหว่างคาบวงโคจรและระยะห่างระหว่างดาวทั้งสอง  ตามกฎของเคปเลอร์-นิวตัน

                    M1 + M2 = a3 / p2

        โดย M1, M2 = มวลของดาวทั้งสองในระบบดาวคู่ มีหน่วยเป็นจำนวนเท่าของดวงอาทิตย์ 
         

                       a = ความยาวของเส้นผ่านครึ่งวงโคจรตามแกนยาว (Semimajor axis)

ของดาวดวงใดดวงหนึ่ง มีหน่วยเป็น AU  
             

                       p = คาบการโคจร หน่วยเป็นปี

บทที่5

บทที่ 5 เอกภพ

เอกภพ

เอกภพวิทยาในอดีต

1.เอกภพของชาวสุเมเรียนและบาบิโลน

ชาวเมโสโปเตเมีย

• อยู่บนดินแดนที่มีชื้อว่าเมโสโปเตเมีย (หรือประเทศอีรักในปัจจุบัน)
• บันทึกตำแหน่งของดาวฤกษ์และดาวเคราะห์ โดยให้โลกเป็นศูนย์กลาง
• บันทึกการตั้งชื่อกลุ่มดาวบนท้องฟ้า
• อธิบายการเคลื่อนที่ของดวงดาวตามความเชื่อที่ว่า เทพเจ้าปกครองโลก ท้องฟ้าและน้ำเป้นสิ่งที่เทพเจ้าบันดาล
• ให้ความหมายของเอกภพว่า "ท้องฟ้าที่ประกอบด้วยดวงดาวต่างๆ ที่เคลื่อนที่ไปตามเวลา ตามความประสงค์ของพระเจ้า"

ชาวบาบิโลน

• วาดภาพดาวฤกษ์ ดาวเคราะห์ และกำหนดเส้นทางการขึ้น-ตกของดาวเป็นประจำทุกวัน
• ทำนายการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์ได้อย่างถูกต้อง
• ทำนายการเปลี่ยนแปลงฤดูกาลได้อย่างถูกต้อง
• ทำปฎิทินแสดงวันที่และฤดูกาลได้อย่างถูกต้อง
• เอกภพเหมือนกับชาวสุเมเรียน

2.เอกภพของกรีก

• อาศัยข้อมูลจากสุเมเรียน+บาบิโลน และให้คณิตศาสตร์พัฒนาแบบจำลองของเอกภพ
• โซคราตีส ธาลีส อเล็กซิมานเดอร์ และ อเน็กซีมีนีส ให้ความเห็นว่าโลกเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ
• อลิสโตเติล พบว่า โลกมีลักษณะทรงกลม
• อริสตาร์คัส โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์

3.เอกภพของเคปเลอร์

• โคเปอร์นิคัส ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ ดาวเคราะห์ โคจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลม (ผิด)
• โยฮันเนส เคปเลอร์ (ผู้ช่วย ไทโค บราห์) เสนอ กฎเคปเลอร์ 3 ข้อ
• วงโคจรของดาวเคราะห์ เป็นวงรี (ถูก)
• เส้นตรงที่เชื่อมระหว่างดาวเคราะห์กับดวงอาทิตย์กวาดพื้นที่เท่าๆกันในระยะเวลาเท่ากัน
• คาบยกกำลัง 2 แปรผันตรงกับ ระยะห่างจากดวงอาทิตย์ยกกำลัง 3

4.เอกภพของกาลิเลโอ

• กาลิเลโอ กาลิเลอี ใช้กล้องโทรทรรศน์ ศึกษาดาราศาสตร์ พบว่า
• ผิวดวงจันทร์มีภูเขาและหลุมอุกกาบาต
• ทาวช้างเผือกที่มองเห็นเป็นผ้าขุ่น แท้จริงคือดาวฤกษ์
• ฯลฯ
• นิวตัน อธิบายว่า การที่บริวาลของดวงอาทิตย์สามารถโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้เพราะแรงโน้มถ่วง ขนาดของแรง ขึ้นกับมวล และระยะห่าง

เอกภพ (Universe)

• เอกภพมีความกว้างใหญ่ไพศาล ประกอบด้วย กาแล็กซี่ (Galaxy) ประมาณแสนล้านกาแล็กซี
• แต่ละกาแล็กซีมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 100,000 ปีแสง
• 1 ปีแสง คือ ระยะทางที่แสงใช้เวลาเดินทาง 1 ปี มีค่าประมาณ 9.5 ล้านล้านกิโลเมตร
• ทฤษฎีที่ใช้ในการอธิบายการเกิดของเอกภพ ได้แก่ ทฤษฎีบิกแบง (Big Bang Theory)

ทฤษฎีบิกแบง (Big Bang Theory)

• กล่าวถึง การเปลี่ยนแปลงของพลังงานมาเป็นมวลสารของเอกภพ
• ปรากฎมีอนุภาคพื้นฐาน ได้แก่ ควาร์ก อิเล็กตรอน นิวทริโน และ โฟตอน
• อนุภาคเหล่านี้มีปฎิอนุภาค ของมันด้วย
• หากอนุภาคใดพบปฎิอนุภาค จะหลอมรวมกันเป็นพลังงาน
• ในเอกภพมีอนุภาคมากกว่าปฎิอนุภาค จึงทำให้อนุภาคเกิดเป็นสสาร
• หลังเกิดบิกแบง 1 ไมโครวินาที อุณหภูมิลดลงประมาณสิบล้านาล้านเคลวิน
• ควาร์กรวมตัวเป็นโปรตอนและนิวตรอน
• หลังเกิดบิกแบง 3 นาที อุณหภูมิลดลงไปอีกร้อยล้านเคลวิน
• โปรตอนและนิวตรอนรวมตัวกันเป็นนิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมดึงอีเล็กตรอนเข้ามาเป็นวงโคจร กลายเป็นอะตอม
• หลังเกิดบิกแบงอย่างน้อย 1000 ล้านปี
• เกิดกาแล็กซี
• ภายในกาแล็กซีมีไฮโดรเจนและฮีเลียม เป็นสารเบื่้องต้นในการเกิดดาวฤกษ์

หลักฐานสนับสนุน Big Bang

การขยายตัวของเอกภพ

• Edwin Powell Hubble พบว่ากาแล็กซีทั้งหลาย เคลื่อนที่ออกจากกัน แสดงว่า เอกภพกำลังขยายตัวซึ่งเป็นผลมาจากการระเบิดครั้งใหญ่

อุณหภูมิพื้นหลังของเอกภพ

• ปัจจุบันลดลงเหลือประมาณ 3 K พบสัญญาณรบกวนกล้องโทรทรรศน์วิทยุ สัญญาณดังกล่าวเทียบได้กับพลังงานของวัตถุดำ ค้นพบโดย วิลสันและเพนเซียส

กฎของฮับเบิล

กาแล็กซี (Galaxy)

• กาแล็กซี คือ ระบบของดาวฤกษ์ หรือ อาณาจักรของดาวฤกษ์
• เกิดขึ้นหลังจากบิกแบง ประมาณ 1,000 ล้านปี
• ประกอบด้วยดาวฤกษ์ประมาณแสนล้านดวง
• คงสภาพอยู่ได้ด้วยแรวโน้มถ่วงระหว่างดาวฤกษ์กับหลุมดำ
• มีกลุ่มแก๊สและฝุ่นละออง เรียกว่า เนบิวล่า
• กาแล็กซีที่เราอยู่เรียกว่า ทางช้างเผือก หรือ Milky Way Galaxy
• กาแล็กซีเพื่อนบ้าน เห็นได้ด้วยตาเปล่า ได้แก่ แอนโดรเมดา แมกเจลแลนใหญ่ แมกเจลแลนเล็ก