บทที่ 8

 เทคโนโลยีอวกาศ

กล้องโทรทรรศน์

 แม้ว่าตาของคนเรา สามารถมองเห็นท้องฟ้า แต่การใช้อุปกรณ์ประเภทกล้องสองตา หรือกล้องโทรทรรศน์ จะช่วยให้ตาเราสามารถรับแสงได้มากยิ่งขึ้น ทำให้มองเห็นวัตถุที่มีความสว่างน้อย หรือจางได้สว่าง หรือชัดเจนมากขึ้น กล้องโทรทรรศน์ (Telescopes) เป็นอุปกรณ์ช่วยดูดาวประเภทหนึ่ง ที่ช่วยให้นักดูดาว สามารถศึกษาท้องฟ้า ได้มากกว่ากล้องสองตา

คุณลักษณะของกล้องโทรทรรศน์

1. ขนาดของหน้ากล้อง (Aperture): ตัวแปรที่สำคัญที่สุด ของกล้องโทรทรรศน์ คือ ขนาดของเส้นผ่านศูนย์กลาง ของกล้อง ซึ่งหมายถึงขนาดของเลนส์วัตถุ (ในกล้องโทรทรรศน์ แบบหักเหแสง) หรือขนาดของกระจกสะท้อนแสง (ในกล้องโทรทรรศน์ แบบสะท้อนแสง) ทั้งนี้ก็เพราะว่า การที่วัตถุมองไม่ค่อยเห็น เกิดจากวัตถุนั้นๆจาง หรือได้รับแสงจากวัตถุนั้นน้อย ไม่ได้เกิดจากวัตถุเล็ก แล้วต้องการกำลังขยายมาก ดังนั้น ขนาดของหน้ากล้องที่มาก จะทำให้กล้องได้รับแสงมากกว่า กล้องที่มีขนาดหน้ากล้องน้อย แต่อย่าลืมว่า กล้องที่มีขนาดใหญ่มาก น้ำหนักและการเคลื่อนย้าย ก็อาจเป็นอุปสรรคต่อการใช้งานได้

 2. กำลังขยาย (Power or Magnification): กำลังขยาย ไม่ใช่ ตัวแปรหรือปัจจัยที่สำคัญมากนัก ปกติแล้ว กำลังขยายสูงสุด จะไม่เกิน 50 เท่าของ(ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของ)กล้อง ในหน่วยนิ้ว (หรือกำลังขยายสูงสุด จะไม่เกิน 2 เท่าของกล้อง ในหน่วยมิลลิเมตร) เช่น กล้องขนาด 6 นิ้ว (6-inch) ควรจะมีกำลังขยายสูงสุดไม่เกิน 300x (300 เท่า) เป็นต้น

ประเภทของกล้องโทรทรรศน์ กล้องโทรทรรศน์ แบ่งออกได้ 3 ประเภท คือ

1. กล้องโทรทรรศน์ แบบหักเหแสง (Refractor Telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์ ที่อาศัยหลักการหักเหของแสง ผ่านเลนส์วัตถุ (Objective Lens) แล้วหักเหอีกครั้ง ผ่านเลนส์ตา (Eye piece) กล้องชนิดนี้ ค้นพบก่อนที่กาลิเลโอจะนำมาพัฒนา และนิยมใช้จนแพร่หลาย ในสมัยของกาลิเลโอ ซึ่งเหมาะสำหรับ สำรวจพื้นผิวของดวงจันทร์, ดาวเคราะห์, วงแหวนและดาวบริวารของดาวเคราะห์ เป็นต้น

ข้อดี ของกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสงนี้ เหมาะสำหรับมือใหม่ เนื่องจาก ราคาถูก (เมื่อเทียบกับแบบอื่น), เคลื่อนย้าย, ประกอบใช้งานง่าย, และเนื่องจากไม่ต้องตั้งอะไรมากนัก ทำให้บำรุงรักษาง่าย นอกจากนี้ โครงสร้างของกล้อง ก็ป้องกันฝุ่นในตัวอยู่แล้ว

ข้อเสียคือ ขนาดสูงสุดของเลนส์วัตถุไม่มากนัก ซึ่งทั่วไปจะมีขนาดประมาณ 3-5 นิ้ว ดังนั้น จึงไม่สามารถสังเกตวัตถุที่จางมากๆ นอกจากนี้ ขนาดของเลนส์วัตถุที่ใใหญ่มาก จะทำให้ภาพที่ได้มีสีเพี้ยน เนื่องจากการหักเหของแต่ละสี ในสเปคตรัมของแสงไม่เท่ากัน ทำให้ต้องมีการเคลือบเลนส์ (Coating) เพื่อแก้ไข ทำให้ราคาสูงขึ้นอีก และกล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ มักมากับกระจกสะท้อน (The Right-angle Mirror or Diagonal Mirror) เพื่อช่วยให้สะดวกในการดูดาว ทำให้ภาพที่ได้ กลับจากซ้ายไปชวา ทำให้มือใหม่ ยากต่อการเปรียบเทียบกับแผนที่ฟ้าได้

2. กล้องโทรทรรศน์ แบบสะท้อนแสง (Refrector Telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์ ที่อาศัยหลักการสะท้อนของแสง ผ่านกระจกโค้ง (Concave Objective Mirror) แล้วหักเหอีกครั้ง ผ่านเลนส์ตา (Eye piece) กล้องชนิดนี้ พัฒนาโดยไอแซ็ค นิวตัน จึงมีอีกชื่อหนึ่ง คือ กล้องโทรทรรศน์แบบนิวตัน (Newtonian Telescope) ซึ่งเหมาะสำหรับ การสำรวจกระจุกดาว, เนบิวลา, วัตถุท้องฟ้า หรือกาแล็กซี่ที่ค่อนข้างจาง เป็นต้น

 กระจกโค้ง จะสะท้อนแสง ให้แสงรวมกันยังจุดโฟกัส จุดเดียว เพื่อทำให้ภาพที่ได้มีความคมชัด ดังนั้น กระจกสะท้อน จึงต้องมีความโค้งแบบพาราโบลา (Parabola) ไม่ใช่โค้งแบบส่วนหนึ่งของทรงกลม (Sphere) (ดูภาพข้างล่างประกอบ)

ตัวเลข f/ratio (Focal Ratio) 

กล้องแบบนี้ จะมีตัวเลข f/ratio เช่น f/5, f/6, f/16 เป็นต้น ซึ่งตัวเลขหลัง f/ เป็นตัวเลขบอก อัตราส่วนระหว่าง ระยะโฟกัส (ระยะจากกระจกโค้ง ถึงจุดรวมแสง หรือเลนส์ตา) ต่อขนาดของกล้อง

เช่น กล้องขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 นิ้ว มีระยะโฟกัสเท่ากับ 40 นิ้ว จะมีค่า f/ratio เท่ากับ f/10 เป็นต้น

ตัวเลขที่น้อย เช่น f/5, f/6 กล้องจะมีความยาวน้อยกว่า แต่คุณภาพจะดีสู้กล้องที่มีตัวเลขมากกว่า เช่น f/10 ไม่ได้ แต่กล้องที่มีตัวเลขมากกว่า จะมีความยาวกล้องมากกว่า ทำให้เคลื่อนย้ายลำบากกว่า

และกล้องโทรทรรศน์แบบ Catadioptric ก็อาศัยหลักคำนวณแบบเดียวกัน เพียงแต่ระยะโฟกัส เป็นระยะที่เกิดจากการสะท้อน และหักเหผ่านเลนส์ตาแล้ว เท่านั้น

ข้อดี ของกล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสงนี้ เหมาะสำหรับทั่วไป เนื่องจาก ภาพที่ได้มีคุณภาพดี, ราคาไม่สูงมาก นอกจากนี้ ภาพที่ได้ก็เหมือนจริง (ไม่กลับข้าง) นอกจากนี้ ขนาดของหน้ากล้อง ซึ่งมีความสำคัญต่อการรับแสง กล้องชนิดนี้ ก็มีขนาดให้เลือกมากกว่า 

ข้อเสียคือ กระจกสะท้อนที่สอง (Secondary Mirror or Reflecting Mirror) ที่อยู่ภายในกล้อง ที่ทำหน้าที่สะท้อนภาพมายังเลนส์ตานั้น จะลดพื้นที่รับแสงของกล้องแบบนี้ ทำให้เมื่อขนาดของหน้ากล้องเท่ากัน กล้องแบบหักเหแสงจะรับแสงได้มากกว่า ทำให้เห็นภาพวัตถุที่จางกว่าได้ (แต่กล้องโทรทรรศน์แบบสะท้อนแสง มีขนาดของหน้ากล้องที่ใหญ่กว่าให้เลือกแทน) และกล้องแบบนี้ ก็ต้องการการดูแลรักษา โดยเฉพาะการป้องกันฝุ่น หรือน้ำค้าง เนื่องจากด้านหน้าของกล้อง เปิดออกรับแสงโดยตรง โดยไม่มีอะไรมาปิดไว้

3. กล้องโทรทรรศน์ แบบ Catadioptric (Catadioptric Telescope) เป็นกล้องโทรทรรศน์ ที่อาศัยทั้งหลักการสะท้อนและการหักเหของแสง เข้าไว้ด้วยกัน ซึ่งกล้องชนิดนี้ ใช้ทั้งกระจกโค้งสะท้อน และเลนส์ในการหักหของแสง และเรียกกล้องชนิดนี้ว่า “Catadioptric” หมายถึง กระจก-เลนส์ (mirror-lens) ตัวอย่างเช่น กล้องแบบ Schmidt-Cassegrain, Maksutov-Cassegrain เป็นต้น กล้องชนิดนี้ จำหน่ายครั้งแรกในยุค ค.ศ. 1970s (ประมาณ 20-30 ปีที่ผ่านมาเท่านั้น) กล้องชนิดนี้ เหมาะสำหรับ การสำรวจกระจุกดาว, เนบิวลา, วัตถุท้องฟ้า หรือกาแล็กซี่ที่ค่อนข้างจาง เป็นต้น

ข้อดี ของกล้องโทรทรรศน์แบบนี้ ทำให้มีขนาดเล็ก (ขณะที่หน้ากล้องใหญ่ขึ้น) ทำให้เคลื่อนย้ายสะดวก, ขนาดที่ของกล้องสั้น ทำให้ติดตั้งมอเตอร์ติดตามดาวได้ง่าย เนื่องจากน้ำหนักสมดุลกว่า และติดตั้งอุปกรณ์ประกอบได้ง่าย เช่น กล้อง CCD สำหรับถ่ายภาพ เป็นต้น

ข้อเสียคือ ราคาที่สูงกว่ากล้องแบบอื่นๆ (ในขนาดที่เท่ากัน) และภาพที่ได้ มีความคมสู้แบบสะท้อนแสงไม่ได้ (ในขนาดที่เท่ากัน) เนื่องจาก เลนส์ตาที่ทำหน้าที่หักเหแสง และกล้องโทรทรรศน์ชนิดนี้ มักมากับกระจกสะท้อน (The Right-angle Mirror or Diagonal Mirror) เพื่อช่วยให้สะดวกในการดูดาว ทำให้ภาพที่ได้ กลับจากซ้ายไปชวา เช่นเดียวกับกล้องโทรทรรศน์แบบหักเหแสง ทำให้ยากต่อการเปรียบเทียบ กับแผนที่ฟ้าได้

กล้องโทรทรรศน์ แบบหักเหแสง

กล้องโทรทรรศน์ แบบสะท้อนแสง

กล้องฯแบบ Schmidt-Cassegrain

 การขนส่งและการโคจรของดาวเทียม

ปัจจุบันความก้าวหน้าด้านวิทยาศาสตร์เทคโนโลยีด้านการโคจรภายใต้แรงดึงดูดระหว่างมวล ถูกนำมาประยุกต์ใช้เพื่อช่วยพัฒนาองค์ความรู้ต่างๆ ทั้งทางด้านวิทยาศาสตร์ เศรษฐกิจ สังคม อุตุนิยมวิทยา ภูมิศาสตร์ หรือแม้แต่ช่วยอำนวยความสะดวกด้านการติดต่อสื่อสารอย่างทั่วถึงและรวดเร็ว ดังเช่นในยุคข้อมูลไร้พรมแดนอย่างทุกวันนี้ ตัวอย่างของวัตถุที่มีการโคจรภายใต้แรงดึงดูดระหว่างมวล เช่น ดาวเทียม กล้องโทรทรรศน์อวกาศ สถานีอวกาศ เป็นต้น พื้นฐานของการโคจรภายใต้แรงดึงดูดระหว่างมวลจำเป็นต้องอาศัยความรู้เกี่ยวกับเรขาคณิตของเส้นโค้งซึ่งเป็นรูปร่างของเส้นทางการเคลื่อนที่ โดยเฉพาะเรขาคณิตของวงรี ซึ่งได้กล่าวไว้คร่าวๆ แล้วในบทที่ 4 เส้นทางการเคลื่อนที่แบบวงรีสามารถอธิบายได้ด้วยกฎของ เคปเลอร์ 3 ข้อ ดังต่อไปนี้ คือ

1. ดาวเคราะห์ทั้งหมดจะมีเส้นทางการเคลื่อนที่เป็นวงรี โดยมีดวงอาทิตย์อยู่ที่ตำแหน่งจุดโฟกัสจุดหนึ่งของวงรี

2. ถ้าลากเส้นตรงเชื่อมระหว่างดาวเคราะห์กับดวงอาทิตย์แล้ว เส้นตรงดังกล่าวจะกวาดพื้นที่ได้ค่าเท่ากันเมื่อช่วงเวลาที่ใช้เท่ากัน

3. สำหรับวงโคจรแบบวงรีของวัตถุท้องฟ้าภายใต้แรงโน้มถ่วงระหว่างกัน คาบการโคจรกับระยะครึ่งแกนยาวจะมีความสัมพันธ์กันโดยที่ คาบการโคจรของวัตถุท้องฟ้า (หน่วยปี) ยกกำลังสอง จะมีค่าเท่ากับระยะครึ่งแกนยาว (ในหน่วย AU) ยกกำลังสาม

กฎของเคปเลอร์ในเบื้องต้นใช้อธิบายเส้นทางการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ซึ่งเกิดจากแรงดึงดูดระหว่างมวลของดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์ แต่เนื่องจากแรงดังกล่าวเป็นแรงชนิดเดียวกับแรงดึงดูดระหว่างมวลของโลกกับดาวเทียม โลกกับสถานีอวกาศ ดวงอาทิตย์กับยานอวกาศ ฯลฯ จึงสามารถใช้กฎของเคปเลอร์ในการอธิบายเส้นทางการเคลื่อนที่ของวัตถุเหล่านี้ได้



- ดาวเทียม

ปัจจุบันดาวเทียมถูกมนุษย์ส่งไปโคจรรอบโลกจำนวนนับไม่ถ้วน ด้วยประโยชน์ต่างๆมากมาย สามารถแบ่งประเภทของดาวเทียมตามหน้าที่ต่างๆ ได้ดังนี้

(ก) ดาวเทียมสื่อสาร
(ข) ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา
(ค) ดาวเทียมสำรวจทรัพยากร
(ง) ดาวเทียมทางทหาร
(จ) ดาวเทียมสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์


ดาวเทียมถูกส่งขึ้นไปจากโลกโดยยานขนส่งอวกาศ และสามารถโคจรรอบโลกได้อาศัยหลักการโคจรตามแรงดึงดูดระหว่างมวล ซึ่ง ณ ระดับความสูงจากผิวโลกระดับหนึ่ง ดาวเทียมจะต้องมีความเร็วเพียงค่าหนึ่งเท่านั้นจึงสามารถจะโคจรรอบโลกอยู่ได้โดยไม่หลุดจากวงโคจร โดยความเร็วดังกล่าวจะอยู่ในช่วง 7.6-11.2 กิโลเมตรต่อวินาที (รูปแบบการโคจรแบบวงกลมจนกระทั่งถึงรูปแบบการโคจรแบบพาราโบลา) ดังรูปที่ 1 ความเร็วดังกล่าวนี้ถูกควบคุมตั้งแต่เริ่มต้นปล่อยดาวเทียมเข้าสู่วงโคจรเพื่อให้เส้นทางการโคจรของดาวเทียมไม่ซ้อนทับกันกับดาวเทียมดวงอื่นๆ ดังนั้นแม้จะมีดาวเทียมอยู่มากมายแต่ดาวเทียมเหล่านี้จะไม่โคจรชนกันเลย เนื่องจากดาวเทียมแต่ละดวงจะมีสมบัติการเคลื่อนที่เฉพาะตัว

นอกจากนั้นยังสามารถแบ่งประเภทของดาวเทียมตามความสูงในการโคจรเทียบกับพื้นโลกได้ดังนี้คือ

(1) สูงจากพื้นโลกประมาณ 41,157 กิโลเมตร เป็นดาวเทียมที่โคจรหยุดนิ่งกับที่เทียบกับพื้นโลก(Geostationary Satellites) จะลอยอยู่หยุดนิ่งค้างฟ้าเมื่อเทียบกับตำแหน่งใดตำแหน่งหนึ่งบนโลก โดยส่วนมากจะเป็นดาวเทียมประเภทดาวเทียมสื่อสาร ตัวอย่างเช่นดาวเทียมไทยคม ดาวเทียมเหล่านี้อยู่เหนือเส้นศูนย์สูตรโลกประมาณ จะวางตัวอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตรโลก และสูงจากพื้นโลกประมาณ 41,157 กิโลเมตร หรือประมาณ 1/10 เท่าของระยะทางจากโลกถึงดวงจันทร์ มีคาบการโคจรประมาณ 24 ชั่วโมง

 (2) สูงจากพื้นโลกประมาณ 9,700-19,400 กิโลเมตร เป็นดาวเทียมที่ไม่ได้หยุดนิ่งเทียบกับพื้นโลก(Asynchronous Satellite) ซึ่งโดยส่วนมากจะเป็นดาวเทียมนำทางแบบจีพีเอส (GPS: Global Positioning System) ซึ่งนำไปประยุกต์ใช้ในระบบการติดตาม บอกตำแหน่ง หรือนำร่องบนโลก ไม่ว่าจะเป็น เครื่องบิน เรือเดินสมุทร รถยนต์ ระบบดาวเทียมจีพีเอสจะประกอบด้วยดาวเทียม 24 ดวง ใน 6 วงโคจร ที่มีวงโคจรเอียงทำมุม 55 องศาในลักษณะสานกันคล้ายลูกตระกร้อ ดังรูปที่ 2 มีคาบการโคจรประมาณ 12 ชั่วโมง

(3) สูงจากพื้นโลกประมาณ 4,800-9,700 กิโลเมตร เป็นดาวเทียมที่ไม่ได้หยุดนิ่งเทียบกับพื้นโลก (Asynchronous Satellite) ซึ่งเป็นระดับที่ถูกแบ่งวงโคจรไว้สำหรับดาวเทียมสำหรับการสำรวจ และสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์ อาทิเช่น การวิจัยเกี่ยวกับพืช-สัตว์ การติดตามร่องรอยของสัตว์ป่า เป็นต้น ดาวเทียมที่ระดับดังกล่าวมีคาบการโคจรประมาณ 100 นาที

(4) สูงจากพื้นโลกประมาณ 130-1940 กิโลเมตร เป็นดาวเทียมที่ไม่ได้หยุดนิ่งเทียบกับพื้นโลก (Asynchronous Satellite) โดยส่วนมากจะเป็นดาวเทียมที่ใช้ในการสำรวจทรัพยากรบนโลกรวมไปถึงดาวเทียมด้านอุตุนิยมวิทยา

- กล้องโทรทรรศน์อวกาศ

ในการสังเกตการณ์วัตถุท้องฟ้าทางดาราศาสตร์ซึ่งอยู่ไกล นักดาราศาสตร์จำเป็นต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ จึงมีกล้องโทรทรรศน์กระจายอยู่ทั่วทุกมุมโลก แต่เนื่องจากกว่าที่แสงจากวัตถุท้องฟ้าเหล่านั้นจะเข้ามาสู่กล้องโทรทรรศน์บนโลกได้ต้องผ่านชั้นบรรยากาศโลกซึ่งมีบางช่วงความยาวคลื่นที่ถูกดูดกลืนหรือกระเจิงออกไปทำให้ผลการสังเกตการณ์ต้องคิดถึงค่าการรบกวนจากชั้นบรรยากาศ จึงมีแนวความคิดในการส่งดาวเทียมซึ่งติดตั้งกล้องโทรทรรศน์สังเกตการณ์ในอวกาศ และในปี พ.ศ. 2533 องค์การนาซาได้ส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล (Hubble Space Telescope) ขึ้นไปประจำในวงโคจรรอบโลกที่ความสูง 600 กิโลเมตรเหนือผิวโลก บรรยากาศที่ความสูงดังกล่าวนี้เบาบางเทียบได้กับสภาวะสุญญากาศ ในการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่ระดับความสูงดังกล่าวจึงไม่มีผลกระทบจากบรรยากาศ

กล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลเป็นกล้องชนิดสะท้อนแสง มีขนาดความกว้างของกระจกปฐมภูมิ 2.4 เมตร โคจรรอบโลกทุกๆ 97 นาทีรวมน้ำหนักของตัวกล้องและอุปกรณ์ต่างๆ หนักถึง 11 ตัน มีขนาดความกว้าง 4.3 เมตร ยาว 13.3 เมตร ใช้พลังงานจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ที่ปีกทั้งสองข้าง กระแสไฟฟ้าที่ผลิตได้จะถูกเก็บไว้ในแบตเตอรี่นิเกิล-ไฮโดรเจนขนาดใหญ่ ตัวเพื่อใช้งานขณะที่กล้องโคจรไปอยู่ในเงาของโลกขณะไม่ได้รับแสง อุปกรณ์สำคัญที่ติดตั้งไปกับกล้องคือระบบคอมพิวเตอร์ กล้องถ่ายภาพมุมกว้าง เครื่องตรวจวัดสเปกตรัม เครื่องปรับทิศทางของกล้อง เป็นต้น ภาพถ่ายจากกล้องจะได้รับการวิเคราะห์โดยสถาบันวิทยาศาสตร์เพื่อใช้เป็นข้อมูลในทางดาราศาสตร์

กล้องบนโลกนั้นสามารถส่องวัตถุท้องฟ้าได้ไกลราว 2 พันล้านปีแสง แต่กล้องฮับเบิลสามารถส่องได้ไกลถึง 14,000 ล้านปีแสง ข้อมูลที่ได้จากกล้องฮับเบิลเพียงระยะเวลาสั้นๆ สามารถแสดงให้เห็นถึงรายละเอียดต่างๆ ของวัตถุท้องฟ้าที่มนุษย์ไม่เคยเห็นมาก่อน กล้องฮับเบิลมีอายุการใช้งานนานถึง 20 ปี โดยคาดว่านาซาจะปลดระวางในปี พ.ศ. 2553

นอกจากนั้นยังมีกล้องโทรทรรศน์อวกาศรังสีเอกซ์จันทรา (Chandra X-Ray Observatory) ซึ่งถูกส่งขึ้นสู่อวกาศเมื่อวันที่ 23 กรกฎาคม 2543 ปฏิบัติภารกิจบนวงโคจรสูงจากผิวโลก โดยระยะห่างจากผิวโลกมากที่สุด 133,000 กิโลเมตร

ในอนาคตองค์การนาซาวางแผนจะสร้างและส่งกล้องโทรทรรศน์อวกาศตัวใหม่เพื่อทดแทนกล้องฮับเบิล ชื่อว่ากล้องโทรทรรศน์อวกาศ เจมส์ เว็บบ์ (James Webb Space Telescope) คาดว่าจะส่งขึ้นไปประมาณปี 2554 โดยกล้องดังกล่าวมีขนาดกระจกปฐมภูมิใหญ่ 6.5 เมตร ซึ่งใหญ่กว่ากล้องฮับเบิลประมาณ2-3 เท่า

1. ทฤษฏีของจรวด

ในการดำเนินกิจกรรมทางด้านอวกาศจำเป็นต้องมีพาหนะที่จะนำพาสิ่งที่มนุษย์สร้างขึ้นเช่น ดาวเทียม หรือนำพามนุษย์เองเดินทางจากโลกขึ้นสู่ชั้นอวกาศ พาหนะที่ใช้จะมีหลักการแตกต่างจากการบินทั่วไป เพราะเมื่อเครื่องบินมีแรงฉุดไปข้างหน้า (Thrust) อากาศจะไหลผ่านด้านบนและล่างของปีก จากรูปร่างของปีกที่มีระยะผิวด้านบนสูงกว่าด้านล่างจะทำให้ความเร็วเหนือปีกสูงกว่าที่ใต้ปีก ความดันอากาศเหนือปีกจึงต่ำกว่าใต้ปีก ทำให้เกิดแรงแรงพยุงที่ปีก (Lift) เพื่อต้านแรงดึงดูดของโลก (Weight) ถ้าแรงพยุงปีกมากกว่าน้ำหนักของเครื่องบินก็จะทำให้เครื่องบินลอยอยู่ได้ ขณะที่เครื่องบินเคลื่อนที่ไปข้างหน้าจะมีแรงต้านการเคลื่อนที่ขณะแหวกผ่านอากาศ (Drag) ยิ่งใกล้พื้นโลกแรงนี้ก็จะยิ่งมากขึ้น แต่การดำเนินกิจกรรมอวกาศที่ต้องให้อวกาศยานเข้าสู่อวกาศซึ่งไม่มีอากาศ จึงไม่มีแรงพยุงจากปีก ดังนั้นการเคลื่อนที่ของอวกาศยานจะต้องอาศัยแรงขับโดยตรง ซึ่งแรงขับนี้เป็นไปตามกฏการเคลื่อนที่ของนิวตัน อวกาศยานที่เราใช้ในการเข้าสู่อวกาศคือจรวด

2. กฏการเคลื่อนที่สามข้อของนิวตัน

กฏการเคลื่อนที่ของนิวตันข้อที่ 1
วัตถุที่เคลื่อนที่อยู่อย่างสม่ำเสมอจะคงสภาวะการเคลื่อนที่นั้นต่อไป นอกจากจะมีแรงภายนอกมากระทำ

กฏการเคลื่อนที่ของนิวตันข้อที่ 2
ความสัมพันธ์ระหว่างมวลของวัตถุ (m) ความเร่ง (a) และแรงที่กระทำ
 (F) คือ F = ma

อัตราเร่งและแรงเป็นเวคเตอร์ ทิศทางของแรงและความเร่งมีทิศทางเดียวกัน กฏข้อนี้เป็นกฏที่สำคัญในการคำนวณปริมาณที่เป็นพลศาสตร์ เพื่อหาความเร็วที่เปลี่ยนแปลงไปเมื่อมีแรงมากระทำ

กฏการเคลื่อนที่ของนิวตันข้อที่ 3
ทุกแรงกระทำจะมีแรงปฏิกิริยาขนาดเดียวกันแต่ทิศทางตรงข้าม

3. การทำงานของจรวด

จรวดทำงานตามกฏข้อที่ 3 ของนิวตันไม่ใช่อย่างที่คนจำนวนมากยังเข้าใจว่าจรวดเคลื่อนที่เนื่องจากแรงขับของก๊าซที่ผลักกับพื้นช่วยยกตัวจรวดขึ้น หลังจากนั้นก๊าซผลักดับกับบรรยากาศให้จรวดลอยตัวสูงขึ้น เพราะถ้าเป็นเช่นนั้นจรวดจะไม่สามารถทำงานได้ในอวกาศ แต่ที่จริงแล้วจรวดทำงานได้ดีขึ้นในอวกาศที่ไม่มีแรงต้านของอากาศ

ที่จริงแล้วจรวดทำงานโดยให้ก๊าซจำนวนมหาศาลพ่นออกด้วยความเร็วสูงจากห้องเผาไหม้ของเครื่องยนต์จรวดผ่านหัวฉีดที่ออกแบบมาเป็นพิเศษ ความเร็วของก๊าซนี้สูงถึงราว 2.7 กิโลเมตรต่อวินาทีและการที่ก๊าซพ่นออกมานี้ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงของโมเมนตัมของก๊าซขณะเกิดการเผาไหม้ เกิดเป็นแรงที่ทำให้ก๊าซถูกผลักออกมา แรงนี้คือแรงกระทำตามกฏข้อที่สามของนิวตันและกระทำให้เกิดแรงปฏิกิริยาขนาดเดียวกันในทิศทางตรงข้ามเรียกว่า Thrust ที่เร่งความเร็วจรวด

4. ฐานส่งจรวด

ฐานส่งจรวดทั่วโลกจะต้องคำนึงถึงความปลอดภัยต่ออุบัติเหตุที่อาจเกิดขึ้นได้นับตั้งแต่ก่อนการจุดของจรวด ไปจนกระทั่งจรวดพาดาวเทียมเข้าสู่วงโคจร โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงที่จรวดท่อนแรกใช้งานจนเชื้อเพลิงหมดแล้วต้องสลัดจรวดท่อนนี้ลงมา นอกจากนี้จะต้องพิจารณาวงโคจรที่ต้องการส่งดาวเทียมด้วย เพราะถ้าวงโคจรไม่เหมาะสมกับตำแหน่งของฐานส่งจรวดก็จะทำใก้เกิดความผิดพลาดในการส่งดาวเทียมเข้าสู่วงโคจรที่ต้องการได้เนื่องจากเชื้อเพลิงไม่พอเพียง ในปัจจุบันนี้ทั่วโลกมีฐานส่งจรวดอยู่ 22 แห่ง


5. การคำนวณค่าจ้างจรวดส่งดาวเทียม

ค่าจ้างส่งดาวเทียมมีมูลค่าที่สูงมากและเป็นตัวหนึ่งที่ทำให้การดำเนินกิจการอวกาศไม่สามารถพัฒนาไปได้เร็วเท่าที่ควร อย่างไรก็ตามวิธีคิดค่าส่งดาวเทียมเป็นเรื่องที่ซับซ้อนและรายละเอียดมาก ในปัจจุบันนี้ตัววัดของการคิดค่าส่งดาวเทียมต่อน้ำหนักกำลังได้รับความนิยมเพิ่มมากขึ้น แต่ก็เป็นตัววัดที่ไม่ได้คำนึงถึงความเสี่ยง และจรวดแต่ละแบบก็มีความแตกต่างของขนาดและน้ำหนักบรรทุกด้วย จึงเป็นการยากที่จะเปรียบเทียบด้วยวิธีดังกล่าว แต่วิธีนี้ก็ยังมีประโยชน์สำหรับการเปรียบเทียบในช่วงการออกแบบ (Design phase) แม้ว่าการคิดค่าใช้จ่ายต่อหน่วยน้ำหนักจะตรงไปตรงมาแต่ก็ทำได้หลายวิธี วิธีหนึ่งคือเอาต้นทุนของจรวดหารด้วยน้ำหนักบรรทุก ค่าใช้จ่ายในรูปแบ่งตามขนาดของจรวดเป็น 3 กลุ่ม ซึ่งเป็นค่าใช้จ่ายในช่วงปี ค.ศ.1990 ราคานี้ไม่รวมค่าใช้จ่ายของจรวดขับดันปรับตำแหน่ง

6. การเตรียมก่อนส่งดาวเทียม 

หลังจากที่ดาวเทียมถูกสร้างเสร็จแล้วจะต้องทดสอบการทำงานตามวัตถุประสงค์ของดาวเทียม และจะต้องทดสอบดาวเทียมในสภาวะที่เกิดขึ้น นับตั้งแต่ออกจากห้องปฏิบัติการ การขนส่ง เก็บรักษา ติดตั้งในจรวด จนกระทั่งดาวเทียมถูกปล่อยออกจากจรวด


7.องค์กรที่เกี่ยวข้อง

กิจกรรมด้านอวกาศเป็นกิจกรรมที่เกี่ยวข้องกับหลายประเทศ สำนักงานเลขาธิการของ Committee on the Peaceful Uses of Outer Space (COPUOS) คือ The United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA) เป็นหน่วยงานหลักที่พัฒนากฏหมายและบทบาทการใช้อวกาศ มีสนธิสัญญา (Treaty)

การส่งดาวเทียมนอกจากต้องปฏิบัติตามกฏหมายอวกาศแล้ว ยังต้องปฏิบัติตามข้อตกลงระหว่างประเทศในเรื่องการใช้ความถี่ และถ้าเป็นดาวเทียมค้างฟ้าจะต้องมีการขออนุญาตตำแหน่งในวงโคจรเพื่อไม่ให้เกิดการรบกวนกันจากสหภาพโทรคมนาคมระหว่างประเทศ (International Telecommunication Union, ITU)


8. การจองตำแหน่งและความถี่ 

ITU ใช้กลไกของการกำหนดความถี่เพื่อควบคุมการใช้ตำแหน่งในวงโคจรค้างฟ้า โดยกระบวนการของ การจัดสรรตำแหน่งจะใช้แนวคิด “first come, first served” กระบวนการนี้จะต้องดำเนินการประสานงานก่อนใช้งานโดยมีหลักพื้นฐานว่าสิทธิในการใช้ตำแหน่งดาวเทียมจะได้สิทธิมาด้วยการเจรจากับผู้ที่ใช้สิทธิในวงโคจรนั้น ถ้าถูกต้องเรียบร้อยแล้วก็จะเป็นขั้นตอนขององค์กรระดับชาติในการกำหนดความความถี่และตำแหน่งในวงโคจร ครอบคลุมถึงสถานีภาคพื้นดิน และโครงข่าย จากนั้นจะต้องยื่นข้อมูลตามแบบฟอร์มที่กำหนดต่อ ITU-R ผ่านทางองค์กรของประเทศ

 ระบบการขนส่งอวกาศ

เป็นโครงการที่ถูกออกแบบให้สามารถนำชิ้นส่วนบางส่วนที่ใช้ไปแล้วกลับมาใช้ใหม่อีกเพื่อเป็นการประหยัดและมีประสิทธิภาพมากที่สุด ประกอบด้วย 3 ส่วนหลัก คือ จรวดเชื้อเพลิงแข็ง ถังเชื้อเพลิงภายนอก (สำรองไฮโดรเจนเหลวและออกซิเจนเหลว) และยานอวกาศ

ระบบขนส่งอวกาศมีน้ำหนักรวมเมื่อขึ้นจากฐานปล่อยประมาณ 2,041,200 กิโลกรัม โดยจรวดเชื้อเพลิงแข็งจะถูกขับเคลื่อนจากฐานปล่อยให้นำพาทั้งระบบขึ้นสู่อวกาศด้วยความเร็วที่มากกว่าค่าความเร็วหลุดพ้น เมื่อถึงระดับหนึ่งจรวดเชื้อเพลิงแข็งทั้งสองข้างจะแยกตัวออกมาจากระบบ จากนั้นถังเชื้อเพลิงภายนอกจะแยกตัวออกจากยานอวกาศ โดยตัวยานอวกาศจะเข้าสู่วงโคจรเพื่อปฏิบัติภารกิจต่อไป ดังรูป

การปฏิบัติภารกิจสำหรับระบบขนส่งอวกาศมีหลากหลายหน้าที่ ตั้งแต่การทดลองทางวิทยาศาสตร์ (ในสภาวะไร้น้ำหนัก) การส่งดาวเทียม การประกอบกล้องโทรทรรศน์อวกาศ การส่งมนุษย์ไปบนสถานีอวกาศ ฯลฯ ยานอวกาศจึงถูกออกแบบสำหรับบรรทุกคนได้ประมาณ 7-10 คน ปฏิบัติภารกิจได้นานตั้งแต่ไม่กี่ชั่วโมงหรืออาจใช้เวลาถึง 1 เดือน สำหรับโครงการขนส่งอวกาศขององค์การนาซามีอยู่ด้วยกัน 6 โครงการ คือ

1. โครงการเอนเตอร์ไพรส์ 

2. โครงการโคลัมเบีย 

3. โครงการดิสคัฟเวอรี 

4. โครงการแอตแลนติส 

5. โครงการแชลแลนเจอร์ 

6. โครงการเอนเดฟเวอร์ 

ปัจจุบันเป็นที่ทราบกันว่าโครงการแชลแลนเจอร์และโครงการโคลัมเบียประสบความสูญเสียครั้งร้ายแรง เมื่อยานทั้งสองเกิดระเบิดขึ้นขณะอยู่บนท้องฟ้า โดยระบบขนส่งอวกาศแชลแลนเจอร์ระเบิดเมื่อวันที่ 28 มกราคม 2529 ระหว่างเดินทางขึ้นสู่อวกาศไม่เพียงกี่นาทีด้วยสาเหตจากการรั่วไหลของก๊าซเชื้อเพลิงอุณหภูมิสูงจากรอยต่อของจรวดเชื้อเพลิงแข็งด้านขวาของตัวยาน ทำให้ก๊าซอุณหภูมิสูงดังกล่าวลามไปถึงถังเชื้อเพลิงภายนอกที่บรรจุไฮโดรเจนเหลว จึงเกิดการเผาไหม้อย่างรุนแรงและเกิดระเบิดขึ้น คร่าชีวิตนักบินอวกาศ 7 คน ส่วนระบบขนส่งอวกาศโคลัมเบียเกิดระเบิดขึ้นเมื่อวันที่ 1 กุมภาพันธ์ 2546 (17 ปี หลังการระเบิดของยานแชลแลนเจอร์) โดยวิศวกรนาซาเชื่อว่าอาจเพราะตัวยานมีการใช้งานยาวนานจนอาจทำให้แผ่นกันความร้อนที่หุ้มยานชำรุด ทำให้เกิดระเบิดขึ้นหลังจากนักบินกำลังพยายามร่อนลงสู่พื้นโลก แต่ทั้งสองเหตุการณ์ในสหรัฐอเมริกายังไม่ร้ายแรงเท่าเหตุการณ์ระเบิดของจรวดของสหภาพโซเวียตขณะยังอยู่ที่ฐาน เมื่อวันที่ 24 ตุลาคม 2503 โดยมีผู้เสียชีวิตจากเหตุการณ์ดังกล่าวถึง 165 คน โศกนาฏกรรมเหล่านี้ที่เกิดขึ้นแม้จะทำให้เกิดความสูญเสียทั้งชีวิตและทรัพย์สิน แต่มนุษย์ก็ยังไม่เลิกล้มโครงการอวกาศ ยังมีความพยายามคิดและสร้างเทคโนโลยีใหม่ๆ เพื่อความปลอดภัยและลดค่าใช้จ่ายให้มากขึ้น ด้วยเป้าหมายหลักของโครงการขนส่งอวกาศในอนาคตคือการสร้างสถานีอวกาศถาวรและการทดลองทางวิทยาศาสตร์อื่นๆ

 การใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีอวกาศ 

1. มีการใช้ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ในการศึกษา พัฒนา และประดิษฐ์อุปกรณ์ถ่ายภาพในช่วงคลื่น ๆ จากระยะไกล 

2. ทำให้เครื่องรับและส่งสัญญาณมีประสิทธิภาพมากขึ้น แล้วนำอุปกรณ์และเครื่องส่งสัญญาณไปประกอบเป็นดาวเทียม ที่ถูกส่งขึ้นไปโคจรจรอบโลก 

3. ทำให้สามารถสังเกตสิ่งต่าง ๆ บนโลกได้ระยะไกลในเวลาอันรวดเร็ว 

4. ได้เรียนรู้สิ่งต่าง ๆ เกี่ยวกับเอกภพ โลก ดวงจันทร์ และดาวอื่น ๆ

5. ความก้าวหน้าด้านเทคโนโลยีอวกาศ ช่วยเปิดเผยความลี้ลับในอดีต และก่อให้เกิดประโยชน์ต่อมนุษย์ในด้านต่าง ๆ มากมาย

ความก้าวหน้าของการสำรวจอวกาศอาจทำให้เกิดผลดี ดังนี้

-มนุษย์มีความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับปรากฏการณ์ทางดาราศาสตร์ดีขึ้น และช่วยเปิดเผยความลี้ลับของวัตถุท้องฟ้าในอดีต 

-เทคโนโลยีอวกาศได้รับการพัฒนาและนำมาใช้ในชีวิตประจำวัน เช่น เซลล์เชื้อเพลิง (fuel cell) เซลล์สุริยะ (solar cell) 

ดาวเทียมอุตุนิยมวิทยา 

เป็นดาวเทียมที่มีอุปกรณ์ถ่ายภาพเมฆ และเก็บข้อมูลของบรรยากาศในระดับสูง ช่วยให้ได้ข้อมูลที่สำคัญในการพยากรณ์อากาศได้อย่างถูกต้อง รวดเร็วรวมถึงการเฝ้าสังเกตการก่อตัว การเปลี่ยนแปลง และการเคลื่อนตัวของพายุที่เกิดขึ้นบนโลก ช่วยป้องกันหรือบรรเทาความเสียหายรุนแรงที่เกิดขึ้นได้อย่างมาก ข้อมูลจากดาวเทียมเป็นข้อมูลสำคัญมากในการพยากรณ์อากาศ

ภาพถ่ายเมฆจากดาวเทียม GMS-5 (ถ่ายเมื่อ 3 ก.พ. 2546)
ดาวเทียมสำรวจทรัพยากรโลก

เป็นดาวเทียมที่มีอุปกรณ์สำรวจแหล่งทรัพยากรณ์ที่สำคัญ นอกจากนี้ยังเฝ้าสังเกตสภาพแวดล้อมที่เกิดบนโลก ช่วยเตือนอุทกภัย และความแห้งแล้งที่เกิดขึ้น การตัดไม้ทำลายป่า การทับถมของตะกอนปากแม่น้ำ รวมไปถึงแหล่งที่มีปลาชุกชุม และอื่นๆ อีกมาก

ภาพถ่ายดาวเทียมบริเวณโรงกรองน้ำ และผลิตน้ำประชาชื่น   และนอร์ธปาร์ค จากดาวเทียม IRS-ID ถ่ายเมื่อ 24 ก.พ. 2544 หลอมกับภาพจาก Landsat-7 ETM + ถ่ายเมื่อ 24 ม.ค. 2545

ดาวเทียมสังเกตการณ์ดาราศาสตร์ 

เป็นดาวเทียมที่มีกล้องโทรทรรศน์และอุปกรณ์ดาราศาสตร์สำหรับศึกษาวัตถุท้อง ฟ้า ดาวเทียมสังเกตการณ์ดาราศาสตร์มีทั้งหมดที่โคจรอยู่รอบโลกและประเภทที่โคจร ผ่านไปใกล้ดาวเคราะห์ หรือลงสำรวจดาวเคราะห์ ซึ่งเรีกยอีกอย่างว่ายานอวกาศ เช่นยานอวกาศวอยเอเจอร์ที่เดินทางผ่านเฉียดดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูล เป็นต้น

ดาวเทียมสื่อสาร 

เป็นดาวเทียมที่มีอุปกรณ์สื่อสารติดตั้งอยู่ เช่น ดาวเทียมอินเทลแซท (ภาพ 7.6 ) ดาวเทียมชุดนี้อยู่ในวงโคจรรอบโลก 3 แห่ง คือเหมือนมหาสมุทรอินเดียเพื่อการติดต่อระหว่างทวีปยุโรปเหนือมหาสมุทร แปซิฟิกเพื่อการติดต่อระหว่างทวีปเอเชียกับทวีปอเมริกา และและเหนือมหาสมุทรแอตแลนติกเพื่อการติดต่อระหว่างทวีปอเมริกากับทวีป ยุโรป เมื่อรวมทั้งระบบจึงสามารถติดต่อกันได้ทั่วโลก

บทที่7

ระบบสุริยะ

 การกำเนิดระบบสุริยะ

    

ระบบสุริยะ

   ส่วนใหญ่เป็นก๊าซ ยกเว้นดาวเคราะห์ดวงนอกสุด คือ ดาวพลูโตที่มีขนาดเล็ก และมีพื้นผิวเป็นของแข็ง 

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

   

– 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

           เขตของบริวารดวงอาทิตย์

พื้นที่รอบดวงอาทิตย์แบ่ง  ตามลักษณะการเกิดและองค์ประกอบเป็น 4 ส่วน

ดาวเคราะห์ชั้นใน (Inner planets)    

    อยู่ระหว่าง ดวงอาทิตย์ กับ แถบดาวเคราะห์น้อย ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลกและดาวอังคารดาวเคราะห์เหล่านี้มีพื้นผิวแข็งเช่นเดียวกับโลก  มีแก่นเป็นโลหะจึงเรียกว่า“ดาวเคราะห์หิน” หรือดาวเคราะห์แบบโลก (terrestrial  planets) คาดว่าใช้เวลาเกิดมากกว่า 100 ปี   โดยการพอกพูนมวลหลังดวงอาทิตย์เกิด

แถบดาวเคราะห์น้อย (Asteroid belt)

            อยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี  คาดว่าก่อตัวเช่นเดียวกับวัตถุที่ก่อกำเนิดเป็นดาวเคราะห์ชั้นใน  ดาวเคราะห์น้อยจึงเป็นเศษเหลือ จากการพอกพูนเป็นดาวเคราะห์หิน  และถูกแรงรบกวนของดาวพฤหัสบดี กับดวงอาทิตย์  ทำให้มวลสารบริเวณดาวเคราะห์น้อยจับตัวให้มีขนาดใหญ่ไม่ได้  จึงมีแต่ดาวเคราะห์น้อยจำนวนมาก   เช่น  ดาวเคราะห์น้อยแกสปรา ส่วนซีรีส (Ceres)     เป็นวัตถุที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในแถบดาวเคราะห์น้อยจัดเป็นดาวเคราะห์แคระ  และวัตถุที่ใหญ่อันดับสองคือดาวเคราะห์น้อยชื่อพาลลัส (Pallas)

 

 

ดาวเคราะห์ชั้นนอก  (Outer planets)

 

 

ดาวเคราะห์ยักษ์เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ถัดจากแถบดาวเคราะห์น้อยออกไป ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี  ดาวเสาร์  ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน  มีองค์ประกอบหลักเป็นไฮโดรเจนและฮีเลียม  จึงเรียกว่า  ดาวเคราะห์แก๊สโดยดึงดูดแก๊สที่เบาและระเหยง่ายจนมีขนาดใหญ่

 

ดงดาวหางของออร์ต (Oort’s comet could)

            เป็นบริเวณที่อยู่ของดาวหางซึ่งเป็นวัตถุท้องฟ้าที่ไม่มีแสงสว่างในตัวเอง ประกอบด้วยฝุ่นผงเศษหิน  ก้อนน้ำแข็งและแก๊สแข็งตัวจึงเรียกว่าก้อนน้ำแข็งสกปรก  โครจรรอบดวงอาทิตย์เป็นวงรี      ขณะที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์   จะไม่มีหางและแสงสว่างแต่เมื่อเข้าใกล้จะทำให้ผิวนอกของใจกลางหัวดาวหางซึ่งเป็นของแข็งระเหิดเป็นแก๊ส เป็นฝุ่น  ด้วยความร้อนและลมสุริยะกลายเป็นหัวฝุ่นและแก๊สที่พุ่งไปในทิศตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์ กลางเป็นหางและสว่างขึ้น   ลมสุริยะดังกล่าวจะผลักดันให้หางของดาวหางพุ่งในทิศตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์

   

 

 

                   

      

      ดวงอาทิตย์

ดวงอาทิตย์ : ดาวฤกษ์ของเรา (THE SUN : OUR STAR)

       ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่มีขนาดไม่ใหญ่นัก  มีตำแหน่งอยู่ที่ตรงมุมหนึ่งของกาแล็กซีของเรา  ซึ่งบางทีอาจจะเป็นตำแหน่งที่ไม่อาจจะมองเห็นจากดาวเคราะห์ดวงหนึ่งดวงใดที่เป็นบริวารของดาวฤกษ์อื่นก็ได้  การดำรงชีวิตของเราต้องอาศัยดวงอาทิตย์  และเพราะว่าดวงอาทิตย์อยู่ใกล้กับโลกมากทำให้มีการศึกษาเกี่ยวกับดวงอาทิตย์มากที่สุดอันทำให้รู้จักมันได้ดีกว่าที่รู้จักดาวฤกษ์ดวงอื่น ๆ

ส่วนประกอบ (COMPOSION)       ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ ์ประเภทดาวแคระเหลือง (yellow dwarf)  ดวงหนึ่งจัดเป็นดาวฤกษ์ขนาดย่อม  แต่เพราะว่ามันอยู่ห่างจากโลกราว  93  ล้านไมล์ ( 150  ล้านกิโลเมตร)  ดวงอาทิตย์จึงเป็นดาวฤกษ์บนฟากฟ้าที่สำคัญที่สุดสำหรับเรา  ดวงอาทิตย์เป็นลูกกลมดวงใหญ่ที่ประกอบด้วยก๊าซฮีเลียมประมาณร้อยละ  24  ไฮโดรเจนร้อยละ  75  และธาตุอื่น ๆ อีกประมาณร้อยละ  1 ภายในดวงอาทิตย์มีปฏิกิริยาการหลอมนิวเคลียส (nuclear fusion reactions)  ดำเนินอยู่ ส่งผลให้อะตอมของไฮโดรเจนหลอมรวมกันเกิดเป็นอะตอมของฮีเลียมซึ่งมีน้ำหนักมากกว่าเล็กน้อยและให้พลังงานออกมาด้วย  พลังงานนี้แผ่ผ่านอวกาศมาถึงโลกทำให้สิ่งมีชีวิตเกิดขึ้นและดำรงอยู่ได้

ลักษณะทางกายภาพ		ลักษณะทางดาราศาสตร์
อุณหภูมิทีพื้นผิว	11000  ํF	ขนาดที่มองเห็น	-26.8
เส้นผ่านศูนย์กลาง	849,443 ไมล์ (1,392,530 กิโลเมตร)	ขนาดสัมบูรณ์	+4.8
ปริมาตร	ลูกบาศก์เมตร	ระยะห่างปานกลางจากโลก	9,089,000 ไมล์
มวล	กิโลกรัม	ระยะเวลาหมุนรอบตัวเอง 1 รอบ	25 – 30 วัน

การสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ (OBSERVING THE SUN)
          ท่านต้องไม่สังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ด้วยตาเปล่าโดยตรง  เนื่องจากอาจทำให้ท่านตาบอดได้  โดยเฉพาะอย่างยิ่งต้องไม่ดุด้วยกล้องสองตา หรือกล้องโทรทรรศน์เป็นอันขาด ในการสังเกตการณ์ดวงอาทิตย์ต้องใช้กล้องโทรทรรศน์ชนิดพิเศษเท่านั้น  กล้องโทรทรรศน์ชนิดพิเศษเท่านั้น  กล้องโทรทรรศน์ชนิดพิเศษนี้จะติดที่กรองแสงและทำงานโดยการสะท้อนภาพลงบนกระจก  ตัวรับภาพจะเป็นถังขนาด   ใหญ่ปลายใบอยู่ทางด้านล่างของตัวกล้องสำหรับใช้ในการศึกษาการแผ่รังสีที่มาจากใจกลางของดวงอาทิตย์  สำหรับข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับโครงสร้างของดวงอาทิตย์จะถูกรวบรวมโดยดาวเทียม  ยานอวกาศ และห้องทดลองที่ถูกปล่อยขึ้นสู่อวกาศ
           ถ้าเราดูภูมิประเทศอันเป็นพื้นราบที่อยู่ท่ามกลางแสงแดด  เราจะเห็นว่าแสงแดดสาดส่องทาบทับไปบนทุกสิ่งอย่างสม่ำเสมอกันเราไม่อาจจะมองดูดวงอาทิตย์ด้วยตาเปล่าได้  เพราะจะเป็นการเสี่ยงมากถึงขนาดที่ทำให้ตาบอดได้  แต่ถ้าเราดูดวงอาทิตย์ด้วยกล้องโทรทัศน์สุริยะ (Solar telescope) ซึ่งเป็นกล้องโทรทรรศน์สำหรับใช้ดูดวงอาทิตย์โดยเฉพาะ  เราจะสังเกตเห็นว่าพื้นผิวของดวงอาทิตย์เป็นเหมือนกับท้องทะเลอันกว้างใหญ่ไพศาล  เต็มไปด้วยคลื่นมากมายเหลือที่จะนับ  และมีจุดต่าง ๆ ซึ่งเคลื่อนที่ไปมา กับรัศมีอันโชติช่วงเจิดจ้าล้อมรอบดวงอาทิตย์อยุ่ด้วย  1 วง

โครงสร้าง  (STRUCTURE)
              ดวงอาทิตย์ประกอบขึ้นด้วยมวลก๊าซจำนวนมหาศาลซึ่งทำให้ใจกลาง (core) (1) ซึ่งเป็นส่วนในสุดที่ห้อมล้อมด้วยชั้นที่เย็นกว่าหลายชั้นนั้นร้อนจัดมาก  ที่ใจกลางดังกล่าวมีอุณหภูมิราว 36 ล้านองศาฟาเรนไฮต์   แต่ที่ผิวนอกร้อนเพียง  11,000  องศาเท่านั้น ตรงส่วนบนสุดของใจกลางเป็นเขตการแผ่รังสี ( radiant zone)  (2)  ซึ่งปลดปล่อยรังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาภายนอก ถัดไปเป็นเขตการพา(convection zone) (3) ซึ่งเป็นที่ที่มีลำก๊าซมหิมาจำนวนมากผุดพลุ่งขึ้นและยุบลงสลับกัน  ถัดออกมาก็เป็นผิวนอกของดวงอาทิตย์ที่เรามองเห็นได้และรู้จักกันในชื่อของโฟโตสเฟียร์ (photosphere) (4) ซึ่งเป็นชั้นบาง ๆ เพียง ชั้นเดียว

             

            บนชั้นโฟโตสเฟียร์นี้ยังมีชั้นบาง ๆ อีก 1 ชั้นเรียกว่า โครโมสเฟียร์ (chromosphere)  ซึ่งหนาประมาณ 1,800 ไมล์ (3,000 กิโลเมตร) ถัดออกมาเป็นชั้นของก๊าซในสภาพเป็นไอออนที่มีความหนาแน่นต่ำและร้อนจัดมากพวยพุ่งออกมาจากดวงอาทิตย์เป็นระยะทางไกลซึ่งทำให้เห็นเป็นวงแสงสีรุ้งรอบดวงอาทิตย์เมื่อเกิดสุริยุปราคา  ชั้นของก๊าซนี้เรียกว่ากลดสุริยะ (solar corona)  เป็นชั้นที่ร้อนจัดมากชั้นหนึ่ง ทั้ง  2 ชั้นนี้ถือได้ว่าเป็นชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์ (the Sun’s atmoshere)

แสงสุริยะ (SOLAR LIGHT)
              การที่ดวงอาทิตย์มีการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า (electromagnetic radiation) ออกมาได้เป็นปริมาณมากมายมหาศาลนั้นเป็นผลมาจากปฏิกิริยาภายในดวงอาทิตย์นั้นเอง รังสีที่แผ่ออกนี้ส่วนหนึ่งมาถึงโลกของเรา รังสีดังกล่าวมีความยามคลื่น  (wavelenght) ต่างกันมาก ตั้งแต่รังสีเอกซเรย์  (X-ray)  ไปจนถึงคลื่นวิทยุ (radio waves) ซึ่งเราสามารถมองเห็นได้ก็เฉพาะแต่ส่วนของรังสีที่อยู่ในรูปของแสงที่มองเห็นได้ (visible light) เท่านั้น แสงดังกล่าวที่สายตาเรามองเห็นเป็นสีขาวนั้นมีรังสีอยู่หลายชนิด แต่ละชนิดมีความยาวคลื่นต่าง ๆ กันนั่นก็คือมีสี  (color) ต่างกันด้วย

จุดดับในดวงอาทิตย์ (SUNSPORT)
           จุดดับในดวงอาทิตย์เป็นบริเวณของพื้นผิวดวงอาทิตย์ที่มีสีดำ  ซึ่งมีอุณหภูมิที่ต่ำกว่าพื้นผิวที่อยู่ด้านหลัง  จุดดับดังกล่าวปรากฎให้เห็นเฉพาะบริเวณเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์เท่านั้น  ไม่ปรากฎว่าพบที่บริเวณขั้วทั้งสองของดวงอาทิตย์เลย  จัดดับเหล่านี้แต่ละจุดจะตรงส่วนกลางจะมืดกว่าส่วนอื่น ๆ และที่ขอบจะเป็นเงามืดน้อยกว่าส่วนกลาง  รูปร่างและขนาดของจุดดับเหล่านี้จะแปรเปลี่ยนไปอย่างมากตลอดเวลา จุดดับอาจจะเกิดขึ้นแล้วหายไปภายในไม่กี่ชั่วโมง  หรืออาจจะคงอยู่ได้เป็นหลาย ๆ เดือนกว่าจะหายไปก็ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของมัน  จุดดับในดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ไปตามการหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์มีจำนวนที่ไม่แน่นอน  แต่จะเพิ่มขึ้นหรือลดลงทุกรอบ 11 ปี ซึ่งรู้จักกันในชื่อของ วัฎจักรสุริยะ (solar cycle)

เปลวสุริยะ] (SOLAR PROMINENCES)
           ชั้นโครโมสเฟียร์ (chromosphere) ของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิราว  180,000  องศา แต่เป็นชั้นที่มีความหนานแน่นไม่มากกนักและไม่ค่อยปลดปล่อยพลังงานใด ๆ ออกมา  ทว่าเป็นชั้นที่มีปรากฎการณ์หนึ่งที่น่าสนใจเป็นพิเศษกล่าวคือ มีเปลวไฟมหิมาแลบขึ้นไปจากพื้นผิวเป็นระยะทางหลายพันไมล์/กิโลเมตร เรียกกันว่าเปลวสุริยะแทรกผ่านชั้นกลดสุริยะ  (solar corona) ออกไปสู่ห้วงอวกาศ ในบางครั้งอาจจะแลบออกไปไกลถึง 610,000 ไมล์ (1 ล้านกิโลเมตร) จากพื้นผิวบนดวงอาทิตย์

การทรงกลดของดวงอาทิตย์ (THE SUN CORONA)
             ส่วนนี้เป็นส่วนบรรยากาศชั้นนอก (outer atmosphere)  ของดวงอาทิตย์เริ่มจากชั้นโครโมสเฟียร์ (chromosphere)  ออกมาในห้วงอวกาศเป็นระยะทางหลายไมล์/กิโลเมตร  ส่วนนี้เป็นส่วนที่แทบจะไม่มีความหนานแน่นเลย      และแม้จะมีอุณหภูมิราวย 1.8 ล้านองศาฟาเรนไฮต์  แต่มีการแผ่รังสีคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกมาน้อยมาก  รูปร่างของเปลวไฟก๊าซที่พวยพุ่งขึ้นไปเรียกว่ากลดสุริยะ  (solar corona)  นี้เปลี่ยนแปรไปตลอดเวลาขึ้นอยู่กับปริมาณของกิจกรรมในแต่ละรอบกิจกรรม (activity cycle) ด้วย  โดยเปลวไฟดังกล่าวจะพวยพุ่งแลบออกไปไกลมากกว่าปกติในรอบกิจกรรมที่เป็๋นจำนวนมากที่สุด
           กลดสุริยะ (solar corona) สามารถสังเกตเห็นได้ในช่วงที่ดวงอาาทิตย์เกิดสุริยุปราคาเต็มดวง  (total eclipse)   ซึ่งเป็นเวลาที่เงาของดวงจันทร์ทอดทับกับวงกลมสุริยะ (solar disk)  ได้หมดพอดี  ทำให้แลเห็นได้เฉพาะแต่ชั้นโฟโตสเฟียร์ (photosphere) ของดวงอาทิตย์ที่ล้อมด้วยรัศีที่เป็นแถบกว้างสีค่อนข้างขาว 1 วง    ซึ่งเป็นเปลวไฟที่พลุ่งวูบวาบเป็นสายเล็กและยาวจำนวนมากเท่านั้น นี่คือสิ่งที่เรียกว่า กลด   (corona)   กลดสุริยะปลดปล่อยรังสี  เอกซเรย์และแสงอัลตราไวโอเลต

ลมสุริยะ (SOLAR WIND)
          ลมสุริยะ เป็นคำที่ใช้เรียกการพัดอย่างต่อเนื่องกันของกระแสอนุภาคต่าง ๆ  ที่ดวงอาทิตย์ปล่อยออกสู่อวกาศโดยรอบกระแสดังกล่าวมีมวลเบาบางมากเพียง 4 หรืออ 5 อนุภาคต่อลูกบาศก์เซนติเมตรเท่านั้น  และเช่นเดียวกันเมื่อมาถึงโลกก็จะรบกวนการโทรคมนาคม และยังก่อให้เกิดปรากฎการณ์ตื่นตาตื่นใจที่เรียกว่า แสงออโรรา (aurora borealis) ด้วย  นอกจากนั้นลมสุริยะนี้ยังเป็นส่งที่ทำให้เราสามารถแลเห็นหางของดาวหางได้ด้ว
ย

บทที่ 6

 ดาวฤกษ์

🔻🔺🔻🔺🔻🔺🔻🔺🔻🔺🔻

1.ดาวฤกษ์ 

     คือ ก้อนแก๊สร้อนขนาดใหญ่ 99% เป็นHรองลงมาคือHeรวมตัวอยู่ในสภาวะสมดุลระหว่างแรงโน้มถ่วง

     -ดาวฤกษ์ทุกดวงมีสมบัติเหมือนกันอยู่ 2 ประการ 

          1.สร้างพลังงานได้ด้วยตัวเอง                       

          2.มีวิวัฒนาการ

☺วิวัฒนาการของดาวฤกษ์

-เกิดจากการยุบตัวของเนบิวลา

-ดาวฤกษ์ที่มีมวลน้อย มีความสว่างน้อย จะใช้เชื้อเพลิงน้อย จึงมีช่วงชีวิตยาวและจบชีวิตด้วยการไม่ระเบิด

-ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่มวลมาก แสงสว่างมาก ใช้เชื้อเพลิงมาก จะมีช่วงชีวิตสั้นและจบชีวิตด้วยการระเบิด

อย่างรุนแรง 

เรียกว่า ซเปอร์โนวา (Supernova)

2.กำเนิดและวิวัฒนาการของดวงอาทิตย์

-เกิดจากการยุบรวมตัวของเนบิวลาด้วยแรงโน้มถ่วงของเนบิวลาเอง ผลที่ตามมาคืออุณหภูมิจะสูงขึ้นจนถึง 15 ล้านเคลวินทำให้

เกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์กลายเป็นดวงอาทิตย์ ซึ่งปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์หาได้จาก E = mc^2

-ปัจจุบันดวงอาทิตย์มีอายุ 4600 ล้านปี เป็นดาวฤกษ์สีเหลือง นับจากปัจจุบันไปอีกประมาณ5000ล้านปี ดวงอาทิตย์

จะมีอายุ10000ล้านปี จะเปลี่ยนเป็นดาวยักษ์แดง

-ในช่วงท้ายจะยุบตัวเป็นดาวแคระขาว

3.ความส่องสว่างและโชติมาตรของดาวฤกษ์

•ความส่องสว่าง (Brightness) ของดาวฤกษ์เป็นพลังงานจากดาวฤกษ์ที่ปลดปล่อยออกมาใน1วินาทีต่อหน่วยพื้นที่ ณ ตำแหน่ง

ของผู้สังเกต

  -ค่าการเปรียบเทียบความสว่างของดาวฤกษ์ เรียกว่า อันดับความสว่าง หรือ แมกนิจูด หรือ โชติมาตร ไม่มีหน่วย

  -มีหลักว่าดวงดาวริบหรี่ที่สุดที่ตาเปล่ามองเห็นมีค่าโชติมาตร 6 และดาวสว่างที่สุดที่ตาเปล่ามองเห็นได้มีค่าโชติมาตร 1

  -ดาวที่มีค่าโชติมาตรต่างกัน1 จะมีความสว่างต่างกัน 2.512 เท่า 

  -สมมติอันดับความสว่างต่างกัน n จะสว่างต่างกัน 2.5 ยกกำลัง n เท่า

4.สีและอุณหภูมิผิวของดาวฤกษ์

-สีของดาวฤกษ์มีความสัมพันธ์กับอุณหภูมิและช่วงอายุ

-ดาวฤกษ์ที่มีอายุน้อยจะมีสีน้ำเงิน และอุณหภูมิผิวสูง ส่วนดาวฤกษ์ที่มีอายุน้อยมีสีแดงและมีอุณหภูมิผิวต่ำ

-จำระดับชนิดของสเปกตรัมง่ายๆว่า Ob Be A Fine Girl Kiss Me

5.ระยะห่างดาวฤกษ์

วิธีหนึ่งที่สำคัญคือการหาแพรัลแลกซ์ของดาวดวงนั้น คือการสังเกตดาวเปลี่ยนตำแหน่ง 2 ครั้งในช่วงเวลาห่างกัน 6 เดือน

สูตร การหาระยะทางด้วยมุมแพรัลแลกซ์

                   d = 1/p    

  d =  ระยะทางถึงดวงดาว (distance) หน่วยเป็นพาร์เสค (pc) 

  p =  มุมแพรัลแลกซ์ (parallax angle) หน่วยเป็นฟิลิบดา (arc second)

 โดยที่ 1 องศา = 60 ลิบดา (arc minute), 1 ลิบดา = 60 ฟิลิบดา (arc second)

6.เนบิวลา แหล่งกำเนิดดาวฤกษ์

-เนบิวลา (Nebula) - เป็นกลุ่มผุ่นและแก๊สที่กระจายอยู่บริเวณกว้างใหญ่ที่มีความสว่างจากดาวฤกษ์เกิดใหม่

-ต้นกำเนิดของเนบิวลาคือสสารดั้งเดิมหลังจากการกำเนิดโมเลกุลของHและHeภายในกาแล็กซี บางแห่งอาจเป็นซากที่เหลือ

จากการระเบิดของดาวฤกษ์ขนาดใหญ่

-แบ่งออกเป็น 4 ประเภท

     

เนบิวลาสว่างประเภทเรืองแสง

เนบิวลาสว่างประเภทสะท้อนแสง

เนบิวลาดาวเคราะห์

                                    

เนบิวลามืด

7.ระบบดาวฤกษ์

 คือ ดาวฤกษ์กลุ่มเล็กๆ จำนวนหนึ่งที่โคจรอยู่รอบกันและกัน โดยมีแรงดึงดูดระหว่างกันทำให้จับกลุ่มกันไว้ เช่น ดาวซีรีอัส 

ซึ่งเป็นดาวคู่ เป็นระบบดาวฤกษ์ 2 ดวง เคลื่อนรอบซึ่งกันและกันด้วยแรงโน้มถ่วง ดาวแอลฟาเซนเทารี เป็นระบบดาวฤกษ์ 3 ดวง 

ระบบดาวฤกษ์ที่มีดาวฤกษ์เป็นจำนวนมาก เราเรียกว่า กระจุกดาว เช่น กระจุกดาวลูกไก่ ซึ่งมีดาวฤกษ์มากกว่าร้อยดวง

 กระจุกดาวทรงกลมเอ็ม 13มีดาวฤกษ์มากกว่าแสนดวง สาเหตุที่เกิดดาวฤกษ์เป็นระบบต่างๆกัน เพราะเนบิวลาเนบิวลาต้นกำเนิดมี

ปริมาณและขนาดต่างๆกัน

8. มวลของดาวฤกษ์

มวลของดาวฤกษ์แต่ละดวงจะแตกต่างกัน เพราะเนบิวลาที่ก่อกำเนิดเป็นดาวฤกษ์มีมวลไม่เท่ากัน มวลจึงเป็นสมบัติที่แตกต่างกัน

ของดาวฤกษ์ นักดาราศาสตร์สามารถหามวลของดาวฤกษ์ได้หลายวิธี เช่น การใช้กฎเคพเลอร์ในการหามวลของดวงอาทิตย์ หรือ

 จากการสังเกตแสงจากดาว