5.1. ความนำ
นอกจากโลกและดวงจันทร์ซึ่งเป็นบริวารแล้ว ในสุริยะของเรายังประกอบด้วย ดาวฤกษ์อีกหลายดวง ซึ่งดาวเคราะห์แต่ละดวงนั้นก็ยังมีบริวารอีกต่างหาก มีจํานวนมากน้อยแตกต่างกันออกไป ระบบดาวเคราะห์เหล่านี้ต่างก็โคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยวงโคจรและระยะทางซึ่งไม่เหมือนกัน ผลของการสังเกตการณ์และหลักเกณฑ์ทางฟิสิกส์ ทําให้นักดาราศาสตร์ต้องการศึกษาหาความกระจ่างชัดด้วยอุปกรณ์ทางดาราศาสตร์ นักดาราศาสตร์สามารถวิเคราะห์องค์ประกอบทางเคมีของบรรยากาศ อุณหภูมิ คุณสมบัติการสะท้อนแสงอาทิตย์ของดาวเคราะห์เหล่านี้ นอกเหนือจาก อุปกรณ์เหล่านี้แล้ว ยานอวกาศสํารวจดาวเคราะห์นับว่าเป็นเครื่องมือที่สําคัญที่จะส่งข้อมูลโดยละเอียดของดาวเคราะห์ต่างๆ เมื่อยานผ่านเข้าไปใกล้ ปี ค.ศ. 1986 เมื่อยานวอยเอเจอร์ 2 ผ่านเข้าใกล้ดาวยูเรนัส ก็ได้เปิดเผยข้อมูลมากมายที่นักดาราศาสตร์ไม่เคยค้นพบมาก่อน และในปี ค.ศ. 1989 นี้ ยานลําเดียวกันนี้ก็จะผ่านไปเยือนดาวเนปจูนดาวเคราะห์ซึ่งอยู่ห่างไกลจากโลกเรามาก จนอุปกรณ์ทางดาราศาสตร์บนพื้นพิภพไม่อาจให้ความกระจ่างชัดเกี่ยวกับดาวเคราะห์ดวงนี้ได้ นับว่าเป็นโอกาส ดีของมวลมนุษย์ที่จะได้มีโอกาสศึกษาดาวเนปจูนอย่างใกล้ชิดในช่วงเวลาอีกไม่นานนี้ จากข้อมูลเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพและทางเคมีของดาวเคราะห์เหล่านี้ จะทําให้ นักดาราศาสตร์สามารถทํานายการถือกําเนิดของระบบสุริยะ ตลอดจนความเป็นมาของการก่อกําเนิดของสิ่งมีชีวิตที่อุบัติขึ้นมาได้อย่างถูกต้อง
ปรากฏของดาวเคราะห์บนฟากฟ้า
5.2. ตําแหน่งปรากฏของดาวเคราะห์บนฟากฟ้า
นอกจากการขึ้นและตกของดาวต่างๆ บนฟากฟ้าประจําวัน ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากการหมุนรอบตัวเองของโลกแล้ว นักดาราศาสตร์พบว่าดาวฤกษ์ต่างๆ จะมีตําแหน่งสัมพันธ์คงที่เมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ซึ่งทําให้เห็นว่ากลุ่มดาวฤกษ์ทั้ง 88 กลุ่มบนท้องฟ้านั้น ไม่มีการเปลี่ยนรูปร่าง ไม่ว่าจะสังเกตการณ์ ณ ตําแหน่งและเวลาใดก็ตาม
อย่างไรก็ตาม ความจริงแล้วดาวฤกษ์แต่ละดวงมีการเคลื่อนที่อยู่ตลอดเวลาด้วยอัตราเร็วที่ค่อนข้างสูง ซึ่งทราบได้จากการถ่ายสเปกตรัมแล้วศึกษาการเลื่อนทางแถบแดงของวัตถุท้องฟ้าเหล่านี้ แต่เนื่องจากดาวฤกษ์เหล่านี้อยู่ห่างไกลจากโลกมาก ทําให้ผู้สังเกตการณ์บนโลกไม่อาจสังเกตเห็นการเปลี่ยนแปลงตําแหน่งปรากฏของดาวฤกษ์ได้ในช่วงเวลาอันสั้น นักดาราศาสตร์มักจะเรียกดาวฤกษ์ทั้งหลายว่าเป็น “ดาวคงที่ (Fixed Stars)” บนฟากฟ้า
สําหรับดาวเคราะห์ต่างๆ ในระบบสุริยะนั้น จะพบว่าในแต่ละวันจะมีการเลื่อนตําแหน่งปรากฏไปตามกลุ่มดาวต่างๆ เมื่อสังเกตการเลื่อนตําแหน่งของดาวเคราะห์ โดยละเอียดแล้วนักดาราศาสตร์พบว่า การเลื่อนตําแหน่งของดาวเคราะห์มีความซับซ้อนพอสมควร ขึ้นอยู่กับลักษณะการโคจรของดาวเคราะห์เหล่านั้นรอบดวงอาทิตย์สัมพันธ์กับลักษณะการโคจรของโลกนักดาราศาสตร์กรีกในสมัยโบราณเรียก ดาวเคราะห์เหล่านี้ว่า เป็น“ผู้พเนจร (Wanderers หรือ Planets)”
การเปลี่ยนตําแหน่งของดาวเคราะห์ที่ปรากฏบนท้องฟ้าไปตามกลุ่มดาวต่างๆ นั้น มีลักษณะคล้ายคลึงกับการเปลี่ยนตําแหน่งปรากฏของดวงอาทิตย์และดวงจันทร์ อย่างไรก็ตาม ดวงอาทิตย์และดวงจันทร์และปรากฏเลื่อนตําแหน่งไปทางทิศตะวันออกเสมอ แต่สําหรับดาวเคราะห์นั้นจะปรากฏเลื่อนตําแหน่งไปทางทิศตะวันออกบ้าง ทิศตะวันตกบ้าง “การเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันออกนั้น เรียกว่า “การเคลื่อนที่ทางตรง (Direct Motion)” และการเคลื่อนที่ไปทางทิศตะวันตก จะเรียกว่า “การเคลื่อนที่วกกลับ (Retrograde Motion)” ดังแสดงในรูปที่ 5.1
รูปที่ 5.1 ลักษณะการเคลื่อนที่ปรากฏของดาวเคราะห์
การกําหนดตําแหน่งของดาวเคราะห์ จะพิจารณาเทียบกับดวงอาทิตย์โดยกล่าวในเทอมของ “อิลองเกชันของดาวเคราะห์” ซึ่งเป็นมุมที่เกิดจากเส้นต่อจากโลกไปยังดาวเคราะห์ และเส้นต่อจากโลกไปยังดวงอาทิตย์
เมื่ออิลองเกชันเป็น 0o เรียกว่า ดาวเคราะห์อยู่ ณ ตําแหน่ง “คอนจังชัน (Conjunction)”
เมื่ออิลองเกชันเป็น 90o เรียกว่า ดาวเคราะห์อยู่ ณ ตําแหน่ง “ควอดราเจอร์ (Quadrature)”
เมื่ออิลองเกชันเป็น 180o เรียกว่า ดาวเคราะห์อยู่ ณ ตําแหน่ง “ออพโพซิซัน (Opposition)”
5.3. คาบดาราคติและคาบซินโนดิคของดาวเคราะห์
คาบดาราคติ (Sidereal Period) ของดาวเคราะห์ คือ เวลาที่ดาวเคราะห์ใช้ในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 1 รอบ จากจุดเฉพาะใดๆ บนทรงกลมท้องฟ้าและกลับมายังจุดเดิมอีกครั้งหนึ่ง คาบซินโนดิค (Synodic Period) ของดาวเคราะห์ คือ เวลาที่ดาวเคราะห์ใช้ในการโคจรกลับมาอยู่ ณ ตําแหน่งอิลองเกชันเดิมอีกครั้ง
ความสัมพันธ์ระหว่างคาบดาราคติและคาบซินโนดิค สําหรับดาวเคราะห์จะเหมือนกับกรณีของดวงจันทร์ อย่างไรก็ดี ต้องแยกพิจารณาดาวเคราะห์ออกเป็น 2 ชนิด คือ
ก) ดาวเคราะห์วงใน (Inferior Planet) มีสมการคํานวณดังนี้
1S = 1P - 1E
ข) ดาวเคราะห์วงนอก (Superior Planet) มีสมการคํานวณ ดังนี้
1S = 1E - 1P
ซึ่ง E เป็น คาบดาราคติของโลก
P เป็น คาบดาราคติของดาวเคราะห์
S เป็น คาบซินโนดิคของดาวเคราะห์
5.4. การเคลื่อนที่ปรากฏของดาวเคราะห์วงใน
ดาวเคราะห์วงในในระบบสุริยะมี 2 ดวง คือ ดาวพุธและดาวศุกร์ ซึ่งพบว่ามีการเคลื่อนที่ปรากฏต่างจากดาวเคราะห์วงนอก ดาวทั้ง 2 ดวงนี้ อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ และมีค่าอิลองเกชันน้อยกว่า 90o เสมอ ดูรูปที่ 5.2 ค่าอิลองเกชันมากที่สุด (Greatest Elongation) ของดาวพุธะมีค่าไม่เกิน 28o และของดาวศุกร์จะไม่เกิน 48o
เมื่อดาวศุกร์ทางด้านตะวันออกของดวงอาทิตย์ ดาวศุกร์จะมีชื่อ เรียกว่า “ดาวประจําเมือง (Evening Star)” คือจะมองเห็นดาวศุกร์ได้ในตอนเย็น และเมื่ออยู่ทางตะวันตกของดวงอาทิตย์ ดาวศุกร์จะมีชื่อเรียกว่า “ดาวประกายพฤกษ์ (Morning Star)” คือจะมองเห็นดาวศุกร์ได้ในตอนเช้า ขณะที่ดาวเคราะห์ดวงนี้อยู่ ณ ตําแหน่ง อิลองเกชัน มากที่สุดทางตะวันออก จะพบว่าสามารถเห็นดาวศุกร์ได้ในตอนบ่ายๆ หรือตอนเย็น และ ณ ตําแหน่งอิลองเกชันมากที่สุดทางตะวันตก จะพบว่าสามารถเห็นดาวศุกร์ได้ก่อนดวงอาทิตย์ขึ้น เป์นเวลานานในตอนเช้าตรู่
สิ่งที่น่าสนใจอีกอย่างหนึ่ง ก็คือ ดาวพุธและดาวศุกร์ จะแสดงเฟส (Phases) เช่นเดียวกับดวงจันทร์ เมื่อสังเกตการณ์บนโลก ดาราศาสตร์ ผู้ที่พบการเปลี่ยนเฟสของดาวเคราะห์เป็นคนแรก คือ กาลิเลโอ การแสดงเฟสของดาวเคราะห์ ในลักษณเช่นนี้ เป็นเหตุผลที่ สามารถนํามายืนยันได้ว่า ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะ การเคลื่อนที่ปรากฏของดาวเคราะห์วงใน อาจอธิบายได้ในเทอมของการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ และการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์เอง
ในการหาการเคลื่อนที่ปรากฏ ซึ่งเป็นการเคลื่อนที่เทียบกับการเคลื่อนที่ของโลกเรา ใช้ความเร็วที่แท้จริงของดาวเคราะห์ ณ ขณะใดๆ เทียบกับดวงอาทิตย์ ลบออกจากความเร็วของโลกเทียบกับดวงอาทิตย์ ดังแสดงใน รูปที่ 5.3
5.5. การเคลื่อนที่ปรากฏของดาวเคราะห์วงนอก
การเคลื่อนที่ปรากฏของดาวเคราะห์ วงนอกในเทอมของการโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ การเคลื่อนที่ปรากฏของดาวเคราะห์วงนอก สามารถพิจารณาได้เช่นเดียวกับการเคลื่อนที่ ปรากฏของดาวเคราะห์ วงใน ดังแสดงใน รูปที่ 5.4 โปรเจคชันของการเคลื่อนที่ สัมพันธ์บนทรงกลมท้องฟ้า จะแสดงการเคลื่อนที่ปรากฏเป็น วงโคจรเล็กๆ (Apparent Epicyclical Motions) ของดาว เคราะห์ด้วย ดังแสดงใน รูปที่ 5.5
เมื่อพิจารณาการเคลื่อนที่ปรากฏของดาวเคราะห์วงนอก เมื่อมองจากโลก ณ เวลาต่างๆ บนทางโคจรรอบดวงอาทิตย์ จะพบว่าดาวเคราะห์มีการเคลื่อนที่ 2 แบบ คือ
- การเคลื่อนที่ทางตรง (Direct Motions)
- การเคลื่อนที่วกกลับ (Retrograde Motions)
5.6. การวิเคราะห์ของเคปเลอร์เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์
ทฤษฎีของ พโทเลมี เกี่ยวกับการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์นั้น กําหนดให้การเคลื่อนที่ปรากฏ ของดาวเคราะห์บนทรงกลมท้องฟ้าเป็นการเคลื่อนที่จริงๆ ของดาวเคราะห์ ในการนี้ พโทเลมี ต้องใช้ วงโคจรเล็ก (Epicycles) ถึงกว่า 240 วงในการอธิบายทางโคจรของดาวเคราะห์ต่างๆ
โคเปอร์นิคัสได้พยายามอธิบายการ เคลื่อนที่ของดาวเคราะห์ โดยอาศัยหลักดวงอาทิตย์เป็นจุดศูนย์กลางของระบบสุริยะ (Heliocentric System) อย่างไรก็ดีวงโคจรของโคเปอร์นิคัสยังคงต้องใช้วงโคจรเล็ก (Epicycles) ประมาณ 40 วง ในการอธิบายและการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์เป็นวงกลม (Circular Orbits) ต่อมาเคปเลอร์ ได้วิเคราะห์ข้อมูลที่ไทโคบราฮ์ สังเกตการณ์เอาไว้จํานวนมากมาย ทําให้ภาพพจน์ที่แท้จริงของทางโคจรของดาวเคราะห์เป็นที่เข้าใจมากขึ้น
ในการพิจารณาทางโคจรของดาวเคราะห์จะต้องทราบระยะทางของดาวเคราะห์จากดวงอาทิตย์ ณ ตําแหน่งต่างๆ บนทางโคจร เคปเลอร์พิจารณาปัญหาเหล่านี้โดยอาศัยหลักว่า ถ้าทราบอิลองเกชัน 2 ครั้งของดาวเคราะห์ในขณะที่อยู่ ณ ตําแหน่งเดิมบนทางโคจรแล้วก็จะสามารถหา ระยะทางของดาวเคราะห์จากโลกได้
ตามรูปที่ 5.7 ดาวเคราะห์จะอยู่ ณ ตําแหน่ง P ใดๆ โดย EP เป็นระยะทางของดาวเคราะห์จากโลก และ ES เป็นระยะทางจากโลกถึง ดวงอาทิตย์ ดังนั้น SP เป็นระยะทางจากดาวเคราะห์ถึงดวงอาทิตย์
รูปที่ 5.6 รูปวงโคจรเล็ก (Epicycles)
รูปที่ 5.7 (ก) ระยะทางของดาวเคราะห์ เช่น ดาวอังคารหาได้โดยการพิจารณาจุด 2 จุด
จากกฎของโคซายน์ (Cosine Law)
(SP)2 = (SE)2 - (PE)2-2(SP)(PE)cosq
(SPSE)2 = 1+(PESE)2 - 1(PESE)cosq
สิ่งแรกที่ต้องการหาค่า คือ PESE ซึ่งทําได้โดยการทราบค่าการเปลี่ยนแปลงเชิงมุมเมื่อโลกอยู่ ณ ตําแหน่งใดๆ บนทางโคจร ในขณะที่ดาวเคราะห์กลับมา ณ จุดเดิม (s) อีกครั้งหนึ่ง
นั่นคือต้องหาคาบดาราคติ ของดาวเคราะห์ให้ได้เสียก่อน แต่การหาคาบดาราคตินั้นไม่ สามารถทําได้ด้วยการสังเกตการณ์ ดังนั้น จึงต้องอาศัยความสัมพันธ์ทางพีชคณิตระหว่างคาบดารา คติและคาบซินโนดิค เนื่องจากการหาคาบซินโนดิคสามารถหาได้จากสมการสังเกตการณ์
ในกรณีของดาวดาวอังคาร เราทราบว่าคาบซินโนดิคเท่ากับ 2.135 ปี หรือประมาณ 780 วัน ดังนั้นจาก
1E - 1P = 1S
1-1P=12.135
P2.1352.135 - 1 = 1.881
หรือประมาณ 687 วัน ซึ่งเป็นค่าคาบดาราคติของดาวอังคาร
เมื่อหาค่าดาราคติของดาวเคราะห์แล้ว จะทราบตำแหน่งที่แท่จริงบนทางโคจรของดาวเคราะห์ ว่าเป็นจุดซึ่งเกิดจากการตัดกันของเส้นตรง 2 เส้น ซึ่งลากจากตําแหน่ง E1 และ E3 ของโลกไปยังดาวเคราะห์ โดยวิธีนี้จะทําให้ทราบตําแหน่งของจุดๆ หนึ่งบนทางโคจรของดาวเคราะห์ และถ้าทําการสังเกตการณ์เพียงพอ ก็จะทราบตําแหน่งของจุดอีกหลายจุดบนทางโคจรของดาวเคราะห์ได้
จากการวิเคราะห์เช่นนี้ เคปเลอร์พบว่า ทางโคจรของดาวเคราะห์ไม่ อาจจะเป็นวงกลมได้ เขาได้สร้างกฎขึ้น 3 ข้อ เพื่ออธิบายวงโคจรและการเคลื่อนที่ ของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ ซึ่งมีสาระสําคัญดังนี้
(1) วงโคจรของดาวเคราะห์แต่ละดวงจะมีลักษณะเป็นวงรี โดยมีดวงอาทิตย์อยู่ ณ จุดโฟกัสจุดหนึ่งของวงรีนี้
(2) กฎแห่งพื้นที่ เวคเตอร์รัศมี (เส้นที่ลากจากดวงอาทิตย์ถึงดาวเคราะห์) ไปยังดาวเคราะห์ จะกวาดพื้นที่เท่ากันในช่วงเวลาที่เท่ากัน ในขณะที่ดาวเคราะห์เคลื่อนที่บนวงโคจร
(3) กฎฮาร์โมนิค กําลังสองของคาบดาราคติของดาวเคราะห์จะเป็นสัดส่วนกับกําลังสอง ของระยะทางเฉลี่ยระหว่างดาวเคราะห์นั้นกับดวงอาทิตย์
5.7. ความสมมาตรในระบบสุริยะและระยะทางของดาวเคราะห์
เมื่อพิจารณาความสมมาตรของดาวเคราะห์เทียบกับดวงอาทิตย์ จะพบว่าดาวเคราะห์ โคจรรอบดวงอาทิตย์ในทิศทางเดียวกันหมด และวงโคจรของดาวเคราะห์แต่ละดวง จะมีระนาบเกือบจะซ้อนกับระนาบอิคลิปติก กล่าวคือ
ระนาบทางโคจรของดาวพุธเอียงจากเส้นอิคลิปติก 70 10 นิ้ว
ระนาบทางโคจรของดาวศุกร์เอียงจากเส้นอิคลิปติก 30 24 นิ้ว
ระนาบทางโคจรของดาวอังคารเอียงจากเส้นอิคลิปติก 10 51 นิ้ว
ระนาบทางโคจรของดาวพฤหัสบดีเอียงจากเส้นอิคลิปติก 100 19 นิ้ว
ระนาบทางโคจรของดาวเสาร์เอียงจากเส้นอิคลิปติก 20 29 นิ้ว
ระนาบทางโคจรของดาวยูเรนัสเอียงจากเส้นอิคลิปติก 00 46 นิ้ว
ระนาบทางโคจรของดาวเนปจูลเอียงจากเส้นอิคลิปติก 10 47 นิ้ว
ระนาบทางโคจรของดาวพลูโตเอียงจากเส้นอิคลิปติก 170 10 นิ้ว
นอกจากนั้น ยังพบว่าดาวเคราะห์ทั้งหมด ยกเว้น ดาวยูเรนัส หมุนรอบตัวเองในทิศเดียวกันหมด ซึ่งเหมือนกับการหมุนรอบตัวเองของดวงอาทิตย์ด้วย และยังพบอีกว่าบริวาร (Satellites) ของดาวเคราะห์ต่างๆ เกือบทั้งหมดโคจรรอบดาวเคราะห์ในทิศทางเดียวกับดาวเคราะห์ที่โคจรรอบดวงอาทิตย์
นักดาราศาสตร์ 2 ท่าน คือ ทิเทียส (Titius) และโบด (Bode) ได้สร้างสมการแสดงความสัมพันธ์ระหว่างระยะทางเฉลี่ย (dn) ของดาวเคราะห์ต่างๆ จากดวงอาทิตย์ ดังนี้
dn = 0.4 + (0.32n) ------(5.1)
โดย n = a, 0, 1, 2, … ตามลําดับ นับตั้งแต่ดาวพุธออกมา
ตารางที่ 5.1 แสดงค่าระยะทางของดาวเคราะห์ที่คํานวณจากสมการที่ (5.1) เทียบกับ ระยะทางจริงของดาวเคราะห์ที่ได้จากการสังเกตการณ์ จากตารางพบว่า ที่ตําแหน่ง 2.8 A.U. นั้น ไม่มีดาวเคราะห์ที่สอดคล้องกับระยะทางดังกล่าว
ตารางที่ 5.1 ระยะทางของดาวเคราะห์คํานวณจากสมการของทีเทียส-โบดและระยะทางจริงของดาวเคราะห์
แต่ครั้งโบราณที่นักดาราศาสตร์ได้พยายามหาดาวเคราะห์ที่สอดคล้องกับระยะทางนี้ โดยมีความมั่นใจว่าน่าจะมีดาวเคราะห์อยู่ที่หรือใกล้เคียงกับระยะทางดังกล่าวนี้ ในที่สุดในปี ค.ศ. 1801 ก็ได้พบวัตถุท้องฟ้าที่ตําแหน่งนี้ และให้ชื่อว่า “ซีเรส (Ceres)” หลังจากนั้นก็เริ่มพบวัตถุท้องฟ้าที่มีคาบ และระยะวงโคจรเดียวกันนี้อีกเป็นจํานวนมาก วัตถุท้องฟ้าเหล่านี้นักดาราศาสตร์เรียกว่า “ดาวเคราะห์น้อย (Asteroids)” ซึ่งจะกล่าวถึงในรายละเอียดต่อไปภายหลัง
นอกจากนี้ยังพบว่า ระยะทางที่คํานวณจากสมการของทีเทียส-โบด นั้น สําหรับดาวเนปจูนและดาวพลูโต มีความคลาดเคลื่อนจากระยะทางจริงของดาวเคราะห์มาก นักดาราศาสตร์บางท่านเชื่อว่าระยะทางที่คํานวณดังกล่าวอาจเกี่ยวพันกับแรงดึงดูดระหว่างดวงอาทิตย์กับดาวเคราะห์ ก็ได้ แต่ก็ไม่อาจยืนยันได้อย่างชัดเจนพอที่จะทําให้สรุปได้ว่า สมการของทีเทียส-โบด เป็นกฎเกณฑ์ทางกายภาพอย่างแท้จริง
5.8. การจําแนกพวกและเรียกชื่อดาวเคราะห์ตามระบบต่าง ๆ
(1) กําหนดทางโคจรของโลกเป็นหลัก โดยเรียกดาวพุธ ดาวศุกร์ ว่า ดาวเคราะห์อินเฟอเรีย (Inferior Planets) และเรียกดาวอังคาร, ดาวเคราะห์น้อย, ดาวพฤหัสบดี, ดาวเสาร์, ดาวยูเรนัส, ดาวเนปจูน และดาวพลูโตว่า ดาวเคราะห์สุพีเรีย (Superior Planets)
(2) กําหนดวงทางโคจรของดาวเคราะห์น้อยเป็นหลัก โดยเรียกดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร ว่า ดาวเคราะห์วงใน (Inner Planets) และเรียกดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และดาวพลูโต ว่า ดาวเคราะห์วงนอก (Outer Planets)
(3) พิจารณาลักษณะของดาวเคราะห์ที่คล้ายคลึงกับโลก เรียกชื่อว่า ดาวเคราะห์จําพวกโลก (Terrestrial Planets) ได้แก่ ดาวพุธ, ดาวศุกร์, ดาวอังคาร, โลก และพิจารณาลักษณะดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เรียกชื่อว่า ดาวเคราะห์โจเวียน
(Jovian Planets) คือ ดาวพฤหัสบดี, ดาวเสาร์, ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ส่วนดาวพลูโตอาจจัดแยกต่างหาก เนื่องจากดาวพลูโตแตกต่างจากดาวเคราะห์ทั้งสองจําพวก
5.9. มวล ขนาด ความหนาแน่นและความแป้นของดาวเคราะห์
มวลของดาวเคราะห์อาจแบ่งพิจารณาได้เป็น 2 พวกคือ ดาวเคราะห์วงในและดาวเคราะห์วงนอก สําหรับดาวเคราะห์วงใน ถ้าพิจารณาจากดวงอาทิตย์ออกไปจะพบว่ามวลของดาวเคราะห์จะค่อยเพิ่ม ขึ้นเรื่อยๆ จนถึงโลกแต่มวลของดาวอังคารจะลดลง กล่าวคือ มีค่าประมาณ 110 เท่าของโลก
ถ้ารวมมวลทั้งมวลของดาวเคราะห์วงใน รวมทั้งบริวารเข้าด้วยกัน จะพบว่ามวลรวมมีค่าประมาณ 2 เท่าของมวลของโลกเท่านั้น ซึ่งจะเห็นว่ามีค่าน้อยมากเมื่อเทียบกับมวลของระบบสุริยะ
สําหรับดาวเคราะห์วงนอก ถ้าพิจารณาจากดาวพฤหัสบดีออกไปจะพบว่า ดาวพฤหัสบดีมีมวลมากที่สุด และจะค่อยลดลงเรื่อยๆ จนกระทั่งถึงดาวเนปจูน (ในกรณีนี้จะไม่รวมดาวพลูโตด้วย)
มวลรวมทั้งหมดของกลุ่มนี้ จะมีค่าประมาณ 318 เท่าของมวลของโลก เมื่อพิจารณาเส้นผ่าศูนย์กลางของดาวเคราะห์ต่างๆ
สําหรับดาวเคราะห์วงใน ค่าเส้นผ่าศูนย์กลาง ณ บริเวณศูนย์สูตร(Equatorial Diameters)มีช่วงตั้งแต่ 38% ของเส้นผ่าศูนย์กลางของโลกสําหรับดาวพุธจนถึงประมาณ95% สําหรับดาวศุกร์ยกเว้นดาวอังคารซึ่งเล็กกว่าโลกประมาณครึ่งหนึ่ง
สําหรับดาวเคราะห์วงนอก ค่าเส้นผ่าศูนย์กลาง ณ บริเวณศูนย์สูตร จะมีช่วงตั้งแต่ 3.88 เท่าของเส้นผ่าศูนย์กลางของโลก สำหรับดาวเนปจูน จนถึง 11.23 เท่าสําหรับดาวพฤหัสบดี รูปที่ 5.8 แสดงขนาดเปรียบเทียบของดาวเคราะห์ต่างๆ ในระบบสุริยะ
รูปที่ 5.8 ขนาดเปรียบเทียบของดาวเคราะห์ต่างๆ ในระบบสุริยะ
จากข้อมูลเกี่ยวกับมวลและเส้นผ่าศูนย์กลางของดาวเคราะห์ทั้งหลาย จะพบว่า ดาวเคราะห์วงในมีความหนาแน่นมากว่าดาวเคราะห์วงนอก กล่าวคือ ดาวเคราะห์วงในจะมีช่วงความหนาแน่น ตั้งแต่ 3.8 กรัมลบ.ซม. สําหรับดาวอังคารจนถึง 5.5 กรัมลบ.ซม. สําหรับโลก ส่วนดาวเคราะห์ วงนอกมีช่วงความหนาแน่นตั้งแต่ 0.7 กรัมลบ.ซม. สําหรับดาวเสาร์ จนถึง 1.7 กรัมลบ.ซม. สําหรับดาวเนปจูน (ไม่ได้พิจารณาดาวพลูโตด้วย)
จากการพิจารณาความหนาแน่นเหล่านี้ พอที่จะสรุปได้ว่า สารประกอบทางเคมีของดาวเคราะห์วงในกับวงนอกจะแตกต่างกัน ซึ่งเป็นผลมาจากขั้นตอนในการกําเนิดดาวเคราะห์เหล่านี้ขึ้นมา
พิจารณาความแป้นของดาวเคราะห์ พบว่า ดาวเคราะห์วงในไม่ค่อยเป็นดวงที่มีความแป้นมากที่สุด คือ ดาวอังคาร ซึ่งมีค่าประมาณ 0.005 และดาวเคราะห์วงนอกจะแป้นมาก กล่าวคือ ดาวเสาร์มีความแป้นมากที่สุด โดยมีค่าประมาณ 0.096 ที่มีสาเหตุเช่นนี้เนื่องจากผลของความหนาแน่นของดาวเคราะห์ และการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ต่างๆ ด้วย
พิจารณาความแตกต่างระหว่างจํานวนบริวารของดาวเคราะห์ 2 กลุ่มนี้พบว่า ดาวเคราะห์วงในมีบริวารทั้งหมดเพียง 3 ดวงเท่านั้น คือ โลก 1 ดวง และดาวอังคาร 2 ดวง ส่วนดาวเคราะห์วงนอกมีปริวารรวมกันถึง 121 ดวง กล่าวคือ ดาวพฤหัสบดีมี 58 ดวง ดาวเสาร์มี 30 ดวง ดาวยูเรนัส 21 ดวง ดาวเนปจูนมี 11 ดวงและดาวพลูโตมี 1 ดวง
ค่าความแตกต่างของจํานวนบริวารของดาวเคราะห์ทั้ง 2 กลุ่มนี้ ทําให้อัตราเร็วของการหมุนรอบตัวเองของดาวเคราะห์ทั้ง 2 กลุ่มนี้แตกต่างกันด้วย
5.10. องค์ประกอบของวงทางโคจรของดาวเคราะห์
การวิเคราะห์วงทางโคจรของดาวเคราะห์นั้น เราได้เคยทราบมาแล้วว่า ถ้าทราบ e และ a ก็ สามารถที่จะสร้างทางโคจรของดาวเคราะห์ได้ แต่ในการพิจารณาอย่างละเอียด จะต้องทราบข้อมูลมากกว่านี้ กล่าวคือ ต้องชี้ให้เห็นว่าวงโคจรเหล่านั้นวางตัวอยู่ในที่ว่างอย่างไร เมื่อเทียบกับกรอบ อ้างอิง (Frame of Reference) ที่เหมาะสมใดๆ ซึ่งในกรณีนี้ต้องทราบปริมาณ 3 ปริมาณ คือ
(1) ทิศทางวางตัวของระนาบทางโคจร ซึ่งหมายถึง การกําหนดทิศทางของแกนยาวว่าทํากับทิศที่คงที่ใดๆ ในระนาบนี้เป็นเท่าใด
(2) ระนาบเอียงทํามุมเท่าใดกับระนาบคงที่ที่กําหนดให้ เช่น ระนาบอิคลิปติก
(3) มุมซึ่งเกิดจากเส้นซึ่งเกิดจากการตัดกันระหว่างระนาบ 2 ระนาบทํากับทิศคงที่ใดๆ ในที่ว่างเป็นเท่าใด
ดังนั้นองค์ประกอบของวงทางโคจรของดาวเคราะห์ (แสดงใน รูปที่ 5.10) จะต้อง ประกอบด้วย
(1) ระยะครึ่งแกนยาว (Semimajor Axis, a)
(2) ความรี (Eccentricity, e)
(3) ความเอียง (Inclination) ของระนาบทางโคจรที่ทํากับระนาบของอิคลิปติก
(4) มุมที่แกนยาวทํากับเส้นซึ่งเกิดจากการตัดกัน ของระนาบอิคลิปติกับระนาบของวงโคจร,w
(5) มุมที่เส้นซึ่งเกิดจากการคตัดกัน ของระนาบอิคลิปติกกับระนาบของวงโคจรทํากับเส้นที่ต่อจากดวงอาทิตย์ถึงจุด
เวอร์นอลอิควินอคซ์ (g) เรียกว่า ลองจิจูดของบัพดิ่งขึ้น (Ascending Node), w
(6) คาบดาราคติของดาวเคราะห์, P
(7) ยุค (Epoch), E กล่าวคือ พิจารณาเวลาที่ดาวเคราะห์มาอย่ ณ จุดเพริเฮลิออน (Perihelion)
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น