7.1. กำเนิดระบบสุริยะ
ระบบสุริยะประกอบด้วยดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ 9 ดวงและดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์รวมกว่า 90 ดวง ดาวหางและอุกกาบาต วัตถุทั้งหมดในระบบสุริยะล้วนโคจรรอบดวงอาทิตย์ไปในทิศทางเดียวกันและมีระนาบทางโคจรเกือบตั้งฉากกับแกนหมุนของดวงอาทิตย์ ทั้งนี้อาจเป็นเพราะว่ามวลสารเหล่านี้เกิดมาพร้อมกับดวงอาทิตย์ ดวงอาทิตย์มีมวลมากที่สุดจึงเป็นจุดศูนย์กลางของระบบสุริยะ โดยมีแรงโน้มถ่วงยึดให้ดาวเคราะห์ทั้งหลายโคจรอยู่โดยรอบ
รูปแสดงระบบสุริยะ
ดวงอาทิตย์ก่อกำเนิดขึ้นจากกลุ่มก๊าซและฝุ่น ที่เรียกว่า โซลาร์เนบิวลา (Solar Nebula) เมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีที่ผ่านมา ตามลำดับขั้นตอนดังนี้
1) ด้วยอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงของกลุ่มก๊าซและฝุ่นในโซลาร์เนบิวลาซึ่งหมุนรอบตัวเองทำให้ยุบตัวลงอย่างช้าๆ
2) ก๊าซและฝุ่นส่วนใหญ่ยุบตัวลงทำให้ใจกลางของโซลาร์เนบิวลามีความกดดันสูงขึ้น และหมุนรอบตัวเองเร็วขึ้นเรื่อยๆ เป็นผลให้เศษฝุ่นและก๊าซที่เหลือโคจรรอบแกนหมุน มีรูปร่างเหมือนเป็นจานแบน ฝุ่นและก๊าซบางส่วนถูกเร่งออกมาจากแกนหมุน
3) เมื่อมีอายุได้ประมาณ 100,000 ปี อุณหภูมิที่ใจกลางสูงถึง 15 ล้านเคลวิน จึงเริ่มเกิดปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ขึ้นที่แกนกลาง เกิดเป็นดวงอาทิตย์ที่มีอายุน้อยส่องสว่างแต่ยังถูกห้อมล้อมไปด้วยก๊าซและฝุ่นที่เหลือเป็นจำนวนมาก
4) เมื่อเวลาผ่านไปหลายสิบล้านปี ก๊าซและฝุ่นที่เหลือชนกันไปมา ทำให้บางส่วนเกาะติดกันจนมีขนาดใหญ่ขึ้น โดยเฉพาะบริเวณที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์ซึ่งมีอุณหภูมิและแรงโน้มถ่วงที่สูงกว่าบริเวณที่ห่างออกไป
ภาพแสดงลำดับขั้นตอนการเกิดระบบสุริยะจากจากกลุ่มก๊าซยุบตัวลงด้วยอิทธิพลของแรงโน้มถ่วง
5) ก๊าซและฝุ่นบริเวณขอบนอกอยู่ในบริเวณที่มีอุณหภูมิต่ำกว่าและได้รับอิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงน้อยกว่าบริเวณที่ใกล้ดวงอาทิตย์ จึงยุบรวมตัวกันอย่างช้าๆ ก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ที่เต็มไปด้วยก๊าซเป็นจำนวนมาก
6) ใช้เวลานับร้อยล้านปี ดาวเคราะห์ต่างๆ จึงจะมีรูปร่างที่เกือบสมบูรณ์ เศษหินและฝุ่นที่เหลือกลายเป็นดาวเคราะห์น้อย ดวงจันทร์บริวารและวงแหวนของดาวเคราะห์ รวมทั้งวัตถุขนาดเล็กและดาวหาง
หมายเหตุ
1) * หน่วยดาราศาสตร์ (Astronomical Unit : AU) คือ ระยะทางเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ = 149.6 ล้านกิโลเมตร
2) ที่มาข้อมูลจำนวนดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์ จาก Jet Propulsion Laboratory, NASA, 2002
ตารางที่ 1 ข้อมูลทางกายภาพของดาวเคราะห์
ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ
7.2. ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ
คำว่า ดาวเคราะห์ หรือ PLANET มาจากภาษากรีก ซึ่งแปลว่า นักเดินทางที่ไร้จุดหมาย (wanderer) ตั้งขึ้นเมื่อชาวกรีกสังเกตพบว่าดาวเคราะห์นั้นเคลื่อนที่ไปบนท้องฟ้าโดยมีตำแหน่งที่ไม่คงที่ เมื่อเทียบกับดาวฤกษ์ดวงอื่นๆ ดาวเคราะห์ทุกดวงเคลื่อนที่รอบดวงอาทิตย์ตามเส้นทางที่คงที่ เรียกว่า เส้นทางโคจรหรือ วงโคจร
เมื่อไม่นานมานี้มีการค้นพบว่า ดาวฤกษ์ที่อยู่ห่างจากเราออกไปนั้นก็มีดาวเคราะห์เป็นบริวารอยู่หลายดวงเช่นเดียวกันกับดวงอาทิตย์ของเรา
ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่นั้นจะมีดวงจันทร์บริวารอยู่หลายดวง ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่เป็นดาวเคราะห์ก๊าซ มีวงแหวนล้อมรอบได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน วงแหวนดาวเสาร์นับว่ามีขนาดใหญ่และสวยงามที่สุดในบรรดาดาวเคราะห์เหล่านี้ เราสามารถสังเกตวงแหวนดาวเสาร์ด้วยกล้องดูดาวขนาดเล็กได้ วงแหวนของดาวเคราะห์นั้นประกอบไปด้วยเศษหินและน้ำแข็งอยู่เป็นจำนวนมาก มีขนาดแตกต่างกันไป อาจมีขนาดเล็กเท่ากับผงฝุ่น จนถึงขนาดเท่าก้อนหินก้อนโตเท่าบ้าน
เราสามารถจำแนกดาวเคราะห์ทั้ง 9 ดวงออกเป็น ดาวเคราะห์ชั้นใน ซึ่งได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร ซึ่งมีขนาดค่อนข้างเล็ก มีพื้นผิวเป็นของแข็ง และโคจรอยู่ใกล้กับดวงอาทิตย์ เมื่อเทียบกลับดาวเคราะห์ชั้นนอก อันได้แก่ ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน ดาวพลูโต ที่มีขนาดใหญ่และมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นก๊าซ (ยกเว้นดาวพลูโต) และโคจรอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์มาก
ดาวเคราะห์ต่างๆ และดวงจันทร์บริวารของดาวเคราะห์เหล่านี้มีพื้นผิวเป็นของแข็ง จะเต็มไปด้วยหลุมบ่ออันเนื่องมาจากการพุ่งชนของดาวหางและอุกกาบาต
ดังนั้นการศึกษาหลุมบ่อเหล่านี้ทำให้เราสามารถทราบถึงอดีตของดาวเคราะห์แต่ละดวงได้ การส่งยานสำรวจอวกาศไปยังดาวเคราะห์ต่างๆ ก็ยังช่วยให้เราค้นพบวงแหวนของดาวเคราะห์และดวงจันทร์บริวารเพิ่มขึ้น และยังสามารถถ่ายภาพและทำแผนที่พื้นผิวของดาวเคราะห์ ตลอดทั้งดวงจันทร์บริวารได้อย่างละเอียด
ภาพแสดงวงโคจรของดาวเคราะห์
7.3. วงโคจรของดาวเคราะห์
วงโคจรของดาวเคราะห์มีลักษณะเป็นรูปวงรีและอยู่ในระนาบที่เกือบตั้งฉากกับแกนหมุนของดวงอาทิตย์ (ยกเว้นดาวพลูโตที่มีวงโคจรเอียงทำมุมถึง 17 องศา) มีก้อนวัตถุนับล้านๆ ชิ้นโคจรอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี เรียกว่า แถบดาวเคราะห์น้อย (Asteroid Belt) แรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดีทำให้วัตถุเหล่านี้ไม่สามารถรวมตัวกันและกลายเป็นดาวเคราะห์ได้
เราสามารถจินตนาการได้ว่าระบบสุริยะของเรากว้างใหญ่เพียงใด โดยเริ่มเปรียบเทียบจากระยะทางระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ ซึ่งแสงอาทิตย์ที่เดินทางด้วยความเร็วถึง 300,000 กิโลเมตรต่อวินาที ต้องใช้เวลาเดินทางประมาณ 8 นาทีจึงจะมาถึงโลก แสงอาทิตย์ต้องใช้เวลาถึง 43 นาทีในการเดินทางถึงดาวพฤหัสบดี และใช้เวลาเกือบ 7 ชั่วโมงเพื่อที่จะไปถึงดาวพลูโตที่อยู่ไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์
7.4. ดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์ เป็นดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกของเรามากที่สุด อยู่ห่างประมาณ 150 ล้านกิโลเมตร ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้โลกเป็นอันดับสองคือ ดาวพรอกซิมาเซนทอรี ซึ่งอยู่ไกลกว่าดวงอาทิตย์ถึง 268,000 เท่า พลังงานความร้อนและแสงสว่างจากดวงอาทิตย์เกื้อกูลชีวิตบนโลก พืชสีเขียวที่เป็นแหล่งอาหารพื้นฐานของโลกใช้แสงอาทิตย์ในกระบวนการสังเคราะห์แสง (Photosynthesis) ความสัมพันธ์ระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ยังทำให้เกิดฤดูกาล กระแสน้ำในมหาสมุทร ตลอดจนการเปลี่ยนแปลงของสภาพภูมิอากาศ
ภาพดวงอาทิตย์
โครงสร้างของดวงอาทิตย์
ดวงอาทิตย์มีมวลมหาศาลเมื่อเทียบกับโลก (มากกว่าโลกถึง 333,400 เท่า) อิทธิพลของแรงโน้มถ่วงทำให้แกนกลาง (Core) ของดวงอาทิตย์มีความดันและอุณหภูมิสูงมาก (มีความดันสูงเป็นพันล้านเท่าของความดันบรรยากาศโลก และมีความหนาแน่นประมาณ 160 เท่าของความหนาแน่นของน้ำ) อุณหภูมิที่แกนกลางของดวงอาทิตย์สูงถึง 16 ล้านเคลวิน สูงพอสำหรับการเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน (Nuclear Fusion) ซึ่งหลอมไฮโดรเจนให้กลายเป็นฮีเลียม และปลดปล่อยพลังงานออกมาอย่างมหาศาล พลังงานที่ดวงอาทิตย์ปลดปล่อยออกมาในแต่ละวินาทีสูงถึง 383,000 ล้านล้านล้าน กิโลวัตต์หรือเท่ากับการระเบิดของลูกระเบิดทีเอ็นทีปริมาณ 100,000 ล้านตัน
โครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์ถัดจากแกนกลางออกมา คือ โซนการแผ่รังสี (Radiative Zone) และโซนการพารังสี (Convective Zone) ตามลำดับ ซึ่งอุณหภูมิจะค่อยๆ ลดลงจาก 8 ล้านเคลวิน เป็น 7,000 เคลวิน โฟตอนที่เกิดในแกนกลางของดวงอาทิตย์จะใช้เวลายาวนานถึง 200,000 ปี ในการเดินทางผ่านโซนทั้งสองออกมาสู่พื้นผิวของดวงอาทิตย์ที่เรียกว่า ชั้นโฟโตสเฟียร์ (Photosphere) มีความหนาประมาณ 500 กิโลเมตร ก๊าซร้อนในชั้นโฟโตสเฟียร์ของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิประมาณ 5,500 องศาเซลเซียส เป็นต้นกำเนิดของแสงอาทิตย์ที่เราเห็นจากโลก ในชั้นนี้ยังมีปรากฏการณ์อื่นๆ เช่น การพุ่งของพวยก๊าซ (Prominences) การลุกจ้า (Flare) และการเกิดจุดบนดวงอาทิตย์ (Sunspots) ซึ่งสัมพันธ์กับการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ ถัดจากชั้นโฟโตสเฟียร์ขึ้นไปถึง 10,000 กิโลเมตรเรียกว่า ชั้นโครโมสเฟียร์ (Chromosphere) มีอุณหภูมิประมาณ 10,000 องศาเซลเซียส บรรยากาศชั้นนอกสุดของดวงอาทิตย์แผ่ออกไปไกลหลายล้านกิโลเมตร เรียกว่า โคโรนา (Corona) มีอุณหภูมิสูงถึง 2 ล้านองศาเซลเซียส
ภาพตัดขวาง แสดงโครงสร้างภายในและชั้นบรรยากาศของดวงอาทิตย์
ภาพถ่าย บรรยากาศชั้นโครโมสเฟียร์ (สีแดง)
จุดบนดวงอาทิตย์ (Sunspots)
ภาพถ่ายบรรยากาศชั้นคอโรนาของดวงอาทิตย์ที่แผ่ออกไปไกลหลายล้านกิโลเมตร
จากภาพถ่ายของพื้นผิวดวงอาทิตย์ มีบริเวณที่เป็นจุดสีดำ หรือที่เรียกว่า จุดบนดวงอาทิตย์ (Sunspots) ซึ่งเกิดจากการเปลี่ยนแปลงของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์ที่กั้นก๊าซร้อนมิให้พุ่งขึ้นมาสู่ผิวในบริเวณนั้น จึงทำให้บริเวณดังกล่าวมีอุณหภูมิต่ำกว่าบริเวณข้างเคียง จากภาพขยายจะเห็นว่าบริเวณใจกลางของจุดบนดวงอาทิตย์จะมืดสนิท บริเวณนี้เรียกว่า อัมบรา (Umbra) ส่วนบริเวณขอบนอกของจุดบนดวงอาทิตย์นั้นสว่างกว่าบริเวณใจกลาง เรียกบริเวณนี้ว่า พีนัมบรา (Penumbra) จากภาพจะเห็นว่า จุดบนดวงอาทิตย์นั้นบางจุดอาจมีขนาดใหญ่กว่าโลกหลายเท่า
ภาพจุดบนดวงอาทิตย์ (Sunspots) แสดงบริเวณอัมบราและพีนัมบรา เปรียบเทียบกับขนาดของโลก
นักดาราศาสตร์สังเกตพบว่าจุดบนดวงอาทิตย์เปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลาทั้งตำแหน่งที่ปรากฏและจำนวนจุด โดยมีคาบการเปลี่ยนแปลงทุกๆ 11 ปี เรียกว่า รอบการเปลี่ยนแปลงของจุดบนดวงอาทิตย์ (Sunspots cycle) ปรากฏการณ์อื่นๆ บนดวงอาทิตย์ยังมีรอบการเปลี่ยนแปลงสัมพันธ์กับรอบการเปลี่ยนแปลงของจุดบนดวงอาทิตย์ด้วย เช่น การเกิดการระเบิดจ้า (Solar Flare) เป็นต้น
กราฟแสดงรอบการเปลี่ยนแปลงของจุดบนดวงอาทิตย์ แกนนอนแสดงปี ค.ศ. แกนตั้งแสดงจำนวนจุดบนดวงอาทิตย์
ตารางที่ 2 ข้อมูลดวงอาทิตย์
7.5. ดาวพุธ
ดาวพุธเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด จึงปรากฏให้เห็นบนท้องฟ้าไม่ไกลจากตำแหน่งของดวงอาทิตย์ ดังนั้นเราจึงสังเกตเห็นดาวพุธได้ในช่วงเวลาใกล้ค่ำหรือรุ่งเช้า เราจะเห็นดาวพุธได้ดีที่สุดเมื่อมันอยู่ในตำแหน่งที่ไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์ นอกจากนี้ในบางโอกาส เราสามารถมองเห็นดาวพุธได้ เมื่อมันโคจรผ่านทางด้านหน้าของดวงอาทิตย์
ดาวพุธ (Mercury)
ดาวพุธมีแกนหมุนที่เกือบตั้งฉากกับระนาบการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวพุธหมุนรอบตัวเองช้ามาก โดยจะหมุนรอบตัวเองครบ 3 รอบเมื่อโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 2 รอบ วงโคจรของดาวพุธจึงแปลกประหลาดจากดาวเคราะห์อื่นๆ การหมุนรอบตัวเองที่ช้ามากนี้ ทำให้ดาวพุธไม่มีชั้นบรรยากาศห่อหุ้ม ซึ่งส่งผลให้พื้นผิวดาวพุธมีการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างมาก ตั้งแต่ –183 ถึง 427องศาเซลเซียส (มีอุณหภูมิต่ำสุดในด้านมืด และมีอุณหภูมิสูงสุดในด้านที่รับแสงอาทิตย์)
มนุษย์ได้ส่งยานอวกาศ มารีเนอร์ 10 ไปสำรวจและทำแผนที่พื้นผิวดาวพุธเป็นครั้งแรก ในปี พ.ศ. 2517 แต่เพราะการที่มันอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากจึงสามารถทำแผนที่ได้เพียงร้อยละ 45 ของพื้นที่ทั้งหมด
โครงสร้างภายในของดาวพุธ
ดาวพุธมีขนาดใหญ่กว่าดวงจันทร์ของโลกเพียงเล็กน้อย ไม่มีชั้นบรรยากาศห่อหุ้ม แห้งแล้งและเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตมากมาย ส่วนใหญ่จะเป็นหลุมที่มีอายุมากแล้ว แสดงว่าที่ผ่านมาไม่ค่อยมีการระเบิดของภูเขาไฟ มิฉะนั้นหลุมเหล่านี้ต้องปกคลุมไปด้วยเถ้าถ่านและลาวา แกนกลางของดาวพุธเป็นแกนเหล็กขนาดใหญ่ มีเส้นผ่านศูนย์กลางถึง 3,700 กิโลเมตร (ประมาณ 42 % ของปริมาตรดาวเคราะห์ทั้งดวง) รอบแกนกลางมีแมนเทิล (หนาประมาณ 600 กิโลเมตร) และมีเปลือกแข็งหุ้ม ซึ่งมีองค์ประกอบเป็นทรายซิลิเกตเช่นเดียวกับที่พบบนโลกของเรา
ภาพตัดขวางแสดงโครงสร้างภายใน
พื้นผิวดาวพุธ
ดาวพุธมีพื้นผิวที่คล้ายคลึงกับพื้นผิวดวงจันทร์ เต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตมากมาย มีบางบริเวณมีลักษณะเป็นแอ่งที่ราบขนาดใหญ่ซึ่งสันนิษฐานว่าเกิดจากการพุ่งชนของอุกกาบาตในยุคเริ่มแรกของระบบสุริยะ ทำให้พื้นที่โดยรอบกลายเป็นเทือกเขาที่สูง แอ่งที่ราบแคลอริส (Caloris Basin) มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่กว้างถึง 1,300 กิโลเมตร จากภาพถ่ายที่ได้จากยานมารีเนอร์ 10 จุดศูนย์กลางของหลุมอยู่ในเงามืดและสังเกตเห็นเพียงแนวขอบหลุมที่ประกอบไปด้วยเทือกเขาที่ต่อเนื่องกัน เทือกเขาเหล่านี้มีความสูงถึง 2 กิโลเมตร
ภาพถ่ายพื้นผิวดาวพุธ แอ่งที่ราบลุ่มแคลอลิส
7.6. ดาวศุกร์
ดาวศุกร์ปรากฏเป็นเสี้ยวเช่นเดียวกับดวงจันทร์ โดยเราสามารถสังเกตได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ ดาวศุกร์นั้นมีขนาดใหญ่กว่าและอยู่ใกล้โลกมากกว่าดาวพุธ เราจึงสังเกตเห็นดาวศุกร์สว่างจ้ากว่าดาวพุธมาก และมีความสว่างเป็นรองจากดวงจันทร์ในยามค่ำคืน เมื่อดาวศุกร์ปรากฏให้เห็นในเวลาใกล้ค่ำ คนในสมัยก่อนตั้งชื่อให้ว่าเป็น ดาวประจำเมือง และเรียกว่า ดาวประกายพรึก เมื่อปรากฏให้เห็นในเวลารุ่งเช้า ดาวศุกร์นั้นมีขนาดใหญ่เกือบเท่ากับโลกของเราและมีชั้นบรรยากาศที่หนาห่อหุ้มอยู่
ภาพถ่ายดาวศุกร์ในช่วงรังสีอัลตราไวโอเลต จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ดาวศุกร์มีแกนหมุนเกือบตั้งฉากกับระนาบวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวศุกร์หมุนรอบตัวเองจากทิศตะวันออกไปยังทิศตะวันตก ซึ่งแตกต่างจากดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ดาวศุกร์หมุนรอบตัวเองใช้เวลา 243 วัน และโคจรรอบดวงอาทิตย์ครบ 1 รอบ ในเวลา 228 วัน ดาวศุกร์จึงมีช่วงเวลา 1 วันที่ยาวนานกว่า 1 ปี
โครงสร้างดาวศุกร์
ดาวศุกร์กับโลกนั้นเปรียบเสมือนเป็นฝาแฝด เพราะดาวเคราะห์ทั้งสองมีขนาดและความหนาแน่นใกล้เคียงกัน จึงมีโครงสร้างภายในที่คล้ายคลึงกันด้วย แกนกลางประกอบไปด้วยเหล็ก มีรัศมี 3,000 กิโลเมตร ชั้นแมนเทิล มีความหนา 3,000 กิโลเมตร และเปลือกแข็งที่ประกอบด้วยหินซิลิเกต มีความหนา 50 กิโลเมตร นอกจากนี้พื้นผิวดาวศุกร์ยังประกอบไปด้วยภูเขาไฟและมีชั้นบรรยากาศห่อหุ้ม ช่วยในการป้องกันรังสีและอุกกาบาตจากภายนอก แต่ชั้นบรรยากาศของดาวศุกร์นั้นหนาแน่นกว่าของโลกมาก มีความดันบรรยากาศที่พื้นผิวประมาณ 90 เท่าของความดันบรรยากาศที่พื้นผิวโลก และยังเต็มไปด้วยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และกรดซัลฟูริก ซึ่งทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก ที่เป็นสาเหตุให้พื้นผิวดาวศุกร์มีอุณหภูมิสูงถึง 467 องศาเซลเซียสพื้น
ผิวดาวศุกร์
ยานแมคเจลแลนถูกส่งขึ้นไปในอวกาศในปี พ.ศ. 2532 เพื่อทำแผนที่ดาวศุกร์แบบสามมิติโดยใช้เรดาร์ ซึ่งมีหลักการง่ายๆ คือ การส่งคลื่นไมโครเวฟไปสะท้อนที่พื้นผิวของดาวศุกร์ และวัดความล่าช้าของคลื่นที่สะท้อนกลับมา ประกอบกับการรู้ตำแหน่งที่แน่นอนของยานแมคเจลแลน ทำให้เราทราบถึงความสูงต่ำของพื้นผิวและสามารถทำแผนที่แบบสามมิติได้ นอกจากนี้การใช้เรดาร์ยังมีข้อดีที่สามารถสำรวจทะลุผ่านชั้นบรรยากาศที่หนาแน่นและชั้นฝุ่นที่ปกคลุมพื้นผิวของดาวศุกร์ได้
ภาพตัดขวางแสดงโครงสร้างภายใน
ภาพถ่ายดาวศุกร์เต็มดวงเป็นภาพถ่ายด้วยเทคนิคเรดาร์จากยานแมคเจลแลน (NASA/JPL)
พื้นผิวของดาวศุกร์ปกคลุมไปด้วยที่ราบที่เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ ประมาณ 80% ของพื้นที่ทั้งหมด มีส่วนที่เป็นที่สูงอยู่เพียงเล็กน้อย บริเวณที่สูงอะโฟรไดท์ (Aphrodite) มีรูปร่างคล้ายแมงป่องวางตัวอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตรของดาวศุกร์ ที่บริเวณขั้วเหนือของดาว มีภูเขาขนาดยักษ์ มีชื่อว่า ภูเขาแมกซ์เวลล์ (Maxwell Montes) ซึ่งมีความสูงถึง 11 กิโลเมตร (สูงกว่ายอดเขาเอเวอเรสต์ถึง 2 กิโลเมตร)
พื้นผิวของดาวศุกร์ปกคลุมไปด้วยที่ราบที่เกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ ประมาณ 80% ของพื้นที่ทั้งหมด มีส่วนที่เป็นที่สูงอยู่เพียงเล็กน้อย บริเวณที่สูงอะโฟรไดท์ (Aphrodite) มีรูปร่างคล้ายแมงป่องวางตัวอยู่ในแนวเส้นศูนย์สูตรของดาวศุกร์ ที่บริเวณขั้วเหนือของดาว มีภูเขาขนาดยักษ์ มีชื่อว่า ภูเขาแมกซ์เวลล์ (Maxwell Montes) ซึ่งมีความสูงถึง 11 กิโลเมตร (สูงกว่ายอดเขาเอเวอเรสต์ถึง 2 กิโลเมตร)
ภาพถ่ายพื้นผิวของโลกแบบ 3 มิติ (NASA/USGS)
ภูเขาไฟบนดาวศุกร์
ภูเขาไฟบนดาวศุกร์แตกต่างจากภูเขาไฟบนโลก บนโลกมีน้ำอยู่มากมาย ก๊าซที่พุ่งออกมาจากภูเขาไฟเช่น ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์และก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ จะละลายกลับลงไปในน้ำในมหาสมุทร และตกตะกอนอยู่ใต้มหาสมุทร แต่การที่บนดาวศุกร์ไม่มีน้ำ ทำให้ก๊าซต่างๆที่พุ่งออกมาจากปล่องภูเขาไฟ โดยเฉพาะก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ กลายเป็นส่วนหนึ่งของชั้นบรรยากาศทำให้เกิดปรากฏการณ์เรือนกระจก นอกจากนี้ก๊าซซัลเฟอร์ไดออกไซด์ยังทำปฏิกิริยากับน้ำในบรรยากาศกลายเป็นกรดซัลฟูริกซึ่งถ้าไม่เก็บกักอยู่ในชั้นเมฆก็จะตกลงสู่พื้นผิวดาวศุกร์
ภาพภูเขาไฟและเส้นทางลาวาบนดาวศุกร์เป็นภาพถ่ายด้วยเทคนิคเรดาร์จากยานแมคเจลแลน (NASA/JPL)
7.7. โลก
โลกของเราเป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นลำดับที่ 3 ถัดออกมาจากดาวพุธ และดาวศุกร์ โลกมีขนาดใหญ่เป็นอันดับที่ 5 ในบรรดาดาวเคราะห์ทั้งหมดในระบบสุริยะ เส้นผ่านศูนย์กลางของโลกใหญ่กว่าดาวศุกร์เพียงไม่กี่ร้อยกิโลเมตร โลกอยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ในระยะที่พอเหมาะ ทำให้มีอุณหภูมิ สภาวะอากาศและปัจจัยอื่นๆ ที่เอื้ออำนวยต่อสิ่งมีชีวิต
ภาพโลกเต็มดวง
โครงสร้างภายในของโลก
จากการศึกษาโดยใช้เทคนิคเกี่ยวกับแผ่นดินไหว (Seismic Techniques) ทำให้นักวิทยาศาสตร์ทราบถึงโครงสร้างภายในของโลกที่แบ่งได้เป็นชั้นต่างๆ ดังนี้
1) แกนกลางชั้นใน มีลักษณะเป็นของแข็งที่ประกอบด้วยเหล็กเป็นส่วนใหญ่ มีอุณหภูมิสูงประมาณ 7,500 เคลวิน (สูงกว่าที่พื้นผิวของดวงอาทิตย์) มีรัศมีประมาณ 1,200 กิโลเมตร
2) แกนกลางชั้นนอก มีลักษณะเป็นของเหลวที่ประกอบด้วยเหล็กและซัลเฟอร์เป็นส่วนใหญ่ มีความหนาประมาณ 2,200 กิโลเมตร
3) แมนเทิล มีลักษณะเป็นของเหลวหนืดคล้ายกับพลาสติกเหลว มีองค์ประกอบเป็น เหล็ก แมกนีเซียม ซิลิกอน อลูมิเนียมและออกซิเจน มีความหนาประมาณ 3,000 กิโลเมตร
4) เปลือกโลก มีลักษณะเป็นของแข็ง มีองค์ประกอบส่วนใหญ่ คือ แร่ควอทซ์ (ซิลิกอนไดออกไซด์) และเฟลสปาร์ มีความหนาประมาณ 7 ถึง 40 กิโลเมตร (ขึ้นอยู่กับว่าเป็นบริเวณใต้มหาสมุทรลึก หรือบริเวณเทือกเขา)
ชั้นบรรยากาศของโลก
บรรยากาศของโลกประกอบไปด้วยไนโตรเจน 77% ออกซิเจน 21% และที่เหลือเป็นอาร์กอน คาร์บอนไดออกไซด์และ น้ำ ในยุคที่โลกกำเนิดขึ้นใหม่ อาจจะมีคาร์บอนไดออกไซด์จำนวนมาก แต่มันถูกดูดกลืนไปกับหินปูน (carbonate rocks) บางส่วนก็ละลายไปกับน้ำในมหาสมุทร และถูกบริโภคโดยพืช ปรากฏการณ์การเคลื่อนตัวของเปลือกโลกและกระบวนการทางชีวะวิทยา ก่อให้เกิดการหมุนเวียนของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ ปัจจุบันมีคาร์บอนไดออกไซด์คงเหลือในบรรยากาศจำนวนเล็กน้อย แต่ก็ยังความสำคัญมาก เพราะมันเป็นตัวควบคุมอุณหภูมิของพื้นโลก โดยอาศัย สภาวะเรือนกระจก เพิ่มอุณหภูมิพื้นผิวโลกให้สูงขึ้น ถ้าไม่มีสภาวะเรือนกระจกจากก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์แล้ว อุณหภูมิที่พื้นผิวโลกจะต่ำเกินไปจนทำให้น้ำในมหาสมุทรแข็งตัว เป็นผลให้สิ่งมีชีวิตไม่สามารถดำรงอยู่ได้
ภาพจำลองโครงสร้างภายในของโลก
ชั้นบรรยากาศของโลกแบ่งออกได้เป็น 4 ชั้นตามการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิตามระดับความสูงเหนือจากพื้นผิวโลก ประมาณ 50 % ของสสารในบรรยากาศของโลกทั้งหมดอยู่ในชั้นโทรโปสเฟียร์ที่มีความหนาประมาณ 10 กิโลเมตร ถัดขึ้นไปเป็นชั้นสตราโตสเฟียร์ที่ประกอบไปด้วยชั้นของโอโซนที่ช่วยดูดกลืนรังสีอัลตราไวโอเลตจากดวงอาทิตย์ที่เป็นอันตรายต่อสิ่งมีชีวิต ชั้นมีโซสเฟียร์เป็นชั้นที่วัตถุต่างๆ จากอวกาศที่ตกมาสู่โลก จะถูกเสียดสีกับบรรยากาศและลุกไหม้ให้เราเห็นเป็นดาวตกที่สวยงาม ชั้นเทอร์โมสเฟียร์เป็นชั้นบรรยากาศชั้นนอกสุด ที่มีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นตามความสูง ยานขนส่งอวกาศสเปสชัตเติล (Space Shuttle) โคจรรอบโลกอยู่ที่ความสูง 300 กิโลเมตร ซึ่งมีอุณหภูมิสูงถึง 1,000 องศาเซลเซียส แต่มันไม่ถูกเผาไหม้ไปเพราะที่ระดับความสูงดังกล่าวมีความหนาแน่นของก๊าซต่ำมากการ
ภาพแสดงชั้นบรรยากาศของโลก
ภาพรอยเชื่อมต่อของเปลือกโลก
เคลื่อนที่ของเปลือกโลก – เพลตเทคโทนิค
เปลือกโลกไม่เหมือนกับดาวเคราะห์ที่มีพื้นผิวเป็นของแข็งดวงอื่น เปลือกโลกประกอบไปด้วยแผ่นของแข็งหลายชิ้นที่ลอยอยู่อย่างอิสระบนแมนเทิลที่เหลวร้อน การเคลื่อนตัวของเปลือกโลกมีทั้งการขยายตัวและการยุบตัว การขยายตัวของเปลือกโลกเกิดขึ้นเมื่อแผ่นทวีปสองแผ่นเคลื่อนที่ออกจากกันเนื่องจากแม๊กม่าข้างใต้ดันตัวขึ้นมาและเย็นตัวลงกลายเป็นผืนแผ่นดินใหม่ การยุบตัวของเปลือกโลกเกิดขึ้นเมื่อแผ่นทวีปแผ่นหนึ่งกดขอบของแผ่นทวีปอีกแผ่นหนึ่งให้จมลงและหลอมรวมกับแม๊กม่าที่อยู่ข้างใต้
เปลือกโลกแบ่งเป็น 8 แผ่นทวีปหลัก ดังนี้ :
1) แผ่นอเมริกาเหนือ ได้แก่ ทวีปอเมริกาเหนือ มหาสมุทรแอตแลนติกเหนือซีกตะวันตก และกรีนแลนด์
2) แผ่นอเมริกาใต้ ได้แก่ ทวีปอเมริกาใต้ และมหาสมุทรแอตแลนติกใต้ซีกตะวันตก
3) แผ่นแอนตาร์คติก ได้แก่ ทวีปแอนตาร์คติก และ มหาสมุทรใต้
4) แผ่นยูเรเชีย ได้แก่ มหาสมุทรแอตแลนติกเหนือซีกตะวันออก ทวีปยุโรป และเอเชีย ยกเว้นอินเดีย
5) แผ่นแอฟริกา ได้แก่ ทวีปแอฟริกา แอตแลนติกใต้ซีกตะวันออก ชายฝั่งตะวันตกของมหาสมุทรอินเดีย
6) แผ่นอินเดีย-ออสเตรเลีย ได้แก่ ประเทศอินเดีย ออสเตรเลีย นิวซีแลนด์ และมหาสมุทรอินเดีย
7) แผ่นนาสคา ครอบคลุมพื้นที่ชายฝั่งด้านตะวันออกของมหาสมุทรแปซิฟิกจรดทวีปอเมริกาใต้
8) แผ่นแปซิฟิก ครอบคลุมเกือบทั้งมหาสมุทรแปซิฟิก และชายฝั่งตอนใต้ของแคลิฟอร์เนีย
ยังมีแผ่นทวีปขนาดเล็กจำนวนมากกว่า 20 แผ่น เช่น แผ่นอาระเบีย แผ่นโคโคส และแผ่นฟิลิปปินส์ การเกิดแผ่นดินไหวมักจะเกิดที่บริเวณรอยต่อของแผ่นทวีปเหล่านี้
ดวงจันทร์ของโลก
ดวงจันทร์มีความสว่างที่สุดในท้องฟ้ายามราตรี ดวงจันทร์เป็นบริวารดวงเดียวของโลก พื้นผิวดวงจันทร์นั้นแห้งและเยือกเย็น ไม่มีชั้นบรรยากาศห่อหุ้ม ดวงจันทร์หมุนรอบตัวเองโดยใช้เวลาเท่ากับเวลาในการโคจรรอบโลก ทำให้เรามองเห็นดวงจันทร์เพียงด้านเดียวเสมอ จนกระทั่งปี พ.ศ.2502 เมื่อรัสเซียส่งยานสำรวจอวกาศไปโคจรรอบดวงจันทร์และถ่ายภาพพื้นผิวดวงจันทร์โดยรอบและส่งกลับมายังโลก ยานอวกาศอะพอลโล 11 เป็นยานลำแรกที่พามนุษย์ไปลงสู่พื้นผิวดวงจันทร์ เมื่อวันที่ 20 กรกฎาคม พ.ศ.2512
ภาพถ่ายโลกและดวงจันทร์
มนุษย์ไปลงสู่พื้นผิวดวงจันทร์
แสงจันทร์ที่เรามองเห็นนั้นแท้ที่จริงแล้วเป็นแสงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นผิวดวงจันทร์ ในขณะที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลกเราจะมองเห็นดวงจันทร์ในลักษณะที่เปลี่ยนไป เรียกว่า เฟสของดวงจันทร์ หรือ ข้างขึ้นข้างแรม ดวงจันทร์หมุนใช้เวลาหมุนรอบตัวเองเท่ากับเวลาในการโคจรรอบโลก คือ 27 วัน 8 ชั่วโมง จึงทำให้ดวงจันทร์หันด้านเดียวเข้าหาโลกตลอดเวลา
โครงสร้างภายในของดวงจันทร์
จากการศึกษาแผ่นดินไหวบนดวงจันทร์ทำให้เราทราบว่าโครงสร้างภายในของดวงจันทร์นั้นประกอบด้วยแกนกลางที่เป็นของเหลว หรือกึ่งเหลวเส้นผ่านศูนย์กลางของดวงจันทร์เท่ากับ 3,476 กิโลเมตร ประมาณ หนึ่งในสี่ของเส้นผ่านศูนย์กลางโลก
ภาพจำลองโครงสร้างภายในของดวงจันทร์
1) แกนชั้นในที่เป็นของแข็ง ประกอบด้วยเหล็กเป็นส่วนใหญ่ มีอุณหภูมิ 1,500 องศาเซลเซียส มีรัศมีประมาณ 350 กิโลเมตร
2) แกนชั้นนอก ที่เป็นหินเหลวหรือพลาสติก ประกอบไปด้วยเหล็กเป็นส่วนใหญ่ มีรัศมีประมาณ 500 กิโลเมตร
3) ชั้นแมนเทิลที่เป็นของแข็ง มีความหนาประมาณ 800 กิโลเมตร
4) เปลือกนอก มีความหนาประมาณ 60-100 กิโลเมตร เปลือกนอกของดวงจันทร์ด้านใกล้โลกนั้นบางกว่าด้านไกลโลก จึงเกิดหลุมอุกกาบาตและทะเลอยู่มากมาย
พื้นผิวดวงจันทร์
พื้นผิวของดวงจันทร์นั้นเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตมากมายและถูกตั้งชื่อตามนักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงในอดีต บริเวณที่ราบต่ำบนดวงอาทิตย์ถูกเรียกว่า มาเร (Mare) ซึ่งในภาษาลาตินแปลว่า ทะเล เราสามารถมองเห็นหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่และทะเลบนดวงจันทร์ ได้ด้วยตาเปล่า และจินตนาการเป็นรูปร่างต่างๆ เช่น กระต่ายบนดวงจันทร์ บริเวณเหล่านี้เกิดจากการพุ่งชนของอุกกาบาตซึ่งเกิดจำนวนบ่อยครั้งมากในอดีตเมื่อเกิดระบบสุริยะขึ้นใหม่ๆ บริเวณมาเรปกคลุมไปด้วยลาวาที่ระเบิดออกมาจากปล่องภูเขาไฟในยุคก่อน
ภาพพื้นผิวดวงจันทร์ที่ปกคลุมไปด้วยเรโกลิต
พื้นผิวดวงจันทร์ปกคลุมไปด้วยดิน ที่เรียกว่า เรโกลิต (Regolith) หนาประมาณ 15 เซนติเมตร ประกอบไปด้วยฝุ่นและเศษหินที่เกิดขึ้นจากการพุ่งชนของอุกกาบาต พบว่าดินเรโกลิตมีส่วนประกอบเป็นอนุภาคที่มีลักษณะเป็นผลึกใสเรียกว่า สเฟียรูล (Spherules) ซึ่งเกิดจากการถูกทำให้ร้อนและเย็นตัวอย่างรวดเร็วในช่วงที่เกิดการพุ่งชน สเฟียรูลนี้มีขนาดประมาณ 0.025 มิลลิเมตร
หินบนดวงจันทร์
หินบนดวงจันทร์ส่วนมากจะมีอายุในราว 3,000 – 4,600 ล้านปี ซึ่งถ้าเป็นหินบนพื้นโลกที่มีอายุเก่ากว่า 3,000 ล้านปีจะหาได้ยากมาก ดังนั้นดวงจันทร์จึงเป็นหลักฐานที่ดีถึงประวัติศาสตร์ของระบบสุริยะในยุคเริ่มแรก
ตัวอย่างหินที่พบบนดวงจันทร์ ได้แก่
1) หินเบรกเซีย (Breccias) เป็นหินที่เป็นเปลือกดวงจันทร์ในยุคแรกที่ถูกหลอมรวมเศษอุกกาบาตที่พุ่งชนพื้นผิวดวงจันทร์
2) หินบะซอลต์ (Basalt) เกิดจากลาวาเย็นตัว เต็มไปด้วยฟองก๊าซ
3) หินอะนอร์โทไซต์ (Anorthosite) เป็นชิ้นส่วนของเปลือกดวงจันทร์ในยุคแรก
ภาพถ่ายหินบะซอลต์ (Basalt)
ภาพถ่ายหินอะนอร์โทไซต์ (Anorthosite)
ภาพถ่ายหินเบรกเซีย (Breccias)
7.8. ดาวอังคาร
ดาวอังคารเป็นดาวเคราะห์ชั้นใน อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นอันดับที่ 4 ถัดออกไปจะเป็นแถบดาวเคราะห์น้อยคั่นอยู่ระหว่างดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี ดาวอังคารมีแกนหมุนที่ใกล้เคียงกับโลก จึงทำให้มีฤดูกาลที่ใกล้เคียงกับฤดูกาลบนโลกด้วย ดาวอังคารหมุนรอบตัวเองใช้เวลา 24 ชั่วโมง 37 นาที ดังนั้นระยะเวลา 1 วันบนดาวอังคารจึงมีค่าใกล้เคียงกับ 1 วันบนโลกของเรา
วงโคจรของดาวอังคารเป็นวงรี ยังผลให้เกิดความแตกต่างของอุณหภูมิถึง 30 องศาเซลเซียส เมื่อโคจรอยู่ในตำแหน่งที่ใกล้และไกลที่สุดจากดวงอาทิตย์ และนี่คืออิทธิพลสำคัญต่อ สภาพบรรยากาศ ของดาวอังคาร แม้ว่าอุณหภูมิโดยเฉลี่ยบนพื้นผิวอยู่ที่ 218 เคลวิน (-55 องศาเซลเซียส) แต่ความแตกต่างของอุณหภูมิ ในแต่ละภูมิประเทศมีมาก เช่น ต่ำถึง 140 เคลวิน (-133 องศาเซลเซียส) ที่ขั้วในฤดูหนาว หรือสูงถึง 300 เคลวิน (27 องศาเซลเซียส) ในเวลากลางวันของฤดูร้อน
ดาวอังคารยังเป็นที่รู้จักกันดีมาตั้งแต่ยุคก่อนประวัติศาสตร์ และยังเป็นที่ชื่นชอบของผู้แต่งนิยายวิทยาศาสตร์ ในฐานะที่เป็นดาวเคราะห์ที่อาจมีมนุษย์ต่างดาวอาศัยอยู่ จากการที่เมื่อหลายสิบปีก่อนมีการสังเกตดาวอังคารเห็นรูปร่างพื้นผิวที่มีลักษณะคล้ายคลองส่งน้ำ องค์การนาซาได้ส่งยานไปสำรวจดาวอังคารหลายสิบลำ ตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2508 จนถึงปัจจุบัน ไม่พบสิ่งมีชีวิตใดๆ พบเพียงพื้นผิวร่องรอยของร่องน้ำ และพบว่ามีน้ำแข็งแห้ง (คาร์บอนไดออกไซด์แข็ง) ปกคลุมอยู่บริเวณขั้ว ซึ่งสันนิษฐานว่าภายใต้พื้นผิวน้ำแข็งแห้งนี้อาจมีน้ำแข็งที่เป็นน้ำอยู่ซึ่งอาจมีซากฟอสซิลของสิ่งมีชีวิต หากเคยมีสิ่งมีชีวิตอยู่บนดาวอังคารมาก่อน
ภาพถ่ายดาวอังคารเต็มดวง จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ภาพถ่ายดาวอังคารในอดีตที่พบว่าพื้นผิวดาวอังคารมีลักษณะคล้ายคลองส่งน้ำที่อาจถูกสร้างขึ้นโดยมนุษย์ดาวอังคาร
โครงสร้างดาวอังคาร
โครงสร้างภายในของดาวอังคารประกอบด้วยแกนกลางที่เป็นของแข็ง ที่มีรัศมีประมาณ 1,700 กิโลเมตร ที่มีส่วนผสมของเหล็กเป็นส่วนใหญ่ ถัดขึ้นมาจากแกนกลางเป็นชั้นแมนเทิลที่เป็นหินเหลวหนืด หนาประมาณ 1,600 กิโลเมตร และมีเปลือกนอกเป็นของแข็งเช่นเดียวกับโลก
บรรยากาศของดาวอังคารประกอบไปด้วย ก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (95.3%) ไนโตรเจน (2.7%) อาร์กอน (1.6%) ออกซิเจน (0.15%) และไอน้ำ (0.03%) ดาวอังคารมีชั้นบรรยากาศที่เบาบางกว่าโลกมาก แต่ก็ยังมีพายุเกิดอยู่ทั่วดวงเมื่อมีการเปลี่ยนฤดูกาล ฤดูกาลบนดาวอังคารแบ่งออกเป็น 4 ฤดูในช่วงเวลา 1 ปี บนดาวอังคารซึ่งยาวนานเป็นสองเท่าของเวลา 1 ปีบนโลกของเรา
ภาพตัดขวางแสดงโครงสร้างภายใน
พื้นผิวของดาวอังคาร
พื้นผิวของดาวอังคารปกคลุมไปด้วยฝุ่นที่เป็นออกไซด์ของเหล็ก หรือสนิมเหล็กนั่นเอง จึงทำให้ดาวอังคารมีสีแดง พื้นผิวดาวเต็มไปด้วยหลุมบ่อ แต่ไม่มีร่องรอยการเกิดแผ่นดินเคลื่อน แสดงว่าพื้นผิวดาวอังคารไม่เคยมีการเปลี่ยนแปลงมาเป็นเวลาหลายล้านปี การที่ไม่มีการเคลื่อนที่ของแผ่นดินทำให้ภูเขาไฟส่วนใหญ่อยู่ในตำแหน่งเดิมที่เป็นแหล่งประทุของแม๊กมา จึงเป็นผลให้ภูเขาไฟบนดาวอังคารมีขนาดใหญ่มาก
บนดาวอังคารมีภูเขาไฟที่สูงใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ ชื่อว่า ภูเขาไฟโอลิมปัส (Olympus Mons) ที่มีความสูงถึง 25 กิโลเมตร (สูงเป็น 3 เท่าของยอดเขาเอเวอเรสต์) และมีฐานที่แผ่ออกไปเป็นรัศมีถึง 300 กิโลเมตร
ภาพพื้นผิวดาวอังคารแบบ 3 มิติ สีบอกถึงระดับความสูง ค่าติดลบแสดงถึงหุบเหว
ภาพถ่ายดาวอังคารเต็มดวงจากยานไวกิงออร์บิเตอร์ 1 ที่กลางดวงจะสามารถสังเกตเห็นหุบเหวมาริเนอริส
ภาพภูเขาไฟโอลิมปัสบนดาวอังดาร
ขั้วเหนือและขั้วใต้ของดาวอังคาร
บริเวณขั้วเหนือและใต้ของดาวอังคารจะเปลี่ยนสีจากแดงเป็นขาวตามฤดูกาลบนดาวอังคาร ในฤดูหนาวจะเห็นเป็นสีขาวซึ่งเป็นน้ำแข็งและน้ำแข็งแห้ง (คาร์บอนไดออกไซด์แข็ง) ที่ปกคลุมอยู่ เมื่อฤดูหนาวผ่านพ้นไป จะมีพายุเกิดขึ้นทั่วไปและพัดพาเอาฝุ่นสีแดงไปยังขั้วเหนือและใต้ จึงเห็นขั้วเหนือและใต้เป็นสีแดงเหมือนกับบริเวณอื่นๆ ของดาวอังคาร
ภาพถ่ายขั้วหิมะบนดาวอังคารแสดงถึงการเปลี่ยนแปลงตามฤดูกาล จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
ภาพถ่ายขั้วใต้ของดาวอังคาร จากยานไวกิงออร์บิเตอร์ 1 แสดงให้เห็นแสงสะท้อนจากพื้นผิวที่มีน้ำเแข็งปกคลุมอยู่
ภาพถ่ายจากยานไวกิงแลนเดอร์ 2 แสดงให้เห็นถึงพื้นผิวบริเวณขั้วสีขาวในฤดูหนาวที่ปกคลุมไปด้วยน้ำแข็งแห้ง
รูปหน้าคนบนดาวอังคาร
เมื่อยานไวกิงออร์บิทเตอร์ (Viking Orbiter) ถ่ายภาพพื้นผิวดาวอังคาร ในปี พ.ศ. 2519 ได้พบบริเวณภูเขาที่มีรูปร่างที่คล้ายกับรูปหน้าคน มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1.5 กิโลเมตร ทำให้ผู้คนสันนิษฐานว่าอาจเป็นอนุสาวรีย์ที่ถูกสร้างขึ้นจากอารยธรรมบนดาวอังคาร ในปี พ.ศ. 2541 ยานมาร์สโกลบอลเซอร์เวเยอร์ ได้ถ่ายภาพบริเวณดังกล่าวซ้ำด้วยกล้องถ่ายภาพที่มีความละเอียดสูงกว่าเดิม 3 เท่า และเป็นแบบสามมิติ ทำให้เราทราบว่ามันมิได้มีรูปร่างเหมือนหน้าคนเลย
ภาพพื้นผิวดาวอังคาร ถ่ายจากยานไวกิงออร์บิทเตอร์ ในปี พ.ศ. 2519 ปรากฏเป็นบริเวณภูเขาที่มีรูปร่างคล้ายหน้าคน
ภาพถ่ายรูปหน้าคนจากยานไวกิงออร์บิเตอร์ 1(ซ้าย) และภาพถ่ายที่ได้จากยานมาร์สโกลบอลเซอร์เวเยอร์ (กลางและขวา)
ภาพแสดงเส้นสายต่างๆคล้ายกับแม่น้ำ แสดงให้เห็นว่าเป็นลักษณะของร่องน้ำเก่าหรือท้องแม่น้ำที่น้ำเหือดแห้งไปหมดแล้ว
ดวงจันทร์บริวารของดาวอังคาร
ดาวอังคารมีดวงจันทร์บริวารจำนวน 2 ดวงที่ มีชื่อว่า โฟบอส (Phobos) และไดมอส (Deimos) ซี่งสามารถสังเกตได้โดยใช้กล้องดูดาวขนาดใหญ่ ดวงจันทร์ทั้งสองดวงนี้มีลักษณะที่ไม่สมมาตร นักดาราศาสตร์จึงสันนิษฐานว่า อาจเป็นวัตถุในแถบดาวเคราะห์น้อยที่ถูกแรงโน้มถ่วงของดาวอังคาร ดึงดูดให้มาโคจรรอบ
1) โฟบอส มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 22 กิโลเมตร มีรัศมีวงโคจรประมาณ 9,000 กิโลเมตร
2) ไดมอส มีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยประมาณ 12 กิโลเมตร มีรัศมีวงโคจรประมาณ 23,000 กิโลเมตร
ภาพดวงจันทร์โฟบอส
ภาพถ่ายดวงจันทร์ไดมอส
7.9. ดาวพฤหัสบดี
จากยานอวกาศแคสินิ ในปี พ.ศ. 2543 แสดงให้เห็นถึงแถบพายุที่ละติจูดต่างๆ และจุดแดงใหญ่ ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ มีความสว่างเป็นอันดับที่ 4 ในท้องฟ้ารองจากดวงอาทิตย์ ดวงจันทร์ และดาวศุกร์ ดาวพฤหัสบดีมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าโลก 11 เท่าและมีมวลมากกว่าโลกถึง 300 เท่า มีส่วนประกอบเป็นไฮโดรเจนถึง 90%และฮีเลียม 10 % แกนกลางของดาวพฤหัสบดีเป็นหินแข็งล้อมรอบไปด้วยไฮโดรเจนเหลวที่มีอุณหภูมิสูงถึง 30,000 องศาเซลเซียส ถ้าดาวพฤหัสบดีมีมวลเพิ่มขึ้นอีก 75 เท่าก็จะสามารถเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชั่นขึ้นที่แกนกลางและกลายเป็นดาวฤกษ์ได้
ภาพดาวพฤหัสบดีเต็มดวง
ดาวพฤหัสบดีหมุนรอบตัวเองเร็วมาก โดยใช้เวลาในการหมุนรอบตัวเอง 10 ชั่วโมง (เพียงครึ่งวันบนโลก) ทำให้สสารและก๊าซต่างๆ ที่บริเวณเส้นศูนย์สูตรเคลื่อนที่เร็วกว่าบริเวณอื่นๆ เป็นผลให้ดาวพฤหัสบดีมีรูปร่างเป็นทรงกลมแป้นและมีชั้นบรรยากาศที่แปรปรวนและมีพายุอยู่ตลอดเวลา
ดาวพฤหัสบดีเป็นดาวเคราะห์ที่เป็นก๊าซ จึงไม่มีขอบเขตรัศมีที่แน่นอน การบ่งบอกรัศมีของดาวเคราะห์ประเภทนี้ทำได้โดยการวัดระยะทางจากจุดศูนย์กลางดาวมาจนถึงบริเวณที่มีความดันบรรยากาศเท่ากับความดันที่ระดับน้ำทะเลบนโลกของเรา
โครงสร้างของดาวพฤหัสบดี
ดาวพฤหัสบดีมีแกนกลางที่เป็นหินล้อมรอบไปด้วยชั้นของเหลวร้อนที่ประกอบไปด้วยน้ำ มีเธน และแอมโมเนีย ถัดขึ้นมาเป็นแมนเทิลชั้นในที่ประกอบไปด้วยฮีเลี่ยมและไฮโดรเจนเหลว (ไฮโดรเจนที่มีสมบัติเป็นโลหะ) ซึ่งพบในสภาวะที่มีอุณหภูมิและความดันสูงเท่านั้น ภายใต้สภาวะดังกล่าวนิวเคลียสและอิเล็คตรอนของไฮโดรเจนประพฤติตัวเหมือนกับโลหะ แมนเทิลชั้นนอกของดาวพฤหัสบดีประกอบไปด้วยก๊าซไฮโดรเจนและฮีเลี่ยมที่ผสมผสานเป็นเนื้อเดียวกับบรรยากาศชั้นบน
ภาพตัดขวางแสดงโครงสร้างภายในของดาวพฤหัสบดี
ชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี
บรรยากาศชั้นบนของดาวพฤหัสบดีได้ถูกสำรวจอย่างละเอียดโดย กระสวยสำรวจบรรยากาศที่ปล่อยจากยานอวกาศกาลิเลโอ ให้ตกลงไปในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดี พบว่า บรรยากาศของดาวพฤหัสบดีมีเมฆชั้นบนที่ประกอบด้วยแอมโมเนีย ในระดับที่ต่ำลงไปเป็นเมฆแอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟด์ และเมฆชั้นล่างสุดเป็นน้ำและน้ำแข็ง ภายใต้ชั้นเมฆเต็มไปด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียม ชั้นบรรยากาศที่ระดับความดันบรรยากาศ 1 บาร์ มีอุณหภูมิสูงประมาณ 165 เคลวิน
จากภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต แสดงให้เห็นถึงแสงเหนือแสงใต้ที่ขั้วเหนือและใต้ของดาว แสงเหนือแสงใต้บนโลกเกิดจากอนุภาคที่มีพลังงานสูงจากดวงอาทิตย์ที่ประทุขึ้นสัมพันธ์กับการเกิดพายุสุริยะบนดวงอาทิตย์ เดินทางมาสู่โลกและถูกสนามแม่เหล็กโลกเร่งเข้าสู่โลกทางขั้วโลกเหนือและขั้วโลกใต้ ดังนั้นจึงทำปฏิกิริยากับโมเลกุลก๊าซในชั้นบรรยากาศ ปรากฏเป็นแสงสีที่สวยงามให้เราเห็น แต่แสงเหนือแสงใต้บนดาวพฤหัสบดีเกิดจากอนุภาคที่ประทุขึ้นมาจากภูเขาไฟบนดวงจันทร์ไอโอ ถูกอิทธิพลของสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีกักไว้ให้อยู่บริเวณขั้วแม่เหล็กของดาว และเคลื่อนที่หมุนรอบไปกับดาว จึงเปล่งแสงออกมาตลอดเวลา
ภาพถ่ายดาวพฤหัสบดี จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต
จุดแดงใหญ่ (The Great Red Spot)
จุดแดงใหญ่ที่ปรากฏบริเวณซีกใต้ของดาวพฤหัสบดี เกิดขึ้นมาแล้วกว่า 300 ปี เป็นจุดศูนย์กลางของพายุหมุนอันมหึมาที่มีขนาดใหญ่กว่าโลกถึงสองเท่า (26,000 กิโลเมตร) สีของพายุนั้นขึ้นอยู่กับระดับความสูง ถ้าเป็นพายุระดับต่ำจะเห็นเป็นสีน้ำเงิน สูงขึ้นมาจะเป็นสีส้มเข้ม สีขาว และที่ระดับสูงสุดจะเห็นเป็นสีแดง นอกจากนี้สีของพายุยังบ่งบอกถึงองค์ประกอบทางเคมีที่แตกต่างกันในชั้นบรรยากาศของดาวพฤหัสบดีด้วย
ภาพขยายจุดแดงใหญ่
วงแหวนของดาวพฤหัสบดี
นักดาราศาสตร์ในทีมงานของยานอวกาศวอยเอเจอร์ 1 ค้นพบว่าดาวพฤหัสบดีมีวงแหวนเช่นเดียวกับดาวเสาร์ แต่มีขนาดเล็กและบางกว่ามาก และไม่สว่างมากนัก อาจเป็นเพราะเศษหินและฝุ่นในวงแหวนมีขนาดเล็กมากและไม่มีน้ำแข็งเป็นส่วนประกอบทำให้สะท้อนแสงอาทิตย์ได้ไม่ดี
ภาพวงแหวนของดาวพฤหัสบดี
ดวงจันทร์บริวารหลักของดาวพฤหัสบดี
ภาพถ่ายเปรียบขนาดของจุดแดงใหญ่และดวงจันทร์บริวารหลัก (จากบนลงล่าง - ไอโอ ยุโรปา แกนีมีดและคัลลิสโต)
ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์บริวารทั้งหมด 39 ดวง แต่มีเพียง 4 ดวงที่ใหญ่พอที่จะสังเกตได้ด้วยกล้องดูดาวขนาดเล็กหรือด้วยกล้องสองตา ได้แก่ ไอโอ ยุโรปา คัลลิสโต และแกนนีมีด กาลิเลโอเป็นผู้ค้นพบดวงจันทร์ 4 ดวงนี้จึง เรียกว่า ดวงจันทร์ของกาลิเลโอ (Gallilean Satellites)
1)ไอโอ (Io)
พื้นผิวของดวงจันทร์ไอโอมีอายุน้อยมากและมีหลุมอุกกาบาตอยู่ไม่มากนักซึ่งแตกต่างจากดวงจันทร์บริวารดวงอื่นๆ ไอโอเป็นดวงจันทร์ดวงเดียวที่พบว่ามีภูเขาไฟที่กำลังคุกรุ่นอยู่ ข้อมูลจากยานกาลิเลโอบ่งชี้ว่า ไอโอมีแกนเป็นเหล็ก (อาจมีส่วนผสมของเหล็กซัลไฟด์ปนอยู่ด้วย) มีรัศมีอย่างน้อย 900 ก.ม.
2) ยุโรปา (Europa)
ดวงจันทร์ยุโรปามีพื้นผิวที่มีอายุน้อยและมีหลุมอุกกาบาตน้อยเช่นเดียวกับไอโอ แต่มีลักษณะที่แตกต่างออกไปคือ มีพื้นผิวที่เป็นน้ำแข็ง คล้ายกับทะเลน้ำแข็งบนโลก ดังนั้นจึงสันนิษฐานว่าน่าจะมีน้ำที่เป็นของเหลวอยู่ภายใต้เปลือกน้ำแข็งนี้ พบว่ามีเส้นสายสีคล้ำกระจายอยู่เป็นทางบนพื้นผิวที่เป็นน้ำแข็ง คาดว่าเกิดจากการระเบิดของภูเขาไฟ หรือน้ำพุร้อน นำเอาแร่ธาตุต่างๆ ขึ้นมาสู่ผิว
3) แกนีมีด (Ganymede)
แกนีมีดเป็นดวงจันทร์บริวารที่ใหญ่ที่สุดในระบบสุริยะ มีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธ แต่มีมวลเพียงครึ่งหนึ่งของดาวพุธ พื้นผิวของแกนนีมีด มีลักษณะภูมิประเทศสองแบบ คือบริเวณที่มีอายุมากจะมีสีคล้ำและเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาต ส่วนบริเวณที่มีอายุน้อยจะมีสีจางกว่าและเต็มไปด้วยแนวสันและร่องซึ่งเกิดจากการเคลื่อนตัวของเปลือก
4) คัลลิสโต (Callisto)
ดวงจันทร์คัลลิสโตมีขนาดเล็กกว่าดาวพุธเล็กน้อย แต่มีมวลเพียง 1 ใน 3 ของดาวพุธ มีโครงสร้างภายในที่ประกอบด้วยน้ำแข็ง 40% และหินปนน้ำแข็ง 60% พื้นผิวเกือบทั้งหมดของคัลลิสโตเต็มไปด้วยหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่และเล็กอยู่มากมาย คัลลิสโตเป็นดวงจันทร์ที่มีพื้นผิวที่มีอายุเก่าแก่ที่สุดและมีหลุมอุกกาบาตมากที่สุดในระบบสุริยะ พื้นผิวของมันเปลี่ยนไปน้อยมาก นับตั้งแต่การปะทะกับหมู่อุกกาบาต เมื่อในยุคก่อกำเนิดระบบสุริยะ เมื่อ 4 พันล้านปีมาแล้ว
ภาพถ่ายพื้นผิวดวงจันทร์บริวารหลัก จากยานอวกาศกาลิเลโอ
ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์บริวารชั้นในอีก 4 ดวง คือ อมัลเทีย (Amalthea) เทเบ (Thebe) เมทิส (Metis) และอดราสเทีย (Adrastea) ที่โคจรในระนาบและทิศทางเดียวกับทิศทางการหมุนรอบตัวเองของดาวพฤหัสบดี เช่นเดียวกับดวงจันทร์ของกาลิเลโอทั้งสี่ดวงและวงแหวนของดาวพฤหัสบดี ในขณะที่ดวงจันทร์อื่นๆ ที่เหลืออีก 31 ดวงมีวงโคจรที่แตกต่างกันไป ซึ่งสันนิษฐานว่าพวกมันอาจเป็นอุกกาบาตที่ถูกแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสบดี ดึงดูดมาให้โคจรรอบ
ภาพถ่ายดวงจันทร์บริวารชั้นในและขนาดเปรียบเทียบ จากยานอวกาศกาลิเลโอ (บน) และแบบจำลอง (ล่าง)
ภาพแสดงวิวัฒนาการของพื้นผิวดาวพฤหัสบดี หลังจากการพุ่งเข้าชนของชิ้นส่วน G
ดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 พุ่งชนดาวพฤหัสบดี
ในปี พ.ศ. 2537 มีเหตุการณ์ที่สำคัญเกิดขึ้น คือ การที่ดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 (Shoemaker-Levy 9) โคจรเข้ามาในระบบสุริยะ ด้วยอิทธิพลของแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลของดาวพฤหัสบดีทำให้ดาวหางแตกเป็นเสี่ยงๆ จำนวน 23 ชิ้น กระจายเป็นระยะทางประมาณ 1 ล้านกิโลเมตร (ประมาณ 3 เท่าของระยะห่างระหว่างโลกและดวงจันทร์) ชิ้นส่วนของดาวหางทยอยพุ่งเข้าชนดาวพฤหัสบดีในช่วงเวลา 6 วัน
ผลจากการชนปรากฏให้เห็นเป็นจุดดำในชั้นบรรยากาศ ซึ่งเป็นร่องรอยของการระเบิดอย่างมหึมา ภาพที่เห็นเป็นภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ของบริเวณที่ถูกชิ้นส่วน G ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดของดาวหางชน บริเวณสีดำเป็นก๊าซมีเทน บริเวณที่สว่างกว่าเกิดจากแสงอาทิตย์สะท้อนก๊าซอื่นๆ ที่ถูกแรงระเบิดส่งขึ้นมาเหนือชั้นเมฆมีเทน
ภาพรอยที่ปรากฏบนดาวพฤหัสบดีหลังจากการชนของดาวหาง
ภาพดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
การชนของชิ้นส่วน Q ในวันที่ 20 ก.ค. พ.ศ. 2537 แสดงให้เห็นถึงพลังงานความร้อนมหาศาลที่เกิดจากการชน
ภาพจำลองแสดงถึงสภาพที่เกิดขึ้นกับโลก ถ้าชิ้นส่วน G ของดาวหางชนโลกทางภาคตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศสหรัฐฯ
ภาพเปรียบเทียบถ้าชิ้นส่วน G ของดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 ชนโลก
ภาพจำลองแสดงภาพของโลก ที่เวลา 1 ชั่วโมง 45 นาทีหลังจากถูกชิ้นส่วน G ของดาวหางชูเมกเกอร์-เลวี 9 พุ่งเข้าชนที่เมืองดีทรอยท์ ทางซีกตะวันออกเฉียงเหนือของประเทศสหรัฐอเมริกา จะเห็นว่าฝุ่นและควันที่เกิดจากการชนแผ่กระจายไปเป็นวงกว้าง พาดผ่านมหาสมุทรแอตแลนติกไปยังทวีปยุโรป บางส่วนกระจายไปปกคลุมอยู่ทางตอนใต้ของทวีปอเมริกาใต้และทวีปแอฟริกา ทำให้เราสามารถจินตนาการได้ถึงความรุนแรงและผลที่ตามมาจากการชนของชิ้นส่วนดาวหางได้
7.10. ดาวเสาร์
ดาวเสาร์อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์เป็นอันดับที่ 6 มีปริมาตรมากกว่าโลกถึง 775 เท่า ประกอบไปด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมที่อยู่ในรูปก๊าซและของเหลว มีชั้นบรรยากาศที่มองเห็นเป็นแถบคาดที่ละติจูดต่างๆ ของตัวดาวและมีสีแตกต่างกันไป เนื่องมาจากการแปรปรวนของลมในทิศทางที่สวนกัน ดาวเสาร์โคจรรอบดวงอาทิตย์ใช้เวลาเท่ากับ 29.5 ปีบนโลก แต่ดาวเสาร์หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วที่สูงมาก เวลาที่ใช้ในการหมุนรอบตัวเอง 10 ชั่วโมง 40 นาที จึงทำให้มีรูปร่างเป็นทรงกลมแป้นบริเวณเหนือเส้นศูนย์สูตรคล้ายกับดาวพฤหัสบดี ความเร็วลมที่เส้นศูนย์สูตรสูงถึง 1,800 กิโลเมตรต่อชั่วโมง ดาวเสาร์มีแกนหมุนที่เอียงทำมุม 26.73 องศากับระนาบโคจรรอบดวงอาทิตย์ (ใกล้เคียงกับแกนหมุนโลก)
ภาพดาวเสาร์เต็มดวงจากยานอวกาศวอยเอเจอร์
ดาวเสาร์มีความหนาแน่นน้อยกว่าดาวเคราะห์อื่นๆ และมีค่าความหนาแน่นน้อยกว่าน้ำ ดาวเสาร์มีวงแหวนอยู่ล้อมรอบเป็นจำนวนมากมาย วงแหวนดาวเสาร์มีลักษณะที่ซับซ้อนและสวยงามที่สุดในระบบสุริยะ ถูกค้นพบในสมัยศตวรรษที่ 17 เมื่อมีการประดิษฐ์กล้องดูดาวขึ้นใช้ รายละเอียดของดาวเสาร์ส่วนใหญ่ได้มาจากข้อมูลจากการสำรวจของยานอวกาศวอยเอเจอร์ 2 พบว่าในบริเวณวงแหวนดาวเสาร์มีแถบฝุ่นมืดคั่นอยู่หลายชั้น ซึ่งเรายังไม่ทราบที่มาของแถบฝุ่นมืดเหล่านี้
โครงสร้างดาวเสาร์
แกนกลางของดาวเสาร์เป็นหินแข็งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 30,000 กิโลเมตร ล้อมรอบไปด้วยชั้นของเหลวที่ประกอบไปด้วยน้ำ มีเธน และแอมโมเนีย แมนเทิลชั้นในประกอบด้วยฮีเลี่ยมและไฮโดรเจนเหลวที่มีสมบัติเป็นโลหะ แมนเทิลชั้นนอกประกอบด้วยไฮโดรเจนและฮีเลียมในรูปของของเหลวและก๊าซ
บรรยากาศดาวเสาร์ประกอบไปด้วยไฮโดรเจน 96.3% ฮีเลียม 3.3% และธาตุอื่นๆ 0.4% ชั้นนอกสุดของดาวเสาร์ประกอบด้วยแอมโมเนีย
ภาพตัดขวางแสดงโครงสร้างดาวเสาร์
ภาพดาวเสาร์ในช่วงคลื่นอินฟราเรด
ภาพดาวเสาร์ในช่วงคลื่นอินฟราเรด ด้วยชุดกล้องถ่ายภาพนิคมอส (NICMOS) แสดงให้เห็นถึงความแตกต่างขององค์ประกอบในชั้นบรรยากาศ สีน้ำเงินแสดงถึงบริเวณที่เป็นชั้นเมฆหลักที่เต็มไปด้วยผลึกน้าแข็งแอมโมเนีย สีเขียวและเหลืองแสดงถึงกลุ่มเมฆที่ลอยอยู่เหนือชั้นเมฆหลัก สีเขียวแสดงบริเวณที่มีเมฆอยู่เบาบาง สีเหลืองแสดงว่ามีเมฆอยู่หนาแน่นกว่า สีส้มและแดงแสดงถึงกลุ่มเมฆชั้นสูงสุดที่เกิดจากบริเวณที่มีพายุแปรปรวน คือบริเวณรอบเส้นศูนย์สูตร (Erich Karkoschka)
ภาพดาวเสาร์และแสงเหนือแสงใต้ที่ขั้วทั้งสองถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต
แสงเหนือ-แสงใต้
จากภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ในช่วงคลื่นอัลตราไวโอเลต แสดงให้เห็นถึงแสงเหนือแสงใต้ที่ขั้วเหนือและใต้ของดาว เช่นเดียวกับแสงเหนือแสงใต้บนดาวพฤหัสบดี เกิดจากอนุภาคที่มีพลังงานสูงถูกอิทธิพลของสนามแม่เหล็กของดาวพฤหัสบดีกักไว้ให้อยู่บริเวณขั้วแม่เหล็กของดาว และเคลื่อนที่หมุนรอบไปกับดาว จึงเปล่งแสงออกมาตลอดเวลา
วงแหวนของดาวเสาร์
วงแหวนของดาวเคราะห์แต่ละดวงนั้นมีลักษณะที่แตกต่างกันไป แต่ล้วนประกอบไปด้วยชิ้นส่วนที่เป็นก้อนหินและน้ำแข็ง ขนาดของชิ้นส่วนนั้นอาจมีขนาดเล็กเท่าเมล็ดองุ่น หรืออาจมีขนาดใหญ่เท่าหินก้อนโตก็ได้ เรายังไม่รู้แน่ชัดถึงที่มาของชิ้นส่วนเหล่านี้ อาจเป็นเศษที่เหลือจากการเกิดดาวเคราะห์ หรืออาจเป็นดวงจันทร์บริวารที่แตกสลายลงก็ได้
ดาวเสาร์มีวงแหวนที่ใหญ่ ซับซ้อนและสวยงาม สามารถสะท้อนแสงจากดวงอาทิตย์ได้ดีกว่าวงแหวนของดาวเคราะห์อื่นๆ ทำให้เรารู้ว่าวงแหวนของดาวเสาร์นั้นน่าจะประกอบไปด้วยน้ำแข็งมากกว่าที่จะเป็นเศษหิน วงแหวนดาวเสาร์มีความกว้างหลายพันกิโลเมตร เราสังเกตวงแหวนดาวเสาร์ด้วยกล้องโทรทรรศน์จากพื้นโลก เราจะมองเห็นเพียงวงแหวนชั้น A และ B ช่องว่างระหว่างวงแหวนทั้งสองชั้นนี้เรียกว่า ช่องแคบแคสสินิ (Cassini division) แต่จากภาพถ่ายวงแหวนดาวเสาร์จากยานวอยเอเจอร์พบว่า ในแถบวงแหวนชั้น A มีช่องว่างที่เรียกว่า ช่องว่างเอนเค (Encke gap) นอกจากนี้ยังพบว่ามีวงแหวนชั้นนอก (ชั้น F, G และ E) และแถบวงแหวนชั้นใน (ชั้น C และ D) ที่บางและไม่สว่างมากนัก
ภาพขยายแสดงกลุ่มวงแหวนชั้น A(วงนอกสุด) ช่องแคบแคสสินิ วงแหวนชั้น B(สีเขียวและสีส้ม) และวงแหวนชั้น C(สีน้าเงิน)
ภาพขยายแสดงวงแหวนชั้นใน วงแหวนชั้น B (สีเหลือง) และวงแหวนชั้น C (สีฟ้า)
ดวงจันทร์บริวารของดาวเสาร์
ดาวเสาร์มีดวงจันทร์บริวารอย่างน้อย 30 ดวง ดวงจันทร์บริวารที่มีขนาดใหญ่ที่สุดคือ ไททัน (Titan) ที่มีขนาดใหญ่กว่าดาวพุธ ไททันมีชั้นบรรยากาศที่ประกอบไปด้วยก๊าซไนโตรเจนเป็นส่วนใหญ่ ซึ่งอาจมีสภาพที่คล้ายกับโลกของเราในอดีต การศึกษาบรรยากาศของดาวไททันโดยละเอียดอาจทำให้เราทราบถึงความเป็นมาของโลกได้ดีขึ้น
ดวงจันทร์บริวารที่มีขนาดใหญ่รองลงไปจากไททันได้แก่ รี (Rhea) ดิโอนี (Dione) ไออาเพตุส (Iapetus) เททิส (Tethys) เอนเซลาดุส (Enceladus) และมิมาส (Mimas) ซึ่งเป็นที่น่าสังเกตว่า ดวงจันทร์เหล่านี้มีความหนาแน่นน้อยกว่า 1,400 กิโลกรัมต่อลูกบาศก์เมตร ทำให้เราสามารถสันนิษฐานได้ว่าดวงจันทร์เหล่านี้มีส่วนประกอบส่วนใหญ่เป็นน้ำแข็งและมีหินผสมอยู่เพียงเล็กน้อย
ภาพถ่ายดวงจันทร์ไททัน (Titan)
ภาพถ่ายชั้นบรรยากาศของดวงจันทร์ไททัน (Titan)
ภาพถ่ายดวงจันทร์รี (Rhea)
ภาพถ่ายดวงจันทร์ดิโอนี (Dione)
ภาพถ่ายดวงจันทร์ไออาเพตุส (Iapetus)
ภาพถ่ายดวงจันทร์เททิส (Tethys)
ภาพถ่ายดวงจันทร์เอนเซลาดุส (Enceladus)
ภาพถ่ายดวงจันทร์มิมาส (Mimas)
ภาพถ่ายดวงจันทร์บริวารดวงอื่น ๆ ของดาวเสาร์ จากยานวอยเอเจอร์ 1 และ 2
7.11. ดาวยูเรนัส
ดาวยูเรนัสอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์เป็นอันดับที่ 7 ดาวยูเรนัสถูกค้นพบโดยนักดาราศาสตร์ชื่อวิลเลี่ยม เฮอร์เชล เมื่อปี พ.ศ. 2325 จากการสังเกตจากกล้องดูดาวที่เขาสร้างขึ้นเองและใช้สำรวจท้องฟ้าในยามค่ำคืน ในตอนแรกเขาคิดว่าเป็นดาวหาง แต่หลังจากได้ติดตามบันทึกตำแหน่งจึงพบว่าเป็นดาวเคราะห์ดวงใหม่ที่โคจรอยู่ที่ระยะห่างประมาณ 19.5 AU ทำให้นักดาราศาสตร์ในสมัยนั้นได้จินตนาการใหม่ว่าระบบสุริยะเราใหญ่ขึ้นเป็นสองเท่า (เดิมคิดว่าระบบสุริยะมีขนาดใหญ่เท่ากับวงโคจรของดาวเสาร์ ประมาณ 9 AU)
ดาวยูเรนัส
ดาวยูเรนัสโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยมีแกนหมุนที่เอียงเกือบขนานกับระนาบทางโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดังนั้นเมื่อดาวยูเรนัสหมุนรอบตัวเอง แสงอาทิตย์จะเริ่มฉายผ่านขั้วหนึ่ง และผ่านไปยังบริเวณศูนย์สูตร และไปยังขั้วตรงกันข้าม เป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้อุณหภูมิบนดาวยูเรนัสไม่แตกต่างกันมากนัก อย่างไรก็ตามด้วยการที่ดาวยูเรนัสใช้เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์นานถึง 84 ปี ทำให้แต่ละฤดูกาลยาวนานถึงกว่า 20 ปี
โครงสร้าง
แกนกลางของดาวยูเรนัสเป็นหินแข็งมีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 17,000 กิโลเมตร ล้อมรอบไปด้วยชั้นของเหลวที่ประกอบไปด้วยน้ำและแอมโมเนีย แมนเทิลชั้นนอกประกอบด้วยฮีเลียมเหลวและไฮโดรเจนเหลวที่ผสมกลมกลืนกับชั้นบรรยากาศ
บรรยากาศของดาวยูเรนัสประกอบด้วยไฮโดรเจน 83% ฮีเลียม 15% และมีเทน 2% ชั้นเมฆที่ระดับความดันบรรยากาศ 1 บาร์มีอุณหภูมิประมาณ -197 องศาเซลเซียส ก๊าซมีเทนดูดกลืนแสงสีแดงและสะท้อนแสงสีน้ำเงิน ดาวยูเรนัสจึงปรากฏเป็นสีน้ำเงินอมเขียวนวล (ภาพถ่ายจากยานวอยเอเจอร์ ในปี พ.ศ. 2529 แทบจะมองไม่เห็นการแปรปรวนของชั้นบรรยากาศแต่จากภาพถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในปี พ.ศ. 2541 ปรากฏให้เห็นถึงแถบสีต่างๆ ตามระดับความแตกต่างของละติจูด และยังปรากฏพายุหลายลูกในบริเวณซีกเหนือของดาว มีบริเวณกว้างกว่าง 1000 กิโลเมตร และสังเกตในช่วงคลื่นอินฟราเรดได้ดีกว่าช่วงคลื่นแสง
ภาพตัดขวางแสดงโครงสร้างภายในของดาวยูเรนัส
วงแหวน
วงแหวนของดาวยูเรนัสถูกค้นพบโดยบังเอิญเมื่อปี พ.ศ. 2520 จำนวน 6 วง โดยทีมนักดาราศาสตร์ที่หอดูดาวไคเปอร์แอร์บอร์น ขององค์การนาซา ในขณะที่เฝ้าสังเกตปรากฏการณ์ที่ดาวยูเรนัสโคจรผ่านหน้าดาวฤกษ์ดวงหนึ่ง เพื่อวัดขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของดาวยูเรนัสอย่างละเอียด และต่อมาในปี 2529 หอดูดาวเพิร์ทและยานวอยเอเจอร์ได้ค้นพบอีก 5 วง รวมเป็น 11 วง วงแหวนของดาวยูเรนัสนั้นไม่สว่างมากนัก เช่นเดียวกับวงแหวนของดาวพฤหัสบดีและดาวเนปจูน
ภาพดาวยูเรนัสเต็มดวงและวงแหวน จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ปรากฏพายุบริเวณขั้วเหนือของดาว
ภาพดวงจันทร์บริวารหลักแสดงลักษณะพื้นผิวและขนาดเปรียบเทียบ
ดวงจันทร์บริวารของดาวยูเรนัส
ดาวยูเรนัสมีดวงจันทร์บริวารรวมทั้งสิ้น 21 ดวง ชื่อของดวงจันทร์บริวารมิได้ถูกตั้งตามเทพนิยายกรีก แต่ตั้งตามตัวละครในบทประพันธ์ของเช็คสเปียร์และอเล็กซานเดอร์ โป๊ป
มิรันดา (Miranda) เป็นดวงจันทร์ที่น่าสนใจมากที่สุดของดาวยูเรนัส ดังจะเห็นได้ในภาพที่ถ่ายจากยานอวกาศวอยเอเจอร์ 2 ในปี พ.ศ. 2529 ดวงจันทร์มิรันดามีเส้นผ่านศูนย์กลาง 484 กิโลเมตร (ประมาณหนึ่งในเจ็ดของดวงจันทร์ของโลก) มีขนาดวงโคจรรอบดาวยูเรนัส 129,800 กิโลเมตร พื้นผิวที่ขรุขระของดวงจันทร์มิรันดาไม่ได้เป็นเพียงหลุมอุกกาบาตเท่านั้น แต่เต็มไปด้วยภูเขาและหุบเหวต่างๆ ลักษณะทั้งหมดนี้ชี้ให้เห็นว่าพื้นผิวดวงจันทร์มิรันดา มีการเคลื่อนตัวคล้ายกับการเคลื่อนตัวของเปลือกโลก
นอกจากนี้ยังมีดวงจันทร์บริวารหลักที่สำคัญอีกสี่ดวงคือ แอเรียล (Ariel) อัมเบรียล (Umbriel) ไททาเนีย (Titania)และโอเบรอน (Oberon)
ภาพถ่ายดวงจันทร์มิรันดา (Miranda)
ภาพถ่ายดวงจันทร์แอเรียล (Ariel)
ภาพถ่ายดวงจันทร์อัมเบรียล (Umbriel)
ภาพถ่ายดวงจันทร์ไททาเนีย (Titania)
ภาพถ่ายดวงจันทร์โอเบรอน (Oberon)
7.12. ดาวเนปจูน
ดาวเนปจูนอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์เป็นลำดับที่ 8 ถูกค้นพบหลังจากการค้นพบดาวยูเรนัส ด้วยการที่พบว่าวงโคจรของดาวยูเรนัสไม่ได้เป็นไปตามกฏแรงโน้มถ่วงของนิวตัน จึงมีการสันนิษฐานว่า ต้องมีดาวเคราะห์อีกดวงที่รบกวนการโคจรของดาวยูเรนัส และนักดาราศาสตร์ได้ใช้คณิตศาสตร์คำนวณตำแหน่งและวงโคจรของดาวเนปจูน และสังเกตพบในปี พ.ศ. 2389 และในปีเดียวกันก็ค้นพบดวงจันทร์บริวารทริทัน
ภาพดาวเนปจูนเต็มดวง ภาพถ่ายจากยานวอยเอเจอร์
ดาวเนปจูนเป็นดาวเคราะห์สีน้ำเงินเช่นเดียวกับดาวยูเรนัส เพราะในชั้นบรรยากาศมีก๊าซมีเทนเป็นองค์ประกอบอยู่ด้วย ดาวเนปจูนมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 4 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางโลก หรือมีปริมาตรเป็น 60 เท่าของโลก มีวงแหวนล้อมรอบจำนวน 4 วงและมีดวงจันทร์บริวารทั้งสิ้น 8 ดวง
วงโคจรของดาวเนปจูนมีระยะเวลายาวนานถึง 165 ปีบนโลก ดังนั้นฤดูกาลบนดาวเนปจูนจะยาวนานถึง 41 ปี แต่ดาวเนปจูนหมุนรอบตัวเองเร็วกว่าโลกมากโดยใช้เวลาเพียง 16 ชั่วโมงเศษ ประกอบกับแกนหมุนที่เอียง 29 องศา ทำให้เกิดการแปรปรวนของชั้นบรรยากาศอย่างรุนแรง มีความเร็วลมสูงกว่าบนดาวพฤหัสบดีถึง 3 เท่า
ภาพถ่ายดาวเนปจูนทั้งสองด้านของดาว จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล เมื่อวันที่ 13 สิงหาคม พ.ศ. 2539 ปรากฏเป็นแถบสีต่างๆ สีน้ำเงินเป็นเมฆมีเทนชั้นสูง สีเหลืองและสีแดงแสดงถึงกลุ่มเมฆที่อยู่ในชั้นสูงสุด (ปรากฏอยู่ด้านบนของรูป) แถบสีเขียวบริเวณรอบขั้วใต้ของดาวเป็นบริเวณที่ดูดกลืนแสงสีน้ำเงินได้ดี ซึ่งคาดว่าจะมีองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ
ภาพถ่ายดาวเนปจูนทั้งสองด้านของดาว จากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล
โครงสร้าง
ดาวเนปจูนมีแกนกลางที่เป็นหินแข็ง มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 14,000 กิโลเมตร ชั้นแมนเทิลชั้นในเป็นของเหลวประกอบด้วยน้ำและแอมโมเนีย เกล็ดน้ำแข็งในชั้นแมนเทิลนี้ผสมผสานเข้ากับชั้นบรรยากาศของดาวเนปจูนที่อยู่ถัดออกไป วงแหวนของดาวเนปจูนพึ่งถูกค้นพบโดยยานวอยเอเจอร์ 2 เช่นกัน เราจึงไม่ทราบว่ามันประกอบด้วยอะไรบ้าง แต่นักดาราศาสตร์คิดว่าน่าจะเป็นพวกเศษหินและน้ำแข็ง
ภาพตัดขวางแสดงโครงสร้างภายใน
ชั้นบรรยากาศ
ประกอบด้วยไฮโดรเจน 79% ฮีเลียม 18% และมีเทน 3% ชั้นเมฆที่ระดับความดันบรรยากาศ 1 บาร์ มีอุณหภูมิ –200 องศาเซลเซียส ภาพถ่ายดาวเนปจูนจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลแสดงให้เห็นถึงแถบสีต่างๆ คล้ายกับที่พบบนดาวพฤหัสบดี บริเวณแถบสีอ่อนแสดงให้เห็นถึงบริเวณที่เมฆถูกยกขึ้นไปที่ระดับสูง บริเวณแถบสีเข้มเป็นบริเวณที่เมฆกำลังจมลงสู่เบื้องล่าง
จุดดำใหญ่ (Great Dark Spot)
ภาพถ่ายดาวเนปจูนจากยานวอยเอเจอร์ในปี พ.ศ. 2532 ปรากฏเป็นวงรีสีน้ำเงินเข้มที่บริเวณกลางดวงใกล้กับเส้นศูนย์สูตรดาว เรียกว่า จุดดำใหญ่ (Great Dark Spot) เป็นบริเวณที่มีพายุขนาดใหญ่พอๆ กับขนาดของโลก เคลื่อนตัวด้วยความเร็วสูงถึง 1200 กิโลเมตรต่อชั่วโมง จากภาพถ่ายดาวเนปจูนจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิลในปี พ.ศ. 2537 ไม่ปรากฏจุดดำใหญ่นี้ให้เห็น แต่ปรากฏจุดเข้มใหม่ ที่บริเวณขั้วดาว แสดงถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในชั้นบรรยากาศของดาวเนปจูน
วงแหวนของดาวเนปจูน
ดาวเนปจูนมีวงแหวนอยู่ 4 วง ล้วนมีขนาดที่แตกต่างกันและมีลักษณะที่ไม่สมบูรณ์ จากภาพถ่ายจากยานวอยเอเจอร์แสดงให้เห็นถึงวงแหวนหลักสองวง และวงแหวนบางๆ อยู่ระหว่างวงแหวนทั้งสอง ชิ้นส่วนในวงแหวนมีขนาดตั้งแต่ ระดับไมครอน (1 ไมโครเมตร = 10-6 เมตร) จนถึงขนาด 10 เมตร
ภาพถ่ายวงแหวนของดาวเนปจูน แถบมืดกลางภาพเป็นการบังแสงจากตัวดาว
ดวงจันทร์บริวารของดาวเนปจูน
ดาวเนปจูนมีดวงจันทร์บริวารอยู่ 8 ดวง ภาพถ่ายจากยานวอยเอเจอร์ แสดงให้เห็นลักษณะของดวงจันทร์บริวารหลักคือ ดวงจันทร์ทริทัน (Triton) ที่มีขนาดใหญ่ที่สุดในบรรดาบริวารทั้ง 8 ดวง ทริทันโคจรรอบดาวเนปจูนสวนทางกับทิศทางการหมุนรอบตัวเองของดาวเนปจูน และคาดว่ามันจะโคจรเข้าใกล้ดาวเนปจูนขึ้นเรื่อยๆ และพุ่งเข้าชนดาวเนปจูนในที่สุด (ใช้เวลาประมาณ 10 ถึง 100 ล้านปี) เมื่อถึงวันนั้นดาวเนปจูนอาจมีวงแหวนที่ใหญ่และสวยงามมากกว่าดาวเสาร์อีกด้วย ทริทันมีอุณภูมิที่พื้นผิวประมาณ –235 องศาเซลเซียส ถึงแม้ว่าจะมีอุณภูมิต่ำถึงเพียงนี้ ยังพบไนโตรเจนในรูปของก๊าซพุ่งออกจากบริเวณขั้วใต้ของดาว ทั้งนี้อาจเนื่องมาจากไนโตรเจนแข็งที่ปกคลุมอยู่บริเวณขั้วใต้ของดาวเกิดการระเหิดเมื่อมีอุณหภูมิสูงขึ้นในฤดูร้อน
แสดงภาพดวงจันทร์บริวารหลักทริทัน(Triton)
7.13. ดาวพลูโต
ภาพดาวพลูโตทั้งสองด้านของดาว จากภาพขยายแสดงให้เห็นแสงสว่างบริเวณขั้วเหนือและใต้ของดาว
ภาพดาวพลูโตทั้งสองด้านของดาว จากภาพขยายแสดงให้เห็นแสงสว่างบริเวณขั้วเหนือและใต้ของดาว
สันนิษฐานว่าอาจเป็นขั้วน้ำแข็ง บริเวณสว่างอื่นๆ ที่อยู่ใกล้เส้นศูนย์สูตรดาว อาจเป็นบริเวณแอ่งที่ราบที่สามารถสะท้อนแสงได้ดี
ถัดจากดาวเนปจูนออกไปเป็นดาวเคราะห์ดวงที่อยู่ไกลสุดจากดวงอาทิตย์คือ ดาวพลูโต โคจรรอบดวงอาทิตย์ที่ระยะห่างโดยเฉลี่ย 5,900 ล้านกิโลเมตร ซึ่งประมาณ 40 เท่าของระยะทางเฉลี่ยระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์ หรือเท่ากับ 40 AU (Astronomical Units) ณ จุดที่ไกลจากดวงอาทิตย์มากเพียงนี้ ดาวพลูโตจะต้องมีอุณหภูมิที่เยือกเย็นและอยู่ในความมืดเป็นเวลาที่ยาวนาน ดาวพลูโตใช้เวลาถึง 248 ปีในการโคจรรอบดวงอาทิตย์ ดาวพลูโตนั้นมีขนาดเล็กกว่าดวงจันทร์บริวารหลักของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ในระบบสุริยะ
นักดาราศาสตร์ค้นพบดาวพลูโตเมื่อปี พ.ศ. 2473 หลังจากที่มีการใช้วิธีคำนวณหาค่าการเบี่ยงเบนของวงโคจรดาวยูเรนัสและดาวเนปจูนในการค้นหาดาวเคราะห์ แต่ดาวพลูโตนั้นมีมวลไม่มากพอที่จะเบี่ยงเบนวงโคจรของดาวเคราะห์ทั้งสองดวงได้ นักดาราศาสตร์จึงเชื่อว่ายังมีดาวเคราะห์ดวงอื่นอยู่อีกในระบบสุริยะ และให้ชื่อว่าเป็นดาวเคราะห์เอ็กซ์ (Planet-X) แต่จวบจนปัจจุบันก็ยังไม่มีการค้นพบดาวเคราะห์ดังกล่าว เมื่อไม่นานมานี้มีการวัดค่ามวลของดาวเคราะห์ทั้งสามอย่างละเอียดและทำการคำนวณค่าการเบี่ยงเบนของวงโคจรของดาวเนปจูนและดาวยูเรนัสใหม่ พบว่าเกิดจากการรบกวนของวัตถุอื่นที่อยู่นอกวงโคจรของดาวเนปจูนและมีขนาดใกล้เคียงกับดาวพลูโต เรียกว่า พลูติโน (Plutino) ซึ่งเป็นวัตถุที่อยู่ในบริเวณรอบนอกของระบบสุริยะที่เรียกว่า แถบไคเปอร์ (Kuiper Belt)
โครงสร้างของดาวพลูโต
ที่จริงแล้วเราไม่ทราบแน่นอนว่าดาวพลูโตนั้นมีอะไรเป็นองค์ประกอบ แต่จากการคำนวณความหนาแน่นของดาวพลูโตจากปริมาตรและมวลของมัน นักดาราศาสตร์มีความเห็นว่ามีแกนเป็นหิน และมีชั้นแมนเทิลที่เป็นน้ำแข็ง จากการศึกษาเส้นสเปกตรัมของแสงอาทิตย์ที่สะท้อนจากพื้นผิวของดาวพลูโต นักดาราศาสตร์สันนิษฐานว่า ดาวพลูโตมีพื้นผิวที่เป็นน้ำแข็งและมีเทน
บรรยากาศของดาวพลูโตประกอบไปด้วยไนโตรเจน คาร์บอนมอนอกไซด์และมีเทน ชั้นบรรยากาศของดาวพลูโตนั้นเบาบางมากและจะเกิดขึ้นในขณะที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดเท่านั้น เมื่อดาวพลูโตเคลื่อนที่ไกลออกไป อุณหภูมิที่พื้นผิวจะลดลงอย่างมาก ทำให้ชั้นบรรยากาศแข็งตัว ดาวพลูโตมีอุณหภูมิพื้นผิวโดยเฉลี่ยประมาณ –220 องศาเซลเซียส
แผนที่แสดงพื้นผิวของดาวพลูโต
วัตถุพลูติโน
บริเวณที่อยู่ถัดออกไปจากวงโคจรของดาวพลูโต เรียกว่า แถบไคเปอร์ ที่เต็มไปด้วยเศษหินและวัตถุต่างๆ มากมาย นักดาราศาสตร์บางท่านมีความเห็นว่า ดาวพลูโตไม่ใช่ดาวเคราะห์ แต่เป็นก้อนหินที่มาจากบริเวณดังกล่าว เนื่องจากดาวพลูโตมีวงโคจรที่เอียงแตกต่างจากไปจากดาวเคราะห์อื่นๆ มาก นอกจากนี้ดาวพลูโตยังมีคุณสมบัติที่คล้ายคลึงกับวัตถุพลูติโนเหล่านี้ด้วย
ดวงจันทร์บริวารของดาวพลูโต
ดาวพลูโตมีดวงจันทร์บริวาร ที่มีชื่อว่า คารอน (Charon) โคจรอยู่ที่ระยะห่างเพียง 19,640 กิโลเมตร เนื่องจากดาวพลูโตมีขนาดที่ใกล้เคียงกับดวงจันทร์คารอนมาก นักดาราศาสตร์จึงตั้งสมมุติฐานว่าน่าจะเป็นระบบดาวเคราะห์คู่ เราไม่สามารถตรวจสอบสมมุติฐานนี้ได้จนกว่าจะมียานอวกาศออกไปสำรวจยังดาวพลูโต
ภาพดาวพลูโตกับคารอนดวงจันทร์บริวาร ถ่ายจากกล้องโทรทรรศน์อวกาศฮับเบิล ที่ระยะไกลถึง 4,400 ล้านกิโลเมตร
7.14. ดาวเคราะห์น้อย
ดาวเคราะห์น้อย (Asteroids หรือ Minor planets) เกิดขึ้นในยุคที่เกิดระบบสุริยะเมื่อ 4,600 ล้านปีที่แล้ว ปัจจุบันมีวัตถุที่นักดาราศาสตร์ได้สังเกตพบและตั้งชื่อไว้อยู่ถึง 20,000 ดวง มีวัตถุที่มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางมากกว่า 100 กิโลเมตร อยู่ประมาณ 200 ดวง ที่เหลือเป็นอุกกาบาตขนาดเล็กมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 1 กิโลเมตร
ดาวเคราะห์น้อยโดยทั่วไปมีรูปร่างไม่แน่นอนและเต็มไปด้วยหลุมบ่อ แถบดาวเคราะห์น้อย (Asteroid Belt) พบอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี สันนิษฐานว่าเกิดมาพร้อมๆ กับดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ มีทฤษฎีหนึ่งอธิบายว่าดาวเคราะห์น้อยในบริเวณนี้ไม่สามารถรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ได้ เนื่องจากถูกรบกวนโดยแรงโน้มถ่วงอันมหาศาลของดาวพฤหัสบดี
ตลอดเวลา 30 ปีที่ผ่านมา นักดาราศาสตร์ได้ใช้สเปกโตรสโคปในการศึกษาองค์ประกอบทางเคมีและแร่ธาตุต่างๆ บนดาวเคราะห์น้อย โดยการวิเคราะห์แสงสะท้อนจากพื้นผิวดาว นอกจากนี้ยังตรวจสอบชิ้นอุกกาบาตที่ตกลงมาสู่พื้นโลก พบว่าประมาณ 1 ใน 3 ของบรรดาอุกกาบาตที่ศึกษาพบ มีสีเข้มและมีองค์ประกอบส่วนใหญ่เป็นคาร์บอน ให้ชื่อว่าเป็นอุกกาบาตประเภทคาร์บอนาเซียสคอนไดรท์ (carbonaceous chondrites: C-type) อีกประมาณ 1 ใน 6 พบว่ามีสีค่อนข้างแดงแสดงว่ามีส่วนประกอบที่เป็นเหล็ก จึงเรียกว่า ประเภทหินปนเหล็ก (stony-iron bodies: S-type)
ภาพดาวเคราะห์น้อย
ภาพจำลองบริเวณแถบดาวเคราะห์น้อยระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัส
ดาวเคราะห์น้อยซีเรส (Ceres)
มีดาวเคราะห์น้อยบางดวงที่มีวงโคจรที่ไม่อยู่ในระนาบอิคลิปติกและมีวงโคจรอยู่ไม่ไกลกว่า 195 ล้านกิโลเมตร ซึ่งทำให้มันมีโอกาสที่จะโคจรมาพบกับโลกได้ในวันหนึ่งในอนาคต ดังนั้นนักดาราศาสตร์ไม่เพียงแต่ค้นหาดาวเคราะห์น้อยดวงใหม่เท่านั้น แต่ต้องติดตามการเคลื่อนที่ของดาวเคราะห์น้อยเหล่านั้นที่มีวงโคจรอยู่ใกล้เคียงกับโลก ซึ่งจำแนกพวกนี้เป็นดาวเคราะห์น้อยใกล้โลก (Near Earth Asteroids: NEAs อ่านต่อที่ http://near.jhuapl.edu)
ภาพเปรียบเทียบขนาดของดาวเคราะห์น้อยซีเรสกับโลกและดวงจันทร์ของโลก
ภาพถ่ายเรดาร์แสดงให้เห็นรูปร่างโดยละเอียดของดาวเคราะห์น้อยคลีโอพัตตรา (Kleopatra)
ภาพถ่ายดาวเคราะห์น้อยไอดา (Ida) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 52 กิโลเมตร และดวงจันทร์บริวารแดคทิล (Dactyl)
ภาพถ่ายดาวเคราะห์น้อยเอรอส (Eros) ที่มีความยาวประมาณ 33 กิโลเมตร
ภาพล่างเป็นภาพสามมิติ สีแดงแสดงถึงเนินเขาสูง สีน้ำเงินแสดงถึงบริเวณที่เป็นหุบเหว
ภาพขยายให้เห็นพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยเอรอสที่ปกคลุมไปด้วยเศษหินและฝุ่น
ภาพถ่ายดาวเคราะห์น้อยกาสปรา (Gaspra)
ภาพเปรียบเทียบขนาดดาวเคราะห์น้อยกาสปรา (Gaspra) ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 19 km. และดวงจันทร์บริวารของดาวอังคาร
7.15. ดาวหาง
ดาวหางประกอบด้วยฝุ่นและน้ำแข็งสกปรก เมื่อโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ น้ำแข็งจะระเหิดกลายเป็นหางก๊าซและหางฝุ่นให้เราเห็นเป็นทางยาว ดาวหางที่มีคาบการโคจรสั้นก็จะวนเวียนอยู่ภายในระบบสุริยะ แต่ดาวหางส่วนใหญ่จะมาจากบริเวณขอบนอกของระบบสุริยะที่เรียกว่า แถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) ที่เป็นบริเวณตั้งแต่วงโคจรของดาวพลูโตออกไปเป็นระยะทาง 500 AU จากดวงอาทิตย์ และดงดาวหางของออร์ต (Oort Cloud) ที่อยู่ถัดจากแถบไคเปอร์ออกไปถึง 50,000 AU จากดวงอาทิตย์
ภาพถ่ายดาวหางเฮล-บอพพ์ แสดงหางฝุ่น (สีเหลืองขาว)และหางแก๊ส (สีฟ้า)
ภาพแสดงที่มาของดาวหางคือ บริเวณแถบไคเปอร์ (Kuiper Belt) และดงดาวหางของออร์ตที่บริเวณขอบนอกของระบบสุริยะ
โครงสร้างของดาวหางและการเกิดหาง
เมื่อดาวหางอยู่ที่บริเวณขอบนอกระบบสุริยะ จะเป็นเพียงก้อนน้ำแข็งสกปรกที่ไม่มีหาง นิวเคลียส (Nucleus) ประกอบไปด้วยน้ำแข็ง คาร์บอนไดออกไซด์ มีเทน แอมโมเนีย และมีเปลือกแข็งที่มีเศษฝุ่นปะปนอยู่กับน้ำแข็ง
เมื่อโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์น้ำแข็งเหล่านี้จะระเหิดกลายเป็นก๊าซ โดยเฉพาะบริเวณที่รับแสงอาทิตย์จะมีการประทุของก๊าซอย่างรุนแรง ปรากฏอยู่ล้อมรอบนิวเคลียสเรียกว่า โคมา (Coma) ก๊าซเหล่านี้จะถูกลมสุริยะพัดออกไปเป็นทางยาวในทิศทางตรงกันข้ามกับดวงอาทิตย์กลายเป็นหางก๊าซ (Gas tail) ปรากฏให้เห็น แสงสีต่างๆ ที่ปรากฏเกิดจากโมเลกุลก๊าซเรืองแสงหลังจากได้รับความร้อนจากแสงอาทิตย์ คล้ายกับการเรืองแสงของก๊าซนีออนในหลอดไฟฟลูออเรสเซน
หางฝุ่น (Dust tail) ของดาวหางเกิดจากฝุ่นที่พุ่งออกมาจากนิวเคลียส ถูกแรงดันจากแสงอาทิตย์ผลักออกจากดาวหาง ฝุ่นเหล่านี้สามารถสะท้อนแสงของดวงอาทิตย์ได้ดี จึงปรากฏเป็นทางโค้งสว่างให้เห็นตามแนวทิศทางของวงโคจร
ภาพแสดงโครงสร้างของดาวหาง
แผนภาพแสดงการเกิดหางของดาวหาง และวงโคจรของดาวหาง
นิวเคลียสของดาวหางมีเส้นผ่านศูนย์กลางโดยทั่วไปประมาณ 10 กิโลเมตร ส่วนโคมาของดาวหางโดยทั่วไปแผ่ออกไปกว้างเป็นรัศมีถึงหลายแสนกิโลเมตร และหางของดาวหางนั้นโดยทั่วไปมีความยาวถึง 100 ล้านกิโลเมตร พอๆ กับระยะห่างระหว่างโลกถึงดวงอาทิตย์
ภาพถ่ายนิวเคลียสของดาวหางฮัลเล่ย์ ถ่ายจากยานอวกาศจอตโต ในปี พ.ศ. 2529
7.16. ดาวตกและฝนดาวตก
ดาวตกหรือผีพุ่งใต้นั้นเป็นเพียงเศษวัตถุเล็กๆ หรือฝุ่นที่เกิดตามทางโคจรดาวหาง เมื่อเศษวัตถุเหล่านี้ตกผ่านชั้นบรรยากาศโลก ก็จะถูกเสียดสีและเผาไหม้เกิดเป็นแสงให้เห็นในยามค่ำคืน
การที่ดาวหางโคจรเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ ได้ทิ้งเศษฝุ่นและวัตถุขนาดเล็กตามแนวเส้นทางโคจร ในแต่ละปีโลกจะโคจรผ่านบริเวณดังกล่าว เมื่อเศษฝุ่นเหล่านี้ผ่านเข้ามาสู่ชั้นบรรยากาศชั้นบนของโลกจะถูกเสียดสีกับชั้นบรรยากาศทำให้เกิดความร้อนและเผาไหม้เศษวัตถุนั้นภายในเวลาเพียงไม่กี่วินาที ปรากฏให้เห็นเป็นเส้นสว่างสวยงามเป็นจำนวนมาก เราจึงเรียกว่า ฝนดาวตก (Meteors Shower)
ภาพดาวตก
ภาพถ่ายฝนดาวตก
7.17. อุกกาบาต
อุกกาบาตคือ เศษหินจากอวกาศที่เผาไหม้ไปไม่หมดและตกลงสู่พื้นผิวโลก ในแต่ละปีมีชิ้นส่วนอุกกาบาตที่หนักถึง 1 กิโลกรัมนับหลายพันชิ้นตกลงสู่พื้นโลก ซึ่งส่วนใหญ่ตกลงในมหาสมุทรซึ่งเป็นเป็นบริเวณที่กว้างถึง 2 ใน 3 ของพื้นผิวโลกจึงไม่สามารถพบได้ ที่เหลือตกลงบนแผ่นดินซึ่งบางครั้งจะถูกพบทันที แต่ก็มีอุกกาบาตที่ตกลงบนพื้นโลกเป็นเวลานานกว่าจะมีคนไปพบ
อุกกาบาตแบ่งออกเป็นสามชนิดหลักคือ
1. อุกกาบาตที่เป็นหินล้วน (stony meteorite) เป็นอุกกาบาตส่วนใหญ่ (95%) ที่พบบนพื้นโลกเป็นจำนวนมากกว่า 3,000 ชิ้น มีลักษณะคล้ายหินธรรมดาแต่มีผิวชั้นนอกที่ถูกหลอมในขณะที่พุ่งผ่านชั้นบรรยากาศลงมาสู่โลก
2. อุกกาบาตที่เป็นโลหะล้วน (iron meteorite) พบอยู่ประมาณ 4% ของอุกกาบาตทั้งหมดที่พบบนพื้นโลก ส่วนใหญ่จะไม่มีหินเป็นส่วนประกอบอยู่เลย ถ้าไม่ใช่เหล็กล้วนก็จะมีนิเกิลผสมอยู่ประมาณ 10 % ถึง 20 %
3. อุกกาบาตที่เป็นหินผสมโลหะ (stony-iron meteorite) พบอยู่ประมาณ 1% ของอุกกาบาตทั้งหมดที่พบบนพื้นโลก มีส่วนประกอบที่เป็นเหล็กและหินอยู่เท่า ๆ กัน
อุกกาบาตที่เป็นหินล้วน (stony meteorite)
อุกกาบาตที่เป็นโลหะล้วน (iron meteorite)
อุกกาบาตที่เป็นหินผสมโลหะ (stony-iron meteorite)
นอกจากนี้ยังมีอุกกาบาตบางชิ้นที่อาจเกิดขึ้นในขณะที่มีการก่อตัวของดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ นักวิทยาศาสตร์พบชิ้นส่วนอุกกาบาต (ชื่อว่า ALH84001) บนพื้นโลกบริเวณขั้วโลก ในปี พ.ศ. 2527 ซึ่งมีอายุ 4,000 ล้านปี และตกมาบนโลกเมื่อ 16 ล้านปีที่แล้ว จากข้อมูลที่มีอยู่ทำให้สันนิษฐานว่าน่าจะมีต้นกำเนิดจากดาวอังคาร อีกทั้งยังพบร่องรอยขององค์ประกอบของเซลล์สิ่งมีชีวิตที่ยังพิสูจน์ไม่ได้ว่าเป็นเซลล์สิ่งมีชีวิตจากนอกโลก หรือจากพื้นผิวโลกแทรกซึมเข้าไปในรอยร้าวของอุกกาบาตนั้นตั้งแต่ในอดีต
ภาพถ่ายอุกกาบาต ALH84001 (ภาพซ้าย) ภาพขวาเป็นภาพขยายโดยกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแสดงให้เห็นถึงซากของเซลล์แบคทีเรีย (เส้นกลม ๆ กลางภาพ)
หลุมอุกกาบาต (Impact Craters)
เมื่ออุกกาบาตขนาดใหญ่ตกลงมาถึงพื้นโลกจะทำให้เกิดหลุมที่มีลักษณะเหมือนอ่างขนาดใหญ่เรียกว่า หลุมอุกกาบาต ที่มีขนาดตั้งแต่ 1 เมตร ไปจนถึง 1,000 กิโลเมตรเลยทีเดียวทั้งนี้ขึ้นอยู่กับมวลของอุกกาบาตนั้นและความเร็วที่พุ่งชนพื้นโลก มีหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่อยู่ประมาณ 150 แห่งทั่วโลก หลุมอุกกาบาตทั้งหมดที่พบมีอายุน้อยกว่า 500 ล้านปี ทำให้เรารู้ว่าก่อนหน้านั้นเปลือกโลกยังมีการเปลี่ยนแปลงโดยกระบวนการเพลตเทคโทนิคอยู่
ภาพหลุมอุกกาบาตบาร์ริงเจอร์ มลรัฐเอริโซนา ประเทศสหรัฐอเมริกา มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่กว้างถึง 1.2 กิโลเมตร
หลุมอุกกาบาตชิกซูลูบ (Chicxulub)
พบชิ้นส่วนอุกกาบาตกลางมหาสมุทรแปซิฟิก ซึ่งกระเด็นมาจากการชนของอุกกาบาตที่คาบสมุทรยูคาทาน (Yucatan) ซึ่งปรากฏเป็นหลุมอุกกาบาตขนาดใหญ่ใต้ทะเล ซึ่งอาจเป็นสาเหตุที่ทำให้เกิดการสูญพันธุ์ของไดโนเสาร์เมื่อ 65 ล้านปีที่แล้ว
ภาพแสดงหลุมอุกกาบาตชิกซูลูบ (Chicxulub)
เว็บไซด์อื่นๆ เกี่ยวกับ ระบบสุริยะ (Solar System websites)
1. Solar System, Jet Propulsion Laboratory, NASA - http://www.jpl.nasa.gov
2. Views of the Solar System – http://www.solarviews.com
3. The Nine Planets - http://www.nineplanets.org
4. Solar System Lithograph Set for Space Science, NASA – http://spcacelink.nasa.gov/products/solar.system.Lithograph.Set
ไม่มีความคิดเห็น:
แสดงความคิดเห็น