ระบบสุริยะ

 

      ระบบสุริยะ (Solar  System)ประกอบด้วยดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์ บริวารของดาวเคราะห์ดาวหาง  ดาวเคราะห์น้อย อุกกาบาต  มวลสารและรังสีระหว่างดาวเคราะห์  ดวงอาทิตย์มีมวลมากกว่า  99%ของมวลในระบบสุริยะ ส่วนดาวเคราะห์มีมวลน้อยกว่า  0.5%

          ดาวพุธ (Mercury)มีเส้นผ่าศูนย์กลาง 1.3 เท่าของดวงจันทร์ พื้นผิวคล้ายดวงจันทร์คือมีเครเตอร์หรือหลุมบ่อที่เกิดจากอุกกาบาตชน มีหุบเขา  เทือกเขา รอยแตกและที่ราบ  มีบรรยากาศน้อยมาก   อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์เป็นระยะประมาณ  0.4 เท่าของระยะระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์หรือ 0.4 A.U ( l A. U. = 93 ล้านไมล์)

          ดาวศุกร์(Venus) เป็นดาวเคราะห์ที่สว่างที่สุด เรียกว่าดาวประกายพรึกถ้าเห็นตอนเช้ามืด และเรียกว่าดาวประจำเมืองถ้าเห็นตอนเย็น  ดาวศุกร์มีขนาดเกือบเท่าโลก  (0.82 เท่าของโลก)   จึงถูกเรียกว่าเป็นฝาแฝดโลก(Earth’ s twin) ดาวศุกร์หมุนรอบตัวเองตามเข็มนาฬิกา มีอุณหภูมิที่ผิวราว  700 องศาเซลเซียส  ตัวดวงปกคลุมด้วยเมฆหนามากจนมองไม่เห็นพื้นผิวดาวศุกร์  ก้อนเมฆไม่ให้น้ำแต่เต็มไปด้วยกาซคาร์บอนไดออกไซด์   อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ  0.7 A.U.

          ดาวอังคาร(Mars)  ห่างจากดวงอาทิตย์เฉลี่ย 1.5 A.U. มีเส้นผ่าศูนย์กลางเป็นครึ่งหนึ่งของโลก  ( รัศมี = 3,380 กม. ) หมุนรอบตัวเองด้วยคาบ 24.6 ชม. อุณหภูมิของกลางวันและกลางคืนต่างกันมาก มีสีขาวที่ขั้วทั้งสองข้าง  พื้นผิวมีลักษณะเป็นทางยาวคล้ายคลอง  บรรยากาศเจือจาง

          ดาวพฤหัสบดี (Jupiter) มีเส้นผ่าศูนย์กลาง  11.2 เท่าของโลก ปริมาตรเป็น 1,316 เท่าของปริมาตรโลกสว่างรองจากดาวศุกร์ อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ 5.2 A.U.  หมุนรอบตัวเองด้วยคาบ 9 ชั่วโมง 50 นาที  30 วินาทีดาวพฤหัสบดีไม่มีพื้นผิวเป็นดินหินเหมือนโลก  มีแต่แถบเมฆขนานกับเส้นศูนย์สูตรที่มีสีต่างๆ มีจุดแดงใหญ่ (Great Red Spot)  เป็นทรงรีขนาดใหญ่ในแถบเมฆเห็นเด่นชัดคล้ายสัญญลักษณ์ของดาวพฤหัสบดีในบรรยากาศมีไฮโดรเจน ฮีเลียม มีเธนและแอมโมเนีย มีวงแหวนบางล้อมรอบ

          ดาวเสาร์ (Saturn)เป็นดาวเคราะห์ไกลที่สุดที่เห็นได้ด้วยตาเปล่า  อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์เป็น 9.5 A.U.  หมุนรอบตัวเองด้วยคาบ 10 ชั่วโมง  มีเส้นผ่าศูนย์กลางเป็น 9.4 เท่าของเส้นผ่าศูนย์กลางของโลก สัญญลักษณ์เด่นมากของดาวเสาร์คือวงแหวนที่รู้จักกันมานานบรรยากาศมีแถบเมฆและส่วนประกอบคล้ายดาวพฤหัสบดี

          ดาวยูเรนัส(Uranus)  หรือดาวมฤตยู อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์  19 A.U.  หมุนรอบตัวเองด้วยคาบ 10 ชั่วโมง  49 นาที มีเส้นผ่าศูนย์กลางเป็น 4 เท่าของโลก  มีวงแหวนจางมากที่ค้นพบจากยานอวกาศ   บรรยากาศคล้ายดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดี

     เนปจูน    ดาวเนปจูน(Neptune) หรือดาวเกตุ อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ประมาณ 30 A.U. หมุนรอบตัวเองด้วยคาบ 15 ชั่วโมง  48 นาทีมีเส้นผ่าศูนย์กลางเกือบเท่าดาวยูเรนัส  เป็นดาวเคราะห์สีเขียวปนน้ำเงิน ส่วนประกอบของบรรยากาศคล้ายดาวยูเรนัส  แต่อยู่ในสภาพที่เป็นน้ำแข็งมากขึ้น มีวงแหวนจาง

         ดาวพลูโต(Pluto)หรือดาวพระยม เป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็กที่สุด หมุนรอบตัวเองด้วยคาบประมาณ 6 วัน 9 ชั่วโมง วงโคจรมีความรีมากกว่าดาวเคราะห์ใด   บางครั้งอยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากกว่าดาวเนปจูน มีระยะทางเฉลี่ย 40 A.U. ผิวของดาวพลูโตแข็งจึงสะท้อนแสงได้ดี  ปัจจุบันจัดให้ดาวพลูโตเป็นดาวเคราะห์แคระ (dwarf planet) จัดเป็นกลุ่มดาวเคราะห์น้อยแถบไคเปอร์ (Kuiper belt)

 

 

                                       วัตถุขนาดเล็กในระบบสุริยะ

 

ดาวเคราะห์น้อย

          ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัส มีวัตถุขนาดเล็กโคจรรอบดวงอาทิตย์มีขนาดต่าง ๆ กัน วัตถุเหล่านี้ไม่กลมเหมือนดาวเคราะห์แต่คล้ายก้อนหิน เรียกว่าดาวเคราะห์น้อย(Minor planet) หรือแอสเตอรอยด์ (Asteroid) ส่วนใหญ่มีขนาด 1-10 กิโลเมตร  นับจำนวนหลายหมื่นดวง ดวงใหญ่ที่สุดคือ เซเรสเป็นดาวเคราะห์น้อยดวงแรกที่ค้นพบ (ค.ศ. 1801) ขนาด 1,000 กิโลเมตร 

          ต่อมาค้นพบดาวเคราะห์น้อยในบริเวณอื่น ๆ ด้วย เช่นที่วงโคจรใกล้กว่าโลก และที่มีวงโคจรไกลกว่าดาวพฤหัส มีดาวเคราะห์น้อยส่วนหนึ่งที่อยู่ไกลกว่าดาวเนปจูนในบริเวณดาวพลูโตนับเป็นแถบดาวเคราะห์น้อยชื่อแถบไคเปอร์ (Kuiper belt)  นับว่าระบบสุริยะขยายอาณาเขตออกไปไกลกว่าดาวพลูโต เป็นไปได้ว่าที่ระยะทางระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัสเป็นระยะที่เห็นดาวเคราะห์น้อยง่ายที่สุด

ดาวหาง

          ดาวหาง  (Comet ) เป็นก้อนแกสแข็งที่มีอนุภาคของแข็งปนอยู่โคจรรอบดวงอาทิาตย์เป็นรูปวงรีที่มีความรีมากกว่าดาวเคราะห์ หรือบางวงโคจรเป็นพาราโบลาซึ่งจะปรากฏให้เห็นครั้งเดียว  ดาวหางแบ่งเป็น 3 ส่วนคือใจกลางหรือนิวเคลียส (Nucleus)  หัว  ( coma)  และหาง  (tail)  ใจกลางเป็นส่วนที่เล็กที่สุดของดาวหางแต่มีมวลมากที่สุด ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง  1 – 10  กิโลเมตรคล้ายจุดของแสง  หัวเป็นส่วนที่ล้อมรอบนิวเคลียสขนาดใหญ่กว่า  แต่ความหนาแน่นน้อยกว่า   หัวมีลักษณะกลมเป็นดวงผ้าไม่มีขอบชัดเจน เป็นส่วนที่หลุดจากนิวเคลียส  ขนาดของหัวเปลี่ยนแปลงตามระยะทางที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ มีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้น  หางเป็นฝุ่นและไอออนมีขนาดใหญ่ขึ้นเมื่อเข้าใกล้ดวงอาทิตย์มากขึ้นเพราะเป็นชิ้นส่วนที่หลุดจากหัว หางมีทิศตรงข้ามกับดวงอาทิตย์เพราะถูกรังสีจากดวงอาทิตย์ผลัก

          ดาวหางที่มีชื่อเสียงมากที่สุดคือ ดาวหางฮัลเลย์ซึ่งเป็นดาวหางดวงแรกที่ทราบว่ามีคาบหรือวงโคจรกลับมาได้หลายหน  ชื่อนี้ตั้งเป็นเกียรติแก่ เอ็ดมันด์  ฮัลเลย์  ผู้ทำนายเมื่อ ค.ศ. 1682  ว่าดาวหางดวงนี้จะโคจรกลับมาหลายหน วงโคจรเป็นวงรีคาบ 75 ปี พบครั้งแรกสุดเมื่อ  240 ปีก่อนคริสตศักราช       เอ็ดมันด์   ฮัลเลย์  เป็นเพื่อนของนิวตันเป็นผู้เผยแพร่งานเขียนของนิวตัน  นับเป็นบุคคลตัวอย่างที่ดีในวงงานวิทยาศาสตร์   ดาวหางดวงอื่นที่มีชื่อเสียง คือ ดาวหางเวสต์ ไฮยากุตาเกะ , เฮลบอพพ์ เป็นต้น

อุกกาบาต

          มีวัตถุขนาดเล็กกว่าดาวเคราะห์น้อยจำนวนมากมายโคจรรอบดวงอาทิตย์ทั่วระบบสุริยะ ซึ่งเรียกว่าเมทีโอรอยด์ (Meteoroid) วัตถุเหล่านี้จะเห็นได้เมื่อผ่านบรรยากาศโลก เกิดการเสียดสีกับโมเลกุลอากาศทำให้วัตถุลุกเป็นไฟ เห็นเป็นทางยาวของแสงที่เรียกว่าอุกกาบาต (Meteor) ถ้าเหลือชิ้นส่วนตกบนพื้นโลกเรียกว่าลูกอุกกาบาต  ( meteorite ) ที่ทำให้เกิดหลุมอุกกาบาต (crater)

          ฝนอุกกาบาต (meteor shower) เป็นอีกชนิดหนึ่งของอุกกาบาต ที่เกิดจากชิ้นส่วนของดาวหางที่หลุดอยู่ตามวงทางโคจร  เมื่อโลกเคลื่อนที่เข้าไปตัดวงโคจร  อุกกาบาตเหล่านี้จะตกลงมาให้เห็นมากมายในช่องเวลาสั้นคล้ายน้ำจากฝักบัว  หากต่อเส้นทางของอุกกาบาตกลับไป จะพบกันที่จุดหนึ่ง เรียกว่า เรเดียนท์ (Radiant)เรียกชื่อ ฝนอุกกาบาตตามตำแหน่งเรเดียนท์ที่ตรงกับกลุ่มดาว เช่น ถ้าเรเดียนท์อยู่ในกลุ่มดาวสิงห์  (Leo)  เรียกอุกกาบาตว่า ลีโอนิดส์ (Leonids) เป็นต้น

ระบบสุริยะอื่น

          ในระบบสุริยะของเรา  นอกจากโลกแล้ว เราคาดหวังจะพบสิ่งมีชีวิตบนดาวอังคาร  ดาวบริวารของดาวพฤหัส คือ ยุโรปา และ คัลลิสโต ที่คาดว่ามีน้ำหรือของเหลวใต้เปลือกน้ำแข็ง

          สิ่งมีชีวิตนอกระบบสุริยะของเราจะต้องอยู่บนดาวเคราะห์หรือดาวบริวารที่โคจรล้อมรอบดาว ดาวเคราะห์หรือดาวบริวารต้องมีสภาพที่เอื้อต่อชีวิตคล้ายโลก เช่น อยู่ในระยะทางที่เหมาะสม ไม่ร้อนหรือเย็นเกินไป  มีบรรยากาศ มีน้ำ ฯลฯ  ปัจจุบันเราค้นพบระบบสุริยะอื่นมานานราว 40 ปี  เช่น ระบบสุริยะของดาวเอปสิลอน  อีริดานิ ดาว 51 – ปีกาซัส , ดาวอัลเดบาแรน และดาวอัปสิลอน แอนโดรมิดา  เป็นต้น ดาวเหล่านี้มีดาวเคราะห์โคจรรอบ  แต่ยังไม่มีดาวดวงใดที่อยู่ในสภาพที่เอื้อต่อชีวิต

 

ดวงอาทิตย์

          ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ใกล้โลกมากที่สุด เป็นเพียงดาวฤกษ์ธรรมดาดวงหนึ่งในเอกภพแต่มีความสำคัญต่อเรามากที่สุด ดวงอาทิตย์เป็นก้อนกาซที่มีความโน้มถ่วงที่ผิวมากกว่าโลก 28 เท่า เส้นผ่าศูนย์กลางของดวงอาทิตย์ประมาณ 864,000 ไมล์  มีปริมาตรใหญ่กว่าโลก 1,300,000 เท่า แต่มีมวลมากกว่าโลกเพียง 330,000 เท่า  แสดงว่าความหนาแน่นน้อยกว่าของโลกมาก  ความหนาแน่นของดวงอาทิตย์แปรผกผันกับระยะทางจากใจกลางดวงอาทิตย์

          ดวงอาทิตย์มีการหมุนรอบตัวเองไม่เหมือนวัตถุแข็งบริเวณพื้นผิวที่เส้นรุ้งต่างกันจะหมุนด้วยความเร็วต่างกัน เช่น ที่เส้นศูนย์สูตรหมุนครบ  1  รอบในเวลา  25  วัน  ที่เส้นรุ้งที่  40° เหนือ  (หรือใต้)  หมุนครบ  1  รอบ  ในเวลา  27  วัน   ที่ขั้วดวงอาทิตย์หมุนครบ 1 รอบในเวลา 34 วัน  มีเส้นศูนย์สูตร ทำมุม 7.25° กับสุริยวิถี  ( อยู่ในระนาบทางโคจรของโลกรอบดวงอาทิตย์ )

        พื้นผิวของดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิประมาณ  6,000 องศาเซลเซียส  ใจกลางดวงอาทิตย์มีอุณหภูมิราว 20,000,000 องศาเซลเซียส ซึ่งเป็นแหล่งสร้างพลังงาน พลังงานเกิดจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ (Thermonuclear Reaction)  ที่มวลส่วนหนึ่งกลายเป็นพลังงานรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าออกจากดวงอาทิตย์ และยังมีอนุภาคไฟฟ้าออกจากดวงอาทิตย์ที่เรียกว่า ลมสุริยะ ( Solar wind ) ซึ่งมีมากขณะเกิดการลุกจ้าบนดวงอาทิตย์

       

            ชั้นต่าง ๆ ของดวงอาทิตย์แบ่งตามความหนาแน่น

             

                   1)ใจกลางดวงอาทิตย์  เป็นบริเวณที่มีความหนาแน่นมากที่สุดเป็นแหล่งเกิดพลังงาน

มีขนาดราว  10% ของเส้นผ่าศูนย์กลางของดวงอาทิตย์

                   2) โฟโตสเฟียร์ (Photosphere)  หรือทรงกลมแสง (Light sphere)  ให้แสงทุกสีเป็นพื้นผิวดวงอาทิตย์ที่มองเห็นได้ ซึ่งลึกลงไปจากชั้นนี้เป็นภายใน กรานูลของ (Granule)  เป็นตัวพาพลังงานจากภายในมายังโฟโตสเฟียร์ปรากฏมีลักษณะคล้ายดอกดวงที่ผิวชั้นนี้  

                   จุดดวงอาทิตย์ (Sunspot) เป็นจุดมืดอยู่ในชั้นนี้ มีอุณหภูมิต่ำสุด 4,500 – 5,500  องศาเซลเซียส   อุณหภูมิโฟโตสเฟียร์  6,000องศาเซลเซียส  ใกล้ ๆ จุดดวงอาทิตย์จะมีแฟคคิวลี  (Faculae)  ซึ่งเป็นโครงสร้างสว่างกว่าพื้นผิวโดยทั่วไป

                   3) โครโมสเฟียร์  (Chromosphere)  หรือทรงกลมสี ( Colour sphere) มี แสงเป็นสีแดง  เป็นชั้นบรรยากาศ ความหนาแน่นต่ำโครงสร้างทั่วไปในชั้นนี้เรียกว่า  มอตเติล (Mottle) ซึ่งถ้าปรากฏที่ขอบดวง  จะเห็นเป็นยอดแหลม ๆ เล็ก ๆ ที่พุ่งขึ้นลงมากมาย เรียกว่าสปิคูล (Spicule)  ชั้นโครโมสเฟียร์มีอุณหภูมิราว15,000 องศาเซลเซียส   ในชั้นนี้มีพวยกาซ  (Prominence)  ที่เป็นโครงสร้างใหญ่รูปร่างต่าง ๆ  แฟลร์  (Flare)  หรือการลุกจ้าคายอนุภาคประจุจำนวนมากออกจากดวงอาทิตย์  ซึ่งบางครั้งมีผลต่อบรรยากาศของโลก  แฟลร์อยู่ในบริเวณของจุดดวงอาทิตย์และพลาจซึ่งเป็นบริเวณที่มีกัมมันตภาพสูงกว่าพื้นผิวอื่น ๆ

                   4) โคโรนา (Corona)  เป็นชั้นสูงสุด  มีความหนาแน่นต่ำสุด  ไม่มีขอบเขตแน่นอน  รูปร่างเปลี่ยนแปลงได้ตามค่าของสนามแม่เหล็กบนดวงอาทิตย์  โคโรนามีอุณหภูมิสูงประมาณ  2,000,000 องศาเซลเซียส  ตามปรกติโครโมสเฟียร์และโคโรนามองด้วยตาเปล่าไม่เห็น  ต้องสังเกตในขณะเกิดสุริยุปราคา  เมื่อดวงจันทร์บังแสงจ้าจากโฟโตเฟียร์ หรือมองได้จากเครื่องมือพิเศษที่ใช้สังเกตการณ์โครโมสเฟียร์  หรือโคโรนาโดยเฉพาะ

                 

  สมบัติประการอื่น ๆ ของดวงอาทิตย์คือ

          ลมสุริยะ  (Solar  wind)

                   ลมสุริยะของดวงอาทิตย์คือ  อนุภาคประจุไฟฟ้า เช่น อิเลคตรอนและไอออนที่หลุดออก

จากดวงอาทิตย์ ซึ่งมีจำนวนมากในโคโรนาที่ขยายออกไปในอวกาศ  ซึ่งมีจำนวนลดลงเมื่อระยะทางจากดวงอาทิตย์มากขึ้น  และจำนวนอนุภาคเหล่านี้จะมีมากในขณะที่เกิดการประทุแสงหรือการระเบิดขึ้นในผิวดวงอาทิตย์  ลมสุริยะเป็นต้นเหตุที่ทำให้หางของดาวหางชี้ออกจากดวงอาทิตย์ ลมสุริยะที่ตกใส่โลกจะถูกบรรยากาศดูดกลืนไปมาก

          รังสีจากดวงอาทิตย์

                   ดวงอาทิตย์คายรังสีทุกความยาวช่วงคลื่น  รังสีบางช่วงสามารถสังเกตการณ์ได้ที่ผิวโลก เช่น รังสีแสง  เพราะสามารถทะลุผ่านบรรยากาศลงมาได้  แต่รังสีบางช่วง  เช่น  รังสีเอกซ์  แกมมา  ซึ่งเป็นรังสีที่มีอันตรายจะไม่สามารถผ่านบรรยากาศของโลกลงมาได้  แต่เราสามารถศึกษารังสีที่ไม่ทะลุผ่านบรรยากาศได้โดยใช้ดาวเทียม  และ  จรวดเป็นต้น      

ดาวฤกษ์

          ดาวฤกษ์ (star) เป็นก้อนกาซขนาดใหญ่ มีแสงสว่างในตัวเองซึ่งเกิดจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์(Thermonuclear reaction) แบบรวมตัวหรือฟิวชัน (Fusion) ที่ศูนย์กลางของตัวดวง มีธาตุเบากลายเป็นธาตุหนัก ในขบวนการนี้มีมวลของธาตุเบาประมาณ 1% เปลี่ยนเป็นพลังงานคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  อุณหภูมิภายในร้อนขึ้นมากถึงล้านองศาเซลเซียส ที่ผิวของดาวมีอุณหภูมิ 5,000 - 55,000 องศาเซลเซียสขึ้นกับชนิดของดาว ดาวฤกษ์มีสีต่าง ๆ กันตั้งแต่แดงสลัวจนถึงสีน้ำเงินสว่าง แต่ละสีของดาวบอกอุณหภูมิที่ต่างกัน สีน้ำเงินร้อนมากที่สุด สีแดงสลัวร้อนน้อยที่สุด ถ้าอุณหภูมิที่ผิวดาวต่ำกว่า 2,000 องศาเซลเซียส  รังสีของดาวจะมองไม่เห็นเป็นส่วนใหญ่ดาวจะร้อนแต่ไม่มีแสงสว่าง

          จัดให้ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ตัวอย่างหรือดาวเฉลี่ย (Average Star) เพราะเป็นดาวที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุด มีอุณหภูมิที่ผิวราว 6,000 องศาเซลเซียส โครงสร้างง่าย ๆ ของดาวฤกษ์คล้าย ๆ กันและคล้ายของดวงอาทิตย์ แต่ต่างกันที่ขนาด อุณหภูมิ สี มวล และลักษณะอื่นๆ แต่ตาของเราสามารถบอกความแตกต่างจากสีและความสว่างของดาวฤกษ์เท่านั้น แม้จะมองผ่านกล้องโทรทรรศน์ก็ยังเห็นดาวเป็นจุดของแสง ยังไม่มีกล้องโทรทรรศน์กล้องใดขยายให้เห็นขนาดหรือลักษณะของดาวได้  ถ้ามองด้วยตาเปล่าสามารถเห็นดาวประมาณ 2,000 –3,000 ดวงครึ่งท้องฟ้า ดาวมีทั้งหมดในดาราจักรของเราหรือดาราจักรทางช้างเผือกประมาณแสนล้านดวง  มองจากโลกเห็นดาวเป็นจำนวนมากอยู่กันเป็นแถบจางๆของแสงบนท้องฟ้าเรียกว่าทางช้างเผือก(Milky way) บริเวณอื่น ๆ มีดาวฤกษ์น้อยมาก แต่อวกาศก็เป็นที่ว่างเสียส่วนใหญ่ ถ้าดวงอาทิตย์เป็นจุดดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุดจะอยู่ไกล 10 ไมล์ขึ้นไปดาวฤกษ์อื่น ๆอยู่ไกล 100 หรือ 1,000 ไมล์ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ที่สุดอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ 26 ล้านล้านไมล์ ( 4.3 ปีแสง, 1 ปีแสง = 6 ล้านล้านไมล์)หรือไกลกว่าระยะทางจากโลกถึงดวงอาทิตย์ (93 ล้านไมล์)  ถึง 300,000 เท่า

          ขนาดของดาวฤกษ์มีต่างๆ กัน บางดวงอาจใหญ่กว่าดวงอาทิตย์ หลายร้อยเท่าของอาทิตย์  มีอีกจำนวนมากที่มีขนาดเล็กกว่าดวงอาทิตย์ ขนาดเล็กที่สุดที่เคยสำรวจได้เล็กกว่าโลก

          มวลของดาวฤกษ์มีค่าไม่ต่างกันมาก  ฉะนั้นความหนาแน่นจึงต่างกันมาก   ดาวขนาดใหญ่ความหนาแน่นมักต่ำ ดาวขนาดเล็กมักมีความหนาแน่นสูง  อายุของดาวมีค่าต่างกัน  ดาวฤกษ์ที่มีขนาดใหญ่ความหนาแน่นมักต่ำ จัดเป็นดาวอายุน้อยที่สุดที่เพิ่งเกิดจากการที่กลุ่มกาซมารวมตัวกันเข้าจนมีความร้อนที่ผลิตขึ้นเองที่ใจกลางดวง  จัดเป็นดาวฤกษ์เรียกว่าดาวยักษ์ (Giant Star) ส่วนดาวฤกษ์ขนาดเล็กจัดเป็นดาวอายุมากมีขนาดเล็กกว่าเดิมเพราะกาซหดตัว  เนื่องจากมีความโน้มถ่วงมากขึ้นๆ เรียกว่าดาวแคระ (Dwarf Star)

          ดวงอาทิตย์จัดเป็นดาวฤกษ์อายุปานกลาง  ถ้าดาวมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์จนมีความโน้มถ่วงมากขึ้นจนอัดให้อิเลกตรอนไปรวมกับนิวเคลียสเรียกว่าดาวนิวตรอน  (Neutron Star)   หรือพัลซาร์  (Pulsar)  เมื่อความโน้มถ่วงชนะทุกอย่างดาวจะหดตัวจนมีปริมาตรใกล้ศูนย์ ค่าความโน้มถ่วงเป็นอนันต์  ดาวจะปรากฏมืดเพราะแสงไม่สามารถหนีออกจากความโน้มถ่วงได้เรียกว่าหลุมดำ  (Black  Hole)

 

 

 

วิวัฒนาการของดาวฤกษ์

                     กลุ่มกาซและฝุ่นหดตัวจากแรงโน้มถ่วงจนมีพลังงานจลน์ ความหนาแน่นและความร้อนสูงมาก เมื่ออุณหภูมิมากกว่าล้านองศาเซลเซียส จะเกิดปฏิกิริยานิวเคลียร์ที่เปลี่ยนธาตุเบากลายเป็นธาตุหนักที่ใจกลาง   ถ้าดาวมีความดันภายในสูงสมดุลย์กับแรงโน้มถ่วง  ดาวมีขนาดคงที่จัดเป็นดาวในพวกขบวนใหญ่(Main Sequence) เมื่อธาตุเบาเปลี่ยนเป็นธาตุหนักที่ใจกลางหมด ภายในจะยุบตัว ส่งความร้อนให้ผิวนอกขยายตัวเป็นดาวยักษ์แดง (Red Giant Star) ใจกลางร้อนเปลี่ยนธาตุหนักให้หนักยิ่งขึ้น  ถ้าดาวมีมวลน้อยเปลี่ยนได้ธาตุคาร์บอนจะไม่เปลี่ยนเป็นธาตุหนักขึ้นเป็นดาวแคระขาว(White Dwraf Star) มีมวล 1-1.5 เท่าของดวงอาทิตย์  ซึ่งต่อไปจะคายพลังงานออกจากตัวเปลี่ยนสีจนเป็นดาวแคระแดงและมืดไปในที่สุด    ดาวที่มีมวล1.5-3 เท่าของดวงอาทิตย์ จะเปลี่ยนธาตุให้หนักยิ่งขึ้นจนกระทั่งได้ธาตุเหล็กที่ใจกลางซึ่งดูดพลังงานไว้จะทำให้เกิดการระเบิดเป็นมหานวดารา ( Supernova ) และมีนิวตริโน  ( Neutrino )  อนุภาคสะเทินขนาดเล็กที่ไร้มวลหลุดออกมาในอวกาศ  ส่วนแกนกลางจะยุบตัวเล็กลงเป็นดาวนิวตรอน  ( Neutron Star )ที่อิเลกตรอนไม่โคจรรอบนิวเคลียสแต่เข้าไปอยู่รวมกับโปรตอน ดาวนิวตรอนมีขนาดราว  10 กิโลเมตร หมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วสูงมาก และมีสนามแม่เหล็กที่เข้มมาก ส่งอนุภาคพลังงานสูงหลุดออกมาตามขั้วแม่เหล็ก คายคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  ที่รับคลื่นวิทยุได้เป็นช่วงๆด้วยคาบสั้นมากที่เรียกว่าพัลซาร์ ( Pulsar) ถ้าดาวมีมวลมากกว่า 3 เท่าของดวงอาทิตย์  แรงโน้มถ่วงจะมากจนเกิดการหดตัวต่อไป   ในที่สุดแสงก็หลุดจากตัวดาวไม่ได้เรียกสภาพนี้ว่าหลุมดำ  ( black hole)  หากหลุมดำเป็นดาวคู่กับดาวยักษ์  ระบบนี้มีการโคจรร่วมศูนย์กลางของมวลเดียวกัน    ชิ้นส่วนของดาวยักษ์ถูกหลุมดำดึงดูดตกไปหมุนวนรอบปากหลุม เกิดการคายคลื่นพลังงานสูงให้ค้นพบหลุมดำได้

 กลุ่มดาว ( Constellation )             

                มีกลุ่มดาวทั้งหมด  88 กลุ่ม   ดาวแต่ละดวงเคลื่อนที่ไม่สัมพันธ์กัน  เพราะแต่ละดวงอยู่ห่างกัน  ไม่มีแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกัน  กลุ่มดาวเปลี่ยนแปลงรูปร่างช้าๆ  เคลื่อนในทิศทางต่างๆกัน         

              กลุ่มดาวที่สังเกตุง่ายและใช้เป็นกลุ่มดาวหลักคือกลุ่มดาวหมีใหญ่ ( Ursar Major ) และกลุ่มดาวนายพราน (Orion )   บางส่วนของกลุ่มดาวหมีใหญ่เรียกว่ากลุ่มดาวกระบวย  ( Big Dipper )มีดาว 7 ดวง

มีดาว 2 ดวงห่างกัน 5 องศาชี้ไปยังดาวเหนือที่อยู่ห่าง 30 องศา  บางส่วนของดาวหมีใหญ่คนไทยเรียกว่ากลุ่มดาวจรเข้       ดาวเหนืออยู่ห่างจากขอบฟ้าเท่าเส้นรุ้งของผู้สังเกตการณ์  ถ้ามองจากประเทศไทยจะอยู่ห่างจากขอบฟ้าน้อยมากราว 10 องศาจึงสังเกตการณ์ยาก  ดาวเหนืออยู่ในกลุ่มดาวหมีเล็ก(Ursa Minor)

                กลุ่มดาวนายพรานหรือกลุ่มดาวเต่า มีดาวเบเทลเจียสสว่างที่สุด  มีดาว 3 ดวงเรียงกันเป็นเข็มขัดนายพรานหรือกลางหลังเต่า จากเข็มขัดลากไปพบดาวดาวซิริอุสที่เป็นดาวสว่างที่สุดในกลุ่มดาวสุนัขใหญ่(Canis Major) ถ้าลากไปด้านตรงข้ามพบกลุ่มดาววัว(Taurus) ลากต่อออกไปพบกระจุกดาวลูกไก่

           สามเหลี่ยมหน้าหนาวคือเส้นที่ลากระหว่างดาวซิริอุส  ดาวเบเทลเจียสและดาวโปรไซออนในกลุ่มดาวสุนัขเล็ก      สามเหลี่ยมหน้าร้อนประกอบด้วยกลุ่มดาววีกาในกลุ่มดาวพิณ ดาวหางหงษ์ในกลุ่มดาวหงษ์   ดาวตานกอินทรีในกลุ่มดาวนกอินทรีย์    กลุ่มดาวม้าบินเป็นรูปสี่เหลี่ยมใหญ่บนท้องฟ้ามีดาราจักรแอนโดรมิดาที่ขาม้า  

         กลุ่มดาวในจักรราศี มีกลุ่มดาว 12 กลุ่มอยู่ตามแนวสุริยวิถี แต่ละกลุ่มอยู่ห่างกันราว 30 องศา ถ้าลากเส้นจากโลกดวงอาทิตย์ตรงกับกลุ่มดาวดาวก็จะเป็นกลุ่มดาวประจำเดือนนั้น

 ระบบดาวหลายดวง

          มีดาวเป็นจำนวนมากที่อยู่ใกล้กัน โคจรรอบศูนย์กลางของความโน้มถ่วงซึ่งกันและกัน จัดเป็นระบบดาวคู่ (Binary star) ระบบดาว 3 – 4 ดวงขึ้นไป  จนเป็นกระจุกดาว ( star cluster )  :ซึ่งอาจมีดาวอยู่กันห่าง ๆ เป็นกระจุกดาวเปิด ( open cluster ) มีดาวอยู่ด้วยกัน 20 – 1,000 ดวง เช่น กระจุกดาวลูกไก่และไฮยาดิส กระจุกดาวเปิดที่เห็นได้ เป็นกระจุกดาวที่อยู่ใกล้ๆ  ถ้ากระจุกดาวมีดาวจำนวนมาก 1,000 – 100,000 ดวง มาโคจรรอบศูนย์กลางของความโน้มถ่วงเดียวกันเรียกว่า กระจุกดาวทรงกลม ( globular cluster) เช่น กระจุกดาว 47 ทูคานา และกระจุกดาวโอเมกา เซนทอรี ทางซีกฟ้าใต้ เป็นต้น

เนบูลา

           เนบูลา ( Nebulae ) เป็นก้อนกาซระหว่างดวงดาวมีทั้งมืดและสว่าง และรูปร่างต่างๆ กันเนบูลามืดไม่มีดาวอยู่ใกล้เคียงให้รังสีต่อก้อนกาซ  แต่เราเห็นได้เพราะมันบังดาวที่อยู่ข้างหลัง เช่นเนบูลาหัวม้า  เนบูลามืดมีรูปร่างต่างๆ กัน  ถ้ามีรูปร่างกลมเรียกว่าโกลบูล(globule) ซึ่งส่วนหนึ่งอยู่ในสภาวะเริ่มแรกของการเกิดดาว        เนบูลาที่สว่าง สว่างเพราะการคายแสงและการสะท้อนแสง  เนบูลามีลักษณะฟุ้งกระจายมีลักษณะต่าง ๆ กัน เช่น เนบูลาใหญ่ ( Great nebula ) .ในกลุ่มดาวนายพรานที่มีกาซอยู่ในขบวนการเกิดดาว  เนบูลาปูเกิดจากซุปเปอร์โนวาหรือดาวใหญ่ระเบิด ชิ้นส่วนที่ระเบิดกลายเป็นเนบูลาซ่อนใจกลางดาวที่กลายเป็นดาวนิวตรอน  เนบูลาสว่างที่มีลักษณะคล้ายวงแหวนล้อมรอบดาวตรงกลาง เรียกว่า เนบูลาดาวเคราะห์

 ( Planetary  Nebula )  ส่วนที่เป็นวงแหวนเป็นก้อนกาซที่หลุดจากดาวระเบิดตรงกลาง

 

ดาราจักร

          ครั้งหนึ่งเราเคยเข้าใจว่าดาราจักรเป็นองค์ประกอบที่ใหญ่ที่สุดของเอกภพ  แต่ปัจจุบันได้ค้นพบว่าหลายดาราจักรได้มาอยู่ใกล้กันด้วยแรงโน้มถ่วงเป็นระบบที่ใหญ่ขึ้นซึ่งเรียกว่ากระจุกดาราจักร  (Cluster of Galaxy)  และกระจุกดาราจักรได้มาอยู่ด้วยกันเป็นโครงสร้างกระจุกดาราจักรยักษ์ที่ใหญ่โตกว่ากระจุกดาราจักร

          ดาราจักรประกอบด้วยดาวฤกษ์  ดาวเคราะห์  เนบิวลา  ฝุ่น  กาซ  รังสีคอสมิค  คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าและที่ว่างในอวกาศ  เราจำแนกดาราจักรตามรูปร่างออกเป็น 3 ประเภทใหญ่คือ

1)  ดาราจักรทรงรี  (E,Elliptical  Galaxy)  มีความรีเรียงตามลำดับนับแต่เป็นทรงกลม  E0 ไปจนถึงที่มีความรีมากที่สุดคือ  E7

2)  ดาราจักรทรงกังหัน (S, Spiral  Galaxy) แบ่งออก 2 ชนิดใหญ่คือ ดาราจักรรูปกังหันปกติ (Normal Spiral Galaxy) และดาราจักรรูปกังหันคาน (Barred Spiral Galaxy) ทั้ง 2 ประเภทมีแขนวนรอบ  บริเวณนิวเคลียสสว่างกว่าบริเวณแขน

          ทั้ง 2 ชนิดยังแบ่งย่อยออกเป็น 3 แบบคือแบบ  a,b,c  โดยยึดหลักดังนี้  ความหนาแน่นการขดของแขนกังหัน  ระยะห่างของแขนจากนิวเคลียสและขนาดของนิวเคลียส

          ก ) ดาราจักรรูปกังหันปกติมีใจกลางคล้ายเลนส์นูนทั้ง 2 ข้าง  ที่ขอบตรงกันข้ามมีแขน 2 แขนยื่นออกมาหมุนวนทันทีรอบนิวเคลียสไปทางเดียวกันและอยู่ในระนาบเดียวกัน  แบ่งออกเป็น  Sa, Sb และ Sc

          Sa  มีบริเวณใจกลางขนาดใหญ่ แบนบาง  แขนม้วนงอชิดกัน

          Sb  มีบริเวณใจกลางขนาดเล็กลง  แขน 2 ข้างใหญ่ขึ้นและเบนออกกว้างเช่นดาราจักรแอนโดรมิดาและดาราจักรของเรา

          Sc มีบริเวณใจกลางเป็นแกนเล็ก  แขน 2 ข้างเบนออกจากตัวมากขึ้น

          ข )  ดาราจักรรูปกังหันคาน  มีจำนวนน้อยกว่าชนิดกังหันปกติ  2/3 ของทรงกังหันเป็นกังหันปกติ  นอกนั้นเป็นกังหันคานที่มีแขนตรงออกจากนิวเคลียสคล้ายไม้คานก่อน  จากปลายทั้ง  2  ข้างมีแขนขดโค้งขยายออกมาวนไปทางเดียวกัน  จำแนกพวกย่อยเป็น  SBa,  SBb  และ  SBc 

          พวก  SBa   มีแขนทั้งสองข้างต่อกันเป็นรูปทรงรีคล้ายอักษรกรีก  มีใจกลางใหญ่  วงแขนชิดใจกลางพวก  SBb  มีใจกลางเล็กลง  วงแขนวนห่างจากใจกลางมากขึ้น  พวก  SBc  มีใจกลางเล็กยิ่งขึ้น  แขนห่างจากใจกลางมากกว่าทั้งสองพวกแรก

3)  ดาราจักรอสัณฐาน (Irr, Irregular  galaxies) เป็นดาราจักรที่มีรูปร่างไม่แน่นอน มีจำนวนไม่มาก สังเกตลำบากว่าเป็นดาราจักรหรือเป็นก้อนกาซ ตัวอย่างเช่นดาราจักรเมฆแมกเจลแลนใหญ่และดาราจักรแมฆแมกเจลแลนเล็กซึ่งอยู่ทางซีกฟ้าใต้

 

 

ดาราจักรทางช้างเผือก

          ดาราจักรของเราคือดาราจักรทางช้างเผือก  (Milky  Way  Galaxy)  เป็นดาราจักรกังหันปกติชนิด Sb  มีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ  30,000พาร์เซค  หรือ 100,000  ปีแสง  ดวงอาทิตย์อยู่ที่ระยะทางห่างจากใจกลางประมาณ  10,000  พาร์เซค  ( 1 พาร์เซค = 206,265  AU,  l  AU = 93 ล้านไมล์หรือระยะห่างระหว่างโลกกับดวงอาทิตย์) จากภาพถ่ายในทิศทางกลุ่มดาวคนยิงธนูหรือทางช้างเผือก  จะเห็นทางช้างเผือกเป็นแถบต่อเนื่องกัน เป็นโครงสร้างซับซ้อนที่ประกอบด้วยดาวฤกษ์เป็นจำนวนมากมีก้อนกาซหรือเนบิวลา  มีกระจุกดาวทรงกลมล้อมรอบใจกลางของดาราจักร  ดาราจักรทางช้างเผือกหมุนรอบตัวเองด้วยความเร็วต่างกันถ้าระยะทางต่างกัน  ที่ระยะทางของดวงอาทิตย์มีค่าประมาณ  300 กิโลเมตร/วินาที   ดาวฤกษ์ที่อยู่ใกล้ใจกลางดาราจักรมากกว่าดวงอาทิตย์เคลื่อนที่ช้ากว่าดวงอาทิตย์คล้ายล้อรถ  ส่วนดาวฤกษ์ที่อยู่ไกลกว่าดวงอาทิตย์เช่นที่แขนของเปอร์ซิอุสเคลื่อนที่ช้ากว่าดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นไปตามกฏการเคลื่อนที่ของเคปเลอร์

 

บริวารของดาราจักรทางช้างเผือก

          ดาราจักรที่อยู่ใกล้ดาราจักรทางช้างเผือกเป็นดาราจักรอสันฐาน  2  ดาราจักรซึ่งมองเห็นได้จากทางซีกโลกใต้ ดาราจักรทั้งสองเรียกว่า  ดาราจักรเมฆแมกเจลแลนใหญ่และเล็ก ทั้งสองดาราจักรอยู่ห่างออกไปประมาณ 50,000 พาร์เซค   จัดให้เป็นบริวารของดาราจักรทางช้างเผือก  เพราะเคลื่อนที่ไปด้วยกันเนื่องจากมีแรงโน้มถ่วงซึ่งกันและกัน  ดาราจักรเมฆแมกเจลแลนใหญ่มีมวลราว 20,000 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์  ดาราจักรเมฆแมกเจลแลนเล็กมีมวลราว  2,000 ล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์มีดาวฤกษ์และมวลกาซเชื่อมระหว่างดาราจักรทั้ง 3 ดาราจักรนี้

กระจุกดาราจักร

          มีความโน้มเอียงที่ดาราจักรทั้งหลายเข้ามาอยู่ใกล้กันได้ด้วยแรงโน้มถ่วงดังเช่นดาราจักรทางช้างเผือกและบริวาร และแรงโน้มถ่วงยังทำให้ดาราจักรทั้งหลายมาอยู่รวมกันเป็นระบบที่ใหญ่กว่านี้กลายเป็นระบบที่เรียกว่า  กระจุกดาราจักร (Cluster  of  Galaxy )  คล้ายดังที่ แรงโน้มถ่วงทำให้ดาวมาอยู่รวมกันเป็นกระจุกดาว (Star Cluster)  กระจุกดาราจักรบางแห่งมีสมาชิกไม่ถึง 100 ดาราจักร แต่บางแห่งมีมากถึง 10,000 ดาราจักร ดาราจักรในแต่ละกระจุกโคจรรอบใจกลางกระจุกที่เป็นศูนย์กลางแรงโน้มถ่วง  ดาราจักรทางช้างเผือกและบริวารของมันอยู่ในกระจุกดาราจักรที่ชื่อกลุ่มท้องถิ่น (Local Group) มีดาราจักรแอนโดรมิดาที่มีขนาดใหญ่กว่าดาราจักรทางช้างเผือกอยู่ด้วยมีกระจุกดาราจักรอื่นที่อยู่ใกล้ ๆ เช่น กระจุกเวอร์โก, กระจุกโคมาแต่ละกระจุกอยู่ใกล้กันเป็นซุปเปอร์กระจุก ( Supercluster ) 

         เมื่อมองบริเวณกว้างใหญ่ของท้องฟ้า จะเห็นโครงสร้างทั้งหมดอยู่ในรูป cosmic string ที่ประกอบไปด้วย ส่วนเป็นมวลรวมใน great walls และ voids ที่ส่วนใหญ่เป็นที่ว่าง  

เอกภพ (universe)

         คือระบบที่รวมทุกสิ่งทุกอย่างจนไม่สามารถกำหนดขนาดหรือขอบเขตได้   ประกอบด้วยกาแลกซีหรือดาราจักร(Galaxy)เป็นหน่วยใหญ่มากจำนวนแสนล้านแห่ง แต่ละดาราจักรเป็นระบบของดาวฤกษ์จำนวนมากหลายล้านดวง ดาวฤกษ์แต่ละดวงเป็นระบบที่ประกอบไปด้วยดาวเคราะห์  นอกจากนี้ยังมีมวลในอวกาศระหว่างกาแลกซี ดาวฤกษ์ที่อาจเป็นของแข็งขนาดต่าง ๆ กาซมีขนาดเล็กเป็นอณูกาซหรือเป็นกลุ่มกาซหรือเป็นกลุ่มกาซขนาดต่าง ๆ ยังมีอนุภาคประจุเล็กกว่าอณูกาซส่วนใหญ่ของเอกภพเป็นที่ว่าง  นอกเหนือจากนั้น  เอกภพประกอบด้วยพลังงานในรูปของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า  เช่น คลื่นแสง  คลื่นความร้อน

          เอกภพที่เราสำรวจได้ด้วยตา หรือกล้องโทรทรรศน์แสง เป็นเพียงส่วนหนึ่งของเอกภพทั้งหมด  เอกภพที่รู้จักมีขนาดและขอบเขตตามประสิทธิภาพของเครื่องมือทางดาราศาสตร์        ปัจจุบันเอกภพที่สำรวจได้ขยายอาณาเขตออกไปด้วยเทคนิคของเครื่องมือใหม่ ๆ ทำให้เราเข้าใจเอกภพได้ลึกซึ้งกว่าอดีต เช่น กล้องโทรทรรศน์วิทยุที่ขยายการสำรวจเอกภพ ด้วยคลื่นรังสีอื่นนอกเหนือจากคลื่นแสง  แต่ถ้ามีดาวมืดหรือวัตถุมืดหรือมวลมืดในเอกภพ บางกรณีก็ไม่สามารถค้นพบได้ แต่ความก้าวหน้าทางดาราศาสตร์จะทำให้ค้นพบวัตถุที่มองไม่เห็นได้

          จากเอกภพที่สามารถสำรวจได้ จะนำมาตั้งสมมุติฐานเกี่ยวกับเอกภพที่เป็นจริง  เพื่อหาอาณาเขตของเอกภพว่ามีหรือไม่ ?  ที่ไหน?  ตลอดจนกำเนิด  และวิวัฒนาการจากอดีตถึงอนาคต ซึ่งเป็นคำถามมาหลายชั่วอายุคนที่ยังหาข้อยุติไม่ได้ เช่น สมมุติฐานหนึ่งกล่าวว่าประมาณ  20,000 ล้านปีมาแล้ว  ดาราจักรทั้งหมดรวมอยู่ด้วยกันในมวลก้อนเล็ก ๆ ที่มีความหนาแน่นสูงมาก มีความร้อนมากเกิดการระเบิดขึ้นและชิ้นส่วนที่กระจัดกระจายไปทุกทิศทาง  เป็นดาราจักรหรือมวลที่วิ่งออกจากกัน  เกิดการขยายเอกภพขึ้น ซึ่งเป็นข้อสันนิษฐานการกำเนิดเอกภพที่ได้จากการค้นพบว่า ทุกดาราจักรเคลื่อนที่ออกจากกัน แต่เรายังรอข้อมูลอีกมากเพื่อจะตอบปัญหาเกี่ยวกับเอกภพ  ปัจจุบันการค้นพบได้เปลี่ยนแปลงความคิดเกี่ยวกับกำเนิดและวิวัฒนาการเอกภพดั้งเดิมมากให้ความตื่นเต้นยิ่งขึ้น ซึ่งกำลังรอการพิสูจน์  ความเข้าใจโครงสร้างของเอกภพในวันนี้แตกต่างจากความเข้าใจในเอกภพในอดีต