ปฏิสัมพันธ์ในระบบสุริยะ สรุป

 บทที่ 1 : ปฏิสัมพันธ์ในระบบสุริยะ

โลกหมุนรอบตัวเองจากทิศตะวันตกไปทิศตะวันออก โดยการหมุนรอบตัวเองของโลก 1 รอบรอบใช้เวลา 1 วันทำให้คนบนโลกสังเกตเห็นดวงอาทิตย์เคลื่อนที่จากทิศที่ปรากฏจากทิศตะวันออกไปทางทิศตะวันตกและกลับมาอีกในวันรุ่งขึ้นการที่โลกหมุนรอบตัวเองไม่เพียงแต่ทำให้เกิดปรากฏการณ์การขึ้นตกของดวงอาทิตย์เท่านั้น แต่ยังทำให้เกิปรากฏการณ์ขึ้นตกของดาวอื่นๆ ไม่ว่าจะเป็น ดวงจันทร์ ดาวเคราะห์ หรือดาวฤกษ์อีกด้วย

ปรากฏการณ์เกิดจากโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์

โลกของเรามีสัณฐานกลม โดยมีเส้นศูนย์สูตร (Equator) ซึ่งเป็นเส้นสมมติแบ่งครึ่งโลกเป็นสองส่วนคือ ซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ จุดเหนือสุดเรียกว่า ขั้วโลกเหนือ (Morth pole) จุดใต้สุดเรียกว่า ขั้วโลกใต้ (South pole) เมื่อเราขยายขอบเขตของโลกเข้าไปในอวกาศจะได้ทรงกลมสมมติครอบโลกอยู่เรียกว่า ทรงกลมฟ้า (The Celestial Sphere) หากเราขยายเส้นศูนย์สูตรออกไปยังทรงกลมฟ้า เราจะได้เส้นศูนย์สูตรฟ้า (Celestial Equator) และหากเชื่อต่อแนวขั้วโลกเหนือชี้ไปยังทรงกลมฟ้าจะเป็นขั้วฟ้าเหนือ (North Celestial Pole ; NCP) และเชื่อมต่อแนวขั้วโลกใต้ชี้ไปยังทรงกลมฟ้าจะเป็น ขั้วฟ้าใต้  (South Celestial Pole ; SCP) ตามลำดับ

การที่โลกหมุนรอบตัวเองนั้น หมุนรอบแกนสมมติที่ผ่านขั้วโลกเหนือ ขั้วโลกใต้ และจุดศูนย์กลางของโลก แกนนั้นเรียกว่า แกนโลก ((axis)

ในขณะที่โลกหมุนรอบตัวเองโดยที่เคลื่อนที่หรือโคตจรรอบดวงอาทิตย์ไปด้วยโดยโคจรไปในทิศทางเดียวกับการหมุนรอบตัวเอง นั้นคือ จากทิศตะวันตกไปทิศตะวันออก โดยโลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ในลักษณะที่แกนโลกหมุนเอียงเป็นมุมประมาณ 23.5องศาจากแนวตั้งฉากกับระนาบที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์

เนื่องจากแกนหมุนของโลกเอียงทำมุมประมาณ 23.5 องศา ในวันที่ 21 มิถุนายน โลกซีกโลกเหนือเข้าหาดวงอาทิตย์ จึงเป็นวันเริ่มต้นฤดูร้อนของซีกโลกเหนือในวันที่ 22 ธันวาคม โลกซีกโลกเหนือออกจากดวงอาทิตย์ จึงเป็นวันเริ่มต้นฤดูหนาวของซีกโลกเหนือ ในวันที่ 21 มีนาคม และ วันที่ 23 กันยายน โลกหันบริเวณศูนย์สูตรเข้าหาดวงอาทิตย์ จึงเป็นช่วงฤดูใบไม้ผลิ และฤดูใบไม้ร่วง ตามลำดับ แต่ในประเทศต่างๆที่อยู่บริเวณศูนย์สูตร ฤดูจะไม่แตกต่างกันมากนักเมื่อเทียบกับประเทษที่อยู่ที่ซีกโลกเหนือและซีกโลกใต้ การที่โลกโคจรรอบดวงอาทิตย์ในลักษณะเอียง ทำให้ส่วนต่างๆ ของโลกได้รับแสงต่างกัน เป็นผลให้เกิดฤดูต่างๆ บนโลก

ในวันที่ 21 มีนาคม ดวงอาทิตย์ขึ้นตรงกับสาทิศตะวันออกพอดี และตำแหน่งขึ้นจะค่อยๆเลื่อนไปทางทิศตะวันออกเฉียงเหนือประมาณ 23.5 องศส จากนั้นตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์ขึ้นในแต่ละวันจึงเริ่มเคลื่อนกลับลงมาทางทิศตะวันออกโยวันที่ 23 กันยายน ดวงอาทิตบ์ขึ้นตรงกับทิศตะวันออกพอดีอีกครั้งหนึ่งและตำแหน่งที่ดวงอาทิตย์ขึ้นในแต่ละวัน จะค่อยๆเลื่อนไปทางทิศตะวันออกเฉียงไปทางใต้ จนในวันที่ 22 ธันวาคมดวงอาทิตย์ขึ้นทางทิศตะวันออกเฉียงใต้ประมาณ 23.5 องศา จากนั้นตำแหน่งจะค่อยๆเลื่อนกลับมาที่ทิศตะวันออกพอดีในวันที่ 21 มีนาคม รบรอบเป็นวัฐจักรเช่นนี้ไปเรื่อยๆ

ปรากฏการณ์ที่เกิดขึ้นในระบบโลก ดวงจันทร์ และดวงอาทิตย์

1. ข้างขึ้น-ข้างแรม
บนท้องฟ้ายามค่ำคืนจะเห็นดวงดาวต่างๆมากมายรวมถึงดวงจันทร์ ซึ่งเป็นบริวารของโลกโดยดวงจันทร์จะปรากฏมีขนาดใหญ่ และสว่างมากเมื่อเทียบกับดวงต่างๆเนื่องจากอยู๋ใกล้โลก ถ้าเราสังเกตดวงจันทร์ในแต่ละคืน จะพบว่าในเวลาเดียวกันของทุกคืน ตำแหน่งดวงจันทร์บนท้องฟ้าจะไม่อยู่ที่เดิม และส่วนสว่างหรือรูปร่างของดวงจันทร์จะไม่เหมือนเดิมปรากฏการณ์ที่เห็นดวงจันทร์มีเสี้ยวสว่างแตกต่างกัน เรียกว่า ข้างขึ้นข้างแรม หรือ ดิถีจันทร์ (Phases of the Moon)

การที่ดวงจันทร์โคจรรอบโลกทำให้นบนโลหเห็นแสงสะท้อนจากดวงจันทร์แตกต่างกันโดยดวงจันทร์ใช้เวลาในการโคจร 29.5 วันการที่เราสังเกตเห็นดวงจันทร์สว่างเต็มดวง แล้วส่วนสว่างค่อยๆลดลงจนมืดทั้งดวง เรียกช่วงดังกล่าวว่า ข้างแรม (waning) วันที่ดวงจันทร์มืดทั้งดวง เรียกวันเรม 15 ค่ำ หรือวันแรก 14 ค่ำ หรือ จันทร์ดับ (new moon) ซึ่งเป็นวันที่ดวงจันทร์อยู๋ระหว่างโลกกับดวงทิตย์ หลังจากนั้นดวงจันทร์จะค่อยๆสว่างจนเต็มดวงอีกครั้ง เรียกช่วงว่า ข้างขึ้น (waxing) โดให้วันที่ดวงจันทร์สว่างเต็มดวง ขึ้น 15 ค่ำ หรือเรียกว่า จันทร์เพ็ญ (full moon) ซึ่งเป็นวันที่ดวงจันทร์โจรมาอยู๋ด้านตรง้ามกับดวงอาทิตย์ ส่วนวันที่ดวงจันทร์ เคลื่อนที่ ทำมุมฉากกับโลกและดวงอาทิตย์ จะทำให้เราเห็นดวงจันทร์สว่างครึ่งดวงเรียกวันแรม 8 ค่ำหรือขึ้น 8 ค่ำ

ดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ

นักวิทยาศาสตร์แบ่งดาวเคราะห์ในระบบสุริยะเป็น 2 ประเภท โดยใช้ระยะห่างจากดาวเคราะห์ถึงดวงอาทิตย์เป็นเกณฑ์คือดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มี 4 ดวงเรียกว่า ดาวเคราะห์ชั้นใน (Inner planets) ได้แก่ ดาวพุธ ศุกร์ โลก และอังคาร ส่วนดาวเคราะห์ที่อยู่ไกลจากดวงอาทิตย์มี 4 ดวง เรียกว่าดาวเคราะห์ขั้นนอก (Outer planets) ได้แก่ ดาวพฤหัสบดี เสาร์ ยูเรนัส และเนปจูน ดาวเคราะที่สามารถเห็นได้ด้วยตาเปล่ามีจำนวน 5 ดวง คือ ดาวพุธ ศุกร์ อังคาร พฤหัสบดี และเสาร์ โดยปกติเราจะไม่เห็นดวงทั้ง 5 ในเวลาเดียวกัน

ดาวเคราะห์ส่วนใหญ่จะมีดวงจันทร์หลายดวงเป็นบริวารดาวเคราะห์บางดวงยังมีวงแหวนล้อมรอบ เช่น ดาวพฤหัสบดี เสาร์ ยูเรนัส และ เนปจูน วงแหวน ดาวเสาร์ นับว่ามีขนาดใหญ่ และสวยงามที่สุด

ดาวเคราะห์ชั้นใน (Inner Planets)

1.ดาวพุธ (Merecury)

อยู่ใกล้ดวงอาทิตย์มากที่สุด จึงใช้เวลาในการโคจรรอบดวงอาทิตย์สั้นที่สุด การโคจรรอบดวงอาทิตย์ของดาวพุธจะหันเข้าหาดวงอาทิตย์เพียงด้านเดียวส่วนอีกด้านหนึ่งไม่ได้รับแสงสว่างเลย จึงได้ ฉายาว่า เป็น เตาไฟแช่แข็ง เพราะด้านที่ได้รับแสงสว่างจะร้อนจัด ถึง 467 องศาเซลเซียส และด้านที่ไม้ได้รับแสง จะเย็นจัด ถึง -183 องศาเซลเซียส ดาวพุธหมุนรอบตัวเองช้าใช้เวลา 59 วัน ดาวพุธไม่มีบรรยากาศที่จะดูดกลืนความร้อนเหมือนโลก

2.ดาวศุกร์ (Venus)

เป็นดาวเคราะห์ที่อยู่ใกล้โลกมากที่สุดมีขนาดเล็กกว่าโลกเล็กน้อยจึงได้ชื่อว่าเป็นดาวฝาแฝดโลก บรร ยากาศที่หนาทึบของดาวศุกร์จะสะท้อนแสงอาทิตย์ส่วนใหญ่กลับสู่อวกาศทำให้มีความสว่างมากถ้าเห็นดาวศุกร์ทางทิศตะวันตกในเวลาหัวค่ำ เรียกว่า ดาวประจำเมือง  ถ้าเห็นดาวศุกร์ทางทิศตะวันออกในเวลาเช้ามืดเรียกว่า ดาวประกายพรึก ชั้นบรรยากาศส่วนใหญ่ของดาวศุกร์เป็นแก๊สคาร์บอนไดออก ไซด์ (96%) รองลงไปคือไนโตรเจน(3.5%) ไอน้ำ ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ อาร์กอน คาร์บอนมอนนอกไซด์ นีออน ปริมาณลดหลั่นลงไปตามลำดับ อุณหภูมิของดาวศุกร์ สูงถึง 480 องศาเซลเซียส เนื่องจากแก๊สคาร์บอนไดออกไซด์ จะดูดกลืนความร้อนไว้ นอกจากนี้ไอน้ำและซัลเฟอร์ไดออกไซด์จะรวมตัวกันเป็นไอของกรดซัลฟิวริกดาวศุกร์จะโคจรรอบตัวเองในทิศตรงกันข้ามกันดาวเคราะห์ อื่นๆ โดยดวงศุกร์หมุนตามเข็ม

3.โลก (The Earth)

โลกมีอายุประมาณ 5,000 ล้านปี  โลกแบ่งเป็น 3 ส่วน คือเปลือกโลก  แมนเทิล และแก่นโลก  อุณหภูมิ 33 องศาเซลเซียส โลกมีการเคลื่อนที่ 2 แบบ หมุนรอบตัวเอง ทำให้เกิดกลางวัน กลางคืน  หมุนรอบดวงอาทิตย์ เกิดฤดูกาล มีระห่างจากดวงอาทิตย์เฉลี่ย 149.6×10^6 km เส้นผ่านศูนย์กลาง 12,756 km เวลาโคจรรอบดวงอาทิตย์ 365.24 วัน ระยะเวลาหมุนรอบตัวเอง 1 วัน อุณภูมิมิผิว 288 ถึง 293 เคลวิน ส่วนประกอบ หิน โลหะ ความหนาแน่น 5.52 g/cm^3 แก๊สส่วนใหญในบรรยากาศ แก๊สไฮโดรเจน

4.ดาวอังคาร (Mars)

มีอุณหภูมิ -23 องศาเซลเซียส ดาวอังคารมีน้ำหนักน้อยกว่าโลก พื้นดาวอังคารเต็มไปด้วยฝุ่นและก้อนหินส่วนใหญ่เป็นเหล็กจึงทำให้ดาวอังคารเป็นสีเหมือนสนิมเหล็ก (สีแดง) ดาวอังคารยังเป็นที่ตั้งของ ภูเขาไฟโอลิมปัส (Olympus Mons) ภูเขาไฟที่ใหญ่ที่สุดในดาวอังคารและระบบสุริยะ

ดาวเคราะห์ชั้นนอก (Outer Planets)

1.ดาวพฤหัสบดี (Jupiter)

ดาวพฤหัสบดี มีขนาดใหญ่ที่สุด จึงมีแรงดึงดูดมาก ถ้าน้ำหนักบนโลก 50 kg บนดาวพฤหัสบดีหนัก 132 kg ดาวพฤหัสบดีเต็มไปด้วย พายุหมุนมากมาย บรรยากาศประกอบด้วย ไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นส่วนใหญ่ และมีเทน แอมโมเนีย แอมโมเนียมไฮโดรซัลไฟต์ น้ำ  ทำให้ดาวเป็นสีแดงเรื่อยๆ  อุณหภูมิต่ำมาก -130 องศาเซลเซียส มีสนามแม่เหล็กเข้มมากกว่าโลก 19,000 เท่า วงแหวนของดาวพฤหัส ประกอบด้วยฝุ่นผงและแก๊ส ดาวบริวารของดาวพฤหัสบดี 1. แกนีมีด  2. คัลลิสโต 3.ไอโอ 4.ยูโรปา

2.ดาวเสาร์ (Saturn)  มีขนาดใหญ่กว่าโลก 9 เท่า ส่องด้วยกล้องโทรทัศน์จะมองเห็นวงแหวนที่สวยงามมาก ซึ่งวงแหวนมี 7 ชั้นซ้อนกัน ประกอบด้วยหินและก้อนน้ำแข็งสกปรก องค์ประกอบเป็น ไฮโดรเจนเหลว ลึกลงไปเป็นไฮโดรเจนในรูปโลหะเหลว และฮีเลียม  ทำให้ ดาวเสาร์มีความหนาแน่นต่ำที่สุด เฉลี่ย 0.7 กรัม/ลูกบาศก์ เซนติเมตร ฉะนั้นถ้าเอาดาวเสาร์ลอยน้ำจะไม่จมน้ำ

3.ดาวยูเรนัส (Uranus) องค์ประกอบเป็น ไฮโดรเจน ฮีเลียม และธาตุอื่นๆ ทำให้มองเห็นเป็นสีเขียวออกน้ำเงิน ดาวยูเรนัสหมุนรอบตัวเองในลักษณะตะแคงข้าง ทำให้ฤดูกาลยาวนานมาก โดยซีกหนึ่งจะอยู่ในฤดูหนาว 42 ปี และซีกหนึ่งอยู่ในฤดูร้อน นาน 42 ปี บางที่ดวงอาทิตย์จะไม่ตกเลย ดวงจันทร์ที่เป็นบริวาร เช่น ไททาเนียม  โอบีรอน  อัมเบรียล แอเรียล และ มิแรนดา

4. ดาวเนปจูน (Nuptune) มีอุณหภูมิ -200 องศา  บรรยากาศประกอบด้วย ไฮโดรเจน ฮีเลียม และมีเทน มีกระแสลมพัดผ่านด้วยความเร็วสูงสุด 2,000 กิโลเมตร/ชั่วโมง  ดวงจันทร์ที่เป็นบริวาร เช่น ไตรตัน  โปรเทอุส เนรีด  ลาริสซา กาลาเทีย

ดาวเคราะห์น้อย (Asteroid)

มีองค์ประกอบเป็นหินหรือส่วนผสมของหินกับโลหะโคจรอยู่ระหว่างดาวอังคารกับดาวพฤหัสบดี เรียกว่า แถบดาวเคราะห์น้อย (Asteroid Belt) มองด้วยตาเปล่าไม่เห็น ดาวเคราะห์น้อยดวงแรกที่ถูกค้นพบ ชื่อ ซีเรส  ประกอบด้วย เหล็กและไทเทเนียมมาก

ดาวหาง (Comets)

ประกอบด้วยก้อนน้ำแข็งสกปรก ขณะที่ไกลดวงอาทิตย์ จะไม่มีหัวและหาง แต่เมื่อโคจรใกล้ดวงอาทิตย์ จะมีหัวและหางปรากฏหางจะยาวมากที่สุดเมื่อใกล้ดวงอาทิตย์ที่สุดโดยหางของดาวหางพุ่งไปในทิศ ทางตรงกันข้าม กับดวงอาทิตย์ การปรากฏการณ์ หางขึ้นมาเพราะพลังงานจากดวงอาทิตย์ในรูปความร้อน ลมสุริยะ และรังสี ทำให้น้ำแข็งสกปรกเป็นใจกลางของดาวหางกลายเป็นไอ ทำให้ผลักดันหางพุ่งออกไปจากดวงอาทิตย์  ดาวหางเป็นซากวัตถุที่เหลือจากการก่อตัวของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ ดาวหางฮัลเลย์ เป็นดาวหางดวงใหญ่ที่สุด จะโคจรมาให้เราเห็นทุก 76 ปี ชาวโลกเห็นครั้งสุดท้ายเมื่อ พ.ศ. 2529 และจะกลับมาอีกครั้งเมื่อ พ.ศ. 2604-2605

อุกาบาต (Meteor) 

เป็นวัตถุที่ล่องลอยอยู่ในอวกาศ เมื่อเข้าใกล้โลกจะถูกแรงดึงดูดของโลกดึงดูดให้ตกลงสู่พื้นโลก ขณะที่ตกลงมาจะเสียดสีกับบรรยากาศของโลก ทำให้เกิดการลุกไหม้เป็นลูกไฟพุ่งลงมาเป็นแสงสว่าง ถ้าลุกไหม้หมดไปในบรรยากาศ เรียกว่า ดาวตก หรือ ผีพุ่งใต้ ในคืนเดือนมืด

พัฒนาการของแบบจำลองระบบสุริยะ

ระบบสุริยะเรานั้นประกอบด้วยดวงอาทิตย์ซึ่งเป็นดาวฤกษ์และเป็นศูนย์กลางของระบบโดยมีดาวเคราะห์และวัตถุท้องฟ้า (Celestial body) อื่นๆในระบบเป็นบริวารเคญสงสัยหรือไม่ว่า ระบบสุริยะอยู่กันเป็น ระบบได้อย่างไร
นักปราชญ์อริสโตเติล นำเสนอรูปแบบจักรวาลโดยมีโลกเป็นศูนย์กลาสงจักรวาล มีดวงอาทิตย์ดวงจันทร์ดาวอื่นๆโคจรรอบโลก จนกระทั่งพ.ศ.2086 นิโคลัส โคเปอร์นิคัส (Nicolaus Copernicus) นักดาราศาสตร์ชาวโปแลนด์ได้นำเสนอแนวคิดว่าดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบสุริยะโลกเป็นดาวเคราะห์ดวงหนึ่งที่โคจรรอบดวงอาทิตย์ เป็นวงกลมเหมือนดาวเคราะห์ดวงอื่นๆ ซึ่งมีทั้งู้สนับสนุนและผู้คัดค้าน ต่อมาในปีพ.ศ.2115 ทิโค บราห์ (Tycho Brahe) นักดาราศาสตร์ชาวเดนมาร์ก ได้เริ่มสังเกตและบันทึกตำแหน่ง และการเคลื่อนที่ของดาวอย่างละเอียด ทิโค บราห์ สรุปว่าดาวเคราะห์ต่างก็โคจรรอบดวงอาทิตย์และดวงอาทิตย์โคจรรอบโลกโดยโลกอยู่กับที่

หลังจากทิโค ลราห์ถึงแก่กรรม โยฮันเนส เคปเลอร์ (Johannes Kepler) นักดาราศาสตร์ชาวเยอรมันซึงเคยเป็นผู้ช่วยทิโค บราห์ ได้วิเคราะห์ข้อมูลของ ทิโค บราห์ พบว่าบริวารของดวงอาทิตย์โคจรรอบดวงอาทิตย์อย่างมีกฎเกณณฑ์และตั้งเป็นกฎการโคจรของดาวเคราะห์รอบดวงอาทิตย์ไว้ 3 ข้อ เรียกว่ากฎเคปเลอร์ แต่เคปเลอร์ไม่สามารถอธิบายได้ว่าเหตุใดบริวารของดวงอาทิตย์จึงยังคงโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยไม่หลุดจากวงโคจร

กาลิเลโอ กาลิเลอี (Galileo Galilei) นักดาราศาสตร์ชาวอิตาลี ได้นำกล้องโทรทรรศน์มาส่องสังเกตดาวเคราะห์บนฟ้าและค้นพบข้อเท็จจริงที่สนับสุนแนวคิดของโคเปอร์นิทรี่กล่าวว่า ดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางของระบบ โดยมีโลก และดาวเคราห์อื่นๆ โคจรรอบดวงอาทิตย์ ต่อมา ไอแซก นิวตัน (Sir Isaac Newton) นักดาราศาสร์ชาวอังกฤษได้ค้นพบว่าการที่บริวารของดวงอาทิตย์สามารถโคจรรอบดวงอาทิตย์ได้ เพราะแรงดึงดูดระหว่างมวล ที่เรียกว่าแรงโน้มถ่วง

ในระบบสุริยะะมีดวงอาทิตย์เป็นศูนย์กลางและมีบริวารโคจรโดยรอบซึ่งต่างฝ่ายต่างส่งแรงดึงดูดซึ่งกันและกันส่งผลให้เกิดปฏิสัมพันธ์ระหว่างดวงดาวในระบบสุริยะ ซึ่งระบบสุริยะเป็นเพียง ระบบดาวฤกษ์หนึ่ง ที่อยู่ในกาแล็กซีทางช้างเฝือกซึ่งประกอบด้วยดาวฤกษ์อื่นๆ