ระบบสุริยะ

ระบบสุริยะ

กำเนิดระบบสุริยะ

        ระบบสุริยะเกิดจากกลุ่มฝุ่นและแก๊สในอวกาศซึ่งเรียกว่า “โซลาร์เนบิวลา” (Solar Nebula) รวมตัวกันเมื่อประมาณ 4,600 ล้านปีมาแล้ว (นักวิทยาศาสตร์คำนวณจากอัตราการหลอมรวมไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมภายในดวงอาทิตย์) เมื่อสสารมากขึ้นแรงโน้มถ่วงระหว่างมวลสารมากขึ้นตามไปด้วย กลุ่มฝุ่นและแก๊สยุบตัวหมุนเป็นรูปจานตามหลักอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม ดังภาพที่ 1 แรงโน้มถ่วงที่เพิ่มขึ้นสร้างแรงกดดันที่ใจกลางจนอุณหภูมิสูงถึง 15 ล้านเคลวิน จุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชัน หลอมรวมอะตอมของไฮโดรเจนให้เป็นฮีเลียม ดวงอาทิตย์กำเนิดเป็นดาวฤกษ์

      วัสดุรอบๆ ดวงอาทิตย์ (Planetisimal) ยังคงหมุนวนและโคจรรอบดวงอาทิตย์ด้วยโมเมนตัมที่มีอยู่เดิม  มวลสารในวงโคจรแต่ละชั้นรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์  อิทธิพลจากแรงโน้มถ่วงทำให้วัสดุที่อยู่รอบๆ พุ่งเข้าหาดาวเคราะห์จากทุกทิศทาง  ถ้าทิศทางของการเคลื่อนที่มีมุมลึกก็จะพุ่งชนดาวเคราะห์ ทำให้ดาวเคราะห์นั้นมีขนาดใหญ่และมีมวลเพิ่มขึ้น แต่ถ้ามุมของการพุ่งชนตื้นเกินไปก็อาจจะทำให้แฉลบเข้าสู่วงโคจร และเกิดการรวมตัวกลายเป็นดวงจันทร์บริวาร ดังจะเห็นว่า ดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดีและดาวเสาร์มีดวงจันทร์บริวารหลายดวง  เนื่องจากเป็นดาวเคราะห์ขนาดใหญ่มีมวลมากจึงมีแรงโน้มถ่วงมาก ต่างกับดาวพุธซึ่งเป็นดาวเคราะห์ขนาดเล็กมีมวลน้อยจึงมีแรงโน้มถ่วงน้อยจึงไม่มีดวงจันทร์บริวารเลย  ส่วนดาวเคราะห์น้อยและดาวหางนั้นมีรูปทรงเหมือนอุกกาบาต เพราะเป็นดาวขนาดเล็กมีมวลน้อย แรงโน้มถ่วงจึงไม่สามารถเอาชนะแรงยึดเหนี่ยวระหว่างสสารให้ยุบรวมเป็นทรงกลมได้
                                                        องค์ประกอบของระบบสุริยะ

        ดวงอาทิตย์ (The Sun) เป็นดาวฤกษ์ซึ่งมีมวลร้อยละ 99 ของระบบสุริยะ จึงทำให้อวกาศโค้งเกิดเป็นศูนย์กลางของแรงโน้มถ่วง โดยมีดาวเคราะห์และบริวารทั้งหลายโคจรล้อมรอบ ดวงอาทิตย์มีองค์ประกอบหลักเป็นไฮโดรเจนซึ่งเป็นอยู่ในสถานะพลาสมา (แก๊สที่มีอุณหภูมิสูงมากจนประจุหลุดออกมา)

           - ดาวเคราะห์ (Planets) คือบริวารขนาดใหญ่ของดวงอาทิตย์ 8 ดวง เรียงลำดับจากใกล้ไปไกล ได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์​ โลก ดาวอังคาร ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส และดาวเนปจูน ดาวเคราะห์ทั้งแปดโคจรรอบดวงอาทิตย์ โดยมีระนาบใกล้เคียงกับระนาบสุริยวิถี ดาวเคราะห์ชั้นใน 4 ดวงแรก มีองค์ประกอบหลักเป็นของแข็ง ดาวเคราะห์ชั้นนอก 4 ดวงหลังมีองค์ประกอบหลักเป็นแก๊สไฮโดรเจนเช่นเดียวกับดวงอาทิตย์ ดาวเคราะห์เกือบทุกดวงหมุนรอบตัวเองและโคจรรอบดวงอาทิตย์ในทิศทางเดียวกัน (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมใน การแบ่งประเภทดาวเคราะห์)

          -  ดวงจันทร์บริวาร (Moons หรือ Satellites) หมายถึง ดาวที่เป็นบริวารโคจรรอบดาวเคราะห์อีกที่หนึ่ง มิได้โคจรรอบดวงอาทิตย์โดยตรง  โลกมีบริวารชื่อ ดวงจันทร์ (The Moon) โคจรล้อมรอบ  ขณะที่ดาวเคราะห์ดวงอื่นก็มีดวงจันทร์บริวารโคจรล้อมรอบเช่นกัน ยกตัวอย่าง ดาวพฤหัสบดีมีดวงจันทร์ขนาดใหญ่ 4 ดวง (Galilean moons) ชื่อ ไอโอ (Io), ยูโรปา (Europa), กันนีมีด (Ganymede) และคัลลิสโต (Callisto)  ดาวเสาร์มีดวงจันทร์บริวารขนาดใหญ่ชื่อ ไททัน (Titan)

         - ดาวเคราะห์แคระ (Dwarf Planets) เป็นนิยามใหม่ของสมาพันธ์ดาราศาสตร์สากล (International Astronomical Union) ที่กล่าวถึง วัตถุขนาดเล็กที่มีรูปร่างคล้ายทรงกลม (ภาพที่ 2) ที่มีวงโคจรเป็นรอบดวงอาทิตย์ ซ้อนทับกับดาวเคราะห์ดวงอื่น และไม่อยู่ในระนาบของสุริยวิถี ยกตัวอย่าง ดาวพลูโตถูกจัดเป็นดาวเคราะห์แคระ เนื่องจากมีลักษณะคล้ายทรงกลม มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ซ้อนทับกับวงโคจรของดาวเนปจูน และเอียงตัดกับระนาบสุริยวิถีเป็นมุม 17°   ดาวเคราะห์น้อยซีรีส ถูกจัดเป็นดาวเคราะห์แคระ เนื่องจากมีลักษณะคล้ายทรงกลม มีวงโคจรรอบดวงอาทิตย์ซ้อนทับกับวัตถุอื่นๆ ที่อยู่ในแถบเข็มขัดดาวเคราะห์น้อย (ดูรายละเอียดเพิ่มเติมใน นิยามของดาวเคราะห์)

        -ดาวเคราะห์น้อย (Asteroids) คือวัตถุที่ไม่สามารถรวมตัวกันเป็นดาวเคราะห์ได้ เนื่องจากถูกรบกวนจากแรงโน้มถ่วงของดาวเคราะห์ขนาดใหญ่ เช่น ดาวพฤหัสบดี และดาวเสาร์ ทำให้แรงไทดัลที่เกิดขึ้นมีกำลังมากกว่าแรงยึดเหนี่ยวระหว่างสสารภายในดาว   ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่มีองค์ประกอบหลักเป็นหิน แต่บางดวงมีโลหะปนอยู่ ดาวเคราะห์น้อยส่วนใหญ่อยู่ที่ "แถบดาวเคราะห์น้อย" (Asteroid belt) ซึ่งอยู่ระหว่างวงโคจรของดาวอังคารและดาวพฤหัสบดี  ดาวเคราะห์น้อยมีรูปทรงเหมือนอุกกาบาต เนื่องจากมวลน้อยจึงมีแรงโน้มถ่วงน้อยไม่สามารถยุบรวมเนื้อดาวให้มีรูปร่างทรงกลม วงโคจรของดาวเคราะห์น้อยมีความรีมากกว่าวงโคจรของดาวเคราะห์ โดยวงโคจรส่วนใหญ่เอียงทำมุมกับระนาบสุริยวิถีเล็กน้อย ในปัจจุบันได้มีการค้นพบดาวเคราะห์น้อยมากกว่า 3 แสนดวง เนื่องจากดาวเคราะห์น้อยไม่สามารถรวมตัวเป็นดาวเคราะห์ได้ มันจึงไม่มีการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างภายในมาหลายพันล้านปีแล้ว นักดาราศาสตร์จึงเปรียบว่า ดาวเคราะห์น้อยเป็นเสมือนฟอสซิลของระบบสุริยะ

 

ดวงอาทิตย์ 

ดวงอาทิตย์ (The Sun) คือดาวฤกษ์ที่อยู่ตรงศูนย์กลางของระบบสุริยะ มีขนาดเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.4 ล้านกิโลเมตร หรือ 109 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางโลก อยู่ห่างจากโลก 149,600,000 กิโลเมตร หรือ 1 หน่วยดาราศาสตร์ (AU)  ดวงอาทิตย์มีมวลมากกว่าโลก 333,000 เท่า แต่มีความหนาแน่นเพียง 0.25 เท่าของโลก เนื่องจากมีองค์ประกอบเป็นไฮโดรเจน 74% ฮีเลียม 25% และธาตุชนิดอื่น 1% (ข้อมูลเพิ่มเติม NASA Sun Fact Sheet)

โครงสร้างภายในของดวงอาทิตย์  

      แก่นปฏิกรณ์นิวเคลียร์ (Fusion core)​ อยู่ที่ใจกลางของดวงงอาทิตย์ถึงระยะ 25% ของรัศมี แรงโน้มถ่วงของดวงอาทิตย์ทำให้มวลสารของดาวกดทับกันจนอุณหภูมิที่ใจกลางสูงถึง 15 ล้านเคลวิน จุดปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันหลอมอะตอมของไฮโดรเจนให้กลายเป็นฮีเลียม และปลดปล่อยพลังงานออกมา 

     โซนการแผ่รังสี (Radiative zone) อยู่ที่ระยะ 25 - 70% ของรัศมี พลังงานที่เกิดขึ้นจากแก่นปฏิกรณ์นิวเคลียร์ถูกนำขึ้นสู่ชั้นบนโดยการแผ่รังสีด้วยอนุภาคโฟตอน 

     โซนการพาความร้อน (Convection zone) อยู่ที่ระยะ 70 - 100% ของรัศมี พลังงานที่เกิดขึ้นไม่สามารถแผ่สู่อวกาศได้โดยตรง เนื่องจากมวลของดวงอาทิตย์เต็มไปด้วยแก๊สไฮโดรเจนซึ่งเคลื่อนที่หมุนวนด้วยกระบวนการพาความร้อน  พลังงานจากภายในจึงถูกพาออกสู่พื้นผิวด้วยการหมุนวนของแก๊สร้อนดังภาพที่ 2